WebSVN – MLAB – Rev 4920 – Blame – /Designs/ROBOTS/Camerus/DOC/HTML/Camerus.cs.html

957

miho

1

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd">

2

<html>

3

<head>

4

<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8">

5

<title> Camerus </title>

6

<meta name="keywords" content="MLAB čárový robot Camerus">

7

<meta name="description" content="Čárový robot Camerus">

8

9

<link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB.css" type="text/css" title="MLAB základní styl">

10

<link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB_Print.css" type="text/css" media="print">

11

<link rel="shortcut icon" type="image/x-icon" href="../../../../../Web/PIC/MLAB.ico">

12

<script type="text/javascript" src="../../../../../Web/JS/MLAB_Menu.js"></script>

13

14

<style type="text/css">

15

p.Obrazek {text-align: center}

16

</style>

17

18

</head>

19

20

<body lang="cs">

21

22

23

24

<div class="Header">

25

<script type="text/javascript">

26

<!--

27

SetRelativePath("../../../../../");

28

DrawHeader();

29

// -->

30

</script>

31

<noscript>

32

<p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p>

33

</noscript>

34

</div>

35

36

37

38

39

<div class="Menu">

40

<script type="text/javascript">

41

<!--

42

SetRelativePath("../../../../../");

43

DrawMenu();

44

// -->

45

</script>

46

<noscript>

47

<p><b> Pro zobrazení (vložení) menu je potřeba JavaScript </b></p>

48

</noscript>

49

</div>

50

51

52

53

<div class="Text">

54

55

<p class="Title">

56

Robot CAMERUS

57

</p>

58

59

<p class="Autor">

60

<a href="mailto:kaklik@mlab.cz">kaklik@mlab.cz</a>;

61

<a href="mailto:kakl@i.cz">kakl@i.cz</a>

62

M. Novotný

63

</p>

64

65

<p class="Subtitle">

66

Jak se dělá robot na IstRobot

67

</p>

68

69

70

<p class="Subtitle">

71

<a href="Pictures/image001.jpg"><img src="Pictures/image001_small.jpg" alt="Obrázek robotu"></a>

72

</p>

73

74

<h1> Úvodem </h1>

75

76

<p>

77

Tato dokumentace popisuje konstrukci robota Camerus, který byl

78

zkonstruován pro soutěž IstRobot pro kategorii Stopár

79

(<a href="http://www.robotika.sk/contest/">http://www.robotika.sk/contest/</a>).

80

</p>

81

82

<p>

83

Snažili jsme se technickou dokumentaci pojmout poněkud netradičně.

84

Kromě popisu finální verze robota zde naleznete chronologický popis

85

jeho vývoje a popis všech slepých uliček. Doufáme, že takováto forma

86

dokumentace bude mít pro naše následovníky větší hodnotu než pouhý

87

návod na zopakování konstrukce.

88

</p>

89

90

<h1> První pokusy </h1>

91

92

<h2> Robot 3Orbis </h2>

93

94

<p>

95

Vývoj robota Camerus začal před více jak dvěma roky vývojem robota

96

3Orbis. Robot 3Orbis měl mít novou revoluční koncepci podvozku. Použili

97

jsme tříkolý podvozek, který měl dvě hnaná kola, každé s nezávislým

98

motorem a třetí kolo, které mělo řízené zatáčení. Jednalo se tedy o

99

nonholonomní podvozek. Koncepci podvozku jsme nejdříve ověřovali se

100

dvěma senzory na čáru, jako to měly naši předchozí holonomní roboti.

101

To moc nefungovalo a proto jsme přidali další senzory, pomocí kterých

102

se diskrétně nastavoval úhel zatáčecího kolečka.

103

</p>

104

105

<p class="Obrazek">

106

<a href="Pictures/image003.jpg"><img src="Pictures/image003_small.jpg" alt="Pohled na jízdu"></a>

107

<br>

108

Obr.1: První pokusy s tříkolým a třímotorovým robotem

109

</p>

110

111

<p class="Obrazek">

112

<a href="Pictures/image005.jpg"><img src="Pictures/image005_small.jpg" alt="Baterie senzorů"></a>

113

<br>

114

Obr.2: Baterie senzorů na čáru

115

</p>

116

117

<p>

118

Přidáním dalších senzorů na čáru jsme se dostali do problémů

119

s počtem vstupů použitého procesoru (PIC16F88). Tento problém jsme

120

vyřešili tak, že jsme na zpracování signálů ze senzorů na čáru použili

121

další samostatný procesor. Toto řešení se však později neukázalo jako

122

výhodné, protože ladit distribuovaný kód bylo řádově obtížnější a navíc

123

se musela naprogramovat komunikace mezi procesory. Často se nám také

124

stávalo, že jsme během vývoje do jednoho procesoru nahráli kód pro

125

druhý procesor, což kupodivu vždy trvalo určitou dobu, než jsme na to

126

přišli.

127

</p>

128

129

<p class="Obrazek">

130

<a href="Pictures/image007.jpg"><img src="Pictures/image007_small.jpg"

131

alt="Přední náhon"></a>

132

<br>

133

Obr. 3: Přední náhon; přidáno druhé patro na elektroniku

134

</p>

135

136

<p>

137

Původní koncepce předpokládala hnaná kola vpředu a zatáčecí kolo vzadu.

138

Modelářské servo však nedokázalo dostatečně rychle zatáčet, přestože

139

bylo zpřevodováno do rychla převodem 1:2. Změnili jsme proto uspořádání

140

na hnanou nápravu vzadu a zatáčecí kolečko vpředu. To nám umožňovalo

141

„ostře řezat zatáčky“, ale objevily se další problémy. Podvozek se

142

v zatáčkách dostával do smyku a protože hmotnost čidel byla

143

nezanedbatelná, docházelo i k jeho naklápění a následně

144

k falešnému signálu z čidel, protože čidla nebyla držena

145

v konstantní vzdálenosti od povrchu.

146

</p>

147

148

<p>

149

Pro 3Orbise byla vysoustružena duralová kola, pro která bylo plánováno

150

obutí „O“ kroužky. To se pak ukázalo jako nepoužitelné. „O“ kroužky se

151

nedokázaly udržet v drážkách na kolech. Původní kola byla tedy

152

nahrazena plastovými z dětské hračky. Kola měla menší průměr, což

153

zlepšilo převodový poměr, který byl pro vyrobené převodovky 5:1. Jako

154

obutí byly použity ustřižené prsty z latexových rukavic pro

155

domácnost. Jako obutí zatáčecího kolečka bylo použito pryžové těsnění

156

12x10x2. Na zatáčecí kolečko bylo obuto tak, že se jelo po hraně

157

těsnění.

158

</p>

159

160

<p class="Obrazek">

161

<a href="Pictures/image009.jpg"><img src="Pictures/image009_small.jpg"

162

alt="Zadní náhon"></a>

163

<br>

164

Obr.4: Robot 3Orbis. Zadní náhon a menší kolečka z autobusu od

165

syna pana Hronka.<br>

166

Je vidět čidlo na hledání hrany cihly.

167

</p>

168

169

<p>

170

Pro detekci a objíždění cihly byly na robotovi namontovány IR senzory.

171

Jeden měl detekovat překážku na dráze a zbylé dva měly sloužit pro její

172

objetí. Objetí cihly pomocí IR senzorů jsme však nedokázali odladit.

173

Objíždění nebylo spolehlivé a tak robot nakonec objížděl cihlu

174

naslepo.

175

</p>

176

177

<p>

178

Při soutěži se objevil nečekaný problém, kvůli kterému robot nakonec

179

nedojel. Soutěžní dráha je tvořena dvěma deskami. Desky nejsou dokonale

180

slícovány a tak mezi nimi vzniká tmavá mezera. Tato mezera byla na

181

soutěžní dráze přelepena bílou lepicí páskou. Bohužel čidla na čáru,

182

které robot používal, vyhodnocovala bílou lepicí pásku jako černou

183

(čidla pracují blízko ultrafialové oblasti). Tento problém by šel

184

kompenzovat programově, ale na soutěži se nepodařilo program

185

v časové tísni správně upravit. Robot tedy nakonec nedojel.

186

</p>

187

188

<p>

189

Odhadovali jsme, že nám chyběl tak týden na odladění firmware, protože

190

v roce 2006 u nás byla povodeň a ztratili jsme tak nejméně jeden

191

kalendářní měsíc večerů/weekendů na programování. Nyní s odstupem

192

času vidíme, že co se týká objetí cihly, chybělo nám mnohem více.

193

</p>

194

195

<h2> Robot Laserus </h2>

196

197

<p>

198

Další verzí robota se shodným podvozkem byl robot Laserus. Snahou bylo

199

odstranit „těžká“ čidla předsunutá před robota a tak odstranit

200

překlápění v ostrých zatáčkách. Řešením by bylo zvětšení dosahu

201

čidel na čáru tak, aby mohla být umístěna co nejblíže k ose otáčení

202

robota. Zároveň by se tím snížila obvodová setrvačná hmotnost robota.

203

Znovu jsme použili tříkolý podvozek s jedním řízeným zatáčecím

204

kolečkem, přestože na IstRobotu 2006 byla tato konfigurace diskutována

205

a autoři druhého robota s podobnou koncepcí se v diskusi

206

vyjádřili, že to nebyl dobrý nápad, že robot při větších rychlostech má

207

snahu se rozkmitávat. Řešení tohoto problému jsme viděli ve zjemnění

208

snímání čáry tak, aby se precizněji nastavovalo zatáčecí kolečko.

209

Napadlo nás použít laserovou čtečku čárového kódu a skutečně jsme

210

postavili funkčního robota (viz Obrázek 5), který dokázal, ale pomalu,

211

jezdit po čáře.

212

</p>

213

214

<p class="Obrazek">

215

<a href="Pictures/image011.jpg"><img src="Pictures/image011_small.jpg"

216

alt="Robot Laserus"></a>

217

<br>

218

Obr. 5: Robot Laserus. Na obrázku je vidět červená stopa LASERu.

219

</p>

220

221

<p>

222

Problémy s touto konstrukcí byly dva. Pokud byl na dráze hrbol,

223

tak se v důsledku vibrací zmenšil rozkmit laseru, protože laser je

224

ve čtecím zařízení rozmítáván mechanicky zrcátkem, které vibruje a

225

velké stranové zrychlení při přejetí hrbolu způsobovalo, že

226

elektromagnetický mechanismus, který pohybuje zrcátkem vypadl

227

z rezonance. Tento problém by ovšem zřejmě šlo kompenzovat

228

softwarem, protože se čára četla v obou směrech pohybu zrcátka.

229

Jednou jsme tedy dostali polohu čáry měřenou z leva a jednou z

230

prava.

231

</p>

232

233

<p>

234

Druhý problém byl závažnější. Protože bylo použito zařízení na čtení

235

čárového kódu, snímali jsme vlastně polohu jedné čáry fiktivního

236

čárového kódu ve scanovaném prostoru. V prudké zatáčce však

237

dochází k tomu, že čáru vidí snímač šikmo a tak se relativně

238

zvětšuje její tloušťka. Vnitřní elektronika snímače vyhodnotila tento

239

stav, jako že se nejedná o čárový kód a čáru vyfiltrovala. To

240

samozřejmě mělo v ostré zatáčce fatální následky. Dále jsme touto

241

cestou nepokračovali, přesto, že víme, že v závodě DARPA se často

242

používají laserové dálkoměry. Na soutěžních vozech je však vidět, že

243

konstruktéři také mají problémy s odtlumením vibrací.

244

</p>

245

246

<h1> Robot Camerus </h1>

247

248

<p>

249

Znovu se vynořil nápad, použít pro snímání čáry kameru. To už nás

250

napadlo několikrát, ale když jsme nápad analyzovali, vždy se ukázalo, že

251

jednoduchým jednočipovým mikropočítačem nelze zpracovávat obraz kamery.

252

Druhým problémem je, že běžně dostupné kamery mají snímkový kmitočet

253

50Hz, což se nám zdálo na snímání čáry pomalé. Přesto jsme zakoupili

254

jednu kameru a začali jsme osciloskopem testovat, co tak kamera vidí a

255

jak by se to dalo zpracovat. Kupodivu jsme zjistili, že

256

s procesorem na 20MHz stíháme načíst jeden obrazový řádek asi

257

s polovičním rozlišením. To bylo povzbudivé a zaměřili jsme se

258

tímto směrem.

259

</p>

260

261

<p>

262

Druhým problémem bylo, že kamera nesnímá kontrastní obraz. Jak se

263

vypořádat v jednočipovém počítači s tímto problémem, když

264

jeho výpočetní výkon stačí sotva na načtení řádku a ještě se musí

265

počítat regulace pro elektronický diferenciál? (Pro zvolenou koncepci

266

podvozku je nutné diferencovat otáčky motorů na hnaných nápravách.)

267

</p>

268

269

<p>

270

Problém jsme vyřešili něčím, čemu jsme pracovně začali říkat „digitální

271

komparátor“. Jednoduše jsme pomocí logických hradel provedli OR třech

272

nejvyšších bitů jasového signálu z kamery. Všechno co bylo pod

273

0x1F bylo tedy černé a všechno nad bylo bílé. Expozici kamery pak bylo

274

nutné nastavit tak, aby nejsvětlejší černá čára, byla ještě černá. To

275

se udělalo snadno osciloskopem, ale pro závod bylo nutné vyvinout

276

nějakou strategii, jak robot provede určení expozice. Řešením byla

277

rutina „Expozimetr“, která postupně zvyšuje expoziční čas a hledá ve

278

snímku (samozřejmě, že v našem případě na jedné řádce) čáru

279

definované tloušťky. Vychází se z toho, že nejdříve při

280

podexponování je černý celý obrázek, pak se postupně obrázek vyjasňuje,

281

což je ovšem díky chybě apertury objektivu nerovnoměrné. Dalším

282

zvyšováním času expozice se nakonec objeví čára správné tloušťky, ta se

283

pak dále ztenčuje a nakonec je snímek přepálen a čára zmizí. Samozřejmě

284

se předpokládalo, že na startu robot čáru vidí a ta je před ním

285

přibližně uprostřed.

286

</p>

287

288

<p>

289

První pokusy vypadaly velmi optimisticky, robot se držel čáry a vyjel

290

jenom občas. Zajímavé bylo, že robot dokázal jezdit jenom po dráze, kde

291

nebyly zatáčky doleva! Protože jsme neměli k dispozici obraz

292

z kamery, aby bylo možné zkontrolovat co kamera vidí, bylo nutné

293

tento problém řešit pouhou úvahou. Napadlo nás, že může docházet k

294

„vytrhávání obrazu“ na krajích snímku. Kompenzovalo se to tím, že se

295

zahazovaly okraje řádku a skutečně to pomohlo, robot spolehlivě, i když

296

pomalu, sledoval čáru. To byl velký úspěch, protože kdyby nám někdo

297

řekl před rokem, že to s kamerou a jednočipovým počítačem jde, a

298

že je to spolehlivé, asi by jsme mu nevěřili.

299

</p>

300

301

<p>

302

Po prvotních úspěších jsme zkusili zrychlit jenže to nefungovalo, robot

303

vždy vypadl z dráhy, když se zatáčecí kolečko otočilo o velký

304

úhel. Napadlo nás, že to může být způsobeno proudovými špičkami, které

305

způsobuje motor serva. Pro stabilizaci napájení pro elektroniku byl

306

totiž použit lineární stabilizátor s velkým drop-outem. Proto jsme

307

vyvinuli měnič, který i při poklesu napětí baterií o 2V dokázal udržet

308

napětí pro řídící elektroniku a zejména kameru stabilní. Po tomto

309

vylepšení už robot dosahoval poměrně slušné rychlosti a nejzajímavější

310

bylo, že díky „velké“ rozlišovací schopnosti kamery (procesor dokázal

311

rozlišit asi 50 bodů) byla jízda v zatáčkách velmi plynulá.

312

</p>

313

314

<p>

315

Problém s tmou v tunelu byl vyřešen jednoduše tak, že si

316

robot celou cestu svítil. Na osvětlení dráhy byly použity červené LED.

317

Nevíme, jaká barva pro osvětlení dráhy je nejlepší, eventuelně, jestli

318

je lepší svítit bíle. S tím jsme už nestihli před soutěží

319

experimentovat.

320

</p>

321

322

<p>

323

Protože použitý procesor PIC16F876A neumí násobit a vůbec jeho

324

výpočetní výkon není omračující (kdybychom ho ale měli před lety, tak

325

by jsme si určitě nestěžovali), byl celkem problém naprogramovat

326

elektronický diferenciál na hnanou nápravu. Nakonec se to vyřešilo

327

procedurou „jakonásobení“, která kombinací rotací a podmíněného sčítání

328

provádí rychle potřebný výpočet s uspokojivou přesností.

329

</p>

330

331

<p class="Obrazek">

332

<a href="Pictures/image013.jpg"><img src="Pictures/image013_small.jpg"

333

alt="Osvětlení dráhy"></a>

334

<br>

335

Obr. 6: Měnič v krabičce od čaje a primitivní osvětlení dráhy.

336

</p>

337

338

<p class="Obrazek">

339

<a href="Pictures/image015.jpg"><img src="Pictures/image015_small.jpg"

340

alt="Robot přítel člověka"></a>

341

<br>

342

Obr. 7: Robot, přítel člověka.

343

</p>

344

345

<p>

346

Začali jsme tedy testovat pro sledování čáry asi nejobtížnější věc,

347

dlouhou rovinku a na konci pravoúhlou zatáčku. Při dalším zvyšování

348

rychlosti začal robot v takové zatáčce vypadávat. Ne, že by přímo

349

vyjel a nevrátil se na dráhu, ale poloměr zatáčení byl menší než poloměr

350

zatáčky a hrozilo tedy, že v Bratislavě spadne ze stolu. Udělali

351

jsme předpoklad, že je to způsobeno pomalým snímkovým kmitočtem kamery,

352

než si robot stačil všimnout, že je zatáčka ostrá, zmizela mu čára ze

353

zorného pole.

354

</p>

355

356

<p>

357

Dalším problémem bylo, že pokud bylo nerovnoměrné osvětlení dráhy,

358

vypadával kameře obraz. Kamera má sice AGC, ale samozřejmě, že je

359

schopna kompenzovat rozdíly jasu jenom v určitých mezích. Kupodivu

360

nebyl problém v tunelu, kde si robot svítí, ale velký problém byl

361

s denním světlem, pokud přicházelo pouze z jednoho směru.

362

</p>

363

364

<p>

365

Konstrukční řešení, které následovalo, bylo doplnění dvou původních

366

modrých čidel po stranách robota na sledování čáry. Čidla byla umístěna

367

tak, že viděla čáru, až když čára byla mimo zorné pole kamery a

368

uplatňovala se pouze v případě, že kamera čáru nevidí. To velmi

369

zvýšilo spolehlivost sledování čáry. Zároveň jsme tato čidla použili

370

pro opětovné vyhledání čáry po objetí cihly, protože jsme se báli pro

371

tento úkol použít kameru, protože po dobu objíždění cihly kamera nevidí

372

kontrastní obrázek (nevidí čáru) a díky AGC by mohla zaznamenat stín

373

nebo špínu na trati jako čáru.

374

</p>

375

376

<p>

377

Na objíždění cihly byl robot Camerus vybaven odometrií na pravém kole.

378

Využili jsme otvorů ve větším kole převodovky a IR závory

379

z tiskárny. Citlivost odometrie nebyla velká (4 impulzy na jednu

380

otáčku kolečka (12,6mm)).

381

</p>

382

383

<h2> Jak jsme jeli „ladit“ do Vídně </h2>

384

385

<p>

386

Vše potřebné bylo naprogramováno, robot sledoval čáru. Přerušení

387

nedělalo problémy, prostě byl výpadek obrazu a robot pokračoval

388

v původním směru před přerušením. Cihla byla řešena pomocí

389

odometrie. Takto vybaveni jsme odjeli do Vídně na Robot Challenge 2007.

390

Řekli jsme si, že to tam odladíme, protože jsou tam jednodušší podmínky

391

než v Bratislavě (alespoň na první pohled, robot může být větší a

392

tunel je také větší, takže menší robot nemusí jet tak přesně).

393

</p>

394

395

<p>

396

Rozhodnutí ladit robota na Robot Challenge se ukázalo jako správné.

397

Podmínky totiž byly náročné. Bodové osvětlení, dráha složená

398

z desek s mezerami, styl soutěže play-off.

399

</p>

400

401

<p>

402

Camerus určitě jezdil nejrychleji, ale nedokázal objet cihlu! Jednou se

403

stalo, že uviděl mezeru mezi deskami, podruhé mu zřejmě proklouzlo

404

kolečko s odometrií, prostě katastrofa! Alespoň, že byl třetí

405

v paralelním slalomu, to jsme mu ale zavinili my, protože jsme mu

406

při zkoušení objetí cihly stáhli výkon motorů a pak jsme na to

407

zapomněli. Za třetí místo tedy nemohl robot, ale lidský faktor.

408

</p>

409

410

<p>

411

412

<p class="Obrazek">

413

<a href="Pictures/image017.jpg"><img src="Pictures/image017_small.jpg"

414

alt="Robot Challenge 2007"></a>

415

<br>

416

Obr. 8: Robot Challenge 2007, Parallel Slalom.

417

<br>

418

Robot Camerus na dráze číslo 1. Na dráze jsou patrné stíny od bodového

419

osvětlení.

420

</p>

421

422

<p class="Obrazek">

423

<a href="Pictures/image019.jpg"><img src="Pictures/image019_small.jpg"

424

alt="Příprava"></a>

425

<a href="Pictures/P3180028.JPG"><img src="Pictures/P3180028_small.JPG"

426

alt="Jízda"></a>

427

<br>

428

Obr. 9: Robot Camerus na Robot Challenge 2007.

429

<br>

430

Robot nemá dostatek čidel na bezpečné objetí překážky.

431

</p>

432

433

<p>

434

Jednoznačně se ukázalo, že objíždět překážku „napůl naslepo“ není dobrá

435

strategie a zejména, pokud je odometrie na hnané nápravě.

436

</p>

437

438

<h2> Co s cihlou? </h2>

439

440

<p>

441

Další vývoj jsme věnovali objíždění cihly za pomoci čidel. Jaká čidla

442

ale použít? Měli jsme špatné zkušenosti s IR čidly z 3Orbise

443

a roboty s ultrazvukem jsme zase na minulých ročnících viděli, že

444

si spletli tunel s cihlou, případně neviděli cihlu, pokud se

445

k ní blížili zešikma.

446

</p>

447

448

<p>

449

Nevěděli jsme co s tím a tak jsme začali zkoušet. Měřili jsme, co

450

„vidí“ ultrazvuk a co různá optická čidla. Při měření se ukázaly

451

všechny předpokládané problémy. Ultrazvuk vidí kde co, jenom ne cihlu,

452

když je šikmo. IR snímač vidí cihlu sice spolehlivě, ale stejně dobře

453

jako velkou bílou zeď několik metrů daleko. Nakonec byla pro cihlu

454

zvolena kombinace sedmi senzorů. Skutečně čtete dobře, sedmi! Jeden IR

455

senzor vpředu na detekci přiblížení se k cihle. Funguje na

456

principu triangulace. IR vysílací dioda má úzkou hliníkovou trubičkou

457

zúžen paprsek, aby nedocházelo k jeho integraci na velké vzdálené

458

ploše. Další dva senzory jsou mikrospínače na mechanickém nárazníku,

459

kdyby se stalo, že triangulační čidlo cihlu přehlédne. To se může stát

460

v prudké zatáčce. Z boku jsou pak ultrazvukový senzor a

461

on/off dálkoměr s červenou LED. Tyto čidla udržují konstantní

462

vzdálenost od cihly při jejím objíždění. K tomu ještě již zmíněná

463

odometrie na pravém kolečku, která zajišťuje prudkou zatáčku doleva

464

jakmile je cihla detekována a nakonec kompas, který zabraňuje, aby se

465

robot vracel zpět po trati (to se může stát, protože mezi předním

466

čidlem a bočními čidly je slepý úhel).

467

</p>

468

469

<p>

470

Přidání dalších čidel se neobešlo bez konstrukčních problémů. Boční LED

471

čidlo se ukázalo jako málo citlivé a bylo to zřejmě způsobeno tím, že

472

se jedná o průmyslové čidlo, které je normálně napájeno napětím 12 až

473

48V. S naším napájecím napětím 7,2V a to ještě občas, nebylo moc

474

spokojeno. Byl tady přidán další měnič nahoru na 12V. Byl použit měnič

475

ze staré síťové karty.

476

</p>

477

478

<p>

479

Samostatným konstrukčním problémem bylo umístění kompasu. Nakonec musel

480

být kompas umístěn nad všechny desky s elektronikou a musel být

481

orientován tak, aby čidla kompasu byla pod úhlem 45° k ose robota. Pokud

482

byla čidla v ose robota, byl kompas ovlivňován zbytkovým magnetickým

483

polem v kovových (zejména železných) částech robota.

484

</p>

485

486

<h2> Poslední weekend před soutěží </h2>

487

488

<p>

489

Přidání kompasu na I2C sběrnici si vyžádalo přeadresaci kamery, protože

490

kamera a kompas měly na I2C sběrnici stejnou adresu a adresa kompasu se

491

nedala změnit. To kupodivu byl velký problém, který jsme řešili až

492

poslední weekend před soutěží a přitom vyžadoval tak zásadní zásah jako

493

rozebrání objektivu kamery, což znamenalo pečlivé čištění pouzdra a čipu

494

kamery, protože případné smítko na pouzdře čipu by mělo při soutěži

495

fatální následky. Čip kamery sice přeadresaci umí, ale bylo nutné

496

připojit vývod MULT (47) na log_1 a na to kupodivu na plošném spoji

497

kamery nebylo pamatováno, přesto, že na plošném spoji jsou plošky na

498

odpory, které umožňují změnu adresy.

499

</p>

500

501

<p class="Obrazek">

502

<a href="Pictures/image021.jpg"><img src="Pictures/image021_small.jpg"

503

alt="Úprava kamery"></a>

504

<br>

505

Obr. 10: Propojka na PCB kamery umožňující její přeadresaci.

506

</p>

507

508

<p>

509

Poslední weekend před soutěží nás napadlo ještě jednou projít seznam

510

problémů, které jsme si poznamenali v průběhu loňské soutěže.

511

Hned na začátku tam bylo: „Zkontrolovat, jestli neprokluzují kolečka na

512

hřídeli.“ Prokluzovala... Zkusili jsme je přilepit anaerobním lepidlem.

513

Výsledek byl, že se zalepily hřídelky do ložisek a kolečka prokluzovala

514

dál. Zkusili jsme je přilepit epoxidem. Naneštěstí nám trochu epoxidu

515

zřejmě nateklo do ložisek a kolečka se zase utrhla. Poslední neděli

516

před soutěží jsme tedy měli zatuhlé převodovky a kolečka prokluzovala.

517

Snažili jsme se do hřídelek vyvrtat dírky a dát tam kolík, ale vrták

518

vůbec nitridovanou ocel z CD mechanik nebral. Nakonec jsme do

519

hřídelek pouze vypilovali drážky a opět jsme je zalili epoxidem. Jestli

520

neprokluzují, jsme pro jistotu už nezkoušeli.

521

</p>

522

523

<p>

524

Při manipulaci s pravou převodovkou se podařilo ulomit vývod od IR

525

závory na odometrii. Protože nešla vyměnit (je zalepená v pŕevodovce) a

526

nechtěli jsme měnit celou převodovku, natavili jsme její pouzdro pájkou

527

a drátek přiletovali na pahýl vývodu.

528

</p>

529

530

<p>

531

Po rozebrání bylo nutné převodovky nechat znovu zaběhnout, to jsme

532

dělali přes noc z pondělí na úterý (IstRobot bývá ve středu a my

533

tam obvykle jedeme v úterý dopoledne). Motory se točily do rána do

534

poslední chvíle před naložením robota do auta.

535

</p>

536

537

<h2> Noc před soutěží </h2>

538

539

<p>

540

„Kdyby nebylo poslední noci, tak není žádný projekt dokončen.“

541

Odpoledne jsme přijeli do Bratislavy na ubytovnu, rozložili dráhy a

542

začali ladit poslední řádky programu. V našem případě to mělo být

543

zpracování logu z jízdy.

544

</p>

545

546

<p>

547

A vůbec to nejezdilo. Robot měl malý výkon v levotočivé zatáčce,

548

při objíždění cihly se dokonce občas zastavil. No jasně, řekli jsme si,

549

jsou stále zatuhlé převodovky, změnili jsme pár konstant

550

v programu a jakš takš to zase jezdilo. Situace se ale o půlnoci

551

zase zhoršila a začal smrdět H-můstek. Vyměnili jsme tedy H-můstek a

552

nepomohlo to. Vyměnili jsme tedy motor a pomohlo to! (Pozdější analýzou

553

záznamu použitého dílu bylo zjištěno, že motor č.2 byl použit spolu s

554

původním podvozkem na výstavě Vzdělání a Řemeslo v Českých

555

Budějovicích, kde byla levotočivá trať a jeho provozní doba tak

556

vzrostla o desítky hodin proti motoru č.1 .) Po výměně motoru jsme

557

vrátili do robota původní H-můstek (asi tak v jednu hodinu ráno)

558

a zase to nejelo. Měřením jsme pak zjistili dvě věci, jednak byly přes

559

pájecí lak odizolovány zemnící šrouby na plošném spoji H-můstku a tak

560

všechen proud tekl přes hřebínkový konektor a pak tam ještě byl zkrat

561

přes jeden tranzistor H-můstku, takže jeden motor nereverzoval.

562

Představte si, že tyto závady byly vykompenzovány jednak regulátorem

563

v software a také koncepcí podvozku, a že s nimi byl Camerus

564

na Robot Challenge třetí!

565

</p>

566

567

<p>

568

Pak už jenom stačilo doprogramovat tu logovací proceduru (přepisovala

569

paměť). A kolem páté hodiny ranní byl robot připraven na soutěž.

570

</p>

571

572

<h2> IstRobot 2007 </h2>

573

574

<p>

575

IstRobot 2007 nás skutečně překvapil, byla na něm z našeho pohledu

576

nejsložitější dráha, jakou jsme kdy viděli. Extrémně dlouhé přerušení,

577

navíc v inflexním bodě (to nás vůbec nenapadlo, že je možné),

578

cihla hned za pravoúhlou zatáčkou (sotva robot vyjede ze zatáčky, bác,

579

a je tu cihla), viz Obrázek 11.

580

</p>

581

582

<p class="Obrazek">

583

<a href="Pictures/image023.jpg"><img src="Pictures/image023_small.jpg"

584

alt="IstRobot 2007"></a>

585

<br>

586

Obr. 11: IstRobot 2007 – tvar dráhy.

587

</p>

588

589

<p>

590

Potenciálním problémem byly magnetické stojánky na kterých stála čidla

591

časomíry. Magnetické pole nad dráhou bylo díky nim značně nehomogenní

592

(stojánek na Obr. 11 vlevo dole a dva stojánky na startu). Robot

593

využíval kompas pouze u cihly, a zřejmě byl stojánek dostatečně

594

daleko/blízko, že nakonec nevadil. Údaje z kompasu se zpracovávaly

595

diferenčně, takže nevadilo, že byla díky stojánkům odchylka v celkové

596

orientaci magnetického pole Země, podstatné bylo, aby nedocházelo k

597

velkým zakřivením pole v oblasti cihly. K čemuž, jak jsme změřili,

598

částečně docházelo, ale software se s tím vypořádal, když vážil údaje

599

ze všech čidel při objíždění překážky.

600

</p>

601

602

<p>

603

Obtížnost trati se ukázala hned v první jízdě, Camerus vypadnul na

604

přerušení. V druhé jízdě jsme snížili výkon motorů, zde ale zase

605

hrozilo, že se robot nerozjede, pokud někde (například při objíždění

606

cihly) výrazně zpomalí. Robot jel plynuleji, přesto vyjel

607

v přerušení (to dá rozum, protože kopíroval tvar dráhy před

608

přerušením), vyhnul se tunelu, znovu našel dráhu (to fungovalo dobře) a

609

na podruhé projel. Byl to úspěch, ale velká časová ztráta a navíc si

610

robot špatně zapamatoval dráhu pro další jízdu, protože bloudil.

611

</p>

612

613

<p>

614

Programovali jsme místo oběda a nakonec jsme to přerušení vyřešili.

615

Prostě jsme zohlednili, že dráha za přerušením může pokračovat i na

616

druhou stranu. Zní to jednoduše, ale úprava programu nebyla tak

617

jednoduchá, viz soutěžní verzi

618

        <a href="http://www.mlab.cz/WebSVN/listing.php?repname=MLAB&amp;path=/Designs/ROBOTS/Camerus/sw/#_Designs_ROBOTS_Camerus_sw_"

619

>firmware</a>.

620

</p>

621

622

<p>

623

Finálová jízda proběhla bez problémů, robot sice jel na méně jak

624

polovinu regulačního rozsahu a bez našeho zásahu by se s dráhou

625

dobře nevypořádal, ale jsme rádi, že dojel a nakonec stejně za to nemohl

626

robot, ale my, že jsme mu naprogramovali, že dráha za přerušením nemůže

627

vést na druhou stranu. Nakonec se podařilo s robotem s časem

628

12,5s udělat „rekord trati“ ;-)

629

</p>

630

631

<p class="Obrazek">

632

<a href="Pictures/image025.jpg"><img src="Pictures/image025_small.jpg"

633

alt="Robot Camerus"></a>

634

<br>

635

Obr. 12: Robot Camerus - finální verze robota.

636

</p>

637

638

<p class="Obrazek">

639

<a href="Pictures/index.2.gif"><img src="Pictures/index.1.gif"

640

alt="Blokové schéma"></a>

641

<br>

642

Obr. 13: Blokové schéma propojení modulů robota.

643

</p>

644

645

<h1> Podklady </h1>

646

647

<p>

648

Desky plošných spojů a popis jednotlivých modulů robota naleznete na

649

<a href="http://www.mlab.cz/">http://www.mlab.cz/</a> .

650

</p>

651

652

<h2 class="Small"> Deska procesoru </h2>

653

<p>

654

        <a href="http://www.mlab.cz/WebSVN/listing.php?repname=MLAB&amp;path=%2FModules%2FPIC%2FPIC16F87xSO2801A%2F#_Modules_PIC_PIC16F87xSO2801A_">

655

        http://www.mlab.cz/WebSVN/listing.php?repname=MLAB&amp;path=/Modules/PIC/PIC16F87xSO2801A/#_Modules_PIC_PIC16F87xSO2801A_</a>

656

        <a href="http://www.mlab.cz/WebSVN/listing.php?repname=MLAB&amp;path=%2FModules%2FPIC%2FPIC16F87xDIL2801A%2F#_Modules_PIC_PIC16F87xDIL2801A_">

657

        http://www.mlab.cz/WebSVN/listing.php?repname=MLAB&amp;path=/Modules/PIC/PIC16F87xDIL2801A/#_Modules_PIC_PIC16F87xDIL2801A_</a>

658

</p>

659

660

<h2 class="Small"> H-můstky </h2>

661

662

<p>

663

        <a href="http://www.mlab.cz/WebSVN/listing.php?repname=MLAB&amp;path=%2FModules%2FH_Bridge%2F#_Modules_H-Bridge_">

664

http://www.mlab.cz/WebSVN/listing.php?repname=MLAB&path=/Modules/H_Bridge/#_Modules_H-Bridge_</a>

665

</p>

666

667

<h2 class="Small"> LEDbar </h2>

668

669

<p>

670

        <a href="http://www.mlab.cz/WebSVN/listing.php?repname=MLAB&amp;path=%2FModules%2FHumanInterfaces%2FLEDbar%2F#_Modules_LEDbar_">

671

        http://www.mlab.cz/WebSVN/listing.php?repname=MLAB&amp;path=/Modules/HumanInterfaces/LEDbar/#_Modules_LEDbar_</a>

672

</p>

673

674

<h2 class="Small"> Měnič </h2>

675

676

<p>

677

        <a href="http://www.mlab.cz/WebSVN/listing.php?repname=MLAB&amp;path=%2FModules%2FPowerSupply%2FBATPOWER02A%2F#_Modules_PowerSupply_BATPOWER02A_">

678

        http://www.mlab.cz/WebSVN/listing.php?repname=MLAB&amp;path=/Modules/PowerSupply/BATPOWER02A/#_Modules_PowerSupply_BATPOWER02A_</a>

679

</p>

680

681

<h2 class="Small"> IR modulátor </h2>

682

683

<p>

684

        <a href="http://www.mlab.cz/WebSVN/listing.php?repname=MLAB&amp;path=%2FModules%2FCommIR%2FTXIR%2F#_Modules_CommIR_TXIR_">

685

http://www.mlab.cz/WebSVN/listing.php?repname=MLAB&path=/Modules/CommIR/TXIR/#_Modules_CommIR_TXIR_</a>

686

</p>

687

688

<h2 class="Small"> Osvětlení dráhy </h2>

689

690

<p>

691

        <a href="http://www.mlab.cz/WebSVN/listing.php?repname=MLAB&amp;path=%2FDesigns%2FROBOTS%2FCamerus%2FLEDpanel%2F#_Designs_ROBOTS_Camerus_LEDpanel_">

692

        http://www.mlab.cz/WebSVN/listing.php?repname=MLAB&amp;path=/Designs/ROBOTS/Camerus/LEDpanel/#_Designs_ROBOTS_Camerus_LEDpanel_</a>

693

</p>

694

695

<h2 class="Small"> Univerzálka pro 7432 </h2>

696

697

<p>

698

<a href="http://www.mlab.cz/WebSVN/listing.php?repname=MLAB&path=/Modules/Universal/UNIDIL1601A/">

699

http://www.mlab.cz/WebSVN/listing.php?repname=MLAB&path=/Modules/Universal/UNIDIL1601A/</a>

700

</p>

701

702

<h2 class="Small"> Modul trimrů </h2>

703

704

<p>

705

        <a href="http://www.mlab.cz/WebSVN/listing.php?repname=MLAB&amp;path=%2FModules%2FHumanInterfaces%2FTRIMQUAD01A%2F#_Modules_TRIMQUAD01A_">

706

        http://www.mlab.cz/WebSVN/listing.php?repname=MLAB&amp;path=/Modules/HumanInterfaces/TRIMQUAD01A/#_Modules_TRIMQUAD01A_</a>

707

</p>

708

709

<h2 class="Small"> Dokumentace k použitému kamerovému čipu </h2>

710

711

<p>

712

<a href="http://www.cmucam.org/attachment/wiki/Documentation/OV6620.PDF">

713

http://www.cmucam.org/attachment/wiki/Documentation/OV6620.PDF</a>

714

</p>

715

716

<h2 class="Small"> Dokumentace k US senzoru </h2>

717

718

<p>

719

<a href="http://www.robot-electronics.co.uk/htm/srf08tech.shtml">

720

http://www.robot-electronics.co.uk/htm/srf08tech.shtml</a>

721

</p>

722

723

<h2 class="Small"> Dokumentace ke kompasu </h2>

724

725

<p>

726

<a href="http://www.robot-electronics.co.uk/htm/cmps3doc.shtml">

727

http://www.robot-electronics.co.uk/htm/cmps3doc.shtml</a>

728

</p>

729

730

<h2 class="Small"> Dokumentace k robotu 3Orbis </h2>

731

732

<p>

733

        <a href="http://www.mlab.cz/WebSVN/listing.php?repname=MLAB&amp;path=%2FDesigns%2FROBOTS%2F3Orbis%2F#_Designs_ROBOTS_3Orbis_">

734

http://www.mlab.cz/WebSVN/listing.php?repname=MLAB&path=/Designs/ROBOTS/3Orbis/#_Designs_ROBOTS_3Orbis_</a>

735

</p>

736

737

738

<h2 class="Small"> Video </h2>

739

740

<p>

741

Videozáznam, jak Camerus jezdil při soutěži IstRobot 2007:

742

<br>

743

<a href="../video/1.wmv">1. jízda</a>,

744

<a href="../video/2.wmv">2. jízda</a>,

745

<a href="../video/3.wmv">3. jízda</a>.

746

</p>

747

748

</div>

749

750

751

752

<div class="Footer">

753

<script type="text/javascript">

754

<!--

755

SetRelativePath("../../../../../");

756

DrawFooter();

757

// -->

758

</script>

759

<noscript>

760

<p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p>

761

</noscript>

762

</div>

763

764

765

</body>

766

</html>

Subversion Repositories – MLAB

(root)/Designs/ROBOTS/Camerus/DOC/HTML/Camerus.cs.html

Rev 4920