Autonomous Foosball Table: 5 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:15

Ang pangunahing layunin ng proyekto ay upang makumpleto ang isang gumaganang prototype para sa isang Autonomous Foosball Table (AFT), kung saan ang isang manlalaro ay nakaharap sa isang robot na kalaban. Mula sa pananaw ng tao ng laro, ang talahanayan ng foosball ay halos kapareho sa isang regular na mesa. Ang (mga) manlalaro sa panig ng tao ay kinokontrol sa pamamagitan ng isang serye ng apat na hawakan na maaaring ilipat at palabas at paikutin upang ilipat ang mga manlalaro nang linear sa patlang ng paglalaro at upang sipain ang bola patungo sa layunin ng kalaban. Ang autonomous na bahagi ay binubuo ng:> Walong servo motor na ginamit upang manipulahin ang mga humahawak ng table ng foosball> Isang microcontroller upang buhayin ang mga servo motor at makipag-usap sa computer> Isang over-head na naka-mount na webcam upang subaybayan ang bola at mga manlalaro> Isang computer upang iproseso ang mga imahe ng webcam, nagpapatupad ng artipisyal na intelihensiya, at nakikipag-usap sa microcontrollerBudget ng mga hadlang para sa prototype na pinabagal ang proyekto ng ilan at pinapanatili ang pagpapaandar nito sa isang minimum. Ang mga wastong motor upang ilipat ang mga manlalaro sa isang bilis ng kompetisyon ay nahanap na napakamahal, kaya kailangang gamitin ang mga lower-end servos. Habang ang partikular na pagpapatupad na ito ay nalilimitahan ng gastos at oras, ang isang mas malaking ratio ng gear ay magbubunga ng isang mas mabilis na paglalaro ng robot, bagaman ang paggawa nito ay nagkakahalaga ng higit sa $ 500 na batayang presyo (presyo nang walang supply ng kuryente at computer).

Hakbang 1: Pag-iipon ng Motor Control Board

Ang mga nakakabit na imahe ay isang buong iskema ng circuit pati na rin isang larawan ng panghuling produkto para sa motor control board. Ang lahat ng kinakailangang bahagi na ito ay maaaring mabili sa karamihan sa mga pangunahing tindahan ng elektronikong online (kasama ang Digi-Key at Mouser. Bilang isang tala, ang lahat ng mga bahagi na ginamit dito ay dumaan sa butas, at sa gayon, ang mga bahagi ay maaaring tipunin sa isang protoboard / breadboard, o gamit ang naka-attach na disenyo ng PCB. Ang isang mas maliit na pakete ay maaaring malikha sa pamamagitan ng paggamit ng isang bilang ng mga bahagi ng mount mount. Nang ipinatupad namin, ang disenyo, pinaghiwalay namin ang mga kontrol ng motor sa 2 mga circuit, kahit na walang kalamangan sa paggawa nito maliban sa anumang partikular na scheme ng paglalagay ng kable na ginamit. Ang maliit na asul na board ay nagpapatupad ng PWM control circuitry, na karaniwang isang naka-relo lamang na PIC-12F na may ilang dalubhasang code.

Hakbang 2: Servo Motor Assembly

Dalawang magkakaibang uri ng servos ang ginagamit. Una, ang paggalaw ng pag-ilid ay kinokontrol ng isang pangkat ng apat na mga high-torque servos: Robotis Dynamixel Tribotix AX-12. Ang apat na ito ay tumatakbo sa isang solong serial line at nagbibigay ng kamangha-manghang pag-andar. Binibigyang-daan ng mataas na metalikang kuwintas ang mga servos na ito na maging geared sa isang paraan na nagbibigay ng isang mataas na bilis ng tangential para sa paggalaw ng pag-ilid. Nakahanap kami ng isang hanay ng mga 3.5 pulgada na gears at track upang sumama sa kanila mula sa Grainger sa halagang $ 10 para sa bawat isa. Ang servos ay nagbibigay ng proteksyon ng labis na labis na metalikang kuwintas, isang indibidwal na iskema ng pagtugon sa servo, mabilis na komunikasyon, pagsubaybay sa panloob na temperatura, komunikasyon na may dalawahang paraan, atbp. Kaya upang makakuha ng mas mabilis na paggalaw para sa pagsipa, ginagamit ang Hitec HS-81s. Ang HS-81s ay medyo mura, may isang disenteng mabilis na anggular na tulin, at madaling i-interface (karaniwang PWM). Paikutin lamang ng HS-81 ang 90 degree, gayunpaman (kahit posible - at hindi inirerekumenda - upang subukang baguhin ang mga ito sa 180 degree). Bilang karagdagan, mayroon silang panloob na mga gears ng naylon na madaling naghuhubad kung susubukan mong baguhin ang servo. Ito ay nagkakahalaga ng pera upang makahanap ng isang 180 degree na umiikot na servo na mayroong ganitong uri ng anggular na tulin. Ang buong sistema ay nakatali kasama ang mga piraso ng medium-density fiberboard (MDF) at high-density fiberboard (HDF). Napili ito para sa mababang gastos (~ $ 5 para sa isang sheet na 6'x4 '), kadalian sa paggupit, at kakayahang mag-interface sa halos anumang ibabaw. Ang isang mas permanenteng solusyon ay ang makina ng mga bracket ng aluminyo upang hawakan ang lahat. Ang mga tornilyo na humahawak sa mga servo ng PWM ay karaniwang mga turnilyo ng makina (# 10s) na may hex nut na humahawak sa kanila mula sa kabilang panig. 1mm na mga sukbit na machine screws, mga 3/4 ang haba, hawakan ang AX-12 sa MDF na magkokonekta sa dalawang servos. Ang isang track ng doble na pagkilos na drawer ay humahawak sa buong pagpupulong pababa at nakapantay sa track.

Hakbang 3: Software

Ang huling hakbang ay i-install ang lahat ng software na ginamit sa makina. Binubuo ito ng ilang mga indibidwal na piraso ng code:> Ang code na tumatakbo sa pagproseso ng imahe PC> Ang code na tumatakbo sa PIC-18F microcontroller> Ang code ay tumatakbo sa bawat isa sa mga PIC-12F microcontrollers Mayroong dalawang mga kinakailangan upang mai-install sa pagproseso ng imahe PC Ang pagproseso ng imahe ay ginagawa sa pamamagitan ng Java Media Framework (JMF), na magagamit sa pamamagitan ng Araw dito. Magagamit din sa pamamagitan ng Sun, ang Java Communic API ay ginagamit upang makipag-usap sa motor control board, sa kabila ng serial port sa computer. Ang kagandahan ng paggamit ng Java ay ito * ay dapat * tumakbo sa anumang operating system, kahit na ginamit namin ang Ubuntu, isang pamamahagi ng linux. Taliwas sa tanyag na opinyon, ang bilis ng pagproseso sa Java ay hindi masyadong masama, lalo na sa pangunahing looping (kung saan ang pagtatasa ng paningin ay gumagamit ng kaunti). Tulad ng nakikita sa screenshot, parehong sinusubaybayan ang bola at ang mga manlalaro ng kalaban sa bawat pag-update ng frame. Bilang karagdagan, ang balangkas ng talahanayan ay matatagpuan sa paningin, kung kaya't ginamit ang asul na painter tape upang lumikha ng isang balangkas ng visual. Ang mga layunin ay nakarehistro kapag ang computer ay hindi mahanap ang bola para sa 10 magkakasunod na mga frame, karaniwang nagpapahiwatig na ang bola ay nahulog sa layunin, sa ibabaw ng paglalaro. Kapag nangyari ito, nagpasimula ang software ng isang tunog-byte upang aliwin ang sarili nito o boo ang kalaban, depende sa direksyon ng layunin. Ang isang mas mahusay na system, kahit na wala kaming oras upang ipatupad ito, ay gagamit ng isang simpleng infrared emitter / sensor na pares upang makita ang bola na nahuhulog sa layunin. Ang lahat ng software na ginamit sa proyektong ito ay magagamit sa isang solong zip file, dito Upang maipon ang code ng Java, gamitin ang utos na javac. Ang PIC-18F at PIC-12F code ay ipinamamahagi sa software ng MPLAB ng Microchip.

Hakbang 4: Webcam Mount

Ang isang Philips SPC-900NC webcam ay ginamit, kahit na hindi ito inirerekumenda. Ang mga pagtutukoy para sa camera na ito ay pinalsipikado ng alinman sa mga tauhan ng engineering o sales sa Philips. Sa halip, ang anumang murang webcam ay gagawin, basta suportado ito ng operating system. Para sa karagdagang impormasyon tungkol sa paggamit ng mga webcam sa ilalim ng linux, tingnan ang pahinang ito. Sinukat namin ang distansya na kinakailangan ng haba ng pokus ng webcam upang magkasya ang buong talahanayan ng foosball sa frame. Para sa modelo ng camera na ito, ang bilang na iyon ay higit sa 5 talampakan lamang. Gumamit kami ng mga shelving racks na magagamit mula sa anumang pangunahing tindahan ng hardware upang bumuo ng isang mount para sa camera. Ang mga istante ng istante ay umaabot nang paitaas mula sa bawat isa sa apat na sulok ng talahanayan at naka-cross braced ng mga anggulong aluminyo na bracket. Napakahalaga na ang camera ay nakasentro at walang anggular na pag-ikot, dahil ipinapalagay ng software na ang x- at y-axis ay nakahanay sa talahanayan.

Hakbang 5: Konklusyon

Ang lahat ng mga kaugnay na mga file ng proyekto ay maaaring ma-download sa site na ito. Ang isang backup ng karamihan ng nilalaman ng site ay matatagpuan dito, sa aking personal na web host. Kasama rito ang pangwakas na ulat, na mayroong isang pagsusuri sa marketing pati na rin ang mga bagay na babaguhin namin, ang aming mga orihinal na layunin at isang listahan ng kung ano ang talagang nakamit na mga detalye. Ang proyekto ay HINDI sinadya upang maging pinaka mapagkumpitensyang manlalaro sa buong mundo. Ito ay isang mahusay na tool upang maipakita ang higit pa sa mga hakbang na ginamit sa pagdidisenyo ng tulad ng isang hayop pati na rin ang isang disenteng prototype ng ganitong uri ng robot na binuo para sa isang hindi kapani-paniwalang mababang gastos. Mayroong iba pang mga tulad robot sa mundo, at tiyak, marami sa kanila ang "matalo" ang robot na ito. Ang proyektong ito ay dinisenyo ng isang pangkat ng apat na mga inhinyong elektrikal / computer sa Georgia Tech bilang isang senior na proyekto sa disenyo. Walang natanggap na tulong ng anumang mga mechanical engineer at walang ginamit na pagpopondo ng third-party. Ito ay isang mahusay na proseso ng pag-aaral para sa aming lahat at isang disenteng paggamit ng oras ng kurso ng disenyo ng matanda. Nais kong pasasalamatan> si Dr. James Hamblen, ang aming tagapayo sa seksyon, para sa kanyang tuluy-tuloy na tulong sa mga teknikal na diskarte> Dr. Jennifer Michaels, ang pangunahing propesor, para hindi kami pinanghihinaan ng loob na subukan ang isang mas mapaghangad na proyekto> James Steinberg at Edgar Jones, ang nakatatandang tagapamahala ng lab ng disenyo, para sa patuloy na tulong sa pag-order ng mga bahagi, pag-troubleshoot, at paghanap ng "cool na bagay" na itapon sa proyekto sa murang gastos at mataas na pag-andar> At syempre, ang iba pang tatlong miyembro ng aking koponan, kung saan, wala sa mga ito ang posible: Michael Aeberhard, Evan Tarr, at Nardis Walker.