Изучение видов роботов-жуков. Анализ платформ для управления периферийными устройствами, реализации передачи и обработки полученных данных. Основной выбор сервоприводов и дальномеров. Программирование робота через специализированную среду Arduino IDE.
Аннотация к работе
Создание роботов лежит в основе множества технологических производств. Технологическая индустрия пытается создать универсального помощника человеку, который будет обладать различными функциями. Уже существуют роботы-пылесосы, роботы-мойщики окон, роботы-питомцы и так далее. У робота не дрогнет рука, он никогда не будет расстроен, ему не нужен перерыв на обед или перекур, всегда четкое выполнение поставленных задач. Робот не боится, находясь в узком, замкнутом пространстве.Робот - устройство, которое своими действиями повторяет некую человеческую работу. Существует множество мифов, в которых упоминаются какие-либо существа, которые были оживлены человеком и в которые человек внес определенные функции. Например, многим известен миф о Големе1, существе, созданном из глины. Настоящие упоминания механических машин появились еще в эллинистическую эпоху. На острове Фарос2 стоял маяк, вокруг стояли механические женские фигуры, которые освещались и издавали звуки, чтобы мореплаватели всегда могли их заметить.Актуальность работы заключается в том, что созданная система позволит тестировать дальнейшие разработки, не прилагая больших усилий для переноса модели в реальный мир. Программа написана в отдельных функциях, что позволяет с легкостью добавлять или изменять функционал системы для тестирования конкретных элементов модели или всей модели в целом [2]. Также при добавлении к роботу дополнительного функционала и написания функций обработки данных для решения поставленных задач можно использовать систему в более прикладных целях. Если добавить измерители расстояния до объектов, то он сможет измерять размеры пространства и свои вычисления предоставлять человеку, что упрощает и ускоряет процесс работы, то есть робот сможет самостоятельно измерять пространство, создавая 3D-модели по полученным результатам.Робот на рисунке 1 имеет корпус в виде настоящего жука, «усики» служат в качестве дальномера и помогают ориентироваться в пространстве. Также, подобно живому насекомому, данный жук боится громких звуков и «дергает лапками» при перевороте на спину. На рисунке 2 представлен робот, который внешне абсолютно прост. Однако данный робот умеет ходить на различных скоростях и двигаться под мелодию. На рисунке 3 представлено три робота, которые поражают своим внешнем видом.Maple имеет 120Кб Flash памяти, 20Кб SRAM памяти, 43 вывода и встроенная система заряда LIPO батарей. В него входит процессор Broadcom BCM2835, ядро ARM11, графическое ядро, ОЗУ 523Мб, USB порт, выход HDMI, Ethernet 10/200 Мбит/с, выход jack 3.5, 1 выводов. Данная платформа имеет маленький размер и мало потребляет энергию, что позволяет обеспечивать видео и аудио контроль, управлять подключенными устройствами по интерфейсам. Эта платформа имеет множество видов, размеров, функциональности. Выбор был сделан так изза того, что данная платформа самая доступная, имеет достаточное количество выходов, что позволяет расширять возможности робота, легко программируема и не требует дополнительных знаний для работы с ней.В работе приведена одна из наиболее удобных конструкций ноги, которая создает ощущение реалистичного движения робота, не вызывая лишних действий. Также, приходилось создавать алгоритмы, вычисляющие углы поворотов сервоприводов, для каждой из создаваемых конструкций, что привело к углубленному изучению библиотек по работе с сервоприводами.
План
Оглавление
Введение
1. История
2. Актуальность
3. Аналоги и сравнение
4. Анализ предметной области
Заключение
Список литературы
Глоссарий
Введение
Робототехника - одна из технологий будущего. На данный момент, в робототехнику вкладывают огромное количество ресурсов. Создание роботов лежит в основе множества технологических производств. Технологическая индустрия пытается создать универсального помощника человеку, который будет обладать различными функциями. Уже существуют роботы-пылесосы, роботы-мойщики окон, роботы-питомцы и так далее. Каждый робот необходим в своей сфере и является полезным атрибутом для человеческой жизни. С развитием технологий механические машины становятся все умнее и скоро станут уметь все тоже, что и мы.
На сегодняшний день, роботизированные системы гораздо точнее выполняют работу, особенно с мелкими деталями и, что очень важно, делают это каждый раз одинаково. У робота не дрогнет рука, он никогда не будет расстроен, ему не нужен перерыв на обед или перекур, всегда четкое выполнение поставленных задач. Робот не боится, находясь в узком, замкнутом пространстве. Такая система никогда не устанет.
Однако такие роботы достаточно дорогостоящи и трудны в производстве. Поэтому, для решения более простых задач, были придуманы более простые и менее технологически трудоемкие роботы. Чаще всего такие роботы используются в качестве игрушек. Но такие роботы также используются и в научной деятельности. На них тестируют всевозможные модели, создают транспорт будущего на основе алгоритмов движения, добавляют все более новые устройства и развивают функционал таких роботизированных систем.
В данной работе будет показан пример изготовления простой, многофункциональной роботизированной системы. Будет рассмотрен выбор комплектующих, пример изготовления корпуса и алгоритмы написания программы для управления роботизированной системы.
Вывод
В ходе работы над дипломным проектом были установлены виды конструкций корпуса и варианты соединения деталей робота в единое целое. В работе приведена одна из наиболее удобных конструкций ноги, которая создает ощущение реалистичного движения робота, не вызывая лишних действий.
Также, приходилось создавать алгоритмы, вычисляющие углы поворотов сервоприводов, для каждой из создаваемых конструкций, что привело к углубленному изучению библиотек по работе с сервоприводами. В связи с тем, что платформа обладает малой вычислительной мощностью и небольшим объемом памяти, приходилось создавать алгоритмы движения, не требующие больших затрат ресурсов контроллера. (Роман)
Написание программы заставляет работать с одним потоком данных для передачи, что накладывает большие ограничения на создание программы. Таки трудности заставляют изучить и использовать некие уловки для реализации задуманных идей.
Также были получены навыки по работе с СОМ портами и управления периферийными устройствами с его помощью, создания программы для реализации управления через СОМ порты и обработки данных приходящих от контроллера для создания последовательных инструкций и отправки их на контроллер. (Екатерина)
Получены знания в основах тестирования программ и рабочих моделей, проектирование и программирования роботизированных систем, получены знания в осуществлении сборки проектируемого объекта и подготовка рабочей документации.
Список литературы
1. Gorinevsky D. M., Schneider A. Yu. Force control in locomotion of legged vehicles over rigid and soft surfaces // Int. J. Robotics Research. - 1990. - Vol. 9, no. 2. - P. 4-23
2. Охоцимский Д. Е., Голубев Ю. Ф. Механика и управление движением автоматического шагающего аппарата. - М.: Наука, 1984.
3. ГУРФИНКЕЛЬВ. С., ГУРФИНКЕЛЬЕ. В., Девянин Е. А., Ефремов Е. В., Жихарев Д. Н., Ленский А. В., Шнейдер А. Ю., Штильман Л. Г. Макет шестиногого шагающего аппарата с супервизорным управлением // Исследование робототехнических систем. - М.: Наука, 1982. - С. 98-147.
Глоссарий
1. Голем - персонаж еврейской мифологии. Существо, созданное из глины, оживленное при помощи магии, которое должно защищать еврейский народ.
2. Фарос - небольшой остров в средиземном море у побережья Египта, в устье Нила.
3. Аль-Джазари - исламский механик-изобретатель, математик, астроном государства династии Артукидов. Родился в 12 веке в местности Аль-Джазира.
4. Леонардо да Винчи - итальянский художник, ученый, изобретатель, писатель, музыкант. Родился в середине 15 века во Флорентийской республике.
5. Карел Чапек - чешский писатель, прозаик, драматург, переводчик и фантаст. Родился в конце 19 века в Австро-Венгрии.