Soccer playing Robots (1 / 1 stap)

Stap 1:

Hoofdstuk # 1

Introductie

1.1 project overzicht

Autonome robots zijn ontworpen om een bepaalde taak op basis van algoritme ingebed in hen en ze zijn meestal beperkt tot een omschreven gebied. Deze robots hebben een systeem om te beoordelen op hun omgeving, hun positie in die omgeving, een manier om de toegewezen taak en hoe dat te doen juist nodig. Wanneer meerdere robots zijn presenteren de verhogingen van de complicatie sterk als een robot intelligent genoeg zijn moet voor het uitvoeren van de taak zonder de andere werkelijk worden ontworpen.

De kleine grootte league (SSL) robots zijn een onderdeel van voetbal spelen robots team. De robots in dit team worden begeleid door software in alle aspecten zoals hun teamgenoten, tegenstanders, positie van de doelen en de bal. De beide teams hebben exact dezelfde hardware als voor deze wedstrijd hardware is gestandaardiseerd. Dus eigenlijk draait de competitie de software ontworpen om te controleren van een team. Deze software bestaat uit alle grondbeginselen modules die nodig zijn om de visuele aspecten, alsmede het algoritme om een robot te vertellen wat te doen en hoe het te doen. Het zwaartepunt van deze verhandeling was op beeldverwerking en traject volgen. [1] [8]

Het belangrijkste idee is gemotiveerd uit de SSL-robots maar de structuur verschilt, zoals deze thesis doet niet bestaan uit een team eerder, het bestaat uit twee tegenstander robots die tegen elkaar voetballen zal. Het ontwerp van de robot, de dimensie, de manier van verkeer en stadion afmetingen zijn ook verschillend. De basisstappen die betrokken zijn bij de werking van project omvat vastleggen van afbeelding via een camera en vervolgens die afbeelding wordt geconverteerd naar meer passende vorm die kan omgaan met de software zoals grijswaardenafbeelding of standaard RGB (afbeelding gemaakt door de combinatie van standaardkleuren enige beeld dat zijn rood, groen en blauw). Beeldverwerking is gedaan om te bepalen van de positie van het robots en bal. De controller ontworpen krijgt de juiste informatie uit de afbeelding en bepaalt wat de robot daarna moet doen om een doelpunt.

1.2 probleemstelling

De kleine grootte league (SSL) gebruikt heel complexe concepten voor voetbal spelen teams van robots en als men wil maken van een robot voor klein league (SSL) is het zeer moeilijk vooral voor beginners. Dit project kan dus dienen als richtsnoer om alle concepten van de grondbeginselen die helpen kunnen om een SSL-robot te maken.

Het belangrijkste idee van deze thesis was om een software-gebaseerde controller die twee robots om voetbal te spelen tegen elkaar met behulp van beeldverwerking voor object bijhouden en seriële interface voor communicatie kunt toestaan.

1.3 projectdoelstellingen

· Beeldverwerking voor afdrukstand en positie van robots en bal

· Ontwerp van een software-gebaseerde controller om twee robots voetballen tegen elkaar

1.4 projectvereisten en-doelstellingen

Deze stelling toont een van de manieren om een robot automatisering door het ontwerpen van een controller software gebaseerd. Als brengen automatisering machines behoort tot de belangrijkste aspecten van de moderne technologie. Deze thesis is anders in de meeste van de manieren van de normen van klein formaat league robots (SSL). Het algoritme in dit project is echter dezelfde zoals gebruikt in SSL. Dit project toont de meest elementaire dingen en studie nodig voor het ontwikkelen van robot voor SSL en het kan dienen als een basisrichtlijn aan iemand die geïnteresseerd in ontwikkelingslanden SSL-team is.

Hoofdstuk # 2

Literatuuronderzoek

2.1 RoboCup achtergrond

RoboCup is een wetenschappelijke initiatief met een enige doel te verhogen onderzoek en studenten interesse in verschillende technologische gebieden door middel van een standaard platform als de robot voetbal spelletjes. Het idee achter dit concept was om robots die intelligent genoeg is door de complexe controller ontwerpen te beschikken over een team van humanoïde robot die tegen menselijke voetballers onder officiële FIFA-regels spelen kan.

RoboCup heeft vier voornaamste belangen: RoboCup Soccer, RoboCup Rescue, RoboCup thuis en RoboCup Junior. RoboCup voetbal heeft 5 competities: Humanoid, middelgroot, simulatie, kleine grootte en standaardplatform. De WPI Warriors team nam voor het eerst in de standaard Platform League in 2011. Deze competitie heeft vaste hardware, dus alleen de software kan worden gewijzigd.

De meest geavanceerde Liga van RoboCup gebruikt de Aldebaran Nao robots zoals zoals weergegeven in figuur 2.1 Project Nao gelanceerd in 2004 en de Nao robots zijn sinds 2010 de robot van de SPL. De meest recente versie van de regeringsleiders voor de Nao-robots is versie 4, die beschikt over 2 HD-camera's (1280 x 960), een Intel ATOM 1.6 GHz CPU en draadloze communicatie via Wi-Fi. Het lichaam van de robots beschikt over 21 vrijheidsgraden [1]

Figuur 2.1: Diagram van Aldebaran Nao [Uittreksel uit [1]]

2.2 kleine grootte League (SSL) RoboCup kader

Één van de categorieën van RoboCup is SSL d.w.z. klein league robots categorie. Het bestaan van kleinere grootte robots teams. Elk team bestaat uit zes robots. Hardware van de beide teams precies dezelfde is het enige wat verschilt is de software of het algoritme gebruikt om te besturen deze robots. Fig 2.2

Figuur 2.2: Klein league robot [genomen vanaf [1]]

De camera feed krijgt aan de eigenaars van beide teams. SSL visie software wordt gebruikt om de vereiste informatie van de real time opgenomen frames. Na het verwerken van het beeld gebaseerde de afdrukstand en positie informatie wordt gegeven aan de software controller. Deze controller dan vertelt de robots wat te doen en hoe het te doen. [5]

2.2.1 SSL-visie

Het is de software en hardware setup vereist om te vinden van de bal en robots positie en oriëntatie in het veld. Eerder kunnen kleine grootte League regels dat elk team heeft hun eigen systeem van globale visie. De vorderingen van individuele deelnemende teams was vrij dicht bij elkaar en alleen klein verschil of upgraden waren aanwezig. Vandaar besloten de verantwoordelijke commissies om te migreren naar een gedeelde visie systeem (waaronder ook delen de visie-hardware) voor alle teams tegen 2010. Dit systeem met de naam SSL-Vision wordt momenteel ontwikkeld door vrijwilligers van de deelnemende ploegen. [4]

Andere grote problemen met individuele visie setup waren dat de insteltijd vereist vóór en tijdens de wedstrijd teveel was, als zijnde vijf teams spelen op een veld; tien camera's moeten worden gemonteerd en gekalibreerd. Tijdens deze voorbereidingen, kan niet een veld worden gebruikt voor alle wedstrijden of andere preparaten.

Als gevolg van de gestandaardiseerde Veldlengte wordt SSL-Vision een ideale oplossing voor de humanoïde evenals de standaard Platform League.

2.2.2 kader voor SSL-visie

De figuur 2.3 geeft een overzicht van de architectuur van het kader. Het hele systeem wensen verwerken stroom is gecodeerd in een multi-camera stapel volledig definieert hoeveel camera's worden gebruikt voor het vastleggen, en welke bijzondere verwerking moet worden uitgevoerd. Het systeem is ontworpen zodat ontwikkelaars kunnen verschillende stacks voor verschillende robotica toepassingsscenario maken. Standaard zal het systeem een bepaalde multi-camera stack, aangeduid als "RoboCup kleine grootte Dual Camera Stack" laden. [3]

De software omvat alle spullen van de camera kalibratie aan de patroonherkenning voor individuele robots van elk team. En updates de informatie aan elk team op real-time basis verstrekt.

De real-time vooruitgang wordt geboekt met behulp van plug-in zorgen voor interconnectie van de software met een goede videokaart. Momenteel gebruikt SSL-visie Nvidia Geforce 7800GTX video kaart.

Figuur 2.3: Klein league robot [genomen van [3]]

De SSL-visie maakt gebruik van uitgebreide Kalman-filter voor lokalisatie doeleinden. Taalversies van de robot is heel moeilijke taak wanneer het gezichtsveld is beperkt en met de beperking van de verwerkingsmogelijkheden. De twee meest gebruikte strategieën voor dit doel zijn Kalman-filtering en deeltje filtering.

2.3 MATLAB

MATLAB is commerciële software "Matrix laboratorium" dat een gebruiksvriendelijke omgeving voor interactieve programmering biedt. MATLAB biedt een grote verscheidenheid van ingebouwde functies, met inbegrip van bijna alle van de wiskundige uitdrukkingen en visualisatie zoals grafieken en beeldverwerking. MATLAB biedt matrix computations, signaalverwerking, numerieke analyse en grafische omgeving met gemakkelijk ingebouwde functies en vermindert dus de eis van de traditionele programmering. [6]

In mijn proefschrift wordt MATLAB in principe gebruikt voor beeldverwerking en controller ontwerpen. MATLAB geeft al het beeld processing functies zoals Beeldverbetering (verscherping of niet-vervagende een out of focus beeld, markeren de randen, verbetering van afbeeldingscontrast of heldermakende een afbeelding, verwijderen van ruis), restauratie (verwijderen van bewegingsonscherpte lineaire beweging, verwijdering van de optische vervorming) beeld en afbeelding segmentatie (lijnen, cirkels, of bepaalde vormen vinden in een afbeelding, in een luchtfoto, identificeren van auto's, bomen gebouwen en wegen enz.)

2.4 traject volgen

Tracking betekent het volgen van een bepaald pad. Voor motorvoertuigen op verschillende wielen worden verschillende vergelijkingen afgeleid om ze volgen de weg rekening houdend met de slippen van wielen en precisie van beweging te maken. Voor eenwieler type is robot met twee bediende wielen op een gemeenschappelijke as en een middelpunt "M" tussen de twee wielen de vergelijkingen als volgt

[2]

Hier v en w zijn de robot vertaling en de hoeksnelheid van de robot respectievelijk en de theta duidt op de hoek van het voertuig in het veld met betrekking tot een systeem van vaste coördineren.

2.4.1 controle van een eenwieler type robot

De vergelijking van de controller voor de robot van de eenwieler-type in het "traject volgen voor eenwieler-type en twee-besturing-wielen mobiele robots" door "Alain Mi-caelli en Claude Samson" [2]

[2]

De volgende zijn de resultaten van de controller gevormd voor twee referentie trajecten Fig 2.4 is een rechte lijn-traject volgen resultaat van een robot en Fig 2.5 is een semi-cirkel traject simulatie resultaat.

Figuur 2.4: Resultaten van een robot na rechte lijn traject [genomen van [2]]

Figuur 2.5: Resultaten van een robot na semi-cirkel traject [genomen van [2]]

De afwijking in deze resultaten is te wijten aan de slippen van wielen en het minieme verschil tussen de rpm van de motoren van de twee aandrijfwiel zoals twee motoren kunnen niet honderd procent identiek.

Hoofdstuk # 3

Vereiste specificaties

3.1 - functionele eisen

3.1.1 – capture van webcam

De software zal communiceren met de webcam aangesloten en vangen van een frame,

3.1.2-proces het opgenomen frame

Zodra het frame is opgenomen zal worden verwerkt op de volgende manier

3.1.3 – naar binaire afbeelding wordt geconverteerd

Het opgenomen frame wordt omgezet in binaire frame voor gemakkelijke verwerking en vermindering van de belasting op het systeem.

3.1.4 – berekenen frame afmetingen

Van het vastgelegde frame-afmetingen zijn verworven voor kalibratie.

3.1.5 – berekenen regio van belangen (ROI)

Zodra het frame klaar en gefilterd is zijn de regio's van belang die in principe de gevonden voorwerpen op het veld van stadion zijn geëxtraheerd.

3.1.6 – schikken van de regio van belangen (ROI)

De gedetecteerde gebieden vervolgens gerangschikt volgens hun respectieve maten zodat ze kunnen worden sequenced en respectievelijke informatie kan worden verkregen. Elke grootte van het object vertegenwoordigt een specifieke ROI net als de grootste gedetecteerde ROI voor de doel-positie.

3.1.7 – de bevindingen te vergelijken

De controller zoekt vervolgens naar de voorwaarden van beweging. Vergelijk bevalt de hoek tussen de bal en de robot. Als de hoek groter is of minder dan een bepaald bedrag draait de robot om het gezicht van de bal.

3.1.8-zenden de commando's

Nadat de voorwaarden worden gecontroleerd, als de voorwaarde niet is voldaan, zoals de robot niet naar de bal is gericht de controller stuurt rotatie opdracht om te draaien van de robot, zodat hij de bal wordt geconfronteerd. Aan de andere kant als de voorwaarde is voldaan de controller controleert de volgende voorwaarde.

3.2 - niet functionele eisen/kwaliteitseisen

3.2.1 snelheid

De software-controller en de beeldverwerking algoritme is snel en kunnen proces vier frames per seconde en het kan beter presteren als een betere computer wordt gebruikt.

3.2.2 efficiëntie

De motie van de robots is precies en nauwkeurig door het verminderen van de opgelopen vertraging en beter ontwerpmodel.

3.2.3 betrouwbaarheid

Het project is betrouwbaar en veilig als elk draadloze communicatie modules is beveiligd door een uniek wachtwoord. Juiste circuits zijn ontworpen en componenten zijn geselecteerd na het doen van berekening, zodat niets wordt vervolgens geladen meer die het aankan.

3.2.4 juridische en vergunningen

De software base controller heeft geen juridische of licentie problemen, als ik ben met behulp van open sourcesoftware zoals Arduino 1.0.5 en MATLAB 2014a.

Hoofdstuk # 4

Systeemontwerp

4.1 Ontwerpmethodiek

De Fig 4.1 is de methode waarop het project werkt

Figuur 4.1: Methodologie van het project

Voor zicht wordt een web-cam gebruikt voor het verwerven van frames. Beeldverwerking is gedaan op MATLAB. Van het verwerkte beeld wordt informatie zoals de positie van de doelen, de bal en de hoek en positie van robot bepaald. De informatie verworven dan wordt gebruikt om te voeden de controller voor de beweging van de robot.

4.1.1 visie

Een webcam is geselecteerd om de live streaming van het stadion veld. De reden voor het selecteren van een webcam is dat de beeldkwaliteit goed genoeg is om de informatie uit de frames die worden gevangen en kleine resolutie ook de verwerkingslading vermindert.

4.1.2 beeldverwerking

Elke opgenomen frame wordt verwerkt. De verwerking omvat de conversie naar binaire afbeeldingen, het frame splitsen in kanalen om betere resultaten te krijgen. Elke opgenomen frame heeft lichte variatie van de drempel van de gedetecteerde objecten voor het rode, groene en blauwe kanaal. Zodra de objecten worden aangetroffen in elk kanaal dat de kanalen om het gebied dat in al zijn samengevoegd.

4.1.3 lokalisatie

De gedetecteerde objecten worden dan aangeduid en hun waarden als de ruimte die ze bezetten en centrum van punten worden opgeslagen in matrices, zodat ze kunnen worden gebruikt door de controleur.

4.1.4 controller

Elke robot heeft een eigen software gebaseerd controller die is geprogrammeerd in MATLAB software.

De belangrijkste taak van de controller is beslissen wat het moet doen naast make robot aanpak de bal en het doelpunt te checken voor de voorwaarden. Of in het andere geval het als de andere robot is proberen om een doelpunt hoe kan het stoppen.

4.1.5 gedrag

Nadat de controller voorwaarden controleert en besluit wat te doen beweging opdrachten verzenden door de robots en de robot de taak is om te handelen op de commando's verstuurd. Inclusief bewegend vooruit, achteruit en rotatie in beide richtingen.

Hoofdstuk # 5

Systeemimplementatie

Ter uitvoering van het project het is gecategoriseerd in de volgende drie hoofdonderdelen.

o Vision systeem

o Controller

o Robots

5.1 vision systeem

Het diagram 5.1 toont de gegevensstroom van het systeem van de visie

Figuur 5.1: De onderdelen van het systeem van de visie

5.1.1 camera

Ik ben met behulp van Lenovo q350 USB-webcam voor het vastleggen van het beeld. Het heeft een resolutie van 320 x 240. De kleinere resolutie maakt het beeld minder gedetailleerd vandaar dat de beeldverwerking kan worden gedaan met een betere snelheid. Het heeft een USB-interface en is compatibel met elk besturingssysteem.

Resolutie

320 x 240

Bedrijfsspanning

4V-6V

Vastleggen van snelheid

25 fps

Tabel 5.1: Camera Specifitaions

5.1.2 computer

Computer wordt gebruikt voor image processing en datacommunicatie tussen robot en controller software gebaseerd. Elke computer kan worden gebruikt bij voorkeur met 1GB RAM en een dual core-processor, zoals beeldverwerking hulpbronnen zoals RAM en Video geheugen vereist. Meer geheugen helpt in het hebben van een grotere buffer die helpen kan bij het versnellen van de beeldverwerking proces na het vastleggen van de frames van de aangesloten camera.

Processor

Core2 Duo E8400

RAM

2 GB

Chipset

Intel G41 serie

Tabel 5.2: Specificaties van de computer die wordt gebruikt voor thesis

5.1.3 MATLAB

MATLAB wordt gebruikt voor verwerking en ontwerpen van de controller voor de beweging van de robot. MATLAB Image overname tool wordt gebruikt voor het koppelen van de camera bij de MATLAB-software. Deze tool heeft ingebouwde functies voor het verwerken van een afbeelding en het verwerven van vereiste informatie uit een afbeelding of een matrix van beelden of zelfs live stream.

In deze thesis gebruikte ik MATLAB voor het bijhouden van de objecten. In mijn geval zijn er twee robots, bal en twee doelen die zijn de hoofdobjecten worden bijgehouden. Bal gewoon bijhouden vereist positie maar voor een robot de hoek is zo belangrijk als zijn standpunt. Zonder hoek die een robot kan niet worden verplaatst naar een gewenste locatie, wordt het object niet worden voor het hele tijd, dus het moest verplaatsen op bepaalde hoek, zodat het wordt geconfronteerd met haar doelstelling en verplaats vervolgens recht naar het doel. Zoals verplaatsing de kortste route naar het doel is. Voor het bijhouden van een object in real-time streaming, is elk frame afzonderlijk verwerkt om de regio van belang. Het verworven frame is vervolgens opgesplitst in RGB-kanalen. Deze kanalen de regio van belang is verkregen door aftrekken of met behulp van logische bewerkingen zoals "OR"-bewerking en "AND"-bewerking. Het frame te verdelen in kanalen hebben helpt bij het verkrijgen van meer nauwkeurige resultaten als ander kanaal een weinig verschillende drempel van verschillende kleuren. [7] [9]

Nadat de regio van belang is gemarkeerd in elk kanaal zijn ze samengevoegd met "AND"-bewerking om de gemeenschappelijke regio in alle van de respectieve kanalen. Filteren kan worden gedaan na deze stap om te voorkomen dat lawaai. Het frame wordt omgezet in binaire blob p.a.. BLOB analyse geeft de regio in een binaire afbeelding met verschillende eigenschappen met betrekking tot de andere afbeelding als een witte vlek op een zwart gekleurde gebied. BLOB analyse in MATLAB biedt ook diverse functies zoals het begrenzende vak (tekent een vak rond de regio van belang in een afbeelding), Centroid (geeft het middelpunt van de regio van belang in een afbeelding), Labeling (om de regio van belang in een afbeelding van een label) en blob count (aantal regio's van belang in een afbeelding). Nadat de informatie van het frame is uitgepakt wordt het gegeven aan de controller die beslist wat daarna gedaan moet worden voor robots beweging. Al deze stappen worden herhaald voor afzonderlijke frames die zijn verkregen uit de camera. [8]

De belangrijkste taak van domeincontrollers is om de robot naar de ballen. De secundaire doelstellingen van controller moeten vermijden van botsingen, direct van de robot te raken van de bal in de richting van het doel en nemen het kortste pad te bereiken van de bal. De controller ontworpen maakt gebruik van de seriële poort van de computer de gegevens via USB Bluetooth te sturen naar de robot.

5.1.4 Bluetooth-Transceiver

Nadat de afbeelding wordt verwerkt en de vereiste informatie wordt gegeven aan de controller, het genereert een uitvoer worden verzonden naar de robot voor verkeer. Mededeling van de verschillende modules kunnen hier worden gebruikt als Radio-transceivers, IR-transceivers en Bluetooth-transceivers. Ik ben met behulp van Bluetooth-transceivers voor hun eenvoud en lagere machtsconsumptie in vergelijking tot de andere twee modules. Bluetooth transceivers zijn plug en play-apparaten zo eenvoudig te installeren en zijn ideaal voor kleinere afstanden. Het apparaat die ik gebruikte is 2.0 Bluetooth USB dongle.

Interface

USB 2.0

Steunregeling

Windows 98/98SE/ME/2000/XP/Vista

Symbolrate

Symbolrate

Ontvangen en verzenden van bereik

Tot 20 m

Ondersteuning van Bluetooth

V 2.0 en V 1.2

Tabel 5.3: Specificatie van USB-Bluetooth-module

5.2 controller

De controller zoekt verschillende voorwaarden voordat u een opdracht verkeer verzendt naar de robot.

5.2.1 controleren voor bal positie

De eerste taak van de controller is aan heck voor de positie van de bal dat of het ligt tegenover het of achter het. Als het er achter de robot alligins zelf met x-as en begint de omkering tot de bal is voor het. Als de reeds in fron de controller op het algoritme van de vergelijking van de hoek springt.

5.2.2 hoek vergelijking

In plaats van proberen om aanpak bal probeert de robot te komen tot een punt dat op een bepaalde afstand achter de bal. Het eerst geconfronteerd met de bal door het vergelijken van de hoek tussen de bal en de robot hoofd bal en robot van base. Als dit verschil meer dan + _ 5 graden is gedraaid de robot links of rechts om het gezicht van die denkbeeldige punt. Zodra het wordt geconfronteerd met dat punt begint het het richting.

5.2.3 raken van de bal

Na het bereiken van de imaginaire wijs de controller alligns de robot in de richting van het doel en de bal in de richting van het doel met wat vaart. De figuur 4.2 toont de denkbeeldige punt plaatsing. De punt 'G' staat voor de positie van het doel op het stadion, de punt 'B' geeft de huidige positie van de bal en 'I' vertegenwoordigt de denkbeeldige poit gedefinieerd door de controller.

Figuur 5.2: Denkbeeldige punt plaatsing

5.2.4 verdedigen

De controller zoekt ook in de voorwaarde als als een robot is te dicht bij de bal haar duidelijk dat eerst de bal zal bereiken. Dus in plaats van proberen te benaderen maakt de controller de robot het doel verdedigen doordat robot komen tussen de bal en doel.

5.3 robot

De figuur 5.3 toont de datastroom in de robot

Figuur 5.3: Onderdelen van de robot

5.3.1 Bluetooth-Transceiver

De robot maakt gebruik van HC-05 module voor het verkrijgen van de instructie van de software gebaseerd controller op de computer aanwezig. HC-05 is de wijdst gebruikte transceiver met zowel master als salve configuratieopties. De module heeft ingebouwd geheugen voor opslag van informatie en biedt een aantal configuratie-opties. De opties omvatten van de module weergegeven naam, wachtwoord, master slave configuratie en baudrate-instellingen wijzigen. [14]

Mini formaat (L x W x H)

Ca. 27 x 13 x 2 mm

Operationele frequentieband

2.4 GHz

Bluetooth-specificatie

V2.0 + EDR

Output Power klasse

Output Power klasse

Bedrijfsspanning

3,3 v

De grootte van het Flash-geheugen

8Mbit opslag

Temperatuur

−40◦C tot 80◦C

Werk temperatuur

−25◦C tot 75◦C

Tabel 5.4: Specificatie van HC-05 Bluetooth-module

5.3.2 Arduino UNO R3 (Microcontroller)

In dit project wordt de micro-controller gebruikt als een medium voor het omzetten van de bits ontvangen van Bluetooth-module van robot in informatie die een motor driver IC kan begrijpen. Arduino UNO R3 gebruikt ATmega328 microcontroller die ideaal is voor een scenario zoals dit project met voldoende snelheid en fout vrije vertaling. [15]

Micro-controller

ATmega328

Bedrijfsspanning

5V

Invoer Voltage(recommended)

7V-12V

Invoer Voltage(limits)

6V-20V

Digitale i/o pinnen

14 (6 verstrekken PWM-uitgang)

Analoge Input Pins

6

DC stroom per i/o-Pin

40 mA

DC stroom voor 3,3 v Pin

DC stroom voor 3,3 v Pin

Flash-geheugen

32 KB 0.5 KB gebruikt door opstartlader

SRAM

2 KB

EEPROM

1 KB

Kloksnelheid

16 MHz

Lengte

68,6 mm

Breedte

53,4 mm

Gewicht

25 g

Tabel 5.5: Specificatie van Arduino UNO R3 micro-controller

5.3.3 motor Driver IC

L293D is een dual H-brug IC gebruikt voor controlerende DC-motoren. Dual H-bridge maakt het geschikt om twee DC-motoren tegelijk. Kleinere maat, laag energieverbruik voor IC operatie d.w.z. 0.120 watt, minder warmte en aparte rails voor IC werking en motor rijden maken het ideaal voor kleine grootte robots

Product

DC Motor Controllers / stuurprogramma's

Type

H-brug

Operationele voedingsspanning

4.5V aan 36V

Uitgangsstroom

600 mA

Bedrijfstemperatuur

−40◦C tot + 150◦C

Huidige aanbod

2 mA

Montage stijl

Via gaten

Pakket/Case

PowerDIP-16

Aantal uitgangen

2

Tabel 5.6: Specificatie van L293D motor driver IC

5.3.4 motors

De robot maakt gebruik van 4 geborsteld gelijkstroommotoren voor verkeer. Elke motor heeft een versnellingsbak voor beter koppel en lagere snelheid. Lagere snelheid geeft nauwkeurige beweging in het veld van stadion en hoog koppel motor belasting vermindert als de robot 2 kg weegt. De motoren worden gebruikt in paren voor de beweging. Als het juiste paar motoren Draai rechtsom en linker paar van motors schakelt anti rechtsom die de robot links draait, ook draait als het juiste paar van motors zet klok en linker paar motoren draait met de klok mee de robot rechts. Om vooruit te gaan beide paar motoren Draai rechtsom en linksom voor achterwaartse beweging respectievelijk. Alle deze regeltechniek wordt bereikt door de motor driver IC.

Bedrijfstemperatuur

−10◦C tot −60◦C

Nominale spanning

6.0VDC tot 12.0VDC

Nominale belasting

10 g * cm

Nullast-stroom

70 mA max

Nullaststroom snelheid

Snelheid 9100 +-1800 rpm

Geladen stroom

250 mA max

Geladen snelheid

4500 +-1500 rpm

Starten van de koppel

20 g * cm

Starten van de spanning

2 VDC

Kraam huidige

500 mA max

Max lichaamsgrootte

27,5 x 20 x 15 mm

Shaft grootte

8 x 2 mm

Tabel 5.7: Specificatie van DC-motoren gebruikt in robots

5.3.5 beveiliging

De robots communiceren met de computer door het Bluetooth-modules. Hun standaard wachtwoorden zijn '1234', dus als iemand de standaard wachtwoorden weet hij verbinding met de robots maken kan. Dus de standaard wachtwoorden van beide van de module aanwezig op de robots zijn veranderd om misbruik te voorkomen.

Hoofdstuk # 6

Systeem testen en evalueren

6.1 grafische gebruikers interface testen

Als dit project niet een prototype van iets dat moet worden gepresenteerd in de markt is, hoeft het niet een GUI die de software voorzien. Het enige doel van dit project was om uit te voeren wat werd geleerd tijdens het programma van de graad van de bachelor en voor meer informatie over semi-autonome robotica en beeldverwerking.

6.2 bruikbaarheidstests

Hoewel de software ontbeert grafische user interface zijn heel eenvoudig te gebruiken. De gebruiker zal vereisen MATLAB versie 2014a en het bestand van de "m" gebouwd voor dit project hebben het systeem van de visie en de controller. Zo moet de persoon die wil zien van de werking van dit project enkel de basiskennis over de MATLAB-software.

Het hardware gedeelte is nog eenvoudiger als de gebruiker hoeft alleen maar om over te schakelen van de power-knop aanwezig op de robots.

6.3 software prestatie-en functietesten

MATLAB is niet speciaal gemaakt voor beeld verwerking hoewel de beeldverwerking hulpmiddel in MATLAB bijna alle functies vereist heeft voor het verwerken van een afbeelding en nuttige informatie van het opgenomen beeld verkrijgen. Beeldverwerking in MATLAB is niet zo snel als het in de software uitsluitend voor dit doel worden kan. Houden van dit ding in gedachten nog steeds de controller lus duurt slechts 0,5 seconden tot 0.8 seconden voor het verwerken van één frame dat toereikend is. Als de kennis over beeldverwerking in leerfase was kunnen dus nog er paar dingen die de prestaties van de software nog beter kunnen maken.

6.4 compatibiliteit testen

Wat betreft compatibiliteit is het allemaal ook nog eens afhankelijk van het systeem, dat de software wordt uitgevoerd op. Het gebruik van het systeem voor het testen van het project had een dual coreprocessor en 2GB of RAM. Dus als het systeem sneller is de software beter zal presteren, en als er langzamer de prestaties van de software ook zal afnemen.

In hardware vereisen de robots kwaliteit batterijen en spanningsniveau boven 8v gelet. Hoewel de Arduino op lagere spanningen prima kan werken, maar als de batterijen niet met genoeg kracht om te draaien de motoren en seriële communicatie tegelijkertijd doen, wordt de verbinding van de modules van Bluetooth drop. 8V tot 12V batterijen zijn dus aanbevelen die betalen boven de 20 procent voor de foutloze werking van het project.

6.5 exception handling

De standaard baud-rate van de hc-05 en hc-06 apparaten is 9600 bits per seconde; het volstaat als de gegevens verzenden serieel met regelmatige tussenpozen is of minder tarieven vereist. Voor mijn project worden de opdrachten van de controller niet verzonden met exact dezelfde interval zoals sommige frames minder tijd in verwerking vereisen en enkele meer. Zo was de standaard baud-rate leidt tot de daling van de verbinding. Om op te lossen dit probleem standaard baud-rate zijn ingesteld op 115200bits per seconde en wijzigen van de standaard beveiliging pinnen van de modules van Bluetooth, die ze zijn gewijzigd.

De snelheid van de beweging van de robots is ook verbeterd door tweemaal beweging opdracht per frame verwerkt in plaats van het verzenden van een enkele beweging-opdracht te sturen.

6.6 hardware testen

De motor driver IC L-293D kan omgaan met een maximale stroom van 650mA per kanaal met 2 300mA huidige gewaardeerd borstelmotoren gekoppeld aan elk kanaal de huidige bereikt 600mA. Hoewel het ligt binnen de specs, maar het is heel dicht bij maximaal beperkt en verwarmt de IC L-293D.

6.7 security testing

De enige onderdelen die beveiliging vereisen zijn de modules van Bluetooth. Dit is de reden dat hun standaard veiligheid pinnen waren veranderd. Maar nog steeds als iemand weet de sleutel vervolgens tijdens de werking van het project de robots zal worden ontkoppeld van de computer en sluit aan op het apparaat dat geprobeerd voor de verbinding genoemd paring in het geval van Bluetooth-apparaten.

6.8 beperkingen

Tijdens de werking van project moeten geen witte of rode gekleurde objecten worden geplaatst op het veld van stadion. De extra objecten gedetecteerd zal vertragen het proces van de beeldverwerking en dat object kan worden beschouwd als onderdeel van de robots, bal of de positie van de doel wat resulteert in ONWAAR bewegingen van robots.

De robots batterij moet worden opgeladen boven 20% om te voorkomen dat de daling van de verbinding tijdens operatie tussen gekoppelde Bluetooth modules.

De robots kunnen niet de bal als het ligt ook dicht bij de grenzen van het stadion zoals in dat geval het denkbeeldige punt dat wordt bepaald door de controller kan liggen buiten het stadion. Zodat de bal moet handmatig worden verplaatst.

Hoofdstuk # 7

Conclusie

7.1 kennis verworven door werk in dit project

7.1.1 beeldverwerking

Beeldverwerking nuttig blijkt te zijn in vele opzichten als objecten opsporen, het vergelijken van objecten maten en het krijgen van bijna alle informatie over een object met inbegrip van de grootte, pixels, middelpunt, kleur, lengte enz. Bovendien met zelfs een goedkope webcam zijn de resultatenvan beeldverwerking heel aanvaardbaar en nauwkeurig dus het is een in dure maar zeer krachtige hulpmiddel om te hebben.

7.1.2 draadloze communicatie tussen machines

Draadloze communicatie is aan de andere kant beetje duur als gebruikt voor korte afstanden. Maar voor machine als een robot die moet draaien en bewegen heen en weer het de beste manier van communiceren als het niet kan worden gedaan met behulp van draden. De afstand tot wat twee draadloze modules kunnen communiceren hangt af van de kwaliteit en de kwaliteit is recht evenredig met de kosten. Ik geleerd hoe te doen seriële draadloze communicatie en over hoeveel belangrijk is ook de veiligheid van draadloze communicatie.

7.2 verbeteringen

Hieronder vindt u de dingen die de uitkomst van de voetbal spelen robots kunnen verbeteren.

· Het draadloze bereik van de communicatie tussen de computer en de robots kan worden verbeterd als hoogwaardige Bluetooth modules worden gebruikt of radiocommunicatie kan worden gedaan in geval van grote voetbalveld.

· Meer robots kunnen worden toegevoegd aan het spel interessanter te maken.

· Borstelloze motoren kunnen worden gebruikt in robots voor betrouwbaarheid.

· Algoritme gebruikt voor visie systeem, alsook controller kan worden verbeterd voor betere prestaties