Skip to content

Latest commit

 

History

History
164 lines (136 loc) · 6.61 KB

README.md

File metadata and controls

164 lines (136 loc) · 6.61 KB

Mini sumo robot

Závěrečný projekt Jiřího Koldy a Askolda Horčičky z MIT.

(3.B, 2021/22)

Představení

Mini sumo je jednou z kategorií zápasení robotů. Cílem zápasení je vystrčit svého oponenta z arény jakýmkoli způsobem, robot ale musí splňovat podmínky dané kategorie. Konktrétně v kategorii mini sumo to je velikost 10x10 cm (výška neomezena) a váha nesmí převišovat 500 g. Aréna pak má 77 cm v průměru.

Vývojový diagram

Začali jsme návrhem, co by měl robot dělat, proto máme vývojový diagram, který nám to hodně zhruba prozradí

graph LR
START --> START_POHYBY
START_POHYBY --> B{VIDÍM_SOUPEŘE} --> |NE| MÓD_HLEDÁNÍ
B --> |ANO| A{JSEM_DOSTATEČNĚ_BLÍZKO} --> |NE| JEDU_K_SOUPEŘI
JEDU_K_SOUPEŘI --> A
A --> |ANO| ÚTOČNÝ_MÓD --> KONEC
MÓD_HLEDÁNÍ --> B
Loading

Blokové schéma

Blokové schéma se skládá z dvou infračervených senzorů a jednoho ultrazvukového, které májí své výstupy zapojené do STM8 a následně STM8 ovládá H můstek, který řídí motory

flowchart LR
IR_SENSOR_LEFT --> STM8
IR_SENSOR_RIGHT --> STM8
ULTRASONIC_SENSOR --> STM8
STM8 --> H_MŮSTEK
H_MŮSTEK --> MOTORY
Loading

Schéma

Velice základní schéma nám ukazuje zapojení na příslušné piny pro příslušné součástky

Komponenty, modelávání, hardwarová část

- Seznam použitých součástek

  • Ultrazvukový senzor HC-SR04
  • 2x Infračervený senzor FC-51
  • H-můstek modul L9110S
  • 2x TT motor s převodovkou
  • Nikko baterie pro RC auta
  • Stabilizátor napětí L7805
  • STM8 Nucleo
  • Vypínač

Následoval návrh komponent co budeme používat a sestavení robota, na fotce je 3D model robota vytvořený v programu Fusion 360, tělo robota bylo vytištěno na 3D tiskárně. Jako pohon jsme vybraly dva TT motory s převodovkou, pro obě postranní kola jeden, přední kolo není poháněno. Aby robot věděl o světě jsme použíli dva infračervené senzory FC-51, které hlídají, aby robot nevyjel z arény a pak pro sledování vzdáleností a hledání oponenta Ultrazvukový senzor HC-SR04. Motory jsou ovládány momocí H-můstku L9110S. Pohon zajišťují znova nabitelná baterie se stabilizátorem napětí L7805.

Propojení komponent, programová část

Robot je ovládán čistě pomocí mikrokontroléru STM8, zapojili jsme několik vstupů a výstupů, ať už vstupy pro senzory čí výstupy pro ovládání H-můstku. Také jsme museli vyřešit celou logiku fungování robota. Robot snímá své okolí pomocí ultrazvukového senzoru, podle vzdáleností a přítomnosti objektů jsme schopni vyhodnotit situaci a umístit robota do určitého módu (hledání, k nepřítely, útok). Celou dobu přitom infračervené senzory kontrolují jestli náhodou nevyjíždíme z arény, aby jsme nevyjeli z arény sami od sebe a tudíž neprohráli bez námahy oponenta.

- Programování

Vytvořili jsme několik rozšiřujích souborů pro přehlednost main.c souboru, moving.c soubor je například plný funkcí pro pohyb robota tudíž H-můstku. Následují ukázky kódu. Snažili jsme se dělat napříč kódem výstižné komentáře.

void go_straight(uint16_t speed) 
{   // parameter range 0 - 4000 -> works well with over 800 -> the higher the faster
    GPIO_WriteLow(motor_driver_A1B_port, motor_driver_A1B_pin);
    GPIO_WriteLow(motor_driver_B1B_port, motor_driver_B1B_pin);

    TIM2_SetCompare1(speed);
    TIM2_SetCompare2(speed);
}
  • Funkce v souboru movíng.c pro jízdu vpřed, rychlost jízdy je regulována pomocí PWM, parametr je tudíž rychlost. Rychlost můžeme nastavit od 0 do 4000 (určujeme hranici překlopení u PWM, 4000 je maximální výkon)
    tim4_init();            // init timer 4 -> used for function delay_ms
    tim3_init();            // init timer 3 -> used for calculating distance with ultrasonic sensor
    tim2_init();            // init timer 2 -> used for PWM
    tim2_PWM_init();        // init timer 2 PWM chanels -> used for motor control
    motor_pins_init();      // init motor pins -> used for motor control
  • Inicializace potřebných timerů, PWM a pinů motoru
int tim3_get_distance(uint16_t tim3_value)
{
    uint16_t time_in_us = tim3_value/4; // devided timer value to get time in microseconds

    /* calculating distance in cm (0.034 -> speed of sound in the air - cm/us,
    devided by 2 cos we measured time to the object and back) */
    return ((time_in_us*0.034)/2);  
}
  • Výpočet vzdálenosti podle hodnoty do které napočítal timer 3, pro pochopení je potřeba znát funkce pro ultrazvukový senzor
// interrupt handler for right infrared sensor
INTERRUPT_HANDLER(EXTI_PORTE_IRQHandler,7)          // TODO find out the right moves, moves like jagger
{
disableInterrupts();                            // I need to disable interrupts cos of the delay
go_gay();
delay_ms(300);
rotate_left(2000);
delay_ms(200);
enableInterrupts();                             // enable interrupts back again
}
  • Interrupt handler vyvolaný přejetím pravého infračerveného senzoru přes kraj arény. Jede o zpět a pak se pootočí.

Závěr

Díky tomuto projektu jsme měli možnost se podrobně seznámit se součástkami ale i zabřenout do bažiny teda krásných vod programovacího jazyka C, některé úvahy nad efektivnějším fungováním robota byly velice zajímavé. Samozřejmě jsme na cestě narazili na spoustu problémů, nicméně se nám je podařilo všechny vyřešit, šlo o problémy od upadajícího kolečka přes špatné kontakty po vyřešení měření délky pulzu z ultrazvukového senzoru. Nemám pochyby o tom že náš robot zvítězí nejen při hodnocení ale i v aréně.

Rozdělení práce

Jiří Kolda:

  • Návrh mechanické části
  • Zajištění součástek
  • Vyřešení napájení
  • Modelování a 3D tisk částí robota
  • Sestavení robota
  • Zapojení robota

Askold Horčička:

  • Zapojení robota
  • Návrh programu a vyvojového diagramu
  • Programování funkcí pro ovládání senzorů a motorů
  • Spojení funkcí do finálního programu robota, režimy fungování...
  • Dokumentace (z většiny)

Jednotlivé části projektu jsme spolu samozřejmě probírali, takže oba máme určitý nadhled nad projektem, nicméně dopodrobna by jsme dokázali vysvětlit vždy jen svou část.