स्वायत्त फ़ॉस्बॉल तालिका: 5 चरण (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:23

मुख्य परियोजना लक्ष्य एक स्वायत्त फ़ॉस्बॉल टेबल (एएफटी) के लिए एक कार्यशील प्रोटोटाइप को पूरा करना था, जहां एक मानव खिलाड़ी एक रोबोटिक प्रतिद्वंद्वी का सामना करता है। खेल के मानवीय दृष्टिकोण से, फ़ॉस्बॉल तालिका एक नियमित तालिका के समान है। मानव पक्ष के खिलाड़ी (खिलाड़ियों) को चार हैंडल की एक श्रृंखला के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है जिन्हें अंदर और बाहर ले जाया जा सकता है और खिलाड़ियों को खेल के मैदान में रैखिक रूप से स्थानांतरित करने और प्रतिद्वंद्वी के लक्ष्य की ओर गेंद को किक करने के लिए घुमाया जा सकता है। स्वायत्त पक्ष में शामिल हैं:> आठ सर्वो मोटर्स का उपयोग फ़ॉस्बॉल टेबल के हैंडल में हेरफेर करने के लिए किया जाता है> सर्वो मोटर्स को सक्रिय करने और कंप्यूटर के साथ संचार करने के लिए एक माइक्रोकंट्रोलर> गेंद और खिलाड़ियों को ट्रैक करने के लिए एक ओवर-हेड माउंटेड वेब कैमरा> संसाधित करने के लिए एक कंप्यूटर वेबकैम छवियों, कृत्रिम बुद्धि को लागू करने, और माइक्रोकंट्रोलर के साथ संचार करने के लिए प्रोटोटाइप के लिए बजट बाधाओं ने परियोजना को कुछ धीमा कर दिया और इसकी कार्यक्षमता को न्यूनतम रखा। प्रतिस्पर्धी गति से खिलाड़ियों को स्थानांतरित करने के लिए उचित मोटरें बहुत महंगी पाई गईं, इसलिए निचले-छोर वाले सर्वो का उपयोग करना पड़ा। हालांकि यह विशेष कार्यान्वयन लागत और समय से सीमित था, एक बड़ा गियर अनुपात तेजी से खेलने वाला रोबोट उत्पन्न करेगा, हालांकि ऐसा करने पर $500 मूल मूल्य (बिजली आपूर्ति और कंप्यूटर के बिना कीमत) से अधिक खर्च होगा।

चरण 1: मोटर नियंत्रण बोर्ड को असेंबल करना

संलग्न छवियां एक पूर्ण सर्किट योजनाबद्ध के साथ-साथ मोटर नियंत्रण बोर्ड के लिए अंतिम उत्पाद की एक तस्वीर हैं। इन सभी आवश्यक भागों को अधिकांश प्रमुख ऑनलाइन इलेक्ट्रॉनिक्स स्टोर (डिजी-की और मूसर सहित) पर खरीदा जा सकता है। एक साइड नोट के रूप में, यहां उपयोग किए गए सभी हिस्से छेद के माध्यम से थे, और इस प्रकार, भागों को एक प्रोटोबार्ड/ब्रेडबोर्ड पर इकट्ठा किया जा सकता है।, या संलग्न पीसीबी डिज़ाइन का उपयोग करके। कई सतह माउंट भागों का उपयोग करके एक बहुत छोटा पैकेज बनाया जा सकता है। जब हमने डिजाइन को लागू किया, तो हम मोटर नियंत्रण को 2 सर्किट में विभाजित करते हैं, हालांकि ऐसा करने के अलावा कोई फायदा नहीं है किसी विशेष केबल योजना का उपयोग किया जाता है। छोटा नीला बोर्ड PWM नियंत्रण सर्किटरी को लागू करता है, जो मूल रूप से कुछ विशेष कोड के साथ केवल एक घड़ी वाला PIC-12F है।

चरण 2: सर्वो मोटर असेंबली

दो अलग-अलग प्रकार के सर्वो का उपयोग किया जाता है। सबसे पहले, पार्श्व गति को चार उच्च-टोक़ सर्वो के समूह द्वारा नियंत्रित किया जाता है: रोबोटिस डायनामिक्सेल ट्रिबोटिक्स एएक्स -12। ये चारों एक ही सीरियल लाइन पर चलते हैं और अद्भुत कार्यक्षमता प्रदान करते हैं। उच्च टोक़ इन सर्वो को इस तरह से तैयार करने में सक्षम बनाता है जो पार्श्व आंदोलन के लिए एक उच्च स्पर्शरेखा वेग प्रदान करता है। हम प्रत्येक के लिए लगभग $ 10 की लागत पर ग्रिंगर से 3.5 इंच के गियर और उनके साथ जाने के लिए ट्रैक खोजने में सक्षम थे। सर्वो टोक़ अधिभार संरक्षण, एक व्यक्तिगत सर्वो एड्रेसिंग योजना, त्वरित संचार, आंतरिक तापमान निगरानी, दो-तरफा संचार इत्यादि प्रदान करते हैं। इन सर्वो का नकारात्मक पक्ष यह है कि वे महंगे हैं और बहुत तेज़ नहीं हैं (हालांकि गियरिंग उनकी मदद करती है)। इसलिए किकिंग के लिए तेज गति प्राप्त करने के लिए, Hitec HS-81s का उपयोग किया जाता है। HS-81s अपेक्षाकृत सस्ते हैं, एक शालीनता से तेज़ कोणीय वेग है, और इंटरफ़ेस (मानक PWM) के लिए आसान हैं। HS-81s केवल 90 डिग्री घुमाते हैं, हालांकि (हालांकि यह संभव है - और अनुशंसित नहीं - उन्हें 180 डिग्री तक संशोधित करने का प्रयास करने के लिए)। इसके अतिरिक्त, उनके पास आंतरिक नायलॉन गियर हैं जो आसानी से पट्टी करते हैं यदि आप सर्वो को संशोधित करने का प्रयास करते हैं। इस प्रकार के कोणीय वेग वाले 180 डिग्री घूमने वाले सर्वो को खोजने के लिए पैसे के लायक होगा। पूरी प्रणाली मध्यम-घनत्व फाइबरबोर्ड (एमडीएफ) और उच्च घनत्व फाइबरबोर्ड (एचडीएफ) के टुकड़ों के साथ एक साथ बंधी हुई है। इसे इसकी कम लागत (6'x4' शीट के लिए ~$5), काटने में आसानी और वस्तुतः किसी भी सतह के साथ इंटरफेस करने की क्षमता के लिए चुना गया था। सब कुछ एक साथ रखने के लिए एल्यूमीनियम ब्रैकेट को मशीन करने का एक और स्थायी समाधान होगा। PWM सर्वो को रखने वाले स्क्रू मानक मशीन स्क्रू (#10s) होते हैं, जिसमें हेक्स नट उन्हें दूसरी तरफ से पकड़ते हैं। 1 मिमी मीट्रिक मशीन स्क्रू, लगभग 3/4 लंबाई में, AX-12 को MDF में पकड़ें जो दो सर्वो को एक साथ जोड़ता है। एक डबल-एक्शन ड्रॉअर ट्रैक पूरी असेंबली को ट्रैक के साथ नीचे और इन-लाइन रखता है।

चरण 3: सॉफ्टवेयर

अंतिम चरण मशीन पर उपयोग किए गए सभी सॉफ़्टवेयर को स्थापित करना है। इसमें कोड के कुछ अलग-अलग टुकड़े होते हैं:> इमेज प्रोसेसिंग पीसी पर चलने वाला कोड> PIC-18F माइक्रोकंट्रोलर पर चलने वाला कोड> प्रत्येक PIC-12F माइक्रोकंट्रोलर पर चलने वाला कोड इमेज प्रोसेसिंग पर स्थापित करने के लिए दो पूर्वापेक्षाएँ हैं पीसी. छवि प्रसंस्करण जावा मीडिया फ्रेमवर्क (जेएमएफ) के माध्यम से किया जाता है, जो यहां सूर्य के माध्यम से उपलब्ध है। सन के माध्यम से भी उपलब्ध, जावा कम्युनिकेशंस एपीआई का उपयोग कंप्यूटर पर सीरियल पोर्ट पर मोटर कंट्रोल बोर्ड से संचार करने के लिए किया जाता है। जावा का उपयोग करने की सुंदरता यह है कि यह किसी भी ऑपरेटिंग सिस्टम पर *चलना चाहिए, हालांकि हमने उबंटू का उपयोग किया, एक लिनक्स वितरण। लोकप्रिय राय के विपरीत, जावा में प्रसंस्करण की गति बहुत खराब नहीं है, विशेष रूप से बुनियादी लूपिंग में (जो दृष्टि विश्लेषण काफी उपयोग करता है)। जैसा कि स्क्रीनशॉट में देखा गया है, प्रत्येक फ्रेम अपडेट पर गेंद और प्रतिद्वंद्वी खिलाड़ी दोनों को ट्रैक किया जाता है। इसके अलावा, तालिका की रूपरेखा नेत्रहीन स्थित है, यही वजह है कि एक दृश्य रूपरेखा बनाने के लिए नीले चित्रकार टेप का उपयोग किया गया था। लक्ष्य तब दर्ज किए जाते हैं जब कंप्यूटर लगातार 10 फ्रेम के लिए गेंद का पता नहीं लगा सकता है, आमतौर पर यह दर्शाता है कि गेंद खेल की सतह से गोल में गिर गई। जब ऐसा होता है, तो सॉफ्टवेयर लक्ष्य की दिशा के आधार पर या तो खुद को खुश करने या प्रतिद्वंद्वी को बू करने के लिए ध्वनि-बाइट शुरू करता है। एक बेहतर प्रणाली, हालांकि हमारे पास इसे लागू करने का समय नहीं था, लक्ष्य में गिरने वाली गेंद का पता लगाने के लिए एक साधारण इन्फ्रारेड एमिटर/सेंसर जोड़ी का उपयोग करना होगा। इस परियोजना में उपयोग किए जाने वाले सभी सॉफ़्टवेयर एक ज़िप फ़ाइल में उपलब्ध हैं, यहां। जावा कोड को संकलित करने के लिए, javac कमांड का उपयोग करें। PIC-18F और PIC-12F कोड माइक्रोचिप के MPLAB सॉफ़्टवेयर के साथ वितरित किए जाते हैं।

चरण 4: वेब कैमरा माउंट

एक Philips SPC-900NC वेबकैम का उपयोग किया गया था, हालांकि इसकी अनुशंसा नहीं की जाती है। इस कैमरे के विनिर्देशों को या तो फिलिप्स के इंजीनियरिंग या बिक्री कर्मचारियों द्वारा गलत ठहराया गया था। इसके बजाय, कोई भी सस्ता वेब कैमरा तब तक करेगा, जब तक वह ऑपरेटिंग सिस्टम द्वारा समर्थित है। linux के अंतर्गत वेबकैम के उपयोग के बारे में अधिक जानकारी के लिए, इस पृष्ठ को देखें। हमने पूरे foosball तालिका को फ़्रेम में फ़िट करने के लिए वेबकैम की फोकल लंबाई द्वारा आवश्यक दूरी को मापा। इस कैमरा मॉडल के लिए, यह संख्या केवल 5 फीट से अधिक निकली। हमने कैमरे के लिए माउंट बनाने के लिए किसी भी बड़े हार्डवेयर स्टोर से उपलब्ध ठंडे बस्ते में डालने वाले रैक का इस्तेमाल किया। ठंडे बस्ते में डालने वाले रैक टेबल के चारों कोनों में से प्रत्येक से ऊपर की ओर बढ़ते हैं और एंगल्ड एल्युमीनियम ब्रैकेट्स द्वारा क्रॉस-ब्रेस्ड होते हैं। यह बहुत महत्वपूर्ण है कि कैमरा केंद्रित है और इसमें कोई कोणीय घुमाव नहीं है, क्योंकि सॉफ्टवेयर मानता है कि x- और y-अक्ष तालिका में संरेखित हैं।

चरण 5: निष्कर्ष

सभी संबंधित परियोजना फाइलें इस साइट पर डाउनलोड की जा सकती हैं। साइट की अधिकांश सामग्री का बैकअप यहां मेरे व्यक्तिगत वेब होस्ट पर पाया जा सकता है। इसमें अंतिम रिपोर्ट शामिल है, जिसमें एक विपणन विश्लेषण के साथ-साथ चीजें जो हम बदलेंगे, हमारे मूल लक्ष्य और वास्तव में कौन से चश्मा प्राप्त किए गए थे, की एक सूची है। यह परियोजना दुनिया में सबसे अधिक प्रतिस्पर्धी खिलाड़ी होने के लिए नहीं है। इस तरह के जानवर को डिजाइन करने में उपयोग किए जाने वाले चरणों के साथ-साथ अविश्वसनीय रूप से कम लागत के लिए बनाए गए इस प्रकार के रोबोट के सभ्य प्रोटोटाइप को दिखाने के लिए यह एक अच्छा टूल है। दुनिया में ऐसे अन्य रोबोट हैं, और निश्चित रूप से, उनमें से कई इस रोबोट को "हरा" देंगे। इस परियोजना को एक वरिष्ठ डिजाइन परियोजना के रूप में जॉर्जिया टेक में चार इलेक्ट्रिकल / कंप्यूटर इंजीनियरों के एक समूह द्वारा डिजाइन किया गया था। किसी भी मैकेनिकल इंजीनियर को कोई मदद नहीं मिली और न ही किसी तीसरे पक्ष के फंड का इस्तेमाल किया गया। यह हम सभी के लिए एक महान सीखने की प्रक्रिया थी और वरिष्ठ डिजाइन पाठ्यक्रम समय का एक अच्छा उपयोग था। मैं तकनीकी रणनीतियों में निरंतर मदद के लिए हमारे अनुभाग सलाहकार डॉ जेम्स हैम्बलेन को धन्यवाद देना चाहता हूं> प्रमुख प्रोफेसर डॉ जेनिफर माइकल्स, एक अधिक महत्वाकांक्षी परियोजना का प्रयास करने से हमें हतोत्साहित न करने के लिए> जेम्स स्टाइनबर्ग और एडगर जोन्स, वरिष्ठ डिजाइन लैब प्रशासक, भागों को ऑर्डर करने, समस्या निवारण, और कम लागत पर परियोजना में फेंकने के लिए "कूल सामान" खोजने में निरंतर सहायता के लिए और उच्च कार्यक्षमता> और निश्चित रूप से, मेरी टीम के अन्य तीन सदस्य, जिनमें से कोई भी संभव नहीं होता: माइकल एबरहार्ड, इवान टैर, और नारडिस वॉकर।