Show page

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- pm:prj2021:avaduva:objectavoidancerobot [2021/06/02 05:21]
andrei_tudor.topala [Descriere generala + schema bloc]
+++ pm:prj2021:avaduva:objectavoidancerobot [2021/06/02 16:26] (current)
andrei_tudor.topala [Poze]
@@ Line 35: / Line 35: @@
 ===== Software Design =====
+=== Motoare ===
+  * Intrucat rotile nu sunt perfect aliniate, robotul nu va merge drept in momentul in care punem ambele motoare pe 5V. De aceea, am fost nevoit sa aleg valorile potrivite pentru ca robotul sa aiba o directie de deplasare dreapta.
+  * Motoarele sunt controlate folosind **L298N H bridge** prin 6 pini: in1-4, enA, enB.
+    * enA: Controleaza viteza motorului stang prin PWM
+    * enB: Controleaza viteza motorului drept prin PWM
+    * in1,2: Controleaza directia de deplasare (inainte/inapoi) a motorului stang
+    * in3,4: Controleaza directia de deplasare (inainte/inapoi) a mtorului drept
+<code c>
+enum Direction {
+  LEFT, RIGHT
+};
+/* Motor control pins of
+ *
+ * enAPin: Left motor PWM speed control
+ * enBPin: Right motor PWM speed control
+ * in1Pin: Left motor Forward
+ * in2Pin: Left motor Backwards
+ * in3Pin: Right motor Forward
+ * in4pin: Right motor Backwards
+ */
+const int enAPin = 6;
+const int in1Pin = 7;
+const int in2Pin = 5;
+const int in3Pin = 4;
+const int in4Pin = 2;
+const int enBPin = 3;
+/* Set motor speed: 255 full ahead, −255 full reverse , 0 stop */
+void go(enum Direction m, int speed)
+{
+  digitalWrite(m == LEFT ? in1Pin : in3Pin, speed > 0 ? HIGH : LOW);
+  digitalWrite(m == LEFT ? in2Pin : in4Pin, speed <= 0 ? HIGH : LOW);
+  analogWrite(m == LEFT ? enAPin : enBPin, speed < 0 ? -speed : speed);
+}
+void moveForward() {
+  go(LEFT, 200);
+  go(RIGHT, 180);
+}
+void moveLeft() {
+  go(LEFT, -200);
+  go(RIGHT, 0);
+  delay(600);
+}
+void moveRight() {
+  go(LEFT, 0);
+  go(RIGHT, -180);
+  delay(700);
+}
+void moveStop() {
+  go(LEFT, 0);
+  go(RIGHT, 0);
+}
+</code>
+=== Servo ===
+  * Servomotorul are 5 unghiuri (2 stanga, 2 dreapta, 1 mijloc) pentru care citeste date de la senzorul ultrasonic.
+  * Pentru a determina care este cea mai buna directie de deplasare, se va face **media aritmetica** a celor 2 unghiuri corespunzatoare fiecarei directii.
+  * Servomotorul este controlat folosind biblioteca [[https://github.com/arduino-libraries/Servo|Servo.h]]
+<code c>
+#include <Servo.h>
+#define START_ANGLE 2
+#define NUM_ANGLES 5
+Servo servo;
+/* Servo motor that aims ultrasonic sensor.
+ *
+ * servoPin: PWM output for servomotor
+ */
+const int servoPin = 11;
+int centimeter = 0;
+/* Servomotor angles to masure best potential path
+ *
+ * sensorAngle: arrya of angles
+ * distance: array of distances between sensor and object for each angle
+ */
+unsigned char sensorAngle[NUM_ANGLES] = {20, 60, 90, 130, 160};
+unsigned int distance[NUM_ANGLES] = {0};
+/* Moves ultrasonic sensor in 5 different angles
+ * to get a better view of the field.
+ *
+ * @return: Direction (LEFT/RIGHT) for the next path
+ */
+unsigned int useServo() {
+  static unsigned char angleIndex = START_ANGLE;
+  static signed char step = 1;
+  int maxDistance = 0, nextDirection = 0;
+  int distanceLeft = 0, distanceRight = 0;
+  for (int i = 0; i < 8; ++i) {
+    angleIndex += step;
+    if (angleIndex == NUM_ANGLES - 1) {
+      step = -1;
+    } else if (angleIndex == 0) {
+      step = 1;
+    }
+    servo.write(sensorAngle[angleIndex]);
+    distance[angleIndex] = readUltrasonicDistance() / CM_FACTOR;
+    delay(500);
+  }
+  /* Distance mean for both directions. */
+  distanceLeft = (distance[0] + distance[1]) / 2;
+  distanceRight = (distance[3] + distance[4]) / 2;
+  return (distanceLeft > distanceRight) ? LEFT : RIGHT;
+}
+</code>
+=== Senzor ultrasonic ===
+  * Seonzorul citeste date din mediul exterior folosind sunete ultrasonice.
+  * Acesta intoarce numarul de microsecunde parcurs de sunet de la senzor pana la obiect si inapoi.
+  * Pentru a putea converti din microsecund in cm, putem sa ne folosim de urmatoarea formula: Distance = (Time x SpeedOfSound) / 2
+<code C>
+#define CM_FACTOR 58.00
+/* Ultrasonic Module pins
+ *
+ * triggerPin: 10 microsecond high pulse causes sharp sound , wait 50 us
+ * echoPin: Width of high pulse indicates distance
+ */
+const int triggerPin = 12;
+const int echoPin = 13;
+long readUltrasonicDistance() {
+  /* Clear the trigger */
+  pinMode(triggerPin, OUTPUT);
+  digitalWrite(triggerPin, LOW);
+  delayMicroseconds(2);
+  digitalWrite(triggerPin, HIGH);
+  delayMicroseconds(10);
+  digitalWrite(triggerPin, LOW);
+  pinMode(echoPin, INPUT);
+  return pulseIn(echoPin, HIGH) / CM_FACTOR;
+}
+</code>
+=== Loop ===
+  * Robotul merge inainte pana detecteaza un obiect.
+  * In momentul in care a detectat un obiect la mai putin de 10cm, se opreste, isi schimba directia de deplasare si isi continua drumul.
+<code C>
+#define MIN_COLLISION_DISTANCE 10
+void loop() {
+    centimeter = readUltrasonicDistance();
+    if (centimeter < MIN_COLLISION_DISTANCE) {
+      moveStop();
+      int nextDirection = useServo();
+      if (nextDirection == LEFT) {
+        moveLeft();
+      } else {
+        moveRight();
+      }
+      moveStop();
+    } else {
+      moveForward();
+    }
+}
+</code>
+===== Rezultate =====
+==== Poze dispozitiv ====
+{{ :pm:prj2021:avaduva:top_oar.jpg?700}}
+Placuta Arduino este alimentata de la baterii prin pinul Vin si este conectata la driver-ul de motoare, la servomotor si la senzorul ultrasonic.
+{{ :pm:prj2021:avaduva:front_oar.jpg?700}}
+Senzorul ultrasonic este plasat pe un suport de camera controlat de un servomotor capabil sa se roteasca pe planul orizontal.
+{{ :pm:prj2021:avaduva:back_oar.jpg?700}}
+Bateriile si motoarele sunt lipite pe spatele sasiului pentru a economisi spatiu. Bateriile alimenteaza atat motoarele, cat si microcontrolerul.
+==== Videoclip de prezentare ====
+<html><iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/N3CiL4jJ2u0" title="YouTube video player" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe></html>
+===== Download =====
+{{:pm:prj2021:avaduva:object-avoidance-roboc.zip|Cod Sursa (arhiva)}}
 ===== Jurnal =====
@@ Line 46: / Line 237: @@
       * A treia varianta (si cea finala) a fost sa folosesc cele 4 baterii de 1.5V si pentru alimentarea in acelasi timp a motoarelor si a placutei Arduino (prin pinul **Vin**). Problema acestei solutii este faptul ca bateriile nu mai au suficienta putere pentru a da viteza marita motoarelor. Astfel, toate calibrarile anterioare pentru deplasarea robotului au devenit inutile si a trebuit sa reiau munca de la capat.
   * 30.05.2021: Finalizare proiect: filmat, fotografiat, descriere ocw
+===== Concluzii =====
+  * Proiectul a fost interesant, am avut destule lucuri de invatat din el: de la lipit fire pana la facut debugging folosind multimetrul. De asemenea, am invatat sa rezolv problemele de hardware (roti nealiniate) folosind software-ul.
 ===== Bibiliografie/Resurse =====
   * [[https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-7810-Automotive-Microcontrollers-ATmega328P_Datasheet.pdf|ATmega328P Datasheet (ADC & Timers)]]
   * [[https://www.sparkfun.com/datasheets/Robotics/L298_H_Bridge.pdf|L298 H-Bridge Datasheet]]
+  * [[https://github.com/arduino-libraries/Servo|Servo.h library]]
+<html><a class="media mediafile mf_pdf" href="?do=export_pdf">Export to PDF</a></html>