Show page

Differences

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

--- pm:prj2023:dene:treasurehuntrobot [2023/05/07 17:22]
nicolae.linca [Jurnal]
+++ pm:prj2023:dene:treasurehuntrobot [2023/05/30 13:09] (current)
nicolae.linca [Rezultate Obţinute]
@@ Line 7: / Line 7: @@
 ===== Introducere =====
-Proiectul reprezintă un robot tip mașină, autonom care pentru o zonă mărginită va parcurge o va parcurge automat printr-un traseu șerpuit. Pe acest traseu se pot afla monede de metal pe care robotul le va semnala sonor la gasirea lor print-un buzzer și va trimite prin bluetooth poziția vectorială relativ la punctul de start(deplasarrea pe OX/OY în sistem cartezian) sau la întâlnirea unui obstacol îl va ocoli și va reveni pe traseu.
+Proiectul reprezintă un robot tip mașină, autonom care va identifica si semnaliza automat obiecte de metal aflate pe un traseu predefinit. Pe acest traseu se pot afla obstacole care o vor fi ocolite in mod automat, prin stanga sau prin dreapta, in functie de spatiul disponibil, iar la intalnirea unui zid, care se va afla la final de trraseu, robotul il va identifica si isi va opri executia.
-Acest proiect este util pentru că este un prim pas spre învățarea dezolvatării de roboți autonomi care repezintă un interes de actualitate în industrie, spre exemplu un robot autonom care realizează cartografierea unei arii reprezintăun astfel de interes, care prezintă o oarecare similiaritate cu proiectul ales, fiind astfel un bun model de învățare.
+Acest proiect este util pentru că este un prim pas spre învățarea dezolvatării de roboți autonomi care repezintă un interes de actualitate în industrie, spre exemplu un robot autonom care realizează cartografierea unei zone reprezintă un astfel de interes, care prezintă o oarecare similiaritate cu proiectul ales, fiind astfel un bun model de învățare.
 ===== Descriere generală =====
@@ Line 17: / Line 17: @@
 {{:pm:prj2023:dene:schema_bloc_proiect_pm.png?500|}}
-Modulul arduino va utiliza sevomotorul pentru a roti senzorul ultrasonic de proximitate pentru a depista obstacolele/marginele zonei pentru a asigura menținerea traseului de parcurgere a zonei, respectiv a ocoli obstacolele și a reveni pe traseu. Toți acești factori vor determina comenzile PWM pe care le va transmite driver-ului de motor care controlează motoarele roților ceea ce permite deplasarea corectă și autonomă a mașinii.
+Modulul arduino va utiliza sevomotorul pentru a roti senzorul ultrasonic de proximitate pentru a depista obstacolele pentru a asigura menținerea traseului de parcurgere, respectiv a ocoli obstacolele și a reveniri pe traseu. Toți acești factori vor determina comenzile PWM pe care le va transmite driver-ului de motor care controlează motoarele roților ceea ce permite deplasarea corectă și autonomă a mașinii.
-Modulul arduino va citi senzorii inductivi pentru a depista găsirea unei monede de metal, pe care o va notifica cu elementul de semnalizare (un buzzer), și va trimite către laptop prin modulul bluetooth poziția vectorială relativă pe care placa arduino a calculată sub forma deplasării pe OX/OY față de punctul de plecare, considerat (0,0).
+Modulul arduino va citi senzorii inductivi pentru a depista găsirea unui obiect de metal, pe care o va notifica prin modulul bluetooth la un monitor serial de pe calculator. Modulul bluetooth va avea rol și ca tool de debugging în dezvoltarea proiectului.
-Modulul bluetooth va avea rol și ca tool de debugging în dezvoltarea proiectului.
 ===== Hardware Design =====
@@ Line 33: / Line 31: @@
   * Senzor ultrasonic HC-SR04
   * Senzor inductiv SN04-N
-  * Buzzer pasiv
   * Rezistențe
   * Suport baterii
   * Șasiu mașină
   * Roți
+Schemă robot:
+{{:pm:prj2023:dene:circuit_pm_proiect_thr.jpg?600|}}
 ===== Software Design =====
+Codul pentru robot a fost realizat în Arduino 1.8.16, iar pentru controlul motoarelor si a servomotorului am folosit bibliotecile //<AFMotor.h>//, respectiv //<Servo.h>//. In ceea ce priveste funcțiile implementate, acestea pot fi împărțite în următoarele categorii:
-<note tip>
+A. **Funcții pentru controlul direcției**:
-Descrierea codului aplicaţiei (firmware):
+  - //void forward()// -> mișcare înainte pe o perioadă nedefinită
-  * mediu de dezvoltare (if any) (e.g. AVR Studio, CodeVisionAVR)
+  - //void forward2(int timp)// -> mișcare înainte timp de //timp// ms
-  * librării şi surse 3rd-party (e.g. Procyon AVRlib)
+  - //void backward()// -> mișcare înapoi pe o perioadă nedefinită
-  * algoritmi şi structuri pe care plănuiţi să le implementaţi
+  - //void turnleft()// -> rotire pe loc spre stânga pe o perioadă nedefinită
-  * (etapa 3) surse şi funcţii implementate
+  - //void turnleft2(int timp)// -> rotire pe loc spre stânga timp de //timp// ms
-</note>
+  - //void turnright()// -> rotire pe loc spre dreapta pe o perioadă nedefinită
+  - //void turnright2(int timp)// -> rotire pe loc spre dreapta timp de //timp// ms
+  - //void Stop()// -> oprirea motoarelor
+B. **Funcții pentru detecțția obstacolelor**:
+  - //int leftsee()// -> returnează distanța până la cel mai apropiat obiect din stânga-fata în cm
+  - //int rightsee()// -> returnează distanța până la cel mai apropiat obiect din dreapta-fata în cm
+  - //int ultrasonic()// -> returnează distanța până la cel mai apropiat obiect detectat de senzorul ultrasonic (pentru mai multe detalii de implementare: https://stackoverflow.com/questions/41501360/getting-distance-in-inches-and-cm-from-ultrasonic-sensor-in-arduino)
+C. **Funcții pentru ocolirea obstacolelor**:
+  - //void ocolire_stanga()// -> rutină de ocolire a obstacolului prin partea stângă print-o parcurgere în formă de trapez
+  - //void ocolire_stanga()// -> rutină de ocolire a obstacolului prin partea dreaptă print-o parcurgere în formă de trapez
+==== Descriere Algoritm de Funcționare ====
+După ce robotul a trecut de setup-ul senzorilor și a motoarelor, el va face busy-waiting până la primirea caracterului '1' pe interfața serială, prin bluetooth, moment în care va porni algoritmul de parcurgere automată din funcția //loop()//. Algoritmul de funcționare presupune în primul rând citirea în permanență a distanței până la cel mai apropiat obiect de pe traseu, astfel că în momentul apropierii de un obiect, robotul se va opri și va realiza una din rutinele de ocolire, sau va decide dacă ceea ce se află în fața sa este un zid, de la finalul traseului, caz în care își va încheia execuția. Un alt eveniment care are prioritate asupra modului normal de urmărire a traseului sau de evitare a obstacolelor o reprezintă detecția unui obiect de metal, caz în care robotul se va opri și va notifica pe moitorul serial de pe calculator găsirea acestuia, după care iși va relua execuția normală a algoritmului de parcurgere a traseului.
+Algoitmul de parcurgere a traseului constă in deplasarea în linie dreaptă până ce senzorul ultrasonic depisteză un obstacol la mai puțin de 35cm, moment în care este dată comanda de oprire a motoarelor. După care senzorul va fi poziționat să depisteze distanța la care se află cel mai apropiat obstacol în stânga, respectiv în dreapta obiectului din față, iar dacă aceste distanțe sunt comparabile, diferă cu cel mult 10cm, înseamnă că obiectul din față este un zid, caz în care se încheie execuția programului, altfel robotul va decide să îl ocolească prin stânga/dreapta în funcție de spaștiul cel mai mare disponibil (disanța până la cel mai aporpiat obiect din stânga/dreapta cât mai mare), apelând una din cele 2 rutine de ocilire ce realizează un traseu în formă de trapez.
+<code>
+void loop() {
+  distance = ultrasonic();
+  // read metal Sensors
+  int val[3] = {0, 0, 0};
+  val[0] = analogRead(metalSensor[0]);
+  val[1] = analogRead(metalSensor[1]);
+  val[2] = analogRead(metalSensor[2]);
+  if (val[0] <= metalThreshold || val[1] <= metalThreshold || val[2] <= metalThreshold) {
+    Stop();
+    Serial.println("Gasit metal!");
+    forward2(400);
+    val[0] = val[1] = val[2] = METAL_MAX;
+    delay(wait_metal);
+  }
+  if (distance < 35) {
+    Stop();
+    L = leftsee();
+    delay(800);
+    R = rightsee();
+    Serial.println("Obiect detectat!");
+    servo.write(spoint);
+    if (abs(distance - R) <= wallDistErr && abs(distance - L) <= wallDistErr) {
+      Stop();
+      servo.write(spoint);
+      Serial.println("Zid detectat!\nProgram ended.");
+      delay(500);
+      exit(0);
+    } else {
+      if (L > R) {
+        backward();
+        delay(300);
+        Stop();   delay(wait_time);
+        Serial.println("Ocolire stanga.");
+        ocolire_stanga();
+      } else {
+        backward();
+        delay(500);
+        Stop();   delay(wait_time);
+        Serial.println("Ocolire dreapta.");
+        ocolire_dreata();
+      }
+    }
+    servo.write(spoint);
+  } else {
+    forward();
+  }
+}
+</code>
 ===== Rezultate Obţinute =====
-<note tip>
+**Robot deadline hardware:**
-Care au fost rezultatele obţinute în urma realizării proiectului vostru.
-</note>
+{{:pm:prj2023:dene:thr_hardware.jpeg?250|}}
+**Demo funționare: ** https://www.youtube.com/shorts/Zkjj-E443SU
 ===== Concluzii =====
-===== Download =====
+În implementarea robotului am realizat cât de importanți pot fi factori externi pentru realizarea roboților autonomi,precum și cât de importantă este calitatea componentelor din care este realizat. Acest lucru l-am aflat "the hard way" în timp ce lucram la programul software al robotului unde din cauza problemelor hardware procesul de dezvoltare a fost îngreunat.
-<note warning>
+Principala problemă de care m-am lovit în momentul în care am asamblat toate piesele și a umrat faza de testare în ansamlbu a fost faptul că motoarele consumă foarte mult, și majoritatea pieselor erau subalimentate, ceea ce m-a făcut să încerc diverse alimentări de la suportul de baterii de 6V, la o baterie de 9V, până la varianta finală în care am decis să folosesc o sursă de tensiune de 12V, modificată de la o sursă de calculator.
-O arhivă (sau mai multe dacă este cazul) cu fişierele obţinute în urma realizării proiectului: surse, scheme, etc. Un fişier README, un ChangeLog, un script de compilare şi copiere automată pe uC crează întotdeauna o impresie bună ;-).
+Însă și după rezolvarea acestei probleme majore tot au mai rămase multe altele precum: aderența slabă a roților, driver-ul de motoare nu distribuie uniform puterea la cele 4 motoare, senzorii inductivi după o perioadă îndelungată de funționare devin mult mai sensibili și dau răspunsuri eronate.
+Aceste probleme am încercat să le rezolv e cât de mult posibil din software, însă și acesta are limitările sale, fapt pentru care robotul de multe ori poate avea un răspuns eronat.
-Fişierele se încarcă pe wiki folosind facilitatea **Add Images or other files**. Namespace-ul în care se încarcă fişierele este de tipul **:pm:prj20??:c?** sau **:pm:prj20??:c?:nume_student** (dacă este cazul). **Exemplu:** Dumitru Alin, 331CC -> **:pm:prj2009:cc:dumitru_alin**.
+Aceste lucruri m-au făcut să realizaez cât de importantă este o bună planificare și documentare în alegerea pieselor în faza de incipit a realizării unui astfel de proiect, deoarece o dată apărute astfel de probleme, se poate ajunge la schimbarea radicală a planului de proiectare atât la nivel software, cât și hardware, sau chiar regândirea în întregime a proiectului.
-</note>
+===== Download =====
+Arhiva cu codul sursa, diagrama robot, schema bloc: {{:pm:prj2023:dene:pm2023_linca_nicolae_robert.zip|}}
 ===== Jurnal =====
- * 07.05.2023 - Documentația inițială (Introducere, descriere, schema bloc, listă componente)
+   * **30.05.2023** - Finalizare documentație
- * 03.05.2023 - Creare pagină wiki
+   * **29.05.2023** - Finalizare Software
- * 30.04.2023 - Comandă piese proiect
+   * **28.05.2023** - Schimbare mod de alimentare robot
- * 28.04.2023 - Alegere temă proiect
+   * **27.05.2023** - Primă formă Software și schițarea algoritmului robotului
+   * **20.05.2023** - Finalizare hardware
+   * **07.05.2023** - Documentația inițială (Introducere, descriere, schema bloc, listă componente)
+   * **03.05.2023** - Creare pagină wiki
+   * **30.04.2023** - Comandă piese proiect
+   * **28.04.2023** - Alegere temă proiect
 ===== Bibliografie/Resurse =====
-<note>
-FIXME Listă cu documente, datasheet-uri, resurse Internet folosite, eventual grupate pe **Resurse Software** şi **Resurse Hardware**.
-</note>
-<html><a class="media mediafile mf_pdf" href="?do=export_pdf">Export to PDF</a></html>
+  * https://ocw.cs.pub.ro/courses/pm
+  * https://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=L293d%20Datasheet&gad=1&gclid=CjwKCAjwvdajBhBEEiwAeMh1U1EUUKuStKriJemzf1RBs53vMS1yCWJqSxatoaDHArx2Lmke82saxxoCbI4QAvD_BwE
+  * https://components101.com/sites/default/files/component_datasheet/HC-05%20Datasheet.pdf
+  * https://www.the-diy-life.com/arduino-based-obstacle-avoiding-robot-car/
+  * https://stackoverflow.com/questions/41501360/getting-distance-in-inches-and-cm-from-ultrasonic-sensor-in-arduino
+  * https://www.amazon.co.uk/Youmile-Inductive-Proximity-Leveling-Bracket/dp/B098B4XFM1
+  * https://www.youtube.com/watch?v=1n_KjpMfVT0&t=1s&ab_channel=DIYBuilder