Show page

Differences

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

@@ Line 1: / Line 1: @@
+====== Robot pentru Cartografiere 2D cu LiDAR ======
+===== Introducere =====
+Proiectul constă în realizarea unui robot mobil pe roți, controlat wireless printr-un controller PS4 (Bluetooth), capabil să cartografieze în timp real spațiul unei camere folosind un senzor LiDAR cu scanare 360°. Robotul transmite datele de scanare prin **WiFi (UDP)** către o aplicație software rulată pe laptop, care construiește incremental o hartă 2D a mediului înconjurător.
+**Ce face proiectul:**
+  * Se deplasează prin cameră sub control wireless (controller PS4 prin Bluetooth)
+  * Scanează continuu mediul cu LiDAR la 10Hz (~3860 puncte/secundă)
+  * Transmite datele LiDAR prin **WiFi UDP** către aplicația de pe laptop
+  * Aplicația Python pe laptop transformă datele polare în coordonate carteziene și desenează harta 2D a camerei în timp real
+===== Descriere generală =====
+{{:pm:prj2026:cezar.zlatea:schema_bloc_general.png?700|Schema bloc generală a sistemului}}
+**Module hardware și interacțiunea lor:**
+  * **ESP32 DevKit V1** - microcontroler dual-core care orchestrează tot sistemul. Folosește FreeRTOS pentru task-uri paralele pe cele două nuclee. Dispune de WiFi 2.4GHz și Bluetooth Classic integrate, esențiale pentru comunicarea dublă wireless.
+  * **LiDAR M1C1** - scanează 360° la 10Hz, trimite pachete binare prin UART la 150000 baud către ESP32.
+  * **MPU6050 (IMU)** - oferă date de orientare prin I2C, folosite pentru a corecta harta când robotul se rotește.
+  * **Driver L298N** - punte H care primește semnale PWM (3.3V) de la ESP32 și controlează motoarele DC cu putere mare din baterie.
+  * **Buck Converter 5V/3A** - regulator separat pentru a asigura alimentare stabilă pentru LiDAR și ESP32, izolată de zgomotul motoarelor.
+  * **Controller PS4** - input wireless prin Bluetooth Classic.
+  * **Laptop (Python + Pygame)** - aplicație care primește pachete UDP prin WiFi de la ESP32 și desenează harta 2D în timp real.
+**Fluxul de date end-to-end:**
+  - **Input control**: Joystick PS4 → Bluetooth → ESP32 (Core 0)
+  - **Procesare comenzi**: ESP32 generează semnale PWM → L298N → Motoare DC
+  - **Achiziție senzori**: LiDAR (UART) + IMU (I2C) → ESP32 (Core 1)
+  - **Buffer & parsare**: Core 1 procesează pachetele binare LiDAR
+  - **Transmisie WiFi**: Core 1 împachetează datele în UDP datagrame → WiFi 2.4GHz → Laptop
+  - **Vizualizare**: Aplicație Python primește UDP, transformă coordonate polare în carteziene, desenează cu Pygame
+===== Hardware Design =====
+==== Listă de piese ====
+^ Componentă ^ Model ^ Cantitate ^ Rol ^
+| Microcontroller | ESP32 DevKit V1 | 1 | Procesare centrală + WiFi/BT |
+| Senzor LiDAR | M1C1 Mini 360° | 1 | Scanare mediu |
+| Cablu adaptor | JST-PH 1.25mm 4-pin → Female Dupont | 1 | Conexiune LiDAR-ESP32 |
+| Șasiu robot | Kit 2WD acril cu motoare și encodere | 1 | Mecanică |
+| Driver motoare | L298N Dual H-Bridge | 1 | Control putere motoare |
+| Convertor DC-DC | Buck MP1584 sau LM2596 (5V/3A) | 1 | Alimentare stabilă logică |
+| IMU | MPU6050 (GY-521) | 1 | Orientare robot (Lab I2C) |
+| Acumulatori | Li-ion 18650 3000mAh | 2 | Sursă energie |
+| Suport baterii | 2× 18650 serial cu fire | 1 | Asamblare baterii |
+| Încărcător | TP4056 sau extern dual | 1 | Reîncărcare |
+| Senzori encoder | LM393 IR slot | 2 | Odometrie roți (Lab Întreruperi) |
+| Switch | ON/OFF rocker | 1 | Pornire sistem |
+| Fire Dupont | Set Male-Male, Male-Female | 1 set | Conectică |
+| Breadboard | 400 puncte | 1 | Prototipare |
+| Controller PS4 | Sony DualShock 4 (sau clonă) | 1 | Input wireless |
+==== Pinout ESP32 DevKit V1 ====
+<note warning>
+**În lucru** - Pinout-ul exact urmează să fie stabilit în timpul fazei
+de implementare hardware. Tabelul de mai jos este
+preliminar și poate suferi modificări în funcție de testarea practică.
+</note>
+^ Pin ESP32 ^ Conexiune ^ Funcție ^ Lab ^
+| GPIO 16 (RX2) | LiDAR M1C1 - TX | Recepție date LiDAR | Lab 1 (UART) |
+| GPIO 17 (TX2) | LiDAR M1C1 - RX | Comandă LiDAR (opțional) | Lab 1 (UART) |
+| GPIO 21 (SDA) | MPU6050 - SDA | Date I2C | Lab 6 (I2C) |
+| GPIO 22 (SCL) | MPU6050 - SCL | Clock I2C | Lab 6 (I2C) |
+| GPIO 18 | L298N - IN1 | Direcție motor stânga (1) | Lab 0 (GPIO) |
+| GPIO 19 | L298N - IN2 | Direcție motor stânga (2) | Lab 0 (GPIO) |
+| GPIO 23 | L298N - IN3 | Direcție motor dreapta (1) | Lab 0 (GPIO) |
+| GPIO 5 | L298N - IN4 | Direcție motor dreapta (2) | Lab 0 (GPIO) |
+| GPIO 25 (PWM) | L298N - ENA | Viteză motor stânga | Lab 3 (PWM) |
+| GPIO 26 (PWM) | L298N - ENB | Viteză motor dreapta | Lab 3 (PWM) |
+| GPIO 34 (ADC) | Divizor rezistiv baterie | Monitor tensiune baterie | Lab 4 (ADC) |
+| GPIO 32 | Encoder roată stânga | Întrerupere odometrie | Lab 2 (Întreruperi) |
+| GPIO 33 | Encoder roată dreapta | Întrerupere odometrie | Lab 2 (Întreruperi) |
+| GPIO 2 | LED status WiFi | Indicator conexiune | Lab 0 (GPIO) |
+| VIN (5V) | Buck converter OUT | Alimentare placă | - |
+| GND | GND comun | Masa | - |
+===== Software Design =====
+==== Mediu de dezvoltare ====
+  * **Firmware ESP32**: Arduino IDE 2.x cu suport ESP32 (ESP32 Arduino Core), alternativ ESP-IDF
+  * **Aplicație PC**: Python 3.x cu Pygame pentru vizualizare, biblioteca standard ''socket'' pentru UDP
+==== Librării și surse 3rd-party ====
+  * **WiFi.h** și **WiFiUdp.h** - libraryii standard ESP32 Arduino pentru rețea
+  * **Bluepad32** - librărie pentru gestionarea controllerului PS4 prin Bluetooth Classic pe ESP32 (https://github.com/ricardoquesada/bluepad32)
+  * **Wire.h** - librărie I2C standard Arduino pentru MPU6050
+  * **MPU6050 library** by Electronic Cats (sau driver custom)
+  * **socket** (Python stdlib) - comunicare UDP
+  * **Pygame** - vizualizare hartă 2D
+  * **NumPy** - calcule transformări coordonate
+**Notă**: Driverul UART pentru LiDAR M1C1 va fi implementat de la zero, fără bibliotecă. Documentația protocolului va fi reconstruită din observarea fluxului de date și din resurse GitHub disponibile.
+===== Rezultate Obţinute =====
+//Această secțiune va fi completată progresiv pe măsură ce proiectul avansează. La momentul actual (Milestone Săpt 9) este în faza de proiectare și aprobare temă.//
+**Etape planificate:**
+  * **Săpt 10-11**: Asamblare hardware, testare individuală module (motoare, LiDAR, IMU, WiFi)
+  * **Săpt 12-13**: Integrare firmware, sincronizare task-uri, implementare protocol UDP
+  * **Săpt 14**: Aplicație Python receiver UDP + algoritm cartografiere
+  * **Săpt 15-16**: Testing end-to-end, optimizări, demonstrație finală
+===== Concluzii =====
+//Va fi completat la finalizarea proiectului.//
+===== Download =====
+<note warning>
+Arhivele cu surse, scheme și documentație vor fi încărcate aici la finalizarea fiecărei etape.
+</note>
+===== Jurnal =====
+  * **Săpt 9 (curentă)**: Alegerea temei, definitivare componente, schemă bloc, aprobare asistent.
+  * **Cercetare conector LiDAR**: Identificat că LiDAR M1C1 folosește JST-PH 1.25mm 4-pin (rar), găsit cablu adaptor pentru conexiune directă fără lipit.
+  * **Decizie alimentare**: Adăugat Buck Converter separat după ce am observat că regulatorul L298N are limită ~500mA, insuficient pentru ESP32 + LiDAR + IMU simultan.
+  * **Decizie microcontroler**: Ales ESP32 DevKit V1 standard pentru documentație extinsă, pini lipiți și WiFi/BT integrate.
+  * **Decizie protocol comunicare**: Ales UDP în locul TCP/USB Serial pentru a permite robot complet autonom (fără cablu) cu latență minimă pentru streaming LiDAR.
+===== Bibliografie/Resurse =====
+==== Resurse Hardware ====
+  * Datasheet ESP32: https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32_datasheet_en.pdf
+  * Datasheet L298N: https://www.st.com/resource/en/datasheet/l298.pdf
+  * Datasheet MPU6050: https://invensense.tdk.com/wp-content/uploads/2015/02/MPU-6000-Datasheet1.pdf
+  * Pinout ESP32 DevKit V1: https://lastminuteengineers.com/esp32-pinout-reference/
+  * LiDAR M1C1 (community): căutare GitHub "M1C1 LIDAR protocol"
+==== Resurse Software ====
+  * Bluepad32 (PS4 controller): https://github.com/ricardoquesada/bluepad32
+  * ESP32 Arduino Core: https://github.com/espressif/arduino-esp32
+  * FreeRTOS pe ESP32: https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/esp32/api-reference/system/freertos.html
+  * ESP32 WiFi UDP tutorial: https://randomnerdtutorials.com/esp32-udp-client-arduino-ide/
+  * Python socket module: https://docs.python.org/3/library/socket.html
+  * Pygame: https://www.pygame.org/docs/
+==== Laboratoare PM utilizate ====
+  * Lab 0 - GPIO: https://ocw.cs.pub.ro/courses/pm/lab/lab0-2024
+  * Lab 1 - UART: https://ocw.cs.pub.ro/courses/pm/lab/lab1-2023
+  * Lab 2 - Întreruperi: https://ocw.cs.pub.ro/courses/pm/lab/lab2-2023
+  * Lab 3 - Timere/PWM: https://ocw.cs.pub.ro/courses/pm/lab/lab3-2023-2024
+  * Lab 4 - ADC: https://ocw.cs.pub.ro/courses/pm/lab/lab4-2023-2024
+  * Lab 6 - I2C: https://ocw.cs.pub.ro/courses/pm/lab/lab6-2023-2024
+<html><a class="media mediafile mf_pdf" href="?do=export_pdf">Export to PDF</a></html>