הטכניון - מכון טכנולוגי לישראל technion - israel institute of technology...

מכון טכנולוגי לישראל - הטכניון TECHNION - ISRAEL INSTITUTE OF TECHNOLOGY

הפקולטה להנדסת חשמלהמעבדה לבקרה ורובוטיקה

רובוט הוקי

מגישים: איתי אריאל ואלעד גלבוע

מנחה: קובי כוחיי

מטרת הפרויקט

בניית רובוט שיוכל, ע"פ כללים שניתנו לו מראש, לשחק הוקי שולחן נגד רובוט אחר.

הרובוט נבנה מלגו, חיישני אינפרה אדום המחוברים לבקר הנחו את הרובוט למטרותיו )דיסקה, שער(.

שיקולי הבניה והתכנון היו כולם על פי דעת הסטודנטים.

מטרות ראשיות:

- שליטה על הרובוט .

הכרות עם החיישנים השונים .-

מטרות משנה:

.TSL261א. - הכרות עם החיישן אינפרא אדום מסוג - הבנת דרך הפעולה של החיישן.

- הבנת המאפיינים החשמליים של החיישן. עם הבקר.INTERFACE - יצירת ממשק

.PIC16F877ב. - הכרות עם הבקר מסוג - הכרת המבנה של הבקר.

- הכרת סדר הפקודות והפונקציות . - כתיבת תוכנה מתאימה .

- יצירת ממשק עם רכיבים חיצוניים חישה והנעה . - מגבלות הבקר .

מטרות משנה )המשך(:

ג. - אספקת האנרגיה. - צריכת הספק ושיקולי אנרגיה.

- מעגל אספקת המתח.ד. - תכנון מבנה הרובוט.

- שיקולים פונקציונליים. - יציבות , תנועה .

- שיקולי עלות )אילוצי משאבים שנקבעו מראש(.

מבנה הרובוט:

הרובוט נבנה מלגו, וכלל שני מנועים להפעלתהגלגלים לתנועה, ומנוע להפעלת זרוע על מנת

לחבוט בדיסקה. לזיהויIRבנוסף השתמשנו בחמישה חיישני

האובייקטים על המגרש.בחלקו הקדמי של הרובוט חיברנו חיישן מגע,

לזיהוי מגע עם הדיסקה.

חיישן מגעקדמי

IRחיישן קדמי מרכזי

חיישן מגע נוסף *

IRחיישן קדמי ימני

זרוע

IRחיישן קדמי שמאלי

מנוע שמאלי מנוע ימני

בקר

IRחיישן אחורי ימני

IRחיישן אחורי שמאלי

IRמשדר )או רמקול(

סכמת בלוקים של הרובוט:

* - אופציונאלי

:IRמעגל קליטת

היו חלשים.IRאותות ה

צריך היה לקבוע את העוצמה והתדר של האות הנקלט על מנת לזהות את מקורו.

לבסוף נבנתה המערכת הבאה:

מסנן מעביר

מגבר גבוהים

מעגל זיהוי

תדר

(hysteresis)

מעגל זיהוי

עוצמה

(peak)

IN

Output –

Frequency

Output –

Peak

IRחיישן

)המשך(:IRמעגל קליטת

שרטוט המערכת הסופית:

C 2

4 7 u

R 5

1 . 5 M

R 1 3

5 6 O utput - P e a kV c c

V c c

V c c

V c c

Input

HysteresisAmplifier

Buffer

R 1

1 0 k

R 2 2 7 k

R 3

1 0 k

R 4 1 0 k

C 1

1 0 n

R 1 2

2 7 k

R 9 1 0 0 k

C 3

1 . 5 n

R 7

4 7 k

R 8

4 . 7 k

U 1 B

L M 3 5 8

+

-

5

67

84

R 6

1 M

R 1 0

~2 8 0

R 1 1

3 . 3 k

U 1 A

L M 3 5 8

+

-

3

21

84

U 5 A

L M 3 3 9

+

-

7

61

312

Q 1

S e n s o r

O utput - F re que nc y

HP filter

הנעה ושליטה במנועים

בחרנו בהנעה עם שני מנועים. )הנעה דיפרנציאלית(

כל מנוע מחובר לגלגל וכך ניתן גם לשלוט על הכיוון:

נסיעה קדימה.- שני המנועים מסתובבים קדימה נסיעה אחורה.- שני המנועים מסתובבים אחורה

- מנוע ימני מסתובב קדימה ומנוע שמאלי פניה שמאלה. מסתובב אחורה

- מנוע ימני מסתובב אחורה ומנוע שמאלי פניה ימינה. מסתובב קדימה

הנעה ושליטה במנועים )המשך(

לשליטה במנועים השתמשנו בדרייברים,המקבלים פיקוד מהבקר, ולפיו מעבירים

הספק למנועים.

שקבע את PWMהדרייברים קיבלו אות מהירות הגלגלים.ההספק שיועבר

הנעה ושליטה במנועים )המשך(:

טבלת האמת להפעלת הדרייבר )והמנוע(:

ששלט PWM חובר אות )Ven )enableלכניסת העל מהירות המנוע, ושתי הכניסות האחרות קבעו

את הכיוון.

מנגנון הזרוע:

על מנת ליצור כח מתפרץ, שיהיה מספיק חזק להזיז את הדיסקה מרחק סביר, השתמשנו

במנגנון המותח גומיות ומשחררן בעת הצורך.

לשם כך צריך היה לבנות מנגנון שינתק את הזרוע מהמנוע שמותח את הגומיות, על מנת

שלא תיבלם המכה.

מנגנון הזרוע )המשך(:

מנגנון זה נבנה משני חלקים בסיסיים:

- ה"מצמד": כאשר הציר העליון מסתובב בכיוון השעון

הוא גורם לכל החלק המרכזי לזוז שמאלה ולסובב רק את גלגל השיניים

השמאלי )כאשר הוא מסתובב לכיוון השני הוא מסובב את הגלגל הימני(.

כך יכולנו להשתמש במנוע אחד לביצוע )טעינת הזרוע, שתי פעולות שונות

שיחרורה(.

מנגנון הזרוע )המשך(:

- מנגנון השחרור:

כאשר הגלגל שיניים הגדול מסתובב עם כיוון השעון הוא מרים את המעצור והזרוע משתחררת. )גלגל השיניים הגדול מחובר

לאחד מגלגלי השיניים של ה"מצמד"(.

הבקר

לבקרה על הרובוט השתמשנו בבקר. Microchipשל חברת PIC16F877 מסוג

, חיישני המגעIRהבקר חובר לחיישני הולדרייברים.

השתמשנו בבקר לעיבוד המידע מהכניסות )חישובי תדר ו"מרחק"(, והפעלת הדרייברים

והמנועים בהתאם למידע זה.

התוכנה

,Cהתוכנה לבקר נכתבה בשפת .HT-PICCההידור התבצע עם

.MPLABהתוכנה נצרבה לבקר בעזרת התוכנה

התוכנה )המשך(:

התוכנה מכילה לולאה אינסופית המחפשת את הדיסקה, מנווטת אליה וכאשר נוצר מגע,

דוחפת אותה לכיוון השער.בכלליות התוכנה נראית כך:

לך לכיוון השער

אתחול

מצא דיסקה

חשב עוצמה

חשב תדירות

הפעלת מנועים