Vincent Poté Nelis Vandermeiren Simen Akkermans Kevin De Neef

Probleemstelling Probleem: Ontwikkeling van Robot met: Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Probleemstelling Probleem: Ontwikkeling van Robot met: Intelligentie met behulp van elektronica Tastsensoren Elektronica monteren Een robot ontwikkelen die intelligent genoeg is om autonoom doorheen een doolhof kan navigeren. Door gepaste reacties op signalen van eenvoudige tastsensoren zal het apparaatje alle bochten en kronkels van de buis volgen. We hebben deze uidaging aan gegaan en zijn dan opzoek gegaan naar een aantal oplossingen

Overzicht presentatie Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Overzicht presentatie Probleem Gekregen materiaal, hardware en software. Oplossing Hardware van de robot Software van de robot Constructie Problemen Besluit

De Robot Tamiya Insect 2 Motoren Bediening Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit De Robot Tamiya Insect 2 Motoren Bediening ° Het Robotje: Tamiya Insect, oorspronkelijk ontworpen als spel robot om voetbal mee te spelen. ° Deze robot is voorzien van 2 motoren die elk afzonderlijk handmatig bediend konden worden. ° Door deze handmatige besturing konden we al is testen hoe het robotje door ons doolhof geraakt.  

Hardware/Software Hardware: Communicatie: Software Brein: FPGA Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Hardware/Software Hardware: Brein: FPGA Tastsensoren: Microswitch Snelheid: Motor Controller Voeding: Batterij Communicatie: Software QFSM Om onze robot autonoom te kunnen laten navigeren in het doolhof hebben we nodig: Een soort “brein”, hiervoor maken we gebruik van een FPGA... Microswitch Motor Controller: Om de snelheid te bepalen van de motoren Een voeding Deze hardware kunnen met elkaar communiseren a.d.h. van een programma dat we hebben opgesteld in QFSM De reden waarom wij deze Hardware & Software gebruikt hebben zal later in de presentatie verduidelijkt worden

Oplossingen Een muur volgen Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Oplossingen Een muur volgen Eén van de mogelijke oplossingen was om de robot steeds een muur te laten volgen door 1 grote sensor te gebruiken die continu met de muur in contact is. Langst de andere kant plaatsen we 2 kleinere sensoren die geen contact mogen maken met de muur, doen deze dat wel dan zal de robot bijgesturd moeten worden.   

Oplossingen 2) Zig-zag een muur volgen Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Oplossingen 2) Zig-zag een muur volgen Een ander oplossing zou geweest zijn om de robot al zigzaggend een muur te laten volgen. D.m.v. 2 sensoren aan 1 zijkant. dit leek ons geen goed idee omdat de levensduur van de robot zich dan zou kunnen beperken t.g.v. slijtage.

Oplossingen 2) Zig-zag een muur volgen Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Oplossingen 2) Zig-zag een muur volgen Een ander oplossing zou geweest zijn om de robot al zigzaggend een muur te laten volgen. D.m.v. 2 sensoren aan 1 zijkant. dit leek ons geen goed idee omdat de levensduur van de robot zich dan zou kunnen beperken t.g.v. slijtage.

Oplossingen Probleem: Wat in de hoeken? Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Oplossingen Probleem: Wat in de hoeken? Bij deze oplossingen hadden we echter nog een probleem, de robot kwam steeds vast te zitten in een bocht.... Ons eerste idee was om de robot dan voor een bepaalde hoek te laten draaien, en dan verder te laten rijden... Bv in dit geval zouden we de robot programmeren om 90° te draaien Nadeel: enkel toepasbaar op doolhof met de geprogrammeerde hoek Nadeel: Enkel toepasbaar op doolhof met de ingestelde hoek

Oplossingen Het uiteindelijke ontwerp: Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Oplossingen Het uiteindelijke ontwerp: Uiteindelijk zijn we dan op het idee gekomen om de robot steeds boogjes te laten maken als hij door het doolhof rijd. Uit de tests die we gedaan hebben door de robot zowel handmatig als met de computer aan te sturen bleek dit de beste en gebruiksvriendelijkste oplossing te zijn om te programmeren.    Elke keer wanneer hij met één van zijn sensoren aan de zijkant een wand raakt weet de robot dat hij van richting moet veranderen.

Oplossingen Het uiteindelijke ontwerp: Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Oplossingen Het uiteindelijke ontwerp: Hier ziet u daarvan een kleine demostratie

Planning Week 1: Montage Robot Week 2: Literatuurstudie Week 3: QFSM Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Planning Week 1: Montage Robot Week 2: Literatuurstudie Week 3: QFSM Week 4: Testen van motorsnelheden Week 5: Ontwerp draagconstructie Week 6: Montage elektronica Week 7: Presentatie uitwerken

Elementen Robot FPGA Xilinx Spartan 3E Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Elementen Robot FPGA Xilinx Spartan 3E FPGA = Field programmable Gate Array Geïntegreerde schakeling bestaande uit: Programmeerbare logische componenten I/O blokken Programmeerbare inter-connecties

Elementen Robot FSM FSM = Finite state Machine Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Elementen Robot FSM FSM = Finite state Machine Model voor het gedrag van een systeem Opgebouwd uit toestanden en overgangen

Elementen Robot QFSM QFSM = programma voor opmaken van FSM diagrammen. Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Elementen Robot QFSM QFSM = programma voor opmaken van FSM diagrammen. Laat toe het diagram te exporteren in VHDL. VHDL VHDL= hardware beschrijvingstaal (code). taal om elektronische schakelingen te programmeren . Met de code  FPGA programmeerbaar

Elementen Robot Microswitch Werken als sensoren Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Elementen Robot Microswitch Werken als sensoren Gewone schakelaar met hefboom Signaal als input van FPGA

Microswitch: werking (pull down resistor) Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Elementen Robot Microswitch: werking (pull down resistor)

Elementen Robot Motor Controller Trex Jr. motor controller Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Elementen Robot Motor Controller Trex Jr. motor controller Apparaat dat op voorgeprogrammeerde manier de prestaties van de motoren regelt. Zet signalen om naar spanningen.

Programma Plaatsing sensoren 2 zijdelingse 1 frontale Werking idee Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Programma Plaatsing sensoren 2 zijdelingse 1 frontale Werking idee Bochtjes voorwaarts met sensoren: S1 & S2 Vast komen te zitten in een hoek: met S3 corrigeren

Programma Algoritme Voortbewegen in bochtjes. Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Programma Algoritme Voortbewegen in bochtjes. Richting veranderen als een wand wordt geraakt opzij. Achteruit als vooraan een wand wordt geraakt

Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit

Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit

Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit

Programma Timer Achteruit kunnen gaan over vooraf bepaalde tijdspanne Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Programma Timer Achteruit kunnen gaan over vooraf bepaalde tijdspanne Dient als inputsignaal van de FPGA Geprogrammeerd door projectbegeleider

Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Programma Timer Hoe groot moet de geheugenplaats zijn waarin de timer loopt? Tijdsinterval: 2s Klokfrequentie FPGA: 50 MHz Aantal Clocks = 2s x 50.000.000 Hz = 100.000.000 2^27 = 134.217.728 > 100.000.000

Signalen Motorcontroller Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Programma Signalen Motorcontroller Verzonden als output door FPGA Signalen opgebouwd uit: Commando byte: bevat richtingen van de motoren 2 data bytes: geeft snelheid aan per motor Voorbeeld: 0xD5 0x7F 0x7F 2 motoren achteruit aan maximale snelheid.

Overzicht werkwijze Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Overzicht werkwijze

Constructie Prototype: Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Constructie Prototype: Eerst hebben we in karton een prototype gemaakt om op de robot te zetten. Op deze foto ziet u ook al de 3 sensoren.

Constructie Niveau 2: FPGA Ontwerp van de constructie op AutoCAD Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Constructie Niveau 2: FPGA Motor Controller Ontwerp van de constructie op AutoCAD Bestaande uit 2 niveau’s: Niveau 1: Sensoren Baterij Op de robot zouden de FPGA, Motor Controller , Baterij en Microswitchen geplaatst moeten worden... Omdat deze nogal veel plaats innemen maken we gebruik van 2 niveau’s 1) Op het eerste niveau bevinden zich de: -Baterij & Sensoren 2) Op het tweede niveau bevinden zich de motor controller en FPGA Je ziet ook dat de niveau’s redelijk breed zijn,hierdoor worden de poten overlapt en dit vermijd dat de robot blijft haken achter één van zijn poten

Constructie Materiaal : Verbindingen: Harde plastiek Waarom plastiek? Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Constructie Materiaal : Harde plastiek Waarom plastiek? licht materiaal bewerkbaar Verbindingen: A.d.h.v. Moeren & bouten = in hoogte verstelbaar Het materiaal waaruit de niveau’s vervaardigd zijn is harde plastic, Waarom nu plastiek? -dit is een zeer licht materiaal -makkelijk op maat te snijden & gaten boren ging zonder al te veel problemen

Bevestiging van alle elektronische componenten Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Bevestiging van alle elektronische componenten Hier ziet u dan een het robotje waarop we de constructie gemonteerd hebben met links vanboven de motor contoller, rechtvanboven de FPGA en vanvoor de 3 sensoren Kleine opmerking bij deze foto is dat de hoeken van de platieken niveau nog niet afgerond zijn, waarom we ze hebben afgerond zal kevin uitleggen.

Problemen Kleine beweegruimte Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Problemen Kleine beweegruimte Robot was relatief groot in vergelijking met het doolhof. Oplossing: Afronden van de hoeken van constructie = meer bewegelijkheid

Problemen VHDL code maken Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Problemen VHDL code maken Fout in het programma QFSM waardoor het algoritme niet kon geëxporteerd worden naar VHDL Oplossingen: Zelf de code schrijven. Oudere versie van QFSM gebruiken.

Besluit Intelligentie maken is niet eenvoudig Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Besluit Intelligentie maken is niet eenvoudig Finite-state machine is een goede manier om het maken van de intelligentie eenvoudig te maken Eigen FSM niet kunnen testen

Besluit Bedankt voor uw aandacht Zijn er eventueel nog vragen? Inhoud: Probleemstelling Overzicht De Robot Hardware/Software Oplossingen Planning Elementen robot Programma Werkwijze Constructie Problemen Besluit Besluit Bedankt voor uw aandacht Zijn er eventueel nog vragen?