Slut Projekt Session 2

Slut Projekt Session 2

Tid: 7 timer, Deltagere: Kenneth, Rawad.

Siden sidst:
Vi har valgt at det bliver Segway Wrestling beskrevet i blog slut-projekt-session-1 som vi vil forsøge at realisere i vores end-course-project.

Formål:
Formålet med denne lab session er at designe og planlægge konstruktionen af en fjernstyret Segway[1]. For at opnå dette vil vi undersøge hvordan et hitechnic gyroskop virker, samt vælge et segway robot design.

Plan

1. Sensorvalg
2. Gyroskop test
3. Robot design
4. Robot konstruktion & Test af HTway kode
5. Konklusion

1. Sensorvalg

I forbindelse med konstruktionen af en segway, har vi valgt at anvende et gyroskop som sensorinput for at opretholde balancen. Valget falder på dette, da vi har forsøgt med lyssensorer at udføre det samme (lys-sensor-segway), konklusionen var dog at der ikke kunne opnåes en høj nok opløsning ved denne metode til at opretholde balancen længere end nogle sekunder. Derudover kan en segway kontrolleret med lyssensorer ikke kører op ad skråninger, pga. afstanden mellem lyssensor og overfladen kan ændre i situationer hvor vinklen ikke ændres.

Både den autonome og den fjernstyrede robot vil benytte sig af et gyroskop.

Udover en opretholdelse af balance, skal vi også finde en mekanisme til at facilitere kommunikation mellem robotterne. Formålet med denne kommunikation er at gøre den autonom robot istand til at finde den fjernstyrede. Vi overvejer at bruge infrarød sendere og modtagere, hvor den fjernstyrede robot udsender infrarødt lys som den autonome robot kan opfange og bruge til at bestemme placeringen af den fjernstyrede robot.

Til bestemmelse af den fjernstyrede robots placering vil vi også udstyre den autonome robot med en ultralydssensor. Dermed vil afstanden imellem de to robot kunne måles mens infrarød sensorene bestemmer i hvilken retning den fjernstyrede robot befinder sig.

Til styring af fjernstyrede robot vil vi anvende en bluetooth forbindelse mellem en android telefon og robotten. Robotten kan så styres gennem en GUI på telefonen.

2. Gyroskop test
Formålet med denne test er at få et større kendskab til gyroskopens virkemåde, og danne os et billede af hvordan vi skal fortolke sensorinputtet.

Til denne test har vi anvendt Gyroskop fra hitechnic, sensoren er istand til at måle +/- 360 grader pr. sekund af rotation. Sensoren kan aflæses (ifølge hitechnic) op til 300 gange pr. sekund, mere information omkring denne sensor kan findes på hitechnics hjemmeside her [3].
Sensoren måler kun på en akse og returnere ændringer i rotation pr. sekund. I vores test vil vi finde “hvile” værdien og undersøge værdierne i ydrepunkterne.

Til at starte med har vi lavet en simpel test hvor vi måler rawvalue, når gyroskopet ikke roterer.

Den returnerede “hvile” værdi: 597

Denne værdi ændrede sig dog en smule over en periode på 10 minutter, observede vi ændringer for det meste +/- 1, dog helt op til 600 i nogle enkelte tilfælde. På baggrund af dette kan vi konkludere at gyroskoppet drifter en smule.

For at finde ydrepunkterne i sensorinputtet, roterer vi sensoren og gemmer den højst og laveste målte værdi:

I negativ retning fik vi en værdi på: 53

I positiv retning fik vi en værdi på: 994

Det giver en center værdi på 523, dette er et væsentligt stykke fra 597. Dette kan betyde at range i positiv retning har en højere granularitet, eller at sensoren har forskellige ydre punkter til hver side i.e. ikke som specificeret -/+ 360grader.
Koden brug til testen kan hentes her.

3. Robot design

Til design af den fjernstyrede segway, har vi undersøgt hvordan andre har konstrueret segways  for at finde inspiration. Den første segway vi har kigget på hedder Segway with rider fra NXTprograms.com. Robotten er konstrueret med en “overkrop” der kan justere sin hældning, dette gør den istand til at korrigere sin hældning uden at anvende motorene. Vi tror dette kan gøre den mere stabil, mere info kan findes her [2].

Derudover har vi kigget på en robot fra en tidligere gruppe (2009), der lavede en legway. Legway robotten er udstyret med en række sensorer, hhv gyro, lyssensorer og ultralydsensor.


tredie inspirationskilde er HTWay, der er en segway robot designet af hitechnic. Den anvender et gyroskop til at balancere og en infrarød receiver til at modtage kommandoer.

4. Robot konstruktion & Test af HTway kode

Vi har valgt at konstruere en robot baseret på hitechinc HTWay, da der iforvejen er gjort plads til gyroskop og infrarød modtager. Vi har fulgt hitechnics bygnings instruktioner der kan findes her [5].


For at afprøve konstruktionen har vi hentet Hitechnics HTWay, demo kode der er skrevet i C og tilpasset det til Lejos & java. Vi har forsøgt at oversætte koden direkte dog er der nogle ændringer der skal fortages da der er ret stor forskel på C og Java. Vi har ændret så lidt i funktionaliteten af koden som muligt. Dog har vi valgt at fjerne det kode der håndtere infrarød kommunikation da vi ikke benytter dette endnu.
Link til HTWay C-kode [7].
Link til vores oversættelse til java [8].

Vi har testet robotten med HTWay koden i legolab, til testen har vi anvendt lego hjul med størst diameter. HTWay har disse anvendt i deres demo.

En video af vores test kan ses her:
 

Som det kan ses fra videoen kan robotten holde sig holde sig oprejst i en periode, dog svinger den meget og falder efter 10-12 sekunder.
Vi har planner om at teste andre hjul størrelse og former og se om det virker mere stabile i næste session. 

5. Konklusion
Hvis det ser for håbløst ud af lave den autonome robot som en segway, kan vi istedet vælge at lave den som en ikke balancerende robot. Dermed bliver målet for den fjernstyrede balancerende robot, at undslippe den autonome robot som vil forsøge at vælte den.

Vi fik foretaget målinger med gyroskop, og kunne konkludere at den driftede en smule. Derudover fandt vi det besynderligt at de grænseværdier vi målte med gyroskop var så langt fra hinanden.
For at lære af andre gruppers erfaring læste vi Legway rapporten igennem [6]. Vi opdagede at de har haft mange af de samme overvejelse som os, og har kunne konkludere det samme omkring grænseværdierne og gyroskop drift.

Vi har også formået at konstruere en segway robot, med HTWay demo kode og instruktioner. Den balancere dog ikke optimalt og vi vil forsøge at forbedre dette i næste session.


Referencer:
[1]:http://legolabsblog.blogspot.com/2012/05/slut-projekt-session-1.html
[2]:http://nxtprograms.com/NXT2/segway/steps.html
[3]:http://www.hitechnic.com/cgi-bin/commerce.cgi?preadd=action&key=NGY1044
[4]:http://www.hitechnic.com/models
[5]:http://www.hitechnic.com/upload/HTWay_Instructions.pdf
[6]:http://legolab09.blogspot.com/
[7]:http://dl.dropbox.com/u/2779683/HiTechnic%20HTWay.java
[8]:http://dl.dropbox.com/u/2779683/HTWayOversat.java