Управление роботом может происходить разными способами. Собираем Wi-Fi робота Функциональный вид робота

Исходный код взят с cyber-place.ru

Сервис

Утилита «Терминал»

Модуль для работы с консолью из веб браузера.

Список часто используемых команд в CyberWrt

uname -a — Версия ядра Linux;
cat /proc/cpuinfo — информация о железе
cat /proc/meminfo — расширенная информация о занимаемой оперативной памяти
free -m — Информация о используемой и свободной оперативной памяти
ls /dev — отображение всех устройств в системе
id — сводную информация по текущему пользователю (логин, UID, GID);
ps — все загруженные процессы;
date — просмотр даты/времени
dmesg — log-файл загрузки
lsmod — Список модулей загруженных в ядро
netstat -rn — таблица маршрутизации
netstat -an | grep LISTEN — список всех открытых портов
netstat -tup — Активные соединения с интернетом

fdisk -l Информация о всех подключенных дисках;
blkid — UUID информация о всех доступных накопителей в системе;
mount /dev/sda1 /mnt — Монтирует раздел /dev/sda1 к точке монтирования /mnt;
mount — полная информация о примонтированных устройствах;
umount /mnt — Отмонтирует раздел от точки монтирования /mnt;

clear — Очистка окна терминала; — Завершение сеанса;
passwd — смена пароля текущего пользователя;

opkg update – обновление списка пакетов
opkg upgrade – обновление всех установленных пакетов;
opkg list-installed – вывод на экран списка установленных пакетов.

Проверка работоспособности двигателей в среде разработки

В меню «ИНСТРУМЕНТЫ» выбираем «МОНИТОР ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ПОРТА» . В терминальной строке набираем команду движения:

Echo x > /dev/ttyUSB0

Если все подключено и настроено правильно, то после нажатия кнопки «ОТПРАВИТЬ» моторы должны начать крутиться.

Остановить движение можно по команде:

Echo W > /dev/ttyUSB0

Проблемы

Несовместимость микроконтроллера Arduino Nano V3 CH340 с маршрутизатором TP-LINK TL-MR3020

Найденные решения на форуме:

• Подключение резистора 100 Ом на пин RST и на +5V
• Понижение скорости соединения до 9600
• Удаление конденсатора или перерезка дорожки на Arduino
• Подключение микроконтроллера к маршрутизатору через UART интерфейс

Как показывала практика ни один из вышеописанных способов не помог. Только после замены микроконтроллера на Carduino Nano V7 робот начал работать через маршрутизатор.

Управление роботом является сложной задачей. Определение, которое мы выбрали для , требует, чтобы устройство получало данные о своей среде. Затем принимало решение и предпринимало соответствующие действия. Роботы могут быть автономными и полуавтономными.

1. Автономный робот работает по заданному алгоритму исходя из поступающих от датчиков данных.
2. У полуавтономного робота есть задачи, которые контролируются человеком. И дополнительно есть другие задачи, которые он выполняет сам по себе...

Полуавтономные роботы

Хорошим примером полуавтономного робота является сложный подводный робот. Человек контролирует основные движения робота. И в это время бортовой процессор измеряет и реагирует на подводные токи. Это позволяет держать робота в одном и том же положении без дрейфа. Камера на борту робота отправляет видео обратно человеку. Дополнительно бортовые датчики могут отслеживать температуру воды, давление и многое другое.

Если робот теряет связь с поверхностью, то включается автономная программа и поднимает подводного робота на поверхность. Для того, чтобы иметь возможность управлять своим роботом, нужно будет определить его уровень автономности. Возможно вы хотите чтобы управление роботом осуществлялось по кабелю, было беспроводное или полностью автономное.

Управление по кабелю

Самый простой способ управления роботом — это ручной контроллер, физически подключенный к нему с помощью кабеля. Переключатели, ручки, рычаги, джойстики и кнопки на этом контроллере позволяют пользователю управлять роботом без необходимости включать сложную электронику.

В этой ситуации двигатели и источник питания могут быть подключены непосредственно к переключателю. Следовательно, можно контролировать его вращение вперед / назад. Это используется обычно в транспортных средствах.

Они не имеют интеллекта и считаются скорее «дистанционно управляемыми машинами», чем «роботами».

• Основными преимуществами такого подключения является то, что робот не ограничивается временем работы. Так как он может быть подключен непосредственно к сети. Не нужно беспокоиться о потере сигнала. Робот, как правило, имеет минимум электроники и не очень сложный. Сам робот может быть легким или иметь дополнительную полезную нагрузку. Робота можно извлечь физически при помощи троса, прикрепленного к кабелю, если что-то пойдет не та. Это особенно актуально для подводных роботов.
• Основными недостатками является то, что трос может запутаться, зацепиться за что-то, или оборваться. Расстояние, на которое можно отправить робота, ограничено длиной троса. Перетаскивание длинного троса добавляет трение и может замедлить или даже остановить движение робота.

Управление роботом при помощи кабеля и встроенного микроконтроллера

Следующим шагом будет установка микроконтроллера на робота, но при этом продолжать использовать кабель. Подключение микроконтроллера к одному из портов ввода / вывода вашего компьютера (например, USB-порт) позволяет вам управлять своими действиями. Управление происходит с помощью клавиатуры, джойстика или другого периферийного устройства. Добавление микроконтроллера в проект также может потребовать, чтобы вы запрограммировали робота на входные сигналы.

• Основные преимущества такие же, как и при непосредственном управлении по кабелю. Может быть запрограммировано более сложное поведение робота и его реакция на отдельные кнопки или команды. Имеется большой выбор управления контроллером (мышь, клавиатура, джойстик и т. д.). Добавленный микроконтроллер имеет встроенные алгоритмы. Это означает, что он может взаимодействовать с датчиками и принимать определенные решения самостоятельно.
• К недостаткам относится более высокая стоимость из-за наличия дополнительной электроники. Другие недостатки такие же как и при непосредственном управлении роботом по кабелю.

Управление по Ethernet

Используется разъём Ethernet RJ45 . Для управления нужно Ethernet соединение. Робот физически подключен к маршрутизатору. Следовательно его можно контролировать через Интернет. Также это возможно (хотя и не очень практично) для мобильных роботов.

Настройка робота, который может общаться через Интернет, может быть довольно сложной. В первую очередь предпочтительным является соединение WiFi (беспроводной интернет). Проводная и беспроводная комбинация также являются опцией, где есть приемопередатчик (передача и прием). Приемопередатчик физически подключен к Интернету, и данные, полученные через Интернет, затем передаются беспроводным способом роботу.

• Преимуществами является то, что робота можно контролировать через интернет из любой точки мира. Робот не ограничен по времени работы, так как он может использовать Power over Ethernet. PoE. Это технология, которая позволяет передавать удалённому устройству электрическую энергию вместе с данными через стандартную витую пару по сети Ethernet. Использование интернет-протокола (IP) может упростить и улучшить схему связи. Преимущества те же, что и при прямом проводном компьютерном управлении.
• Недостатком является более сложное программирование и те же недостатки, что и при управлении по кабелю.

Управление при помощи ИК-пульта

Инфракрасные передатчики и приемники исключают кабель, соединяющий робота с оператором. Это, как правило, используется начинающими. Для работы инфракрасного управления требуется «линия визирования». Приемник должен иметь возможность «видеть» передатчик в любое время, чтобы получать данные.

Инфракрасные пульты дистанционного управления (такие, как универсальные пульты дистанционного управления, для телевизоров), используются для отправки команд инфракрасному приемнику, подключенному к микроконтроллеру. Он затем интерпретирует эти сигналы и контролирует действия робота.

• Преимуществом является низкая стоимость. Для управления роботом можно использовать простые пульты дистанционного управления телевизором.
• Недостатки в том, что требуется прямая видимость для управления.

Радиоуправление

Для управления при помощи радиочастот требуется передатчик и приемник с небольшими микроконтроллерами для отправки, приема и интерпретации данных, передаваемых по радиочастоте (RF). В коробке приемника имеется печатная плата (печатная плата), которая содержит приемный блок и небольшой контроллер сервомотора. Для радиосвязи требуется передатчик, согласованный / сопряженный с приемником. Возможно использование трансивера, который может отправлять и принимать данные между двумя физически разными средами систем связи.

Радиоуправление не требует прямой видимости и может быть осуществлено на большом расстоянии. Стандартные радиочастотные устройства могут обеспечивать передачу данных между устройствами на расстоянии до нескольких километров. В то время как более профессиональные радиочастотные устройства могут обеспечивать управление роботом практически на любом расстоянии.

Многие конструкторы роботов предпочитают изготавливать полуавтономных роботов с радиоуправлением. Это позволяет роботу быть максимально автономным, обеспечивать обратную связь с пользователем. И может давать пользователю некоторый контроль над некоторыми его функциями в случае необходимости.

• Преимуществами является возможность управлять роботом на значительных расстояниях, может просто настраиваться. Связь является всенаправленной, но может не проходить сигнал полной блокировке стенами или препятствиями.
• Недостатками является очень низкая скорость передачи данных (только простые команды). Дополнительно нужно обращать внимание на частоты.

Управление по Bluetooth

Bluetooth является радиосигналом (RF) и передается по определенным протоколам для отправки и получения данных. Обычный диапазон Bluetooth часто ограничен примерно 10 м. Хотя он имеет то преимущество, что позволяет пользователям управлять своим роботом через устройства с поддержкой Bluetooth. Это в первую очередь сотовые телефоны, КПК и ноутбуки (хотя для создания интерфейса может потребоваться настраиваемое программирование). Так же, как и радиоуправление, Bluetooth предлагает двустороннюю связь.

• Преимущества: управляемый с любого устройства с поддержкой Bluetooth. Но, как правило, требуется дополнительное программирование. Это смартфоны, ноутбуки и т.д. Более высокие скорости передачи данных могут быть всенаправленными. Следовательно, не нужна прямая видимость и сигнал может немного проходить через стены.
• Недостатки. Должен работать в паре. Расстояние обычно составляет около 10 м (без препятствий).

Управление по WiFi

Управление по WiFi часто является дополнительной опцией для роботов. Способность управлять роботом по беспроводной сети через Интернет представляет некоторые существенные преимущества (и некоторые недостатки) для беспроводного управления. Чтобы настроить управление роботом по Wi-Fi нужен беспроводной маршрутизатор, подключенный к Интернету, и блок WiFi на самом роботе. Для робота можно использовать устройство, которое поддерживает TCP / IP протокол.

• Преимуществом является возможность управлять роботом из любой точки мира. Для этого нужно чтобы он находился в пределах диапазона беспроводного маршрутизатора. Возможна высокая скорость передачи данных.
• Недостатки то, что необходимо программирование. Максимальное расстояние обычно определяется выбором беспроводного маршрутизатора.

Управление при помощи сотового телефона

Другая беспроводная технология, которая была первоначально разработана для связи человека и человека — сотовый телефон, теперь используется для управления роботами. Поскольку частоты сотового телефона регулируются, включение сотового модуля на робота обычно требует дополнительного программирования. Также не нужно понимания системы сотовой сети и правил.

• Преимущества: робота можно контролировать в любом месте, где есть сотовый сигнал. Возможна спутниковая связь.
• Недостатки; настройка управления по сотовой связи могут быть сложными — не для начинающих. В каждой сотовой сети есть свои собственные требования и ограничения. Обслуживание в сети не является бесплатным. Обычно чем больше данных вы передаете, тем больше денег вам надо заплатить. Система пока еще не настроена для использования в робототехнике.

Следующим шагом будет использование микроконтроллера в вашем роботе в полном объеме. И в первую очередь программирование его алгоритма работы по вводу данных от его датчиков. Автономное управление может осуществляться в различных формах:

1. быть предварительно запрограммировано без обратной связи с окружающей средой
2. с ограниченной обратной связью с датчиками
3. со сложной обратной связью с датчиками

Настоящее автономное управление включает в себя множество датчиков и алгоритмов. Они позволяют роботу самостоятельно определять лучшее действие в любой заданной ситуации. Самые сложные методы управления, которые в настоящее время реализуются на автономных роботах, являются визуальными и слуховыми командами. Для визуального контроля робот смотрит на человека или объект, чтобы получить свои команды.

Управление роботом для поворота налево при помощи чтения с листа бумаги стрелки, указывающей влево, намного сложнее выполнить, чем можно было бы представить. Служебная команда, такая как «повернуть налево», также требует довольно много программирования. Программирование множества сложных команд, таких как «Принесите мне тапочки» уже не фантазия. Хотя требует очень высокого уровня программирования и большого количества времени.

• Преимущества – это ”настоящая" робототехника. Задачи могут быть очень простым, например, от мигания света, основанного на показаниях одного датчика. До посадки космического корабля на далекой планете.
• Недостатки зависят только от программиста. Если робот делает что-то, чего вы не хотите чтобы он делал, то у вас есть единственный вариант. Это проверить свой код, изменить его и загрузить изменения в робота.

Практическая часть

Целью нашего проекта является создание автономной платформы, способной принимать решение, основанное на внешних сигналах от датчиков. Мы будем использовать микроконтроллер Lego EV3. Он нам позволяет сделать как полностью автономную платформу. Так и полуавтономную, управляемую по Bluetooth или при помощи инфракрасного пульта управления.

Программируемый блок LEGO EV3

Подобный материал:

• План: 1-Что такое Интернет (понятие) 2-Способы подключения к Интернет , 81.69kb.
• Мошенничества через «Интернет» , 11.94kb.
• Структура и основные принципы работы сети Интернет , 187.31kb.
• Технико-экономическое обоснование , 609.73kb.
• С применением grid-технологий , 81.79kb.
• Глобальная информационная сеть Интернет , 928.45kb.
• Базовый план Число часов по плану, всего Втом числе , 45.76kb.
• «сбис++ Электронная отчетность» в электронном виде через сеть Интернет , 80.99kb.
• , 243.98kb.
• Сеть Internet. Служба www , 240.73kb.

ЧЕРЕЗ СЕТЬ ИНТЕРНЕТ

с.н.с. И.Р. Белоусов

1/2 года, 2-5 курс и аспиранты

Изучение современных методов моделирования и управления роботами. Рассматриваются алгоритмы взаимодействия роботов со сложными динамическими объектами с использованием в контуре управления системы технического зрения. Изучаются методы дистанционного управления роботами через сеть Интернет. Представляется архитектура распределенных систем управления, рассмотриваются методы передачи информации, графического моделирования, дистанционного программирования роботов с использованием открытых технологий Java и Java3D.

Введение.

Постановка задач, рассматриваемых в курсе. Демонстрация экспериментальных результатов.

Управление роботами в задачах взаимодействия с подвижными объектами.

1. Постановка задач. Примеры.

Обзор задач и методов взаимодействия роботов с подвижными объектами. Использование системы технического зрения и моделей динамики объектов. Постановка задачи захвата роботом стержня на бифилярном подвесе. Постановка задачи взаимодействия робота со сферическими маятниками.

2. Использование систем технического зрения.

Алгоритмы обработки видеоизображений. Определение положений стержня и маятников, использование кинематического прогноза. Обработка результатов измерений.

3. Математическое моделирование и экспериментальная отработка алгоритмов.

Уравнения колебаний стержня на бифилярном подвесе. Алгоритмы захвата стержня роботом манипулятором. Уравнения колебаний сферического маятника. Алгоритмы взаимодействия робота с маятниками. Архитектура экспериментального стенда. Обсуждение результатов экспериментов.

Дистанционное управление роботами через сеть интернет.

4. Обзор существующих систем.

Системы управления через Интернет мобильными и манипуляционными роботами. Недостатки существующих систем, проблемы управления через Интернет, подходы к решению.

5. Архитектура распределенных систем управления роботами.

Аппаратная и программная организация серверной и клиентской частей распределенной системы управления роботом. Организация обмена данными.

6. Дистанционное программирование через Интернет.

Языки программирования роботов. Среда для дистанционного программирования роботов через Интернет.

7. Управление реальными системами.

Эксперименты по управлению манипуляционными и мобильными роботами через Интернет. Использование виртуальной среды управления роботами. Обсуждение результатов экспериментов. Направления дальнейших исследований.

Графическое моделирование роботов.

8. Введение в компьютерную графику.

Системы координат, трехмерные преобразования. Простейшие алгоритмы.

9. Моделирование геометрических объектов на Java3D.

Введение в Java3D. Особенности программирования графики на Java3D. Базовые понятия. Визуализация простейших геометрических объектов на Java3D. Освещение, текстуры, управление объектами, динамическая реконфигурация сцен.

10. Описание кинематики роботов.

Методы описания кинематики манипуляторов. Прямая и обратная задачи кинематики. Метод последовательного формирования систем координат. Примеры.

11. Графическое моделирование роботов и рабочего пространства.

Комбинирование объектов. Геометрические преобразования. Визуализация роботов, сложных геометрических и подвижных объектов.

Давно мечтал сделать Wi-Fi робота, которым можно было бы управлять удаленно. И вот наконец настал тот день когда я смог управлять роботом через интернет, видеть и слышать все что происходит вокруг него.
Заинтересовавшихся приглашаю под кат

Для создания робота использовались следующие комплектующие:

Вот так выглядит собранный мной робот, без верхней крышки.

Теперь все по порядку:

Сборка платформы робота:

Расположение компонентов на материнской плате. Я установил только Arduino Nano, драйвер двигателей и звуковой излучатель HC:

Роутер wr703N прикрепил к нижней части платформы робота на двухсторонний скотч:

Веб камера прикреплена на мебельный уголок, к штатным отверстиям платформы, предусмотренных для сервомоторов:

СyberWrt - это прошивка собранная на базе OpenWrt и предназначенная в первую очередь для роботов, умного дома и других устройств построенных на базе популярных моделей роутеров Tp-Link mr3020 b Wr703N. У СyberWrt максимально возможный объем свободного места для инсталляции пакетов - 1.25Мб. По умолчанию установлен веб сервер и все операции можно проводить через встроенный веб интерфейс. Сразу после перепрошивки, роутер доступен в сети по кабелю и по WiFi, как точка доступа. Через веб-интерфейс можно работать в режиме «командной строки» - через веб терминал и в файловом менеджере, в котором можно редактировать, загружать, удалять, создавать, копировать файлы и многое другое.

После прошивки роутера, он доступен как WiFi точка доступа с именем «CyberBot», подключаемся к нему заходим на главную страницу роутера. Вот так выглядит веб интерфейс сразу после прошивки.

Устанавливаем модули Драйвер FTDI, Драйвер video и CyberBot-2.

Прошиваем контроллер ардуино.

Код программы робота получился достаточно простым, но его достаточно для того что бы удаленно управлять роботом через локальную сеть или интернет.
Код адаптирован под контроллеры Arduino с ATmega168/328 на борту и использует библиотеку CyberLib .
Эта библиотека помогает из контроллера выжать максимум его возможностей и уменьшить объем конечного кода
В коде используется WDT, для того что бы робот не смог зависнуть.
Так же код поддерживает управление камерой по осям X и Y, но у меня не было свободных сервомоторов и я не смог воспользоваться этой функцией:

Код для Arduino

#include #include Servo myservo1; Servo myservo2; long previousMillis; http://cyber-place.ru/attachment.php?attachmentid=600&d=1389429469 uint8_t LedStep = 0; // Счетчик int i; boolean light_stat; uint8_t inByte; uint8_t speed=255; //максимальная скорость по умолчанию #define init {D4_Out; D5_Out; D6_Out; D7_Out; D8_Out; D11_Out; D12_Out;} void setup() { myservo1.attach(9); // Подключение сервоприводов к порту myservo2.attach(10); // Подключение сервоприводов к порту init; // Инициализация портов D11_Low; // Динамик OFF randomSeed(A6_Read); //Получить случайное значение horn(); //звуковое оповещение готовности робота UART_Init(57600);// Инициализация порта для связи с роутером wdt_enable (WDTO_500MS); } void loop() { unsigned long currentMillis = millis(); if (LedStep == 0 && currentMillis - previousMillis > 500){ // Задержка 0,5 сек. previousMillis = currentMillis; LedStep = 1; } if (LedStep == 1 && currentMillis - previousMillis > 500){ // Задержка 0,5 сек. previousMillis = currentMillis; LedStep = 2; } if (LedStep == 2 && currentMillis - previousMillis > 500){ // Задержка 0,5 сек. LedStep = 0; } if (UART_ReadByte(inByte)) //Если что то пришло { switch (inByte) // Смотрим какая команда пришла { case "x": // Остановка робота robot_stop(); break; case "W": // Движение вперед robot_go(); break; case "D": // Поворотjт влево robot_rotation_left(); break; case "A": // Поворот вправо robot_rotation_right(); break; case "S": // Движение назад robot_back(); break; case "U": // Камера поднимается вверх myservo1.write(i -= 20); break; case "J": // Камера опускается вниз myservo1.write(i += 20); break; case "H": // Камера поворачивается вправо myservo2.write(i += 20); break; case "K": // Камера поворачивается влево myservo2.write(i -= 20); break; case "B": // Бластер D12_High; break; case "C": // Клаксон horn(); break; case "V": // Включить/Выключить фары if(light_stat) { D8_Low; light_stat=false; } else { D8_High; light_stat=true; } break; } if(inByte>47 && inByte<58) speed=(inByte-47)*25+5; //принимаем команду и преобразуем в скорость } wdt_reset(); } void horn() { for(uint8_t i=0; i<12; i++) beep(70, random(100, 2000)); //звуковое оповещение } void robot_go() { D4_Low; analogWrite(5, speed); analogWrite(6, speed); D7_Low; } void robot_back() { D4_High; analogWrite(5, 255-speed); analogWrite(6, 255-speed); D7_High; } void robot_stop() { D4_Low; analogWrite(5, 0); analogWrite(6, 0); D7_Low; } void robot_rotation_left() { D4_Low; analogWrite(5, speed); analogWrite(6, 255-speed); D7_High; } void robot_rotation_right() { D4_High; analogWrite(5, 255-speed); analogWrite(6, speed); D7_Low; }

Все собрано и прошито, теперь включаем робота и управляем им удаленно.
На PC кроме экранных кнопок можно управлять еще с клавиатуры, клавишами W, A, D, S, X

Выкладываю видео:

В дальнейшем планирую научить робота ориентироваться в пространстве и рисовать карту помещения.