Lynxmotion rover

07Pustiť sa počas vysokej školy do vlastného projektu vám často dá viac ako štúdium samotné. Projekt Lynxmotion Rover bol presne o tom. Nebola to len bakalárska práca a prvý robot, ktorý som si postavil, bol to najmä projekt, ktorý úplne zmenil môj pohľad na vzdelávanie ako také. Sám sa sebe som si totiž vyskúšal, aká dôležitá je praktická stránka vo výuke, zapojenie študentov do reálneho projektu ale najmä skutočnosť, že dnešný svet už nie je o tom, vedieť čo najviac ale práve naopak vedieť, kde čo hľadať, analyzovať a spájať informácie.

Tak ako bolo spomenuté v predchádzajúcom článku, rozhodnutiu pustiť sa do stavby prvého robota predchádzal asi rok samoštúdia elektroniky, programovania čipov a výroby plošných spojov. Po určitej dobe bolo však načase posunúť sa od tutoriálov ďalej a pokúsiť sa aplikovať získané vedomosti na väčšom projekte. Načasovanie bolo ideálne a rozhodnutie postaviť si prvého robota som spečatil aj podpisom na zadaní bakalárskej práce.

Od začiatku mi bolo jasné, že dotiahnuť projekt v plánovanom rozsahu do úspešného konca v priebehu pol roka bude náročné, preto bolo mojou hlavnou filozofiou „nekomplikovať“.  Čiže nesnažiť sa robiť všetko, každý jeden plošný spoj, každú jednu funkciu v programe od úplného základu, ale využiť čo najviac hotových komponentov a sústrediť sa na ich zintegrovanie do výsledného celku. Ak som chcel aby ten robot aj nejak vyzeral, tak vzhľadom na moju manuálnu zručnosť som musel zainvestovať do hotovej mechaniky a podvozok s robotickým ramenom som objednal od amerického výrobcu Lynxmotion. So shippingom clom a daňou to stálo síce okolo 800€ ale ušetrilo to kopec roboty a dalo celému projektu profesionálneší vzhľad.  Z hľadiska elektroniky som postupoval podobne, čiže komerčne dostupné moduly, ktoré mi vyhovovali som objednal a zvyšné dosky na pripojenie senzorov a a riadenie motorov som si dorobil.  Ucelenejší prehľad o použitých komponentoch a ich vzájomnom prepojení je v blokovej schéme.

BP_schema

Bloková schéma rovera

Olimex doska s procesorom ATMEGA128 slúžila ako hlavný radiaci modul celého robota, pomocný procesor ATMEGA8 zabezpečoval komunikáciu s ultrazvukovým senzorom a spracovanie signálov z encoderov.  Každé koleso robota malo samostatný motor s encoderom a ich riadenie zabezpečoval PI regulátor z hlavného procesora. Manipulátor AL5C so 4 stupňami voľnosti bol riadený po sériovej linke a umožňoval jednoduchú manipuláciu s malými objektmi. Robot bol bezdrôtovo ovládaný z notebooku prostredníctvom Xbee modulov, použité moduly mali dosah okolo 30m v budove a okolo 100m na priamu viditeľnosť. Na konci ramena bola umiestnená bezdrôtová mini-analógová kamerka, ktorá samostatným komunikačným kanálom prenášala obraz do PC.  Robot bolo teda možné ovládať na základe obrazu z kamery a údajov zo snímačov vzdialenosti aj bez toho aby na neho bolo potrebné vidieť.

  gps

Výstup z GPS modulu

Najviac práce asi, 70% celkového času zabralo programovanie. Zintegrovať všetky funkcie, naprogramovať a odladiť PI regulátory motorov, bezdrôtovú komunikáciu medzi hlavným procesorom a riadiacim notebookom, spracovanie dát zo senzorov a riadenie manipulátora trvalo asi tri mesiace. Na úplný záver konštrukcie, keď už bol hotový aj riadiaci program na strane PC, som sa rozhodol využiť posledný voľný UART port na pomocnom procesore a vyskúšať pripojiť do systému aj GPS modul. V roku 2010 v dobe keď sa začínali objavovať prvé smartfóny, už boli GPS moduly bežne na trhu ale ešte neboli samozrejmosťou. Išlo aj o moju prvú skúsenosť s GPS zariadením a spomínam si s akým očakávaním som behal od jedného okna k druhému a túžobne očakával prvé dáta zo satelitov. Nakoniec sa modul podarilo úspešne rozkomunikovať, dointegrovať do systému a pri vonkajšom testovaní aj nejaké reálne dáta nazbierať. Po prekonvertovaní do KML formátu kompatibilného s Google Earth sa následne prejdená trajektória na zobrazila mape, tak ako je to už dnes bežné.


Hotový Lynxmotion rover robot

Projekt Lynxmotion rover nakoniec získal 3. miesto v súťaži Schneider Electric o najlepšiu diplomovú a bakalársku prácu roku 2010 a slúžil ako prezentačný robot na KEM ešte ďalšie dve sezóny. Celkové náklady spojené s konštrukciou boli okolo 1200€ a práca na vrátane návrhu, projektu a realizácie trvala asi pol roka. Čo však považujem za najdôležitejšie je množstvo skúseností  z jeho realizácie, ktoré úplne zmenili môj pohľad na celé odvetvie a najmä na proces vzdelávania. Sám sa sebe som si totiž vyskúšal, aká dôležitá je praktická stránka vo výuke a že dnešný svet už nie je o tom, vedieť čo najviac ale práve naopak vedieť, kde čo hladať, analyzovať a spájať informácie. Realizácia takéhoto projektu je na tréning týchto zručností ideálna a to je aj dôvod prečo všetkým mladým uchádzačom a študentom robotiky a mechatroniky vždy odporúčame aby sa ak je to len trocha možné, pustili počas svojho štúdia do niečoho podobného. Stojí to za to.

František Ďurovský
 Foto z realizácie