Proiectarea unui sistem avansat de comandă al roboților - aplicații software

INTRODUCERE

Cuvânt înainte

Am ales această temă deoarece sunt pasionat de fotbal şi de roboţi şi ca totul să decurgă bine m-am gândit să îmbin utilul cu plăcutul. Tema aleasă, Proiectarea unui sistem avansat de comandă a roboţilor: Aplicaţii Software, abordează partea de comunicaţii între o interfaţă realizată de mine şi robotul propriu-zis şi pune accent pe programul folosit.

Având în vedere că roboţii fac parte din domeniul viitorului, scopul acestei lucrări este de a da o mână de ajutor celor interesaţi şi de a analiza fiabilitatea unui astfel de sistem pentru implementarea ulterioară în alte domenii de lucru sau adaptarea lui la alte sisteme.

În realizarea lucrării am folosit toate cunoştinţele adunate pe parcursul acestor 4 ani de studiu, în plus a necesitat şi o documentare aprofundată a unor particularităţi.

Lucrarea este structurată pe cele 8 capitole prezentate in cuprins, dar este împărţită de fapt în 2:

- acumularea noţiunilor teoretice;

- contribuţia personală.

În cele ce urmează voi aminti noţiuni generale despre comunicaţii fără fir, cum ar fi IrDA, adaptoare, cum ar fi de la USB la Serial, echipamente hardware şi aplicaţii software.

Prezentarea pe scurt a capitolelor

Capitolul 1. abordează conceptul IrDA, în special comunicaţiile bazate pe acest concept şi prezintă o alternativă, conceptul Bluetooth.

Capitolul 2. prezintă structura echipamentelor realizate prin scheme bloc şi explicaţii succinte.

Capitolul 3. explică interfaţa folosită pentru conectarea la PC şi noţiuni teoretice despre blocurile componente.

Capitolul 4. umple golul dintre modulul IrDA şi interfaţa USB pentru PC, trecerea fiind realizată prin comunicaţiile serial.

Capitolul 5. abordează interfaţa software de pe PC cu ajutorul căreia controlăm robotul.

Capitolul 6. explică aplicaţiile de comandă implementate pe microcontroler şi pe PC.

Capitolul 7. conţine concluziile.

Capitolul 8. anexele ataşate acestui proiect.

Conceptul de Robot

Robotul este un sistem alcătuit din mai multe elemente: mecanică, senzori şi actori precum şi un mecanism de direcţionare. Mecanica stabileşte înfăţişarea robotului şi mişcările posibile pe timp de funcţionare. Senzorii şi actorii sunt întrebuinţaţi la interacţiunea cu mediul înconjurător. Mecanismul de direcţionare are grijă ca robotul să-şi îndeplinească obiectivul cu succes, evaluând de exemplu informaţiile senzorilor. Acest mecanism reglează motoarele şi planifică mişcările care trebuiesc efectuate.

Cuvântul robot este de origine slavă şi se poate traduce prin: muncă, clacă sau muncă zilnică.

Bazele roboţilor de azi stau mult mai departe. Primele modele de maşini pot fi mai degrabă numite automate. Acestea nu puteau executa decât câte un singur obiectiv, fiind constrânse de construcţie.

Domeniul ştiinţific, care se ocupă de construcţia roboţilor se numeşte robotică.

Roboţii sunt realizaţi mai ales prin combinaţia disciplinelor: mecanică, electrotehnică şi informatică.

Termenul de robot descrie un domeniu vast, cauză care determină ca roboţii să fie sortaţi în multe categorii :

- Robot autonom mobil

- Robot umanoid

- Robot industrial

- Robot de servicii

- Robot jucărie

- Robot explorator

- Robot păşitor

- Robot militar

Roboţii industriali din prezent nu sunt de obicei mobili. După forma şi funcţia lor, domeniul lor operaţional este restrâns.

Robotul casnic lucrează autonom în gospodărie.

Capitolul 1. COMUNICAŢII IrDA

IrDA = Infrared Direct Access

Portul infraroşu permite diferitelor dispozitive să se conecteze între ele pentru anumite scopuri. Infraroşu este o tehnologie fără fir ce foloseşte o rază de lumină invizibila ochiului liber, pentru a transmite informaţii.

Denumirea acestei tehnologii se referă la trei standarde de comunicaţie prin infraroşu, şi anume IrDA-Data, IrDA-Control şi unul mai nou, AIr. Eu o să abordez doar partea de transmisii de date, şi de aceea prin IrDA o să mă refer doar la standardul IrDA-Data. În general, tehnologia IrDA este folosită pentru a oferi acces fără fir la dispozitivele ce folosesc de obicei cabluri pentru a realiza o conexiune.

IrDA este un standard proiectat pentru transmisia de date punct-la-punct sub un unghi de 30° (de fapt un con de unghi 30°) operaţional la distanţe relativ mici, ce asigură o viteză a transmisiei cuprinsă între 9600 bps şi 16 Mbps.

Această tehnologie se poate implementa pe o arie largă de dispozitive, cum ar fi PC-urile, imprimantele, telefoanele mobile, camerele video, dispozitivele de acces in reţea, echipamentele medicale şi industriale şi multe altele.

O acceptare şi implementare universală a acestui standard ar implica introducerea unui port hardware universal şi apariţia rapidă a software-ului care să asigure interoperabilitatea.