Sauvetage du médecin qui est K-9 – EEJournal | shoppingmaroc.net


Optimisme: Croire que tout ira bien. Irrationnel, confinant à la folie. – K-9, «The Armageddon Factor, Épisode un», Doctor Who, 1977

Lorsque Gary Taylor, étudiant et professeur en informatique à l'Université Abertay, découvre les restes de K-9 frits et endommagés par l'eau Dans un laboratoire universitaire en septembre dernier, il a fait de la célébrité du robot télécommandé l'objet de sa thèse de fin d'année avant même de recevoir le feu vert de son directeur de projet, le Dr Ian Ferguson. Taylor explique: «J'aime la robotique, j'adore la programmation, j'aime les chiens et j'aime Doctor Who.»

L'université a acheté ce K-9 au cours de l'année scolaire 2011-2012. d'environ une douzaine de prop K-9 vendus par la BBC. Il avait été abandonné au fil du temps. Lorsque Taylor trouva ce petit chien robot perdu dans un laboratoire, il découvrit qu'une fuite dans le toit avait détruit tous les composants électroniques et électromécaniques intérieurs, ne laissant que la coquille facilement reconnaissable de K-9

. série télévisée "Doctor Who" de longue date en 1977. Elle était radiocommandée, et, comme elle était basée sur l'équipement RC analogique des années 1970, l'original K-9 était un accessoire peu fiable, comme la plupart des accessoires RC de la L'électronique du RC et l'électronique vidéo diffusée dans le studio interféraient, provoquant l'écrasement du robot dans des décors et forçant fréquemment de nombreuses reprises de scènes.

Le plan de Taylor était de non seulement restaurer le robot K-9, mais pour le rendre meilleur en utilisant l'électronique du 21ème siècle. Le titre de la dissertation explique essentiellement l'ensemble du projet: "Création d'un robot autonome utilisant Raspberry Pi, Arduino, et des capteurs à ultrasons pour cartographier une pièce." Ce n'était pas un coup de publicité pour réanimer une mascotte TV préférée. Il s'agissait d'un projet d'ingénierie senior sérieux visant à créer un robot autonome basé sur des composants électroniques et des logiciels très évolués qui ne font que vivre à l'intérieur de la coquille d'une mascotte TV préférée.

a dévoilé le K-9 restauré et grandement amélioré la semaine dernière à Digital Graduate Show d'Abertay .

Depuis le début, Taylor a décidé de construire un système embarqué distribué basé sur un Raspberry Pi 3 Model B et un Arduino Mega2560. Il a reconnu que le projet avait de meilleures chances de succès en déchargeant les tâches en temps réel – le moteur et le contrôle du capteur – sur le microcontrôleur embarqué de l'Arduino, ce qui permettrait d'utiliser le Cortex-A53 quad-core cadencé à 1,2 GHz. microprocesseur à l'intérieur du processeur d'application Broadcom BCM2837 de la carte pour gérer les fonctions de cartographie de haut niveau. Le plan prévoyait également l'utilisation des fonctions sans fil Bluetooth intégrées du Raspberry Pi 3 Model B pour relier un téléphone mobile OnePlus 3T. Une application personnalisée exécutée sur le téléphone sert de télécommande portable pour le robot.

Voici le schéma fonctionnel du projet de conception, tiré de la dissertation de Taylor:

L'Arduino Mega2560 actionne directement les trois capteurs à ultrasons HC-SR04 du robot à l'aide de broches GPIO et d'une bibliothèque d'ultrasons existante. Un capteur fait face directement vers l'avant et les deux autres capteurs sont orientés vers la gauche et vers la droite. Les trois capteurs blancs apparaissent le long du bord inférieur du robot sur cette photo:

L'Arduino Mega2560 contrôle les moteurs de traction gauche et droit du robot via un bouclier Monster Moto branché sur le Les têtes de bouclier d'Arduino. Ces moteurs entraînent une paire de roues tandis qu'une troisième roue pivotante non dirigée vers l'arrière du robot assure la stabilité. Dans le jargon de l'avion, ce K-9 est un dragueur de queue.

Le bouclier de contrôle moteur utilise une paire de drivers de moteur à courant fort et à pont complet ST Microelectronics VNH2SP30 capables de supporter les charges du moteur. grand comme 30A à 41V, bien que le robot utilise des tensions et des courants de moteur beaucoup plus bas. Comme vous pouvez le voir sur le schéma ci-dessus, l'Arduino contrôle directement les pilotes de moteur à pont complet VNH2SP30 sur le blindage via les sorties PWM existantes de l'Arduino à l'aide d'une bibliothèque logicielle Arduino existante. Si vous magasinez en ligne, vous pouvez trouver des copies de ce bouclier de contrôle moteur pour moins de 6 $. À ce prix, vous pouvez difficilement vous permettre de tirer le meilleur parti de votre projet, surtout pour un projet unique comme ce projet K-9.

Dans le plan de projet original, Taylor prévoyait d'utiliser l'Arduino commande d'un MEMS IMU (unité de mesure inertielle) à 6 DOF (degrés de liberté) TDK InvenSense de TDK. Le MPU-6050 combine un gyroscope à trois axes et un accéléromètre à trois axes sur la même puce de silicium et est très utilisé dans les systèmes de guidage à l'estime. Fondamentalement, c'est un capteur de suivi de mouvement. Le capteur MPU-6050 communique par I2C, et c'est un appareil préféré des expérimentateurs en robotique. Il existe donc naturellement une bibliothèque Arduino pour le capteur MPU-6050 ainsi que des cartes de dérivation peu coûteuses qui facilitent le travail avec les petits appareils SMT.

Le Raspberry Pi 3 Model B envoie des messages de contrôle à l'Arduino Mega2560 et reçoit des informations de capteur qui communiquent via une connexion USB. La dissertation de Taylor discute des alternatives de communications en série telles que UART asynchrone ou I2C. Cependant, le Raspberry Pi et l'Arduino ont des bibliothèques robustes, supportées par la communauté, pour les communications USB, c'est ce qu'il a finalement choisi.

Utilisation des données de capteur obtenues avec l'Arduino Mega2560, le Raspberry Pi 3 Le modèle B créerait une carte d'emplacement et d'obstacles pendant que le robot explorait son environnement. La carte est stockée dans une base de données SQLite 3 intégrée, qui est un code de domaine public déjà compilé pour fonctionner sur le Raspberry Pi.

Comme mentionné, le Raspberry Pi fournit également les communications Bluetooth au téléphone portable OnePlus 3T. Pour cela, Taylor a utilisé le wrapper basé sur PyBluez Python pour la pile Bluetooth Bluez Linux officielle. Le Raspberry Pi 3 Model B utilise la version Raspbian du système d'exploitation Debian, basé sur le noyau Linux.

La dissertation de Taylor présente une approche méthodique du projet et inclut un diagramme de Gantt:

Les premières étapes prévues dans le projet comprenaient le prototypage et le codage des fonctions de contrôle moteur basées sur l'Arduino. Après tout, vous avez besoin d'un robot en mouvement pour continuer les prochaines étapes de développement. Une fois que le capteur de base et la plate-forme du moteur pouvaient se déplacer et éviter les obstacles, Taylor envisageait d'ajouter des capacités de cartographie et d'autonomie via le Raspberry Pi.

Il s'agit d'un projet d'ingénierie très ambitieux. étudiant de premier cycle, il n'est donc pas surprenant de constater que le projet n'a pas progressé comme prévu sur le diagramme de Gantt. Après tout, cela arrive rarement dans la vraie vie.

Après intégration complète, Taylor a effectué quelques tests de cartographie de test et obtenu des résultats incohérents. Lors du premier test, qui a duré trois minutes, le robot a détecté des objets qui n'existaient pas. Dans le deuxième test, qui a duré cinq minutes, la carte résultante a semblé être trop petite.

Le troisième test, un autre test de trois minutes, semblait produire de meilleurs résultats, alors Taylor a insisté en ajoutant un obstacle à l'environnement avant le quatrième test. À ce stade, il est devenu clair que le robot ne savait tout simplement pas où c'était. Il y avait un problème important avec la partie inertielle de la conception

La faute résidait dans l'interface avec l'IMU MPU-6050. Les lectures du MPU-6050 ont entraîné des erreurs de surcharge FIFO et les données de l'IMU n'ont pas pu être utilisées. Si le robot ne savait pas où il était et quelle route il avait pris pour y arriver, il ne pouvait pas dessiner une carte précise.

C'est à ce moment-là que le temps s'est écoulé. Taylor pouvait contrôler son robot en utilisant une application fonctionnant sur le téléphone cellulaire, mais le robot ne pouvait pas naviguer de façon autonome.

Dans sa dissertation, Taylor écrit:

" L'envergure du projet était beaucoup plus grande que prévu à l'étape de la proposition du projet. Chaque fois qu'une portée de projet est additionnée, modifiée ou améliorée, elle entraîne un fluage de portée dans le projet. Le fluage de la portée a un impact sur la qualité du projet et les facteurs de succès tels que le coût, le temps, les points de fonction, le nombre de développeurs, etc. "

il écrit:

"Il y a beaucoup de place à l'amélioration dans ce projet. Le modèle final n'était qu'un prototype pour afficher la fonctionnalité de l'appareil; des changements seraient nécessaires pour un appareil qui fonctionne mieux.

"Premièrement, la conception du logiciel du robot doit être modifiée pour inclure le Gyroscope. Le Gyroscope peut rendre le mouvement du robot plus précis et peut être utilisé pour régler la direction du robot plus facilement et résoudre le problème du décalage de l'appareil. Cela donnerait des résultats beaucoup plus précis en termes de données précises. "

Bien qu'il n'ait pas développé un robot autonome mais plutôt un robot télécommandé, ce projet fut un énorme succès . Taylor a acquis de nombreuses compétences en développement de projets dont il aura besoin, y compris une planification minutieuse du projet, une bonne documentation continue et la nécessité d'éviter les problèmes de mortalités.

Voilà les compétences évidentes qu'il a apprises. de son projet.

Taylor commence aussi à apprendre une autre compétence importante, une compétence douce. Les projets de robots autonomes dans les universités sont courants. Ils sont cool, mais ils sont communs, et aucun n'est susceptible d'attirer l'attention du public. Cependant, en enfermant son robot autonome dans une peau de célébrité, la peau de K-9, il a élevé le facteur de reconnaissance de son projet de plusieurs ordres de grandeur.

Taylor et son K-9 relancé sont maintenant apparus dans des journaux britanniques dont The Scottish Sun Le Courrier et The Daily Record [19659009] ainsi que le site d'actualités en ligne de la chaîne câblée SyFy SyFyWire et le site du fan de Doctor Who The Gallifreyan Newsroom . Le projet de Taylor lui a maintenant exposé certains des principes fondamentaux du marketing que tout entrepreneur de haute technologie devrait maîtriser.


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