ROObockey:робот для уличного хоккея с дистанционным управлением и прицеливанием

1. Введение
   По мере развития технологий обработка изображений используется во многих приложениях, особенно
   в робототехнике. Примеры обработки изображений можно найти в автономных транспортных средствах и
   коммерческих роботах. Соревнование Robogames Competition, которое проводится в Сан-Матео, Калифорния,
   побуждает студентов использовать новые технологии для создания робота-хоккеиста, способного передавать и
   отбрасывать шайбу, а также маневрировать на хоккейной арене. ROObockey вдохновлен
   текущими соревнованиями, но в его конструкцию входит более точный и интеллектуальный механизм стрельбы
   .

2. Описание проблемы
   2.1. Необходимость
   Хоккейная игра состоит из множества задач, включая умение точно передать
   шайбу другому игроку или забросить шайбу в ворота. В настоящее время хоккейные роботы полагаются на
   человеческий контроль, чтобы определять цель и передавать шайбу соответственно. Система обнаружения
   , используемая для точного определения положения другого игрока, устранит человеческую ошибку при
   передаче шайбы. Эта сенсорная система может быть расширена в будущем до нескольких роботов
   для создания хоккейной команды роботов с интеллектуальными возможностями передачи и стрельбы.
   2.2. Цель
   Цель ROObockey - спроектировать и построить хоккейного робота, способного точно метить шайбу по воротам. Стационарные объекты будут использоваться в качестве целевых маяков для
   попадания шайбы. Робот будет управляться вручную по беспроводной сети. Он также
   получит команду стрельбы от пользователя.
   2.3. Справочная информация (исследование)
   2.3.1. Обзор
   Основная идея проекта - разработать робота, который может реализовать программную стрельбу хоккейной шайбой. Подход к этой задаче заключается в использовании
   обработки изображений различных форм и цветов для различения различных
   целей. Камера, используемая для ввода данных в систему обработки изображений
   , могла бы использовать объектив, обеспечивающий более широкое поле зрения. [3] Электромеханический
   механизм стрельбы будет использоваться для передачи и запуска шайбы к указанным пользователем
   мишеням.
   2.3.2. Соответствующие технологии
   В настоящее время патенты на хоккейных роботов относятся к роботам-гуманоидам,
   которые имитируют типичный полномасштабный хоккейный матч. Идея патентообладателя заключалась в
   подвешивании полноразмерных управляемых роботов-хоккеистов к потолку и
   управлении ими из удаленного места. Другая патентная идея заключается в использовании пускового устройства для хоккейных шайб с вращающимся двигателем
   . На хоккейных роботов, используемых в
   приложениях с беспроводным управлением, нет патентов. [1] [2]

2.4. Дерево целей

3. Спецификация требований к дизайну
   Робот ROObockey состоит из нескольких входов датчиков. Для работы системе потребуется аккумулятор
   . Система будет получать сигнал беспроводного управления, интерпретировать данные управления и изображения
   , а затем управлять двигателями.
   3.1. Требования к проектированию и маркетингу

Ниже представлена ​​простая блок-схема уровня 0 всей системы.

4.2. Уровень 1
4.2.1. Аппаратное обеспечение
Хоккейный робот будет питаться от батареи, что позволит ему работать без привязки. Батарея
будет иметь более высокое напряжение, чем требуется датчикам, беспроводному контроллеру и
процессору. Стабилизатор напряжения будет использоваться для безопасного питания устройств.
Система управления питанием и распределения будет обеспечивать повышающие и понижающие напряжения, необходимые для работы системы.
Вход беспроводного контроллера позволит пользователю управлять роботом. Устройство связи
будет контролировать маневрирование робота и команду съемки
.
Сенсорная сеть будет состоять из камеры для обнаружения маяка и датчика,
определяющего, работает ли робот на данный момент имеет шайбу. Все данные датчиков отправляются в
процессор, где могут быть обработаны все необходимые вычисления.
Главный процессор будет обрабатывать сигналы и данные, поступающие от
сети датчиков и беспроводного контроллера. Он также будет отвечать за управление
системой управления двигателем и механизмом стрельбы.
Система управления двигателем будет приводить в действие двигатели постоянного тока. Это переключатель между
батареей и двигателями, управляющий скоростью и направлением вращения для
двигателей.
Стрелковый механизм будет состоять из устройства, способного проецировать хоккей
Шайба вперед. Он получает команду освобождения от процессора.
Блок-схема уровня аппаратного обеспечения 1, показанная на рисунке 3 ниже, состоит из
каждой из этих систем вместе с соответствующими входами и выходами всей системы
.

4.2.2. Программное обеспечение
Дизайн включает в себя обработку изображений с распознаванием цвета и формы,
чтобы определить местонахождение маяка, который пользователь хочет передать, и бросить шайбу в направлении. Программа
принимает сигнал камеры, обрабатывает изображения при поиске маяка,
а затем принимает решение о том, как направить двигатели. ШИМ, выходящий из процессора
, сообщает двигателям, с какой скоростью они вращаются, изменяя рабочий цикл.
Обзор программного процесса показан ниже на рисунке 4, Уровень программного обеспечения
1 блок-схема. Он включает в себя вход камеры, определение формы и цвета,
и алгоритм перемещения двигателей.

Источник:ROObockey:робот для уличного хоккея с дистанционным управлением и прицеливанием