ניווט רובוט מסוג ROOMBA במרחב ממופה מנחה : קובי כוחיי גיל בן יוסף 034321547 עומר איציקוביץ 031704174

מטרת הפרויקט ניווט רובוט מסוג ROOMBA בתוך מרחב ממופה (המדמה דירה) באמצעות Pic microcontroller כך שיבצע ניקוי חדרים תוך מעבר מנקודה לנקודה בדרך אופטימלית תוך התחשבות במכשולים צפויים ובלתי צפויים.

מוטיבציה יצירת אלגוריתם שיאפשר לרובוט "להכיר" את סביבתו. הגעה יעילה למיקום רצוי בתוך הבית. התמודדות עם מכשולים בשלב הנסיעה ובשלב הניקוי. חיסכון בזמן עבודה ובהספק נצרך.

במצגת נפרט על... חומרה: תוכנה: סיכום, מסקנות, הצעות לשיפור The Roomba Pic Microcontroller תוכנה: מיפוי המרחב מציאת מסלול אופטימלי ניווט הרובוט סיכום, מסקנות, הצעות לשיפור

The Roomba רובוט מתוצרת iRobot משמש בדרך כלל כשואב אבק המסוגל לפעול באופן אוטונומי. הרומבה מתאים מאוד לשימוש לפרויקטים אקדמאים ברובטיקה בגלל סיבות רבות , בניהן ניתן למנות: עלות זולה באופן יחסי ניתן לניהול באמצעות התקנים חיצוניים כגון בקר הרובוט מצוייד במספר חיישנים מובנים מאפשר התקשרות נוחה באמצעות תקשורת סריאלית מאפשר בקרה באמצעות אודומטריה ללא משובים חיצוניים

תקשורת עם הרובוט התקשורת עם הרובוט הינה תקשורת סריאלית קצב התקשורת איתו עבדנו היה –57600bps לרובוט סט פקודות מובנה המועברות לרובוט בצורה סיראלית, מבנה פקודה הינו : לדוגמא פקודה מסוג Drive (בעלת 4 Data Bytes) : [137] [Velocity high byte] [Velocity low byte] [Radius high byte] [Radius low byte] Opcode Data bytes

חיישני הרובוט

PIC Microcontroller בפרויקט זה השתמשנו בבקר מסוג PIC 18F4431 בקר זה מתאים במיוחד לצרכי רובוטיקה , ניתן לתכנות ומאפשר קריאת מספר גלאים רב (דיגיטלים ואנלוגים). מרכיבי הבקר: זכרון Flash בגודל 16384 בתים זכרון RAM בגודל 4096 בתים תמיכה בערוץ סריאלי מכיל מספר Timers

I/O ההתקשרות של הבקר עם העולם החיצון מתבצעת באמצעות 40 רגליים:

מיפוי המרחב הגדרת בית בגודל 8X8 משבצות. כל משבצת 50cmX50cm. כל שורה במפה מיוצגת על ידי byte. כל משבצת מיוצגת על ידי bit. אזור מותר מוגדר על ידי '1', אזור אסור על ידי '0'.

הבית של Roomba את המרחב חילקנו לארבעה חדרים. כל חדר מוגדר על ידי 2 נקודות: נקודה ימנית תחתונה נקודה שמאלית עליונה חדר מס' 1 חדר מס' 2 חדר מס' 3 חדר מס' 4

מציאת מסלול אופטימלי המטרה – הגעה במסלול הקצר ביותר ליעד. האלגוריתם – מבוסס על אלגוריתם דיאקסטרה. מכל משבצת אפשר להתקדם לאחת המשבצות השכנות (אך לא באלכסון), בתנאי שהמשבצת מותרת לתנועה. אורך מסלול מוגבל ל 15 צעדים עקב בעיות זכרון בבקר.

מציאת מסלול אופטימלי 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 התחלה סיום צעד ראשון

מציאת מסלול אופטימלי 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 מסלול ראשון צעד שני

מציאת מסלול אופטימלי מסלול שני מסלול אופטימלי 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 מסלול שני מסלול אופטימלי

שלבי המשימה המשימה של הרובוט כוללת שלושה שלבים: איתחול הרובוט יצירת ערוץ סריאלי איתחול טיימרים הגדרת המפה מציאת מסלול נסיעה אל החדר סיבוב ליעד נסיעה ליעד דקירת היעד ניקוי החדר

נסיעה אל החדר סיבוב ליעד: תהליך התנועה ממיקום נוכחי ליעד מטרה יתחיל תמיד בסיבוב במקום לכיוון יעד המטרה : כיוון למטרה כיוון נוכחי

נסיעה אל החדר נסיעה ליעד ברגע שחרטום הרובוט פונה למטרה תתחיל נסיעה לעברה: הרובוט לעולם אינו נוסע ממש ישר אלא תמיד ברדיוס כלשהו התנועה תהייה כמעט ישרה עם הטייה קלה לאחד הצדדים אנו משתמשים בהטייה זו כדי לתקן סטיות. + מיקום וכיוון רצוי Roomba בקר מדידות מיקום וכיוון נוכחי -

נסיעה אל החדר דקירת היעד חישוב מיקום הרובוט במרחב מגלה כי המרחק בין הרובוט למטרה קטן מסף שנקבע הרובוט ימשיך ליסוע ישר לכיוון המטרה אך יאט את מהירותו רזולוציית הדגימה במרחב גדלה

ניקוי החדר מנועי הניקוי של הרובוט נפתחים בתחילת סריקת החדר. מעבר על החדר בשיטת שתי וערב.

התמודדות עם מכשול עם זיהוי פגיעה תבוצע נסיעה לאחור למשבצת הקודמת הגדרת המשבצת בה נמצא המכשול כאיזור אסור חישוב מסלול אופטימלי חדש ליעד הסופי

סרטי הדגמה סרט 1 סרט 2

מסקנות ניווט מושכל של הרובוט באמצעות מיפוי ואלגורתימי התמודדות עם מכשולים אפשרי אפילו באמצעות בקר דל זכרון. ניווט באמצעות אודומטריה בלבד, בהעדר משוב חיצוני "אובייקטיבי" גורר שגיאות מצטברות משמעותיות.

הצעות לשיפור הוספת משוב חיצוני לבקרת מיקום הרובוט שימוש בבקר/מעבד בעל זכרון גדול יותר שימוש בבקר בעל יותר מערוץ תקשורת בודד ממשק נוח לקידוד מבנה הדירה