„Sterowanie modelem robota-człowieka ROBOWISDOM z

„Sterowanie modelem robota-człowieka ROBOWISDOM z wykorzystaniem j zyka programowania VHDL”, stanowisko przygotowane w ramach pracy dyplomowej magisterskiej wykonanej przez Derkowski Tomasz, Ł gowski Łukasz, 2007 rok, promotor dr in .
K. M. Noga
Celem wiczenia laboratoryjnego jest poznanie przez studentów rodowiska Quartus
II oraz j zyka VHDL. W tym celu wymagana jest implementacja programu sterowania modelem robota-człowieka Robowisdom. Do sterowania obiektem nale y wykorzysta zestaw
edukacyjny ALTERA DE-2.
Robot posiada cztery ruchome ko czyny oraz chwytne trójpalczaste dłonie. Ramiona
s ruchome w łokciu oraz barku, natomiast chwytaki s zamontowane w nadgarstku. Dolne
ko czyny s ruchome w dwóch miejscach – w pasie biodrowym oraz kolanie. Jego nogi s
zako czone szerokimi stopami, w których s zainstalowane baterie. Głównie dzi ki nim rodek ci ko ci robota jest ustawiony bardzo nisko, co pozwala mu na wykonywanie ruchów z
rozło onymi ramionami lub poruszanie nimi w trakcie chodzenia, bez ryzyka utraty równowagi. Cztery zasilaj ce go baterie o napi ciu 1,5 V, które dodatkowo wpływaj na obni enie
jego rodka ci ko ci, pozwalaj c mu na ci gł prac przez około 6 godzin. Robot ma wbudowane 10 silników. Dwa z nich odpowiadaj za poruszanie nóg Robowisdom, dwa nast pne
pozwalaj kołysa si robotowi na lewo i prawo, a kolejne sze silników odpowiada za ruch
obu ramion robota. Dwa s zamontowane w stawach barkowych, dwa w stawach łokciowych
oraz dwa odpowiadaj za zamykanie i otwieranie trójpalczastych dłoni robota. Wygl d Robowisdom od przodu został przedstawiony na rysunku 1, przy czym zaznaczone zostały ruchome elementy robota.
staw barkowy
staw łokciowy
trójpalczaste
chwytaki
Rys. 1. Wygl d Robowisdom od przodu
Robowisdom mo e zgina si w talii w dwóch kierunkach: w lewo i w prawo. Wyposa ony jest ponadto w sze sensorów. Dwa sensory dotyku s umieszczone na ka dej nodze.
Znajduj si one z przodu oraz na pi cie ko czyn dolnych robota. Ponadto ko czyny górne s
wyposa one po jednym sensorze na r k . Czujniki te s zamontowane na ko cach palców.
Sensory dotyku s tak zaprojektowane, aby robot mógł wchodzi w interakcje z otaczaj cym
go rodowiskiem. Robowisdom wyposa ony jest tak e w diody LED, umieszczone w oczach.
Ponadto na piersiach ma zamontowany gło niczek, który słu y mu do wydawania ró nych
d wi ków. Przykładowy schemat blokowy układu sterowania sekwencyjnego modelem robota został przedstawiony na rysunku 2.
Rys.2. Schemat blokowy układu sterowania sekwencyjnego
W tabeli 1 przedstawiono kolejno przykładowych ruchów wykonywanych przez model robota- człowieka, dodatkowo podano przyporz dkowane piny na zestawie Altera DE-2.
Tabela 1. Sekwencja ruchów robota
FPGA numer
L.p
Przypisana funkcja
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
pinu
PIN_M25
PIN_K26
PIN_N20
PIN_K26
PIN_M25
PIN_K26
PIN_N20
PIN_M22
PIN_K26
PIN_M20
PIN_K26
PIN_M21
PIN_K26
PIN_M19
PIN_K26
PIN_W25
PIN_K26
Lewe ramie robota do góry
Stop
Prawe ramie robota do góry
Stop
Lewe ramie robota do góry
Stop
Prawe ramie robota do góry
Lewe ramie – otwarcie
Stop
Prawe ramie – otwarcie
Stop
Lewe ramie robota w dół
Stop
Prawe ramie robota w dół
Stop
Ruch robota do przodu
Stop
Na rysunku 3 przedstawiono menu główne rodowiska Quartus II wraz z opisem podstawowych elementów wchodz cych w skład systemu.
Ustawienia
Przyciski
szybkiego
wybierania
Pomoc
Wybór
okna
projektu
Nawigacja
Rozplanowanie pinów
Przydzielenie wyprowadze
Start kompilacji
Start syntezy i
optymalizacji
logicznej
Edytor planu
zasobów
Raport o
kompilacji
Rys. 3. Menu główne rodowiska Quartus II
Start symulacji
SOPC
Builder
Programator
Rys. 4. Widok stanowiska laboratoryjnego