Видео

Краткое описание элементной базы, электроники и особенностей конструкции

Ходовая часть робота состоит из четырех приводов с подшипниковыми узлами и зубчатыми колесами для смещения оси вращения колеса. Тяги к колесам приводят двигатели постоянного тока Pololu 25D 12V High-Power 500 об/мин 6,12 кгс*см со встроенным энкодером, состоящим из двух датчиков Холла и магнитного диска, прикрепленного к ротору двигателя. Самостоятельно разработанные всенаправленные колёса позволяют роботу двигаться в любом направлении, вне зависимости от его ориентации. Дриблер – это механизм захвата и ведения мяча. Благодаря ему, робот может эффективно производить атакующие и оборонительные манёвры. Электромагнитные толкатели, установленные под углом, друг к другу позволяют роботу производить удар по мячу в нескольких направлениях Блок управления роботом-футболистом включает в себя три печатные платы: материнскую плату, светочувствительную плату датчиков и коммутационную плату-адаптер для подключения аккумулятора. Основными компонентами электронной системы управления являются материнская плата и плата датчиков. Материнская плата построена на базе высокопроизводительного микроконтроллера STM32F407VGT6 от STMicroelectronics с ядром ARM Cortex-M4. Она содержит вторичные источники питания, электронику для управления двигателями постоянного тока (H-мост MC33926 от NXP) и электромагнитным ударным механизмом, а также разъемы для периферийных устройств (видеокамера OpenMV M7, BT-модуль HC-05, датчик расстояния VL53L0X, IMU-Сенсор Sparkfun Razor M0, плата датчиков, 2 соленоида и пр.)

Нажмите на изображение, чтобы увеличить его

Описание ПО робота (язык и среда программирования, перечень реализованных алгоритмов, описание структуры программы )

На основе электрических схем плат управления нами была разработана программная архитектура, основанная на принципе конечного автомата. Поскольку электроника построена на базе микроконтроллеров серий STM32F1 и STM32F4 для работы с периферией мы использовали библиотеку SPL, предоставленную производителем, и драйвер CMSIS для ядра ARM Cortex. Программное обеспечение написано на языках C и C++ в интегрированной среде разработки Keil uVision 5 Для описания математических моделей распознаваемых цветных меток и мяча используется алгоритм BFS (поиск в ширину), встроенный в модуль камеры. Похожими по цвету точками считаются все попадающие в диапазон между двумя калибровочными значениями-цветами в трехмерном пространстве LAB Для связи между программируемыми устройствами были разработаны протоколы прикладного уровня с тремя состояниями конечного автомата: • Поиск заголовка в потоке входящих данных • Заполнение данными • Проверка хэш-суммы и логирование данных.

Для управления низкоуровневой периферией используются библиотека Standard Seripheral Library и драйвера CMSIS для ядра ARM-Cortex. Распознавание цветных объектов облегчается благодаря использованию библиотеки компьютерного зрения OpenCV и библиотеки линейной алгебры Eigen.

Стратегия (как решается задача, заданная регламентом лиги)

Использование выпуклого зеркала позволяет использовать полярную систему координат, связанную с роботом, при решении задачи его навигации в системе координат, связанной с игровым полигоном. Ориентация происходит в созданной модели инерциальной и глобальной навигации. Объезд и следование за мячом осуществляется по связке эллиптических траекторий и линейных зависимостей. В алгоритме нашего робота – совмещение окружности с изменяющимся радиусом (обратно пропорционально расстоянию до мяча) и прямая езда на мяч. Роботу важно определять, в какой части поля он находится. В алгоритме нападающего мы используем это для отъезда от линии аута. Когда какой-либо датчик на плате датчиков видит белую линию, робот выезжает в направлении центра полигона. Реализация тактики нападающего также представляет из себя конечный автомат с тремя основными состояниями:
• Выравнивание на мяч
• Выезд на мяч
• Возврат к воротам

Здесь роботу также важно определять, в какой части полигона он находится. В алгоритме вратаря мы используем это для точного позиционирования и выравнивания на мяч.

Плакат

Нажмите на изображение, чтобы увеличить его