Arexx-Plattform mit Kinect

Transkript

1 -Plattform mit Kinect Robotikpraktikum Sommersemester 2013 IWR Heidelberg Joscha Ilmberger Sascha Jung Hendrik Leuschner

2 Autonom folgender Roboter Ursprüngliche Ziele Arexx-Plattform folgt dem Benutzer Interaktion mittels Microsoft Kinect-Kamera, OpenNI und Raspberry Pi 2

3 Hardware- und Softwareprobleme Probleme Falsch bestückte Platine (behoben) Platinen weiterhin nicht funktionsfähig Sehr unübersichtliche Firmware von Arexx OpenNI nicht mit einer über USB versorgbaren Kamera betreibbar OpenNI nicht mit Raspberry Pi betreibbar Räder lockern sich schnell 3

4 Ferngesteuerter Roboter Neue Ziele Steuerung der Plattform mit stationärer Kinect Geschwindigkeitsregelung mit den Armen Herstellung eigener Hardware Ätzen von 5 Platinen für Mikroprozessor und Treiber Optionale Ziele Gestensteuerung Programmierung einer App für einfachere Steuerung 4

5 Ergebnisübersicht 5

6 Inhalte Hardware des Arexx Wild Thumper Software auf der Plattform Software der Kinect Android - App 6

7 Die Arexx-Hardware 7

8

9 Gleichspannungsmotoren Große griffige Gummiräder Geländegängige Aufhängung Motor

10 Brückentreiber L298 bis zu 4A pro Motor 8-Bit Geschwindigkeitsregelung Gehäuse ist Kühlblech Treiberkarte Motor

11 Hauptplatine Mikroprozessor ATmega48 4x PWM Drehgeschwindigkeit 8x I/O-Ports für Drehrichtung UART für Steuerbefehlempfang Treiberkarte Motor

12 BT-/Funk- Empfänger Hauptplatine Bluetooth-UART Adapter Funk-UART Adapter Treiberkarte Motor

13 Handy/ PC & Kinect BT-/Funk- Empfänger Hauptplatine Treiberkarte Motor

14 Handy/ PC & Kinect BT-/Funk- Empfänger Hauptplatine Treiberkarte Motor

15 Die Arexx-Software 15

16 Das Hauptprogramm Empfange Daten Ja Controlbyte? Nein Motoransteuerung Empfange ein Byte Start 16

17 Der Failsafe FAILSAFE HAUPTPROGRAMM count++ 40Hz 10Hz Ja count 8? Nein Notaus 17

18 Die Kinect-Software 18

19 Start der Software Zunächst Kalibrierung in ψ-pose Anschließend Übergang in Ruheposition: r R = H R E R 2 + (S R N)² 19

20 Geschwindigkeitsbestimmung Rechtes Radpaar: speed R abs H R T r R dir R = sgn( H R T r R ) Linkes Radpaar analog Verschiedene Skalierung für vorwärts und rückwärts 20

21 Das Fahren 21

22 Das Programm OpenNI 3D-Berechnung Notauserkennung Personen Tracker Gestenerkennung Umgebung Zeichnen Steuerbefehl rechnen Personen Zeichnen Senden über UART 22

23 Technische Details Basierend auf OpenNI (1.3.3) NiUserTracker Aktualisierung der Gelenkpositionen und Senden mit variabler Frequenz, Standard sind 10Hz Geschwindigkeitsmaxima und bereiche einstellbar Sicherheitsmechanismus bei bestimmten Stop- Gesten LEDs durch Gesten steuerbar 23

24 Die Android-App 24

25 Eine andere Art des Steuerns App für Android 3.0 oder höher Übertragung per Bluetooth Zusätzliches Bluetooth-Modul auf der Plattform 25

26 Funktionen 26

27 Funktionen 27

28 Verbesserungsideen Ausblick Bessere Kinect-Bibliothek verwenden Kinect 2 mit höherer Auflösung verwenden Neue Hardware speziell für Arexx entwickeln Andere Räder / Radbefestigung 28

29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 29

30 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Schematic Treiberkarte Layout Treiberkarte Ätzen Treiberkarte Bestückte Treiberkarte Übersicht Treiberkarte Firmware AVR 30

31 Schaltplan Treiberkarte zurück 31

32 Layout Treiberkarte zurück 32

33 ÄtzenTreiberkarte zurück 33

34 Bestückte Treiberkarte zurück 34

35 ÜbersichtTreiberkarte zurück 35

36 Komplette Firmware AVR MAIN FAILSAFE PWM Start F F Initialisierung UART Buffer? T Lese UDR Controlbyte? T 1 Datenbyte Setze I/O Shift Out T 4 Datenbytes cfs = 0 Setze Compare Setze I/O T T cfs = 255? F cfs++ cfs 8? F Compare 0 I/O s 0 Shift Out cfs = 255 T cp = 255? F cp = 0 cp++ T cp<compare? F Port High Port Low Shift Out zurück

37 Geschwindigkeitsberechnung genau erklärt int byteleft = (handtorsodistance zurück 37