Wakacje się kończą, ale to już nasze drugie spotkanie w trakcie wolnego czasu! Brawo dla uczestników. Dziś prace koncentrowały się wokół trzech tematów.
Tuning przeszła Maskotka, dostając czwarte koło (zapobieganie przewracaniu się przy nagłej zmianie kierunku ruchu), nie trzeba już kombinować z przeciwwagą 😉
Koło z przodu, dystans 3 mm z płyty pilśniowej (precyzyjnie wyciętej, co widać na zdjęciu).
No i ciągle rozmawiamy o wojnach robotów. Najważniejsze, że nowe koncepty zostały zaakceptowane i wydają się obiecujące. Czas pokaże, co z tego wyjdzie.
Prace koncepcyjne – jak mają wyglądać walczące roboty?
Sesja się zakończyła, nadszedł czas upragnionych wakacji… Wypoczynek? błogie lenistwo? a może praca nad projektem, na który w roku akademickim ciągle brakuje czasu? Jeśli są chętni do spotykania się w okresie wakacyjnym na uczelni – proszę o kontakt (ustalimy termin spotkań). Warto nie zmarnować tego czasu…
A co działo się w środę (który był czwartkiem?) – powolutku… był obowiązkowy Szeryf, była też naprawa zabawek, a generalnie Wojny Robotów zmierzają w dobrą stronę. Jest też coś nowego (tajemnicze „6050”) i zobaczymy, co z tego wyniknie 😉
Pan Rafał kontynuuje prace nad Wojnami Robotów. Po udoskonaleniu sterowania kołami zrobił kontroler z płyt pilśniowych i korków do wina – powstał PAD drewniak o nazwie GARY.
GARY – PAD „drewniak”.
Jak się okazuje, ulepszone sterowanie + PAD umożliwiają działanie pojazdu jako… Line Follower 😉 Więcej na stronie projektu.
Ręcznie sterowany Line Follower??? Czego to ludzie nie wymyślą…
Serwa
Pan Tomasz zbadał kolejne serwa. Poniżej wyniki:
Cztery nowe serwa (jedna „partia”, a nie losowe z roku czy dwóch) a jakie rozrzuty! Widać, że
obroty w lewo != prawo
…
…
…
Szeryf v0.2
No i mamy nową, świecką tradycję – wchodząc na zajęcia MUSISZ OBOWIĄZKOWO zagrać w Szeryfa 😉 Nowa wersja (v0.2) nie powaliła moich beta-testerów na kolana, trzeba więc dalej pracować, udoskonalać…
Szeryf v0.2 w (obowiązkowym) działaniu – na zdjęciu zwycięzca starcia #2.
A punktacja (czasami dwie rozgrywki, pokazujące progress) : RŁ: 3819, TK: 1337, 3225, P: 0, BB: 799, 1371. Pan Paweł nie ustrzelił wszystkich 4 rzutek jednym magazynkiem (7 pocisków) i dlatego zero punktów – dość deprymujące, muszę to zmienić. Ponownie wygrał Pan Rafał! przypadek? czy mamy w grupie prawdziwego Szeryfa? 😉
Uczymy się programowania elektroniki powielając ciekawe projekty, czasami dodajemy coś swojego. Przychodzi jednak taki czas, że w głowie zaświta nam „świetny pomysł” i go realizujemy. Mamy więc pomysł i produkt. Ale to tylko wycinek z cyklu życia projektu (Pomysł -> Analiza rynku -> Projektowanie -> Walidacja -> Wdrożenie -> Utrzymanie/serwis -> Zakończenie wsparcia). A potem? O tym, jak się komercjalizuje udane projekty można przeczytać w marcowym wydaniu Elektroniki Praktycznej (3/2021) w artykule Od pomysłu do wdrożenia. Jest to lektura obowiązkowa dla osób projektujących rozwiązania elektroniczne.
Dodatkowo polecam też artykuł o profesjonalnym podejściu do tematu okiem dużej firmy: Prototypowanie – jak to wygląda w praktyce?
Polecam i zachęcam do wizyty w uczelnianej czytelni.
Pan Rafał chciał zaprezentować działanie swojego pojazdu i… bateria się skończył! OK, od czego mamy drugą? Oj, druga też! A to pech. Więc może pożyczyć od kolegi? Tomasz nie wygląda na skąpca 😉 No jasne, te dwie (rozładowane) to już dawno pożyczone od P. Tomasza. Zaraza…
XXI wiek – bezprzewodowy pojazd, na kablu! Zwróć uwagę na „mały” pakiecik zasilający ;-D
I w ten oto sposób mamy testowanie bezprzewodowego pojazdu na… kablu zasilającym! Pięknie! XXI wiek 😛
Pan Tomasz zbadał drugie serwo. Wyniki niebawem, tylko dodam mu jeszcze 4 kolejne serwa 😉
Szeryf v0.1
Na tych krótkich zajęciach (z przyczyn osobistych) ZMUSIŁEM studentów do zagrania (przetestowania) moją grę – Szeryf v0.1. Gra powstała w processingu i miała za zadanie przetestować możliwość precyzyjnego sterowania modułem JOY-a w czasie rzeczywistym.
Moduł JOY-a – „rewolwer” Szeryfa.
Precyzyjnym obiektem był CELOWNIK (kolor fioletowy) i należało nakierować go na poruszający się (ruchy Browna) obiekt RZUTKA (kolor biały). Strzela się wciskając przycisk w module JOY-a (każdy wie, że podczas strzału lekko zmienia się pozycja modułu) . Gracz jest więc Szeryfem i ma do dyspozycji 6 pocisków (piękna grafika w lewym-górnym rogu) i strzela na rzutek. Zdobywa punkty jeśli trafi, a wartość nagrody jest iloczynem prędkości rzutki i odległości od środka tarczy (to zmusza gracza do ucieczki od bezpiecznej pozycji w środku i „sępienia się” na nadlatującą RZUTKĘ).
Gra Szeryf: 2 pociski wystrzelone, w bębenku są jeszcze 4.
Nie trzeba dodawać, że nikt nie chciał grać w moją grę 😛 Scenariusz słaby? Wszyscy lubią ratować Księżniczki lub biegać po Skelige z dwoma mieczami na plecach? A może to z grafiką coś nie tak? Chyba nie chodziło też o kwestię utrudnionego sterowania, bo ruch góra/dół w module JOY-a był faktycznie ruchem CELOWNIKA góra/dół, natomiast lewo/prawo było odwrócone – i CELOWNIK poruszał się prawo/lewo. Po pierwszej zmianie „na gorąco” dalej nie było entuzjazmu w mojej pseudo-rozrywce. Dlatego bez ceregieli wykorzystałem swój status na uczelni i przymusiłem uczestników Fi-BOTa do rozgrywki. W ten sposób pozyskałem darmowych beta-testerów 😉
Studenci okazali się niezłymi Szeryfami! Wygrał Pan Rafał, który zdobył ponad 122k punktów! Brawo!
Player name: BB
Player name: T
Player name: R
Plan rozbudowy Szeryfa (pomysły z „rękawa”):
level 0: RZUTKA nie porusza się, a pojawia się (losowa pozycja) na ustalony czas by potem zniknąć; im szybciej zestrzelisz rzutkę, tym więcej punktów; (C) BB
level 1: RZUTKA porusza się ruchami Browna (to już jest)
uwzględnić czas gry: wynik końcowy punktów podzielić przez czas? szybszy Szeryf to lepszy Szeryf!
level 3: więcej RZUTEK? niby dlaczego tylko jedna…
level 4: Szeryf dwuręczny: jeden moduł JOY-a jest mało irytujący? dwa takie to już istny obłęd!
zamiast irytujących modułów JOY-a przyklejone żyroskopy/akceleratory do rąk i sterowanie bezprzewodowe? Kto wie, kto wie 😉
Chyba wprowadzę zasadę na kolejnych Fi-BOTach, że wchodząc na zajęcia MUSISZ OBOWIĄZKOWO zagrać w Szeryfa. To w nawiązaniu do klasyka i obowiązkowej kawy + WZ-etki. Ja natomiast nie staram się o trofeum Złotej Patelni a z dopracowanym produktem lecę prosto do Steama/GOGa/Epica i sukces! i chwała! kasa i uwielbienie! 😉
Pan Rafał przygotowuje drugi pojazd do pracy + coś tam programuje ze sterowaniem… Pewnie w następnym tygodniu zobaczymy efekty tej pracy. Porównamy też sklepowe koła z naszymi – wydrukowanymi w 3D.
Prędkość serw
Pan Tomasz wykorzystał swój układ mierzący liczbę obrotów na minutę do zbadania zależności zmiany tej prędkości od wypełnienia sygnału sterującego serwem. Serwem pracy ciągłej sterujemy podając sygnał PWM z wypełnieniem z przedziału 1000-2000 us (metoda writeMicroseconds() z klasy Servo), gdzie wartość 1500 us odpowiada zatrzymaniu serwa, a wartości 1500-2000 przekładają się na coraz szybsze obroty serwa w jedną stronę (1500-1000 us w przypadku obrotów w przeciwną stronę). Tyle teorii. A praktyka?
No właśnie – serwo serwu nie równe, a tanie serwa dlatego są właśnie tanie, bo nie trzymają się ściśle tym teoretycznym wymogom. Okazuje się, że pozycja STOP jest „gdzieś w okolicy” sygnału 1500. Obroty w prawo i w lewo też nie są równe – pomimo równego odejścia od pozycji STOP. Na poniższym wykresie widać, że odejście wypełnieniem PWM o 100 us skutkuje prędkością 117 rmp (wartość 1600 us) oraz 99 rpm (wartość 1400 us). Wykres nie jest idealnie symetryczny względem osi x=1500.
Wyniki pomiarów pierwszego przebiegu testu prękości. Pomiar trwa 1s a sygnał PWM zmienia wypełnienie co 50 us.
Oczywiście jeden pomiar to za mało, więc procedura została powtórzona dla kolejnych przebiegów, a wyniki zapisane w kolejnych plikach tekstowych. Wniosek – rezultaty są powtarzalne.
Kolejne pomiary tego samego serwa – wyniki są całkiem powtarzalne.
Mając więcej pomiarów, można policzyć odchylenie standardowe i dodać słupki błędów… ale nie przesadzajmy 😉 Dla pewności pomiarów jeden raz dwukrotnie zwiększyliśmy czas zliczania prędkości (czyli dla każdej wartości wypełnienia czekamy 2s i zliczamy impulsy) – wyniki są zgodne.
Poprzednie pomiary plus nowa seria – pomiar 2s dla każdego wypełnienia.
Wnioski: 1) prędkość nie rośnie liniowo ze zmianą wypełnienia sygnału sterującego, 2) STOP dla serwa jest „gdzieś” w okolicach 1500 us, ale drobna zmiana sygnału może już poruszyć serwo w jednym kierunku, podczas gdy ta sama wartość wypełnienia nie wystarczy by ruszyć serwo w przeciwnym kierunku, 3) prędkość nasyca się około ~200 us wartości skrajnych (1000-1200 us -> prawie jedna wartość prędkości, tak samo jak 1800-2000 us), 4) ruch w lewo i prawo nie jest symetryczny.
Dalsze prace: Można kontynuować sprawę testowania serw, poddając tym samym próbom inny egzemplarz tego samego serwa – aby przekonać się, czy widoczne tu zachowanie jest typowe dla każdego serwa, czy jednak trafiło się nam wyjątkowy egzemplarz a inne są inne.
gnuplot
Do stworzenia wykresów „na szybko” wykorzystałem program gnuplot – świetny w takich sytuacjach (wykresy na szybko, dane z numeryki, dane z Arduino). „Surowe” dane wypisywane w oknie Monitora porta szeregowego wyglądały następująco:
Wystarczy przekopiować te dane do pliku tekstowego (np. serwo.txt) a następnie uruchomić gnuplot i wydać polecenie wykresu danych z pliku:
plot 'serwo.txt’ using 2:4
Polecenie to każe wykorzystać plik 'serwo.txt’ oraz kolumnę 2 dla x-ów, kolumnę 4 dla wartości y-ków. Jak widać nie trzeba kopiować danych do arkusza kalkulacyjnego, usuwać niepotrzebne napisy (tutaj: „Servo:”, „Predkosc:”) czy też tworzyć wykres z zaznaczonych tam komórek. Wystarczy posłużyć się prostą komendą plot podając kolumny do wykorzystania (dyrektywa using).
gnuplot w akcji – druga widoczna komenda rysuje dwie krzywe (z dwóch plików) jednocześnie na jednym wykresie.
Gnuplot ma bardzo dużo możliwości – ale tutaj wspomnę tylko o słupkach błędów – gdyby były gdzieś w pliku, np. w siódmej kolumnie, to by wystarczyło wpisać następujące polecenie do ich wyświetlenia:
plot 'serwo2.txt’ using 2:4:7 with yerror
ale cóż – my nie mamy siódmej kolumny… zamiast tego niech wykreślone będą 10% błędy, czyli ponownie wykorzystamy czwartą kolumnę, dzieląc ją przez 10:
plot 'serwo2.txt’ using 2:4:($4/10) with yerror
gnuplot ze słupkami błędów na osi y (with yerror). Komenda plot 'serwo2.txt’ using 2:4:($4/10) with yerror
A może słupki na osi x i y? czemu nie!
plot 'serwo2.txt’ using 2:4:($2/50):($4/10) with xyerror
Ciekawe rzeczy dzieją się ostatnio na Marsie – mówię o próbach lotniczych drona z najnowszej misji Amerykańców. Ale warto wrócić do samego łazika i zapoznać się ze specyfikacją jego jednostki centralnej. Okazuje się, że wybór padł na RAD750 z architerkturą PowerPC 750 (RISC), który zadebiutował w roku 1998! Staruszek! Ma już ponad dwie dekady i faktycznie parametrami nie znokautuje współczesnych CPU.
Procesor taktowany jest zegarem 200 MHz, do dyspozycji ma 2GB pamięci FLASH i 256 MB RAM (więcej o nim w linku klikając powyższe zdjęcie z Wikipedii). Dlaczego właśnie taki procek? O tym można przeczytać w marcowym wydaniu Elektroniki Praktycznej (3/2021) w artykule Rad-hard już na pierwszych stronach czasopisma! Polecam i zachęcam do wizyty w uczelnianej czytelni.
Prace podzieliły się na dwa tory – niezależnie powstaje sterowanie, niezależnie poznawane są możliwości kolorowych LED-ów WS2812B. Dzięki takiemu podziałowi projekt brnie do przodu, choć przyznać trzeba, że powstanie tylko jedno sterowanie – bez konkurencji, więc… oby było dobre 😉
BT master
Pan Rafał postanowił wykorzystać dwa moduły Bluetooth (BT) aby komunikować się pomiędzy pojazdem a kontrolerem (bez czekania na wykorzystanie radiówek nRF24L – szkoda… ale do tego pewnie jeszcze wrócimy).
Pojazd (z lewej, moduł BT MASTER) oraz „kontroler” do sterowania (z prawej, BT SLAVE)
Dotychczas to telefon z aplikacją na Androida był MASTEREM (kontrolerem) łączącym się z pojazdem, czyli BT SLAV-em. Teraz jednak używamy dwóch BT w tym celu – choć przyznać trzeba, że prościej, efektywniej i taniej wydaje się zastosowanie wspomnianych na wstępie modułów nRF24L.
Kontroler ma podłączony moduł JOY-stica oraz moduł BT, który wysyła odczyty. Odbiorcą tych pakietów jest moduł BT w pojeżdzie, który łączy się z naszym kontrolerem. Aby to było możliwe należy MASTERA skonfigurować tak, aby po jego uruchomieniu „szukał” kontrolera i się z nim łączył. Realizuje się to przez tryb komend AT.
W tym celu podłączamy BT z dodatkowym pinem ustawionym na HIGH (poniżej pin #6 z Arduino, nazwany KEY, połączony z pinem STATUS w module XM-15B) i programikiem według poniższego schematu:
Wejście w tryb komend AT.
Jak widać program czyta bajty z portu szeregowego PC-ta i wysyła je do modułu BT podłączonego do Arduino (metody readString() oraz write()). Sprawdzamy, czy mamy wszystko poprawnie działające wywołując komendę AT+NAME. Powinna pojawić się nazwa naszego modułu (uwaga: nawet niepoprawnie wyświetlona) ORAZ nowa linia z napisem OK. Jeśli tak nie jest, trzeba sprawdzić podłączenia.
Moduł BT w trybie komend AT. Zwróć uwagę na znacznik końca linii: NL+CR.
Tryb komend AT umożliwia nam zmianę nazwy urządzenia BT, zmianę hasła czy innych parametrów komunikacji (np. szybkość transmisji szeregowej). Ale my wykorzystujemy go najpierw do odczytania numeru identyfikacyjnego urządzenia BT SLAVE – naszego kontrolera. Parowanie urządzeń BT odbywa się przez ten numer (a nie przez przyjazne nazwy, jak w Androidzie). Wydajeny komendę AT+ADDR i mamy odpowiedź: u nas 001135938823. Teraz wychodzimy z tryb AT dla kontrolera (BT SLAVE) i wgrywamy ten sam program na Arduino z BT MASTEREM.
Pojazd (BT MASTER) ma się łączyć z konkretnym modułem BT – znamy jego ID. Musimy więc najpierw ustawić go w tryb MASTER-a (komenda AT+ROLE zwróci 0 gdy moduł jest SLAVE-em, a 1 gdy MASTER-em; zmiana trybu odbywa się komendą AT+ROLE=1). Następnie zapisujemy adres kontrolera poleceniem AT+BIND=001135938823. Teraz można już wyłączyć program dla modułów BT pracujących w trybie AT i wgrać nasz własny programik na Arduino, które przez UART będzie odczytywać dane przesyłane przez kontroler modułami BT (oczywiście – jeśli włączymy pojazd, a kontroler nie będzie włączony – nie nastąpi komunikacja i pojazd nie będzie otrzymywać instrukcji sterująych).
Kto ma być MASTER, kto ma być SLAVE?
Pan Rafał zdecydował, że kontroler będzie SLAVE, a pojazd MASTEREM. Czy to dobrze? Można było by zrobić na odwrót… I takie właśnie rozwiązanie jest chyba lepsze, bo pojazd jako SLAVE czeka na dane wysyłane przez… dowolne sparowane urządznie! Może to być dedykowany kontroler (który właśnie tu powstaje) ale także jakaś apka na Androidzie – wówczas telefon jako MASTER może sterować naszym pojazdem. Takie rozwiązanie jest bardziej uniwersalne, więc pewnie w przyszłości będzie zastosowane.
Można też zajrzeć do opisu łączenia modułów BT master <-> slave na tej stronie – polecam.
WS2812B
Pan Tomasz postawił sobie zadanie płynnego przejścia kolorów: od niebieskiego do czerwonego w module WS2812B. Te dwa kolory mają być odpowiedzialne za wartości odczytanego pola magnetyczna magnesu. Zapis kolorów w systemie RGB nie jest tutaj najwygoniejszy, więc wybór padł na zastosowanie modelu HSV.
Model kolorów RGB. Przejście od czerwieni do niebieskiego to jednoczesna zmiana dwóch amplitud kolorów: R i B.
Model kolorów HSV. Droga od czerwieni do niebieskiego to zmiana jednego parametru – „kąta”, czyli wartości H.
Sam PID nie wystarczył. Moduł JOY-sticka ma mechaniczną „wadę”, że wychyla się góra/dół (lewo/prawo) mniej niż „pod kątem”. Maksymalne odczyty (1023 w przypadku Arduino UNO) otrzymuje się przy skrajnym wychyleniu w górę/prawo (dół/lewo) ale wychylając joy „po skosie” mamy (teoretycznie) o pierwiastek z dwóch więcej! Dlatego też to właśnie wychylenia „pod kątem” mają wartości 1023 a skrajne pionowe/poziome uzyskują te wartości jeszcze przed swoim maksymalnym wychyleniem – dalsze wychylanie nic już nie daje (mamy ciągle 1023 – zakres ruchu joya „zmarnowany”). Aby to zniwelować Pan Bartek znalazł ciekawe mapowanie kwadratu na kółko:
Odwzorowanie kwadratu na okrąg (kliknij obrazek aby przejść do źródła).
Taka modyfikacja sterowania pozytywnie wpłynęła na kontrolowanie Maskotki. Gratulacje!
Kolejne spotkanie: czwartek 6 maj 2021, godz. 15:15.
