Περιγραφή έργου ομάδας Gym62 Robot
«Αυτόνομο Όχημα Ανίχνευσης Θέσης Πυρκαϊάς – Gym62-FireMan»
Από την Ομάδα Ρομποτικής του 62ου Γυμνασίου της Αθήνας
Στα πλαίσια του εθελοντικού μαθήματος πληροφορικής και ρομποτικής του 62ου γυμνασίου Αθηνών, αναπτύχθηκαν διαδικασίες εισαγωγής των μαθητών στην πρακτική εφαρμογή της πληροφορικής σε ενσωματωμένου σχεδιασμού υπολογιστές ( Arduino ) ανοιχτής αρχιτεκτονικής.
Η ομάδα ρομποτικής του 62ου Γυμνασίου Αθηνών, μελετά και κατασκευάζει ένα αυτοκινούμενο όχημα, το οποίο έχει ως σκοπό να επιτηρεί και να προστατεύει ένα δάσος από πυρκαϊά, και παράλληλα να μεταδίδει τα δεδομένα διαμέσου WiFi σημείου πρόσβασης που διαθέτει ενσωματωμένο.
Το Gym62-FireMan βασίστηκε σε ένα ερπυστριοφόρο σκάφος εκσκαφέα, το οποίο τροποποιήθηκε κατάλληλα για τις ανάγκες του έργου, ελάχιστης αξίας, και σε έναν ειδικό αισθητήρα παράταξης υπερύθρων ακτίνων.
Πιο συγκεκριμένα το όχημα θα περιστρέφεται συνεχώς γύρω από τον εαυτό του μετρώντας τα θερμικά φορτία του πεδίου ορατότητας. Εάν κατά την περιστροφή, μετρηθεί θερμικό φορτίο μεγαλύτερο από το προκαθορισμένο, τότε θα σταματάει και θα κινείται προς αυτό, διορθώνοντάς συνεχώς την πορεία του φροντίζοντας να την διατηρεί πάντα σταθερή και ευθεία μπροστά, επικοινωνώντας ταυτόχρονα με κέντρο ελέγχου μεταδίδοντας σήματα σχετικά με τις λειτουργίες του και να αποδέχεται ρυθμίσεις πλοήγησης.
Το σύστημα βασίζεται σε ένα αισθητήρα παράταξης υπέρυθρων ακτίνων Grid Eye Panasonic. Ο αισθητήρας αυτός είναι δομημένος σε ένα πίνακα 8*8 στοιχείων, δίνοντας 64 ανεξάρτητα σημεία μέτρησης της θερμότητας. Χωρίζοντας τον αισθητήρα σε 8 ζώνες ορίζοντα, ανιχνεύεται ο ορίζοντας στον οποίο εμφανίζεται η μέγιστη θερμοκρασία. Με βάση τον επιλεγμένο ορίζοντα, το όχημα μεταβάλει την ταχύτητα των ερπυστριών συνεχώς, αναλογικά σε σχέση πάντα με την θέση της μέγιστης θερμοκρασίας στον επιλεγμένο ορίζοντα. Αυτή ή συνεχώς μεταβαλλόμενη ταχύτητα των ερπυστριών οδηγεί με μεγάλη ακρίβεια το όχημα στην θέση της πυρκαϊάς.
Επίσης για το έργο έχει αναπτυχθεί από το σχολείο μας ηλεκτρονικό κύκλωμα επέκτασης για Arduino το GYM62-MM3. Πρόκειται για ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα επέκτασης οποιασδήποτε συμβατού Arduino πού λειτουργεί ως βάση σύνδεσης όλων των περιφερειακών συστημάτων τηλεμετρίας και τηλεκίνησης. Για την ανάπτυξη του χρησιμοποιήθηκε το Ανοιχτό λογισμικό KiCad IDE. Τα σχέδια και ο τρόπος αναπαραγωγής του έχουν συμπεριληφθεί στο github του έργου στο https://github.com/georgedavos/Gym62-FireMan/tree/master/Gym62-MM3-Circuit
Το κέντρο ελέγχου το Gym62RCNT είναι μια εφαρμογή τηλεμετρίας για τον έλεγχο και της ρυθμίσεις του οχήματος. Αναπτύσσεται σε περιβάλλον NetBeans 8.6 Java JDK 1.8. Για να τρέξετε την εφαρμογή χωρίς την χρήση Του NetBeans εγκαταστήστε το java run time environment στο συστημά σας και τρέξτε το αρχείο Gym62RCNT.jar και είναι ανεξάρτητο του λειτουργικού συστήματος που χρησιμοποιείται.
Λίστα υλικών
- Όχημα ερπιστριοφόρο – μόνο το σκάφος από τροποποιημένο εκσκαφέα με λειτουργία των ερπυστριών και των μοτέρ τους, μικρής αξίας.
- Arduino Uno
- Shield για το Arduino για εκπαιδευτικούς σκοπούς με τις απαραίτητες γέφυρες Η και με υποδοχές για αισθητήρες για αποφυγή του πλήθους των καλωδιώσεων, σχεδιασμένο σε Kicad με πολύ χαμηλό κόστος παραγωγής.
- Αναλογικός Αισθητήρας θερμοκρασίας περιβάλλοντος LM-35.
- Αισθητήρας φωτός (φωτοαντίσταση LDR).
- Αισθητήρας παράταξης υπερύθρων ακτίνων για την μέτρηση θερμότητας Grid Eye Panasonic.
- Αισθητήρας Υπερήχων HC-SR 04
- Διεπαφή επικοινωνίας WIFI – Access Point HLK-RM 04 με την αντίστοιχη κεραία
- Διεπαφή επικοινωνίας Bluetooth HC-06
- Web – Κάμερα μετάδοσης εικόνας σε ανάλυση VGA μικρής αξίας.
- Στοιχεία μεταλλικών κατασκευών από παιχνίδια για τις στηρίξεις των υλικών
- Μπαταρία Lipo 11,1V χαμηλού ρεύματος εκκίνησης
Το βίντεο με την λειτουργία του ρομπότ https://www.youtube.com/watch?v=zAY0CPyWmjs
Λεπτομερής περιγραφή, σχέδια, κώδικας και σχόλια επεξήγησης θα τα βρείτε στην σελίδα του έργου
στο Github: https://github.com/georgedavos/Gym62-FireMan