SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA ZAVOD ZA ELEKTRONIČKE SUSTAVE I OBRADBU INFORMACIJA
LABORATORIJ ZA SUSTAVE I SIGNALE

PROJEKT IZ KOLEGIJA

PROGRAMSKA PODRŠKA MJERNIH I PROCESNIH SUSTAVA

Računalno upravljanje Mindstorms^® NXT robotom

Tehnička dokumentacija

Kristina Bashota

Tibor Čordaš

Dalibor Jelača

Iva Jelenčić

Vedran Koruga

Damir Kušević

Predrag Pale

mentor

Zagreb, 06.02. 2008.

Sadržaj

Uvod ........................................................................................................................................3

Opis komunikacije i rada robota .............................................................................................4

Osposobljavanje web sučelja ...................................................................................................5

Prilog .......................................................................................................................................6

Uvod

U svrhu izrade ovog projekta korišten je robot Mindstorms^® NXT.

Kao dodaci za navedeni robot koriste se: ultrazvučni senzor, tipkalo, zvučni senzor i otvaranje i zatvaranje robotovih kliješta.

Upravljanje robotom programira se u programskom jeziku C++. Za to je korišten Bloodshed Dev-C++ compiler koji je besplatan i preuzet sa http://www.bloodshed.net/devcpp.html. Za jednostavnije programiranje preuzete su i već napravljene biblioteke sa http://www.norgesgade14.dk/bluetoothlibrary.php.

S robotom je preko Bluetootha moguće prilično jednostavno komunicirati. Pomoću C++ datoteka naredbe se direktno šalju robotu. Nakon uspostave veze potrebno je ustanoviti koji COM port robot koristi.

C++ datoteke omogućuju direktno slanje naredbi preko Bluetootha. Postoji 6 klasa koje omogućuju:

• uspostavljanje i prekidanje veze preko Bluetootha,
• kontrolu nad motorima,
• isčitavanje vrijednosti senzora,
• imenovanje Bricka i čitanje firmware-a,
• reprodukcija zvučnih zapisa i
• korištenje ultrazvučnog senzora.

Web sučelje koje je dizajnirano omogućava upravljanje robotom. Korisniku je omogućen izbor radnje robota (vožnja naprijed / nazad, zakretanje lijevo / desno, otvaranje / zatvaranje kliješta). Podaci dobiveni sa senzora pregledno se prikazuju na zaslonu računala, kako bi na temelju tih poruka korisnik mogao odlučiti o svom slijedećem koraku. Putem web sučelja omogućeno je da korisnik s udaljenog računala upravlja robotom koji komunicira sa serverskim računalom.

Opis komunikacije i rada

Bluetooth veza

COM port za Bluetooth komunikaciju otvara se funkcijom int connect(char *port), a zatvara funkcijom disconnect().

Upravljanje motorima

Robot ima 3 motora kojima upravljamo pomoću slijedećih funkcija. Motor(int output_port, Serial *cp) predaje broj porta i pokazivač serijskoj vezi. Funkcija int on(int speed) pokreće motor zadanom brzinom. Ako se doda predznak minus, motor se vrti u suprotnom smjeru. Funkcija int stop() zaustavlja motor, dok int reset_rotation() resetira rotaciju motora.

Brzina kretanja robota naprijed i natrag fiksirana je na vrijednost 35 (odabir brzine kretanja je proizvoljan, a raspon vrijednosti brzina je od 0 do 100). Brzina okretanja ulijevo i udesno smanjena je na četvrtinu fiksne vrijednosti radi korisnikovog jednostavnijeg upravljanja. Naredbe kretanja robota koje zadajemo s web sučelja zapisuju se u tekstualnu datoteku upravljanje.txt koju stvara sam program.

Upravljanje senzorima

Podatke koji su primljeni sa ultrazvučnog senzora i tipkala potrebno je proslijediti računalu koje će te podatke prikazati na web sučelju.

U beskonačnoj while petlji provjerava se stanje ultrazvučnog senzora. Pozivom funkcije sonar.distance() tražimo od robota da mjeri udaljenost do prepreke te se taj podatak Bluetooth vezom šalje računalu na daljnju obradu. (Navedena funkcija može vraćati vrijednost u centimetrima ili inčima.) Taj podatak zapisuje se u tekstualnu datoteku udaljenost.txt koju će stvoriti glavni program i koja je veza sa web sučeljem.

U navedenoj beskonačnoj petlji provjerava se i stanje tipkala. Tipkalo služi kao detektor niskih prepreka kao što su kablovi, knjige itd. Pozivom funkcije touch.read() tražimo da se očitava stanje tipkala, tj. kada tipkalo naiđe na prepreku ono se uključi i Bluetooth vezom računalu šalje poruku da je tipkalo uključeno. U trenutku otpuštanja tipkala računalu se šalje poruka da je tipkalo isključeno. Stanje tipkala također se zapisuje u tekstualnu datoteku tipkalo.txt koja je veza sa web sučeljem.

Upravljanje ostalim dodacima

Omogućeno je puštanje zvučnog signala naredbom speaker.beep().

Otvaranje i zatvaranje kliješta omogućeno je koristeći naredbe motorA.reset_rotation() i motorA.on(10,45) (gdje 45 kut, a 10 brzina).
Osposobljavanje web sučelja

Nakon što je u nekom html editoru napravljeno sučelje web stranice, za osposobljavanje online komunikacije s robotom potrebno je pratiti slijedeće korake:

· Skinuti i instalirati apache web server (verzija 2.2.8). Adresa s koje skidate jest

http://ftp.carnet.hr/misc/apache/httpd/binaries/win32/apache_2.2.8-win32-x86-no_ssl.msi

Instalacija je jednostavna, samo odabirati next.

· Skinuti i instalirati php. Adresa je

http://www.php.net/get/php-5.2.5-win32-installer.msi/from/a/mirror

Instalacija je jednostavna, samo odabirati next i u jednom trenutku će pitati za koji program da instalira modul. Tu samo označiti apache 2.2.x. Također, tražit će adresu gdje je konfiguracijska datoteka apachea, ona se nalazi u direktoriju conf u direktoriju gdje je instaliran apache (samo treba dati lokaciju conf direktorija).

· Kopirati direktorij s web stranicom unutar htdocs direktorija koji se nalazi u apache direktoriju. U mstore/tmp direktorij kopirati i pokrenuti glavni program za upravljanje robotom.

U ovom primjeru html stranica nazvana je index.html i spremljena u direktorij mstore sa svim pripadajućim potrebnim datotekama (tekstualne datoteke i jpg slike ikona web sučelja) da bi sučelje ispravno radilo. Kad se želi pristupiti stranici spojiti se na

localhost/mstore sa lokalnog računala odnosno IP-adresa/mstore sa udaljenog računala.

Prilog

Dokumentaciji je priložen i komentirani kôd koji slijedi.

#include <cstdlib>

#include <iostream>

#include <string>

#include <conio.h>

#include <stdlib.h>

#include "serial.hpp"

#include "brick.hpp"

#include "sound.hpp"

#include "motor.hpp"

#include "sonar.hpp"

#include "sensor.hpp"

Serial bluetooth;

Sonar sonar = Sonar(0,&bluetooth); //ultrazvučni senzor je na portu 1

Sensor touch = Sensor(1,&bluetooth); //tipkalo je na portu 2

Brick nxt = (&bluetooth);

Sound speaker = (&bluetooth);

Motor motorA = Motor(0,&bluetooth);

Motor motorB = Motor(1,&bluetooth);

Motor motorC = Motor(2,&bluetooth);//Motor C na portu 3

Sound zvuk;

using namespace std;

int main(int argc, char *argv[]){

FILE *fp, *fp1, *fp2;

int brz;

int naredba; //upravljanje robotom

int j,k,l; //zastavice za datoteke

int i,x,y; //zastavica za naredbe

int distance,tipkalo;

char string [4];

if(bluetooth.connect("COM6")){//Spaja se na NXT kroz com port 6

cout << "Veza OK!" << endl;

nxt.set_name("LEGO"); //Set the brickname to LEGO

cout << "Firmware verzija: " << nxt.firmware_version() << endl;

touch.type_and_mode(TOUCH,BOOL_MODE); //inicijaliziranje tipkala

sonar.setup(); //inicijaliziranje ultrazvučnog senzora

//inicijalizacija zastavica i vrijabli

brz=35;

naredba=13;

i=12;

j=0;

k=0;

l=0;

x=1;

y=1;

distance=0;

tipkalo=0;

// cout << "Postavite željenu brzinu!" << endl;

// cin >> brz;

while (naredba != 1){

Sleep(10);

//ucitavanje naredbe kroz datoteku "upravljanje.txt"

if ((fp = fopen("upravljanje.txt", "r+")) !=NULL){ //kreiranje datoteke

j=1;

}

if(j){

naredba=fgetc(fp);

fclose(fp); //zatvori datoteku

fopen("upravljanje.txt", "w");

fclose(fp);

j=0;

}

//upisivanje udaljenosti u datoteku "udaljenost.txt"

if ((fp1 = fopen("udaljenost.txt", "w"))!=NULL){//kreiranje datoteke

k=1;

}

if(k){

itoa(distance,string,10);

fputs(string,fp1); //upisi podatak o udaljenosti u datoteku

fclose(fp1); //zatvori datoteku

k=0;

}

//upisivanje vrijednosti tipkala u datoteku "tipkalo.txt"

if ((fp1 = fopen("tipkalo.txt", "w")) !=NULL){ //kreiranje datoteke

l=1;

}

if(l){

tipkalo=touch.read();

fputc(tipkalo,fp1); //upisi vrijednost tipkala

fclose(fp1); //zatvori datoteku

l=0;

}

// upravljački i senzorski odlomci:

distance=sonar.distance(); //ocitavanje udaljenosti

// if (distance < 35){

// motorB.stop();

// motorC.stop();

// }

naredba=naredba-48;

if (naredba == 8){ //oba motora naprijed

motorC.on(brz);

motorB.on(brz);

}

if (naredba == 5){ //oba motora zaustavljena

motorC.stop();

motorB.stop();

}

if (naredba == 2){ //oba motora nazad

motorC.on(-brz);

motorB.on(-brz);

}

if (naredba == 4){ //kretanje u lijevo

motorC.on(-brz/4);

motorB.on(brz/4);

}

if (naredba == 6){ //kretanje u desno

motorC.on(brz/4);

motorB.on(-brz/4);

}

if (naredba == 0){ //zvučni signal

speaker.beep(200);

}

if (naredba == 7){ //otvaranje kliješta

if(x){

motorA.reset_rotation();

motorA.on(10,45);

x=0;

y=1;

}

}

if (naredba == 9){ //zatvaranje kliješta

if(y){

motorA.reset_rotation();

motorA.on(-10,45);

y=0;

x=1;

}

}

if (naredba == 17){ //kretanje udesno

motorC.on(brz/2,30);

motorB.on(-brz/2,30);

}

if (naredba == 18 ){ //kretanje ulijevo

motorC.on(-brz/2,30);

motorB.on(brz/2,30);

}

if (naredba == 19 ){ //kretanje naprijed

motorC.on(brz/2,135);

motorB.on(brz/2,135);

}

}

bluetooth.disconnect();//Odspaja se bluetooth

}

else{

cout << "Bluetooth veza nije uspostavljena!" << endl;

}

Sleep(200);

exit(1);

}