Távműködtetett laborkörnyezet kialakítása intelligens LEGO robot irányítására


ALKALMAZÁS ELÉRÉSE

Az ember évtizedek óta használ távműködtetett eszközöket. Gondoljunk csak az autó-, repülőmodellekre, vagy a katonaság kötelékében szolgáló bombaszakértők távolról vezérelt robotjaira. Az iparban is sok helyen van szükség olyan eszközökre, melyek vezérlését távolról végezhetjük. A veszélyes helyen, veszélyes, mérgező anyagokkal való munkát elviselhetővé, biztonságossá tehetjük olyan eszközök használatával, melyet távolról, biztonságos helyről vezérelhetünk. További előnyük a költséghatékonyság, hiszen pl. egy drága és esetleg érzékeny műszer használatát így rengeteg felhasználó számára tehetjük elérhetővé, anélkül, hogy a műszert kitennénk a helytelen használatból adódó meghibásodás kockázatának. Ezen és rengeteg más tulajdonságok teszik a távműködtetést hasznos, egyszerű, olcsó és biztonságos irányítási mechanizmussá.

A Pannon Egyetem Folyamatmérnöki Intézeti Tanszékén egy olyan laborkörnyezetet hoztunk létre, melynek segítségével lehetővé válik intelligens LEGO robot irányítása webes felületen keresztül. A rendszer sematikus ábráját az alábbi képen láthatjuk.

Távműködtetett laborkörnyezet kialakítása intelligens LEGO robot irányítására

A képen a "Webszerver" elem egy az egyetemünkön működő olyan webszervert jelöl, melyen egy ASP.NET technológiával készült kliens programot helyeztünk el. Ehhez a webszerverhez csatlakozik egy saját IP címmel rendelkező távolról vezérelhető kamera, valamint egy másik számítógép ("Szerver"). Ezen mindhárom eszköz közvetlenül kapcsolódik az internetre. A "Szerver"-rel jelölt eszközön egy C# programnyelven írt szerver program fut, mely folyamatosan figyeli a "Webszerver" felől érkező kéréseket. Amennyiben kérés érkezik, a szerveer program végrehajtaj azt, és a feltültetett Bluetooth kapcsolaton keresztül továbbítja azt a laborba telepített LEGO robot felé. A robotnak kiadott parancs végrehatjását a felhasználó folyamatosan nyomon követheti az "IP camera" ezköz segítségével. A kamera képét a webszerver folyamatosan továbbítja az internet felé a felhasználók számára, továbbá a regisztrált és bejelentkezett userek parancsokat küldhetnek a kamerának, mellyel mogathtaják, nagyíthatják a látható képet. Így a bejelentkezett felhasználók egy valós távműködtetett rendszert ismerhetnek meg, próbálhatnak ki, akik ahogy az ábra bal odlalán látható, csatlakozhatnak a rendszerhez PC-n, Notebook-on, de akár internet eléréssel rendelkező PDA-n vagy okostelefonon keresztül is.

A távműködtetett labort EZEN A LINKEN keresztül érhetjük el. A feljövő felületen a "Kamera kép" linkre kattintva bárki láthatja a laborban lévő kamera képét, azonban a robot és a kamera irányítására csak bejelentkezés után van lehetőség a "Robot Controll" menüpont alatt. Ennek felületét láthatjuk következő ábrán:

Távműködtetett laborkörnyezet kialakítása intelligens LEGO robot irányítására

Ezen a felületen a bal oldalon látható kamera képe alatti kezelőpanelen mozgathatjuk a kamerát 4 irányban, illetve módosíthatjuk a nagyítás mértékét. A jobb oldalon található 4 nagyméretű nyílra kattintva adhatunk utasításokat a robotnak (előre menet, hátra menet, jobbra, balra), mely azokat azonnal végrehajtja. Az utasítások kivitelezését nyilvánvalóan a kamera által küldött képen ellenőrizhetjük. A felületen található még egy kezelőfelület, mely egy legördülő menüből, és egy "Start" illetve "Stop" feliratú gombból áll. Itt a legördülő menüből kiválaszthatunk egy a robotra telepített és azon futó programot, amit a Start gombbal el is indíthatunk. Ekkor a webszerver a robotnak egyszerűen egy "Futtasd a Vonalkövetés programot" utasítást küld ki, melynek hatására a robot a sötétkék asztalon elhelyezett fehér vonalon halad végig.
A roboton futó nyomkövető algoritmus az alábbi elven működik: ahogy már említettük, a robot számára egy sötétkék alapon fehér pálya van kijelölve, amelyen egy vonalkövető program segítségével végig tud menni. A színek maguk nem fontosak, csak a közöttük lévő kontraszt (a legsötétebb és legvilágosabb pont közötti különbség), annak elég nagynak kell lennie. A vonalkövető algoritmus alapja egy kontraszt szenzor, amely a sötét és világos területeket érzékeli. Ezt a sötét-világos arányt be lehet állítani, azaz egy olyan küszöbértéket lehet megadni, amit a gép a sötét és világos határának értelmez. Ezáltal például a vizsgált területen ha teljes egészében csak fehér vagy csak sötétkék van, akkor az legyen az a jelszint, amire a robot reagál, és elfordul, de a küszöbérték változtatásával el lehet érni hogy a robot hamarabb reagáljon, tehát elég ha már a egy kisebb részt érzékel a sötétebb vagy világosabb területből. Az egyszerű program szerint, ha a szenzor sötét területet "lát", balra, ha világos területet "lát", jobbra kanyarodik. Ezáltal a robot nem a kijelölt útvonal fölött, hanem a sötét-világos terültek határán cikk-cakk mozgásban halad. A robotra a kontraszt szenzor mellett egy színzenzort is építettünk. A program akkor ér véget, ha ez a színszenzor fehéret érzékel. Erre csak azért van szükség, hogy a robot egy kör megtétele után megálljon.
A távműködtetett labor rendszert az interneten keresztül bárki elérheti a már említett linken keresztül: TÁVMŰKÖDTETETT ROBOT. A kamera képét korlátozás nélkül bárki megtekintheti, azonban annak és a robot irányításának regisztráció, majd az oldalra való belépés az előfeltétele.


Kezdőlap
Témakörök
Alkalmazások
Publikációk
Alprojektek
Kapcsolat