एक अजगर की पूंछ पर छह-शक्ति का जीवन

Arduino हार्डवेयर प्लेटफॉर्म और विभिन्न तात्कालिक ट्रैश ( Arduino , तीन पावर Arduino मैनिपुलेटर के साथ क्षितिज को पकड़ने) का उपयोग करके समानांतर तंत्र मॉडलिंग पर लेखों की श्रृंखला जारी रखते हुए, आज लिनक्स ऑपरेटिंग सिस्टम से पायथन का उपयोग करते हुए छह-पावर प्लेटफॉर्म का प्रबंधन करने पर ध्यान देने योग्य है।

पिछले पोस्टों में, मैंने छह-डिग्री स्टुअर्ट प्लेटफ़ॉर्म के मॉक-अप बनाने की संभावना के बारे में बात की थी। और इसलिए सभी घटक दूर चीन से आए, और टेबल पर भी इकट्ठे हुए, आप आगे बढ़ सकते हैं!

उपकरण और सामग्री

पिछले लेआउट का विकास विंडोज 7 ऑपरेटिंग सिस्टम के साथ एक लैपटॉप का उपयोग करके किया गया था, जिसमें विजुअल स्टूडियो 2008 स्थापित किया गया था। सभी प्रोग्रामिंग Microsoft .NET फ्रेमवर्क लाइब्रेरी के साथ C # में किया गया था।

चूँकि रोज़मर्रा के काम करने और काम करने की मुख्य मशीन स्थापित ऑपरेटिंग सिस्टम उबंटू लिनक्स 10.4 के साथ एक डेस्कटॉप कंप्यूटर है, इसलिए इसे Arduino के साथ पायथन में इंटरैक्शन में मास्टर करने का निर्णय लिया गया। विभिन्न वातावरण से हार्डवेयर के साथ अनुभव के साथ अपने आप को हाथ क्यों नहीं;)

काम के लिए, हमें निम्नलिखित उपकरण और सामग्री की आवश्यकता है:

मेजबान का नाम	संख्या
लिनक्स स्थापना	1 पीसी
छह-शक्ति मंच	1 पीसी
अरुडिनो मेगा	1 पीसी
प्रोटोटाइप बोर्ड	1 पीसी
झरनी	6 पीसी
इमदादी	6 पीसी
कोनों	6 पीसी
बॉल बेयरिंग	12 पीसी
हीलियम पेन	6 पीसी
तारों को जोड़ना	20 पीसी।
पेंगुइन + स्कॉच	1 पीसी
जोस्टिक	1 पीसी

आपके लिए आवश्यक सॉफ़्टवेयर से:

• लिनक्स
• अर्डुइनो 0022
• अजगर
• IPython
• pygame
• PySerial
• PyQt4

प्लेटफॉर्म को एक साथ रखा

स्वतंत्रता के विभिन्न डिग्री के साथ तंत्र का दायरा, जो समानांतर गतिज कनेक्शन पर आधारित है, बहुत विस्तृत है:

• मल्टी-एक्सिस मिलिंग और ड्रिलिंग मशीन
• उड़ान सिमुलेटर
• पोजिशनिंग ऑब्जेक्ट्स के लिए समायोज्य व्यक्त ट्रस
• रिकार्डर आदि।

इस तरह के तंत्र की मापनीयता से उनके आधार पर उच्च गति के साथ बड़े आकार की इकाइयों का निर्माण करना आसान हो जाता है, और विभिन्न औद्योगिक रोबोट या प्लेटफ़ॉर्म बनाने के लिए बड़े डिज़ाइन एक्सेलेरेशन का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, दूरबीन, लेजर, दूरसंचार एंटेना या जेट इंजन।

सर्वो के साथ काम करने का एक विस्तृत विवरण मेरे लेख में तीन-शक्ति प्लेटफ़ॉर्म के बारे में वर्णित है, इस मामले में, तीन ड्राइव के बजाय, छह का उपयोग किया जाता है, लेआउट स्टुअर्ट प्लेटफ़ॉर्म से मेल खाता है।

महत्वपूर्ण परिस्थितियों में या कनेक्टिंग भाग के रूप में लोड के तहत मंच को तोड़ने के लिए नहीं, एक काम सहयोगी (मिखाइल के लिए बहुत धन्यवाद) ने हीलियम पेन से साधारण छड़ का उपयोग करने का सुझाव दिया, और एक हेलीकॉप्टर से गेंद को डॉकिंग नोड्स के रूप में वहन किया।

विधानसभा के बाद मंच का शीर्ष दृश्य:


Arvino Mega के 2-7 आउटपुट से क्रमशः PWM PWM के उपयोग से नियंत्रित होते हैं:


अंदर, मंच के नीचे, ब्रेडबोर्ड पर सामान्य तरीके से सर्वो जुड़े हुए हैं:


सामान्य स्थिति में, हमने तीन-शक्ति योजना के सापेक्ष घटकों की संख्या को दोगुना कर दिया है और इसे एक स्थिर डिजाइन में रखा है। गोंद के साथ छड़ पर बॉल बेयरिंग को ठीक करना महत्वपूर्ण है, क्योंकि कई परीक्षणों के दौरान, जोड़ों से बाहर उड़ना बस कष्टप्रद है।

छह डिग्री

विकिपीडिया के अनुसार स्वतंत्रता की छह डिग्री की अवधारणा की परिभाषा निम्नलिखित है:

स्वतंत्रता की छह डिग्री (संक्षिप्त रूप से 6DoF का उपयोग अक्सर अंग्रेजी की स्वतंत्रता के छह डिग्री से किया जाता है) - ज्यामितीय आकृतियों की क्षमता को इंगित करता है ताकि (तीन आयामी) अंतरिक्ष में ज्यामितीय आंदोलनों को बनाया जा सके, अर्थात्: आगे / पीछे, ऊपर / नीचे, बाएं / दाएं (कार्टेसियन में) आगे बढ़ें तीन-आयामी समन्वय प्रणाली), तीन परस्पर लंबवत अक्षों (यव, पिच, रोल) में से प्रत्येक के चारों ओर घुमाव सहित। यह ज्ञात है कि अंतरिक्ष में किसी भी वेक्टर के साथ विस्थापन को तीन अक्षों के साथ मूल अक्ष के साथ तीन प्राथमिक विस्थापन के योग के रूप में दर्शाया जा सकता है, और इस तरह के प्रत्येक प्राथमिक विस्थापन अन्य दो से व्युत्पन्न नहीं है। अंतरिक्ष में फार्म का एक मनमाना रोटेशन भी कुल्हाड़ियों में से प्रत्येक के चारों ओर घुमाव के अनुक्रम द्वारा निर्दिष्ट किया जा सकता है (यूलर के अनुसार)। इसलिए संख्या 6 (छह)।

आलेखीय रूप से, इस परिभाषा को निम्नानुसार दिखाया जा सकता है ( स्रोत )


इसके आधार पर, हम प्राप्त करते हैं कि स्वतंत्रता की छह डिग्री है:

• एक्स अक्ष रैखिक विस्थापन
• Y अक्ष रैखिक ऑफसेट
• Z अक्ष रैखिक विस्थापन
• एक्स अक्ष के चारों ओर रोटेशन ( रोल - रोल)
• Y- अक्ष (पिच) के चारों ओर घुमाएँ
• Y- अक्ष ( yaw - yaw) के चारों ओर घुमाएँ

जहाज के रोल के X- अक्ष के चारों ओर घूमने का एक उदाहरण ( स्रोत ):


Y अक्ष के चारों ओर घूमने का एक उदाहरण - पोत की पिच ( स्रोत ):


Z अक्ष के चारों ओर घूमने का उदाहरण - एक जहाज का yaw ( स्रोत ):


इंटरनेट पर कुल्हाड़ियों के चारों ओर रोटेशन की डिग्री का वर्णन करने के कई उदाहरण हैं, यहां उनमें से एक है ।

प्रोग्रामिंग

लेआउट को इकट्ठा करने के बाद, साथ ही तीन सर्वो के लिए नियंत्रण कार्यक्रम को संशोधित करने के लिए, नियंत्रण कमांड का प्रारूप निम्नानुसार है:


नियंत्रण कमांड में कमांड उपसर्ग के 1 बाइट होते हैं, हमारे मामले में प्रतीक 'एस' का उपयोग किया जाएगा, और ड्राइव के छह पदों, दो बाइट्स प्रत्येक। सी भाषा का उपयोग करके इस तरह की कमांड कैसे बनाई जाती है यह तुरंत स्पष्ट है: संबंधित प्रारूप की संरचना की घोषणा करें। पायथन में, "बैटरी पैक" में खेतों के एक सेट से एक स्ट्रिंग बनाने के लिए एक अद्भुत संरचना मॉड्यूल है।

संरचना मॉड्यूल के संदर्भ में ऊपर प्रस्तुत संरचना का निम्न रूप है:

आयात संरचना

संरचना । पैक ( '<chhhhhh' , 'S' , pos1, pos2, pos3, pos4, pos5, pos6 )

मॉड्यूल प्रलेखन के अनुसार:

• <- चर के रूपांतरण के बाद निम्न से उच्च तक बाइट्स के क्रम को इंगित करता है
• सी - सी भाषा के प्रकार चार (1 बाइट) के एक चर के 1 चरित्र की लंबाई के साथ एक पायथन स्ट्रिंग से मेल खाता है
• एच - सी भाषा के छोटे चर (2 बाइट्स) के लिए पायथन पूर्णांक मान को मैप करता है

सभी प्राथमिक परीक्षण पायथन भाषा कंसोल में किए जा सकते हैं, हमारे मामले में, शक्तिशाली आईपीथॉन उपकरण का उपयोग किया जाता है, और हार्डवेयर से कनेक्ट करने के लिए हमें सीरियल लाइब्रेरी की आवश्यकता होती है।

मंच का कनेक्शन इस प्रकार है:

आयात धारावाहिक

सीरियलपॉर्ट = सीरियल। सीरियल ( '/ देव / ttyUSB0' , 115200 )
serialport। खुला ( )

एक सफल कनेक्शन के बाद डेटा भेजना और पोर्ट खोलना निम्नानुसार किया जाता है:

serialport। लिखो ( संरचना । पैक

यह कोड प्लेटफ़ॉर्म परीक्षण प्रक्रियाओं के आधार के साथ-साथ जॉयस्टिक का उपयोग करके प्लेटफ़ॉर्म प्रबंधन कार्यक्रम के लिए आधार बनेगा।

निम्नलिखित सरल पायथन प्रक्रियाओं का उपयोग स्वतंत्रता की सभी डिग्री को स्वचालित रूप से जांचने के लिए किया जा सकता है:

1. आयात संरचना
2. आयात का समय
3. आयात गणित
5. def send_data ( क्रम, x, y, z, रोल, पिच, yaw ) :
6. धारावाहिक। लिखो ( संरचना । पैक
8. def complex_test ( धारावाहिक, lenght = 200 , गुणा = 1000 , डेल्टा = 0.05 , ठहराव = 0.7 ) :
9. test_linear ( धारावाहिक, लम्बी, समय, डेल्टा )
10. समय । नींद ( विराम )
11. test_yaw ( धारावाहिक, जीवंत, समय, डेल्टा )
12. समय । नींद ( विराम )
13. test_angles ( धारावाहिक, लम्बी, समय, डेल्टा )
14. समय । नींद ( विराम )
16. def test_linear ( धारावाहिक, लंब = २०० बार, १००० , डेल्टा = ०.०५ ) :
17. कोण में कोण के लिए ( 1 , बार, 5 ) :
18. ए = कोण * गणित । पी / १ / ०
19. send_data ( धारावाहिक, int ( lenght * math । cos ) ( a ) ) , int ( lenght * math । sin ( a ) ) , 0 , 0 , 0 , 0 )
20. समय । नींद ( डेल्टा )
21. send_data ( धारावाहिक, 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 )
23. def test_angles ( धारावाहिक, lenght = 200 , गुना = 1000 , डेल्टा = 0.05 ) :
24. कोण में कोण के लिए ( 1 , बार, 5 ) :
25. ए = कोण * गणित । पी / १ / ०
26. send_data ( 0 , 0 , 0 , 0 , int ( 30 * गणित । cos ) ( a ) , int ( 30 * गणित । sin -a ) )।
27. समय । नींद ( डेल्टा )
28. send_data ( धारावाहिक, 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 )
30. def test_yaw ( धारावाहिक, लंब = २०० बार, १००० , डेल्टा = ०.०५ ) :
31. कोण में कोण के लिए ( 1 , बार, 5 ) :
32. ए = कोण * गणित । पी / १ / ०
33. send_data ( क्रम, int ( lenght * math । cos ) ( a ) ) , 0 , 0 , int ( 30 * गणित । sin ( a ) ) , 0 , 0
34. समय । नींद ( डेल्टा )
35. send_data ( धारावाहिक, 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 )

जॉयस्टिक नियंत्रण

एक "खुशी की छड़ी" से मान प्राप्त करने का सबसे आसान तरीका PyGame मॉड्यूल का उपयोग करना है। यह मॉड्यूल SDL पर आधारित है और इसमें पायथन में खिलौने विकसित करने के लिए कई सुविधाजनक उपकरण हैं, और इसमें गेम कंट्रोलर्स के साथ काम करने के लिए उपकरण भी शामिल हैं।


जॉयस्टिक शुरू करने और निर्देशांक प्राप्त करने का एक सरल उदाहरण:

आयात pygame

# मूल्यों का पैमाना
SCALE = 1000

# Pygame इनिशियलाइज़ेशन, जॉयस्टिक इनिशियलाइज़ेशन फंक्शन स्वचालित रूप से किया जाता है
pygame। init ( )

# उपलब्ध उपकरण प्राप्त करना
रेंज में jid के लिए ( pygame। जॉयस्टिक । get_count ( ) ) :
स्व । joysticksComboBox । addItem ( u '% d% s' % ( jid, pygame। जॉयस्टिक । जॉयस्टिक ( jid ) । get_name ( ) ) )

# प्रारंभिक जॉयस्टिक ऑब्जेक्ट
self ._joystick = pygame। जॉयस्टिक । जॉयस्टिक ( स्व । जॉयस्टिक्सकॉम्ब बॉक्स । करंटइंडेक्स ( ) )

# Pygame में घटनाओं को अद्यतन करें
pygame। घटना । पंप ( )

# दिए गए अक्ष पर जॉयस्टिक से स्थिति प्राप्त करें (हमारे मामले में, अक्ष X = 0)
# मान को फ्लोट के रूप में -1 से 1 तक लौटाया जाता है, इसलिए हम इसे स्केल करते हैं
स्व । get_axis ( 0 ) * SCALE

जॉयस्टिक का उपयोग करने वाले प्लेटफ़ॉर्म प्रबंधन कार्यक्रम में PyQt4 पुस्तकालय के लिए एक ग्राफिकल इंटरफ़ेस है, हालांकि पहले इसे शाप पर बनाने की प्रबल इच्छा थी (जो लगभग लागू हो गई थी)। जब जॉयस्टिक जुड़ा हुआ है और बोर्ड के साथ काम करने के लिए पोर्ट खुला है, तो टाइमर के अनुसार, 33 एमएस के अंतराल के बाद के डेटा को गेम कंट्रोलर से प्राप्त किया जाता है और बोर्ड में स्थानांतरित किया जाता है।

प्रबंधन कार्यक्रम इंटरफ़ेस:


नोट: मैं तुरंत एक आरक्षण करना चाहता हूं कि जॉयस्टिक सस्ता है, इसलिए इसमें कई मृत क्षेत्र और घृणित संवेदनशीलता है, और मंच "तेज" सर्वर पर है, इसलिए जॉयस्टिक जाम तुरंत दिखाई देते हैं।

कार्यक्रम का परीक्षण करने के परिणामस्वरूप, निम्न वीडियो सामने आया:

निष्कर्ष

किए गए कार्य के परिणामस्वरूप, हमने निम्नलिखित परिणाम प्राप्त किए।

• हमने लिनक्स ऑपरेटिंग सिस्टम से Arduino के साथ काम करने में महारत हासिल की, जो मुझे विशेष रूप से पसंद है, क्योंकि इसमें प्रोग्रामिंग वातावरण को तैनात करने की समस्याओं का अभाव था, और बोर्ड को कर्नेल द्वारा तुरंत उठाया गया था (विंडोज को एक एफडीडीआई ड्राइवर की आवश्यकता है)।
• हमने सीखा कि पायथन भाषा उपकरणों का उपयोग करने के साथ-साथ हार्डवेयर का प्रबंधन करने के लिए RS232 के साथ कैसे काम किया जाए। यह अनुभव आपको बोर्ड के साथ एक्सचेंज प्रोटोकॉल का परीक्षण करने के लिए बिना किसी कठिनाई के बिना कंसोल से बस अनावश्यक कोड विकसित करने की अनुमति देता है, जिसके बाद आप इस प्रोटोकॉल को RS232 के साथ काम करने के लिए किसी भी तैयार समाधान में डाल सकते हैं।
• हमने सीखा कि PyGame का उपयोग करके नियंत्रक के साथ कैसे काम किया जाए, यह मुश्किल नहीं है, लेकिन यह शुरुआती के लिए उपयोगी हो सकता है।

भविष्य की मुख्य समस्याएं, जिनके समाधान में आपकी टिप्पणी अक्सर मदद कर सकती है:

• मैं सर्वो के उपयोग से बचना चाहूंगा, क्योंकि प्लेटफ़ॉर्म के आंदोलनों के रैखिक विरूपण को कम करने के लिए रोटेशन के सटीक कोण की गणना करना संभव नहीं है, किसी भी मामले में, रैखिक एक्ट्यूएटर्स (एक्ट्यूएटर्स) की आवश्यकता होती है। मौजूदा लोगों में से, मैंने केवल फ्रिगेली एल 12 पाया, लेकिन यह बहुत धीमा है, एक और विकल्प बॉल्स क्रूज़ का उपयोग करना है, लेकिन मैंने उन्हें बिल्कुल भी उपलब्ध नहीं पाया।
• बिजली इकाई में बदलाव की स्थिति में, किसी को नए बॉल बेयरिंग की तलाश करनी होगी, जो अब उपयोग किए जाते हैं वे समस्या को अलग पैमाने पर हल करने के लिए बहुत कम होंगे।
• एक्ट्यूएटर्स से फीडबैक के तरीके, औद्योगिक स्वचालन में, यह PID नियंत्रकों के साथ सेंसर द्वारा हल किया जाता है, लेकिन यह एक छोटे पैमाने पर एक समस्या बन गया।

पुनश्च: मैं इस क्षेत्र में एक प्रर्वतक नहीं हूं, मैं किसी भी सुझाव और आलोचना का स्वागत करता हूं।

आपका ध्यान के लिए धन्यवाद!