Introduction Robot Design

25/08/11 Prajin Palangsantikul 1

Introduction

DesignDesignPrajin Palangsantikul


Robot Design OverviewRobot Design Overview• ในการออกแบบและสรางหุนยนตมีขั้นตอนดังนี้

– ระบุความตองการหรือสิ่งที่ตองการ (Identify the need)– กําหนดปญหา (Define the problem)– ดําเนินการวิจัย (Conduct Research)– ระดมสมอง (Brainstorm)– ออกแบบทดสอบและประเมินผลทางออกที่ดีที่สุด (Design, Test, and Evaluate the Best Solution )

– สรางตนแบบ (Build a Prototype)– ปรับแตงหรือออกแบบใหม (Refine or Redesign)– สราง (Build)– ทดสอบ (Test)


1.Identify the Need 1.Identify the Need • ตองการหุนยนตแบบไหน

–โครงสรางหุนยนต

–ระบบการเคลื่อนที่

–ระบบควบคมุ

–อุปกรณที่ใชทํา

–และอื่น ๆ


2.Define the Problem 2.Define the Problem • เขาใจเงื่อนไขของปญหาหรอืกติกาการแขงขัน

• กําหนดวัตถุประสงคและจัดระดับความสําคญั

• หุนยนตไมสามารถแกไขปญหาไดทุกอยางไมจําเปนที่จะตองให

หุนยนตทําไดดี ในทุก ๆ เรื่อง

• สิ่งสําคัญคือตองจัดลําดับความสําคญั

และการออกแบบใหทําในเรื่องที่สามารถ

ทําไดดีที่สุดกอน


3.Conduct Research 3.Conduct Research •• สํารวจงานวิจัยเกาหรือสิ่งที่เขาทํามาแลวสํารวจงานวิจัยเกาหรือสิ่งที่เขาทํามาแลว

–สํารวจการแกปญหาอื่น ๆ ที่เปนปญหาแบบเดียวกันหรือคลายกัน

–ตรวจสอบใหดี ระมัดระวังเรื่องสภาพแวดลอมในการทํางานของหุนยนต แตกตางกันหรือไมอยางไร

– วิเคราะห ขอจํากัดของโครงการหรือการแขงขันอยางระมัดระวัง

–ใหความสนใจเรื่องลักษณะเฉพาะที่สามารถตรวจสอบหรือวัดได


4.Brainstorm4.Brainstorm• ใหดู 3 สิ่งตอไปนี้

– การออกแบบ

– รูปแบบการแกปญหา

– การประเมินผล

• ดอูุปกรณที่ใชในการออกแบบ

– เพียงพอตอการใชงานหรือไม

– งายหรือทําใหงายขึ้นไดหรือไม


5.Design, Test, and Evaluate 5.Design, Test, and Evaluate the Best Solutionthe Best Solution


5.Design, Test, and Evaluate 5.Design, Test, and Evaluate the Best Solutionthe Best Solution

• 1. ออกแบบบนกระดาษ วาดดวยมือชวยใหเกิดความคิดสรางสรรคได

• 2. จากการะดาษสูโปรแกรม CAD หรือโปรแกรมสรางโมเดล

• 3. ทดสอบการทํางานบนแบบจําลอง (Simulator) ถามีและเปนไปได

• 4. ประเมินโครงการที่สามารถเปนไปไดสูขั้นตอนการสรางตนแบบจริง


6.Build a Prototype 6.Build a Prototype • วิธีที่ดีที่สุด ที่จะทราบวาการออกแบบที่ผานมา (บนกระดาษ,CAD)

ทํางานไดจริงหรือไม คือคือ

การสรางตนแบบการสรางตนแบบ

ของจริงบนโลกใบนี้ของจริงบนโลกใบนี้


7.Refine or Redesign7.Refine or Redesign•• เมื่อเมื่อ........

–แบบที่ออกยังไมสามารถตอบโจทยได (เงือ่นไขและกติกา)

–มีขนาดไมเหมาะสม (ขนาดผิด)

–น้ําหนักมากเกินไป

– วัสดุอุปกรณที่เลือกใชหาไดยาก

–ใชเวลาในการทํานานเกินไป (ไมมีชิ้นสวนใดที่ทําเองได ตองวาจางทั้งหมด, ของที่ใชตองสัง่ซื้อจากตางประเทศ)


8.Build8.Build• การสราง สิ่งที่ตองใหความสนใจคอื

– ความปลอดภัย

– พลังงาน เชนแบตเตอรี่– ขนาดและน้ําหนัก

– ระบบควบคุม

– วัสดุที่เลือกใช

– กระบวนการสราง – ขอจํากัดและคาใชจาย

–– ทดสอบทดสอบ ๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆ


9.TEST9.TEST……• การทดสอบ

– ตรวจสอบระบบจายพลังงาน เชน คาแรงดันเกนิกวาที่หุนยนตจะรบัไดหรือไม หรือนอยเกนิไปจนไมสามารถทํางานไดแลว

– ตรวจสอบระบบสายไฟและระบบควบคุม

– ระหวางทดสอบ ทดสอบอะไรตองวัดคาการทดสอบนัน้ได เชน ทดสอบกําลังของมอเตอร ก็ตองมีการตรวจวัดกระแสขนาดทํางานของมอเตอร

– มีการบันทึกผลการทดสอบ เชน ระยะเวลาที่ใชทดสอบ, ผลการทํางานเปนไปตามที่ไดคิดไวหรือไม, การใชพลังงาน เปนตน และขอมูลอื่น ๆ ที่ตองการรูจากการทดสอบ


วงลอแหงการสรางหุนยนตวงลอแหงการสรางหุนยนต

ออกแบบออกแบบ

สรางสราง

ทดสอบทดสอบ

ตรวจสอบตรวจสอบ


Robot DesignRobot Design

•ลองมาออกแบบหุนยนตกันสักตัว–ใหออกแบบหุนยนตเก็บลกูเทนนิส

โดยใหออกแบบบนกระดาษ


ระบบควบคุมระบบควบคุม

• ระบบควบคุมหวัใจสําคัญของหุนยนต เพื่อไมใหเปนหุนยนตกลายเปน กระถางตนไม หรือที่ทับกระดาษราคาแพง ระบบควบคุมหุนยนตในปจจุบันนิยมใช–Microcontroller

–ARM–ATOM–PC‐104


MicrocontrollerMicrocontroller• วันนี ้เราจะเริ่มกันที่ไมโครคอนโทรลเลอรกันกอน ปจจุบัน

ไมโครคอนโทรลเลอรมีเปนจาํนวนมาก เชน–– PIC, PIC, dsPICdsPIC, PIC32 , PIC32 –– AVR mega, AVR mega, xmegaxmega–– ARM CortexARM Cortex‐‐MM–– ARM7ARM7– PSoC–MSP430–MCS‐51

ตัวอยางบางสวนตัวอยางบางสวน

เทานั้นเทานั้น !!!!


ไมโครคอนโทรลเลอรไมโครคอนโทรลเลอร

•• การเรียนรูไมโครคอนโทรลเลอรหัวใจสําคัญมีดังนี้การเรียนรูไมโครคอนโทรลเลอรหัวใจสําคัญมีดังนี้

–การใชงานพอรต

–การใชงานอนิเตอรรัปต

–การใชงานไทเมอร/เคานเตอร

–การใชงานการสื่อสารขอมูลอนกุรม


RefRef……• VEX Design Overview • Arduino Mobile Robot

Introduction Robot Design

Documents