Οδηγίες συγγραφής εργασιών

Transcript

1 Οδηγίες συγγραφής εργασιών Σκοπός των εργασιών είναι η μελέτη της κατασκευής ενός αυτόνομου οχήματος ρομπότ που θα κινείται αυτόματα υλοποιώντας ένα από τα παρακάτω σενάρια (βλέπε εργασίες Θ1 Θ9). Ως προς το υλικό, για να θεωρεί ολοκληρωμένη μία εργασία πρέπει να περιλαμβάνει: 1) Την ανάλυση των λειτουργικών μερών της κατασκευής του αυτόνομου οχήματος ρομπότ όπως: Το σχεδιασμό του μηχανολογικού σχεδίου του ρομπότ. Την επιλογή του κατάλληλου μικροελεγκτή (π.χ. Arduino, AVR, BasicX, PIC, κλπ). Την επιλογή των κατάλληλων κινητήρων (DC, servo, βηματικοί, κλπ). Το σχεδιασμό του ηλεκτρονικού σχεδίου του κυκλώματος ελέγχου του ρομπότ (κύκλωμα μικροελεγκτή). Το σχεδιασμό του ηλεκτρονικού σχεδίου του κυκλώματος ισχύος των κινητήρων. 2) Την επιλογή σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά της εκάστοτε άσκησης- των απαραίτητων αισθητηρίων και συμπληρωματικών κυκλωμάτων (π.χ. κύκλωμα ανίχνευσης φωτιάς, κύκλωμα ανίχνευσης γραμμής, κλπ). 3) Το σχεδιασμό του διαγράμματος ροής (flow chart) του προγράμματος που θα φέρει ο μικροελεγκτής του ρομπότ. Το διάγραμμα ροής πρέπει να είναι όσο το δυνατόν αναλυτικότερο και να περιλαμβάνει όλες τις λειτουργίες του ρομπότ. Για τον σχεδιασμό των παραπάνω κυκλωμάτων, σχεδίων και διαγραμμάτων μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιοδήποτε πρόγραμμα της επιλογής σας. Επιπλέον μπορείτε να περιγράψετε εναλλακτικές λύσεις για το κάθε ένα μέρος της εργασίας ωστόσο μην παραλείψετε να αιτιολογήσετε πλήρως τις επιλογές σας. Ως προς τη δομή, μία ολοκληρωμένη εργασία περιλαμβάνει: Εξώφυλλο (όνομα εργασίας, ονοματεπώνυμο φοιτητή, Α.Μ., εξάμηνο, κ.α.) Πίνακα περιεχομένων (κεφάλαια, υποκεφάλαια, παράγραφοι) Την εκφώνηση της εργασίας Σελιδοποίηση (αριθμός σελίδας στο υποσέλιδο) Πλήρεις αναφορές στις πηγές που χρησιμοποιείτε για τα κείμενα, σχέδια, φωτογραφίες, εικόνες, και λοιπό υλικό. Αναλυτική Βιβλιογραφία (άρθρα, βιβλία, ιστοσελίδες, πρακτικά συνεδρίων, κλπ) Τέλος, η εργασία σας πρέπει να είναι δακτυλογραφημένη σύμφωνα με τις παρακάτω προδιαγραφές: Κυρίως κείμενο: γραμματοσειρά Times New Roman μεγέθους 12 στιγμών. Επικεφαλίδα 1: γραμματοσειρά Times New Roman μεγέθους 16 στιγμών. Επικεφαλίδα 2: γραμματοσειρά Times New Roman μεγέθους 14 στιγμών. Επικεφαλίδα 3: γραμματοσειρά Times New Roman μεγέθους 12 στιγμών. Διάστιχο παραγράφων: μονό Περιθώρια σελίδας: επάνω 1,5 εκ., κάτω 1,5 εκ. δεξιά 1,5 εκ., αριστερά 1,5 εκ.

2 Θ1. Κίνηση σε γραμμή Σκοπός της Θ1 εξαμηνιαίας εργασίας είναι η μελέτη της κατασκευής ενός αυτόνομου οχήματος ρομπότ που θα κινείται αυτόματα ακολουθώντας μια καμπύλη γραμμή χαραγμένη στο έδαφος (όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα). Το ρομπότ θα εκκινεί τη λειτουργία του με τη βοήθεια ενός κατάλληλου αισθητηρίου. Η γραμμή σχηματίζεται από πλαστική ταινία, πλάτους 18 χιλιοστών, μαύρου χρώματος. Η ταινία είναι επικολλημένη σε λεία επιφάνεια υπόλευκου χρώματος, μέσης αντανακλαστικότητας (ματ). Το σχήμα της γραμμής είναι ανοικτό (χωρίς διασταυρώσεις) και γενικά καμπυλόγραμμο, με ακτίνα καμπυλότητας μεγαλύτερη από 30 χιλιοστά. Τα άκρα της γραμμής είναι η αφετηρία και το τέρμα, αντίστοιχα. Το αισθητήριο του ρομπότ θα αποτελείται από τέσσερις φωτοαντιστάσεις σε σειρά, οι οποίες θα συλλέγουν μετρήσεις φωτεινότητας σε πραγματικό χρόνο. f 1 Γραμμή f 2 Φωτοαντιστάσεις f 3 f 4 Αισθητήριο Το ρομπότ θα διαβάζει αυτές τις μετρήσεις και θα αποφασίζει προς σε ποια κατεύθυνση θα κινηθεί σύμφωνα με την παρακάτω εξίσωση: x = -2f 1 -f 2 + f 3 +2f 4 f 1 + f 2 + f 3 + f 4 Το ρομπότ κινείται από την αφετηρία στο τέρμα στο συντομότερο δυνατό χρόνο. Η διαδρομή του διακόπτεται όταν η κίνηση του σταματήσει ή όταν οι τροχοί του βγουν έξω από το περίγραμμα της υπόλευκης επιφάνειας. -2-

3 Θ2. Κίνηση σε διαγραμμισμένη πίστα και προσπέραση προπορευόμενου οχήματος Σκοπός της Θ2 εξαμηνιαίας εργασίας είναι η μελέτη της κατασκευής ενός αυτόνομου οχήματος ρομπότ που θα κινείται σε μία διαγραμμισμένη πίστα και θα προσπερνά προπορευόμενα οχήματα εφόσον το επιτρέπουν οι κατάλληλες συνθήκες. Εμπόδιο 20cm Γραμμές χάραξης Προπορευόμενο Όχημα Το ρομπότ θα κινείται με τη βοήθεια κατάλληλων αισθητηρίων, εντός των γραμμών χάραξης στη διαγραμμισμένη πίστα και θα πραγματοποιεί προσπέραση του προπορευόμενου οχήματος από τα αριστερά εφόσον η αριστερή γραμμή χάραξης είναι μονή (και όχι διπλή). Οι γραμμές χάραξης της πίστας σχηματίζονται από πλαστική ταινία, πλάτους 18 χιλιοστών, μαύρου χρώματος. Η ταινία είναι επικολλημένη σε λεία επιφάνεια μέσης αντανακλαστικότητας (ματ). Το σχήμα των γραμμών είναι ανοικτό (χωρίς διασταυρώσεις) και γενικά καμπυλόγραμμο, με ακτίνα καμπυλότητας μεγαλύτερη από 30 χιλιοστά. Η πίστα είναι κλειστού βρόγχου (όπως φαίνεται στη διπλανή εικόνα). Το που θα μελετήσετε θα: Εκκινεί τη λειτουργία του χωρίς επαφή (π.χ. με φως, με ηχητικό σήμα, κ.α.). Κινείται εντός των γραμμών χάραξης της πίστας. Ελέγχει συνεχώς την αριστερή γραμμή χάραξης της πίστας και πραγματοποιεί προσπέραση στο προπορευόμενο μόνο όταν αυτή είναι μονή. Απαγορεύεται να πατήσει τη διπλή γραμμή χάραξης. Η προσπέραση γίνεται πάντα από τα αριστερά. Απαγορεύεται να ακουμπήσει (τρακάρει) το προπορευόμενο όχημα. Το προπορευόμενο όχημα φέρει αντανακλαστική ταινία στο πίσω και αριστερό του μέρος. Βοηθητικές πληροφορίες: Πλάτος διαδρόμου 20cm Απόσταση μεταξύ των γραμμών χάραξης -3-

4 Θ3. Πυρανίχνευση και πυρόσβεση Σκοπός της Θ3 εξαμηνιαίας εργασίας είναι η μελέτη της πυρανίχνευσης και πυρόσβεσης εστίας φωτιάς από ένα αυτόνομο όχημα ρομπότ που θα κινείται αυτόνομα μέσα σε κλειστό χώρο δωματίων. Δωμάτιο 1 Δωμάτιο 2 >20cm Διάδρομος Σχήμα 1: Προοπτικό υποθετικού χώρου Γραμμή έναρξης και τερματισμού Δωμάτιο 1 Δωμάτιο 2 Σχήμα 2: Κάτοψη υποθετικού χώρου Διάδρομος Ο χώρος που θα κινείται το ρομπότ αποτελείται από δύο ή περισσότερα δωμάτια και ένα διάδρομο. Στην είσοδο του υπάρχει γραμμή χάραξης («γραμμή έναρξης τερματισμού») που σχηματίζεται από μαύρη πλαστική ταινία, πλάτους 18 χιλιοστών μέσης αντανακλαστικότητας (ματ). Τα δωμάτια και ο διάδρομος σχηματίζονται από τοίχους λευκού χρώματος ύψους μεγαλύτερου των 20 εκατοστών. Το ρομπότ εκκινεί τη λειτουργία του χωρίς επαφή (π.χ. με φως, με ηχητικό σήμα, κ.α.) από τη «γραμμή έναρξης τερματισμού», εισέρχεται διαδοχικά στα δωμάτια, ανιχνεύει για εστία φωτιάς και εφόσον υπάρχει τη σβήνει. Κατόπιν εξέρχεται από το χώρο των δωματίων και τερματίζει τη λειτουργία του μόλις περάσει τη «γραμμή έναρξης τερματισμού». Η εστία φωτιάς έχει ύψος περίπου 3-5 εκ. και διάμετρο 2-3 εκ. (κεράκι ρεσό). Το ρομπότ δεν επιτρέπεται να έρθει σ επαφή με τους τοίχους του χώρου ή την εστία της φωτιάς. Το ρομπότ πρέπει να ολοκληρώσει την παραπάνω διαδικασία (είσοδο στο χώρο, πυρανίχνευση, πυρόσβεση και έξοδο από το χώρο) σε χρόνο μικρότερο των 10 λεπτών. -4-

5 Θ4. Κίνηση σε διαγραμμισμένη πίστα και αποφυγή εμποδίων Σκοπός της Θ4 εξαμηνιαίας εργασίας είναι η μελέτη της κατασκευής ενός αυτόνομου οχήματος ρομπότ που θα κινείται αυτόματα -με τη βοήθεια κατάλληλων αισθητηρίων- εντός των γραμμών χάραξης σε μία διαγραμμισμένη πίστα. Εμπόδιο 20cm Γραμμή τερματισμού Εμπόδιο Γραμμές χάραξης Οι γραμμές χάραξης της πίστας σχηματίζονται από πλαστική ταινία, πλάτους 18 χιλιοστών, μαύρου χρώματος. Η ταινία είναι επικολλημένη σε λεία επιφάνεια μέσης αντανακλαστικότητας (ματ). Το σχήμα των γραμμών είναι ανοικτό (χωρίς διασταυρώσεις) και γενικά καμπυλόγραμμο, με ακτίνα καμπυλότητας μεγαλύτερη από 30 χιλιοστά. Το ρομπότ κινείται εντός των γραμμών χάραξης της πίστας. Ανιχνεύει το εμπόδιο που θα βρει μπροστά του χωρίς να έρθει σ επαφή μ αυτό. Παρακάμπτει το εμπόδιο και συνεχίζει την πορεία του εντός των γραμμών χάραξης. Σταματάει τη λειτουργία του όταν θα συναντήσει τη γραμμή τερματισμού (κάθετη γραμμή χάραξης στην πίστα). Βοηθητικές πληροφορίες: Πλάτος διαδρόμου 20cm. Απόσταση μεταξύ των γραμμών χάραξης. Διαστάσεις εμποδίου 10cm x 10cm x 20cm (Μήκος x Πλάτος x Ύψος). Προαιρετικές προδιαγραφές άσκησης: Το ρομπότ εκκινεί τη λειτουργία του χωρίς επαφή (π.χ. με φως, με ηχητικό σήμα, με τηλεχειρισμό, κ.α.). Χρησιμοποιεί ενδεικτικά κίνησης της πορείας του (φλας, στοπ) καθώς κινείται. Κινείται και παρακάμπτει τα εμπόδια χωρίς στάσεις (ομαλή και συνεχόμενη ροή κίνησης). -5-

6 Θ5. Εντοπισμός και σύλληψη θηράματος σε διαγραμμισμένη πίστα κυνηγός Σκοπός της Θ5 εξαμηνιαίας εργασίας είναι η μελέτη της κατασκευής ενός αυτόνομου οχήματος ρομπότ που θα επιτελεί το ρόλο του κυνηγού με σκοπό τον εντοπισμό και σύλληψη ενός άλλου ρομπότ που θα έχει το ρόλο του θηράματος. Κυνηγός > 20cm > 20cm Θήραμα Γραμμές χάραξης πάχους 18mm Το ρομπότ κυνηγός κινείται με τη βοήθεια κατάλληλων αισθητηρίων εντός της πίστας, εντοπίζει το ρομπότ - θήραμα (με τη χρήση κατάλληλου αισθητηρίου) και κινείται προς το μέρος του με σκοπό να το ακουμπήσει. Το ρομπότ θήραμα κινείται και αυτό μέσα στην πίστα -με χαμηλότερη ταχύτητα- με σκοπό να αποφύγει τον "κυνηγό". Το ρομπότ κυνηγός εκκινεί τη λειτουργία του χωρίς επαφή (π.χ. με φως, με ήχο, κ.α.). Η πίστα έχει παραλληλόγραμμο σχήμα και φέρει "κενούς χώρους" σε τυχαίες θέσεις (ενδεικτική πίστα φαίνεται στην παραπάνω εικόνα). Το ρομπότ κινείται εντός των γραμμών χάραξης της πίστας και απαγορεύεται να πατήσει τους "κενούς χώρους" της. Οι γραμμές χάραξης σχηματίζονται από πλαστική ταινία, πλάτους 18mm, μαύρου χρώματος. και είναι επικολλημένες σε λεία επιφάνεια λευκού χρώματος. Το ρομπότ θήραμα μπορεί να φέρει μηχανισμό εντοπισμού του κατά επιλογή του κυνηγού. -6-

7 Θ6. Εντοπισμός και σύλληψη θηράματος σε διαγραμμισμένη πίστα θήραμα Σκοπός της Θ6 εξαμηνιαίας εργασίας είναι η μελέτη της κατασκευής ενός αυτόνομου οχήματος ρομπότ που θα επιτελεί το ρόλο του θηράματος με σκοπό τον εντοπισμό την αποφυγή από ένα άλλο ρομπότ που θα έχει το ρόλο του κυνηγού. Κυνηγός > 20cm > 20cm Θήραμα Γραμμές χάραξης πάχους 18mm Το ρομπότ θήραμα κινείται με τη βοήθεια κατάλληλων αισθητηρίων εντός της πίστας, εντοπίζει το ρομπότ κυνηγός (με τη χρήση κατάλληλου αισθητηρίου) και κινείται αντίθετα από αυτό με σκοπό να το αποφύγει. Το ρομπότ κυνηγός κινείται και αυτό μέσα στην πίστα με σκοπό να εντοπίσει και να συλλάβει το ρομπότ "θήραμα". Το ρομπότ θήραμα εκκινεί τη λειτουργία του χωρίς επαφή (π.χ. με φως, με ήχο, κ.α.). Η πίστα έχει παραλληλόγραμμο σχήμα και φέρει "κενούς χώρους" σε τυχαίες θέσεις (ενδεικτική πίστα φαίνεται στην παραπάνω εικόνα). Το ρομπότ θήραμα κινείται εντός των γραμμών χάραξης της πίστας και απαγορεύεται να πατήσει τους "κενούς χώρους" της. Οι γραμμές χάραξης σχηματίζονται από πλαστική ταινία, πλάτους 18mm, μαύρου χρώματος. και είναι επικολλημένες σε λεία επιφάνεια λευκού χρώματος. Το ρομπότ θήραμα φέρει μηχανισμό εντοπισμού του κατά επιλογή του κυνηγού. -7-

8 Θ7. Κίνηση ωθούμενου οχήματος σε διαγραμμισμένη πίστα Σκοπός της Θ7 εξαμηνιαίας εργασίας είναι η μελέτη της κατασκευής ενός αυτόνομου οχήματος ρομπότ που θα φέρει εμπρόσθιο ωθούμενο όχημα με σκοπό να κινείται αυτόματα εντός των γραμμών χάραξης σε μία διαγραμμισμένη πίστα. Γραμμή τερματισμού 20cm Γραμμές χάραξης Οι γραμμές χάραξης της πίστας σχηματίζονται από πλαστική ταινία, πλάτους 18 χιλιοστών, μαύρου χρώματος. Η ταινία είναι επικολλημένη σε λεία επιφάνεια μέσης αντανακλαστικότητας (ματ). Το σχήμα των γραμμών είναι «ανοικτό» (χωρίς διασταυρώσεις) και γενικά καμπυλόγραμμο, με ακτίνα καμπυλότητας μεγαλύτερη από 30 χιλιοστά. Το ρομπότ εκκινεί τη λειτουργία του χωρίς επαφή (π.χ. με φως, με ηχητικό σήμα, κ.α.). Το ρομπότ και το ωθούμενο όχημα κινούνται εντός των γραμμών χάραξης της πίστας. Το ρομπότ σταματάει τη λειτουργία μόλις περάσει τη γραμμή τερματισμού (κάθετη γραμμή χάραξης στην πίστα). Βοηθητικές πληροφορίες: Πλάτος διαδρόμου 20cm Προτεινόμενες διαστάσεις ωθούμενου οχήματος 15cm x 13cm x 6cm (Μήκος x Πλάτος x Ύψος) -8-

9 Θ8. Κίνηση εντός δωματίου και αποφυγή τοίχων και εστιών φωτιάς Σκοπός της Θ8 εξαμηνιαίας εργασίας είναι η μελέτη της κατασκευής ενός αυτόνομου οχήματος ρομπότ που θα κινείται αυτόματα -με τη βοήθεια κατάλληλων αισθητηρίων-, ώστε αυτό να εισέρχεται και να εξέρχεται σε χώρο παραλληλόγραμμου σχήματος με ενδιάμεσους τοίχους (Σχήμα 1). Το ρομπότ θα πρέπει να κινείται εντός του χώρου, να αποφεύγει την επαφή με τους τοίχους του και τις εστίες φωτιάς που βρίσκονται σε τυχαίες θέσεις, επιλέγοντας εναλλακτικούς δρόμους διαφυγής. Εστία Φωτιάς Είσοδος >20cm Έξοδος Εστία Φωτιάς Σχήμα 1: Πιθανό σχήμα του χώρου Το ρομπότ εκκινεί τη λειτουργία του χωρίς μηχανική επαφή. Οι τοίχοι του δωματίου οριοθετούνται από ταινία, πλάτους 18 χιλιοστών, μαύρου χρώματος. Η ταινία είναι επικολλημένη σε λεία επιφάνεια υπόλευκου χρώματος, μέσης αντανακλαστικότητας (ματ). Το ρομπότ κινείται μέσα στο χώρο αποφεύγοντας τους ενδιάμεσους τοίχους και τις εστίες φωτιάς. Οι διάδρομοι που οριοθετούνται από τους εσωτερικούς και εξωτερικούς τοίχους του χώρου έχουν πλάτος μεγαλύτερο των 20 cm. Το ρομπότ απαγορεύεται να διέλθει πάνω από ενδιάμεσο τοίχο. Οι εστίες φωτιάς έχουν κυλινδρικό σχήμα με διαστάσεις διαμέτρου 4 cm και ύψους 1,5cm. Το ρομπότ απαγορεύεται να έρθει σ επαφή με τις εστίες φωτιάς ή να τις μετακινήσει. -9-