ΠΣΤΥΙΑΚΗ ΔΡΓΑΙΑ ΘΔΜΑ ΜΔΛΔΣΗ ΥΔΓΙΑΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΣΤΞΗ ΚΙΝΟΤΜΔΝΟΤ ΡΟΜΠΟΣ ΚΑΙ Ο ΔΛΔΓΥΟ ΣΟΤ ΜΔ ΦΩΝΗΣΙΚΔ ΔΝΣΟΛΔ

Transcript

1 ΣΔΙ ΑΝΑΣΟΛΙΚΗ ΜΑΚΔΓΟΝΙΑ ΚΑΙ ΘΡΑΚΗ ΥΟΛΗ ΣΔΥΝΟΛΟΓΙΚΧΝ ΔΦΑΡΜΟΓΧΝ ΣΜΗΜΑ ΜΗΥΑΝΙΚΧΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΠΣΤΥΙΑΚΗ ΔΡΓΑΙΑ ΘΔΜΑ ΜΔΛΔΣΗ ΥΔΓΙΑΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΣΤΞΗ ΚΙΝΟΤΜΔΝΟΤ ΡΟΜΠΟΣ ΚΑΙ Ο ΔΛΔΓΥΟ ΣΟΤ ΜΔ ΦΩΝΗΣΙΚΔ ΔΝΣΟΛΔ ΟΝΟΜΑΣΔΠΧΝΤΜΟ: ΣΑΣΑΚΗ ΑΓΓΔΛΟ Α.Δ.Μ.: 2408 ΔΠΙΒΛΔΠΧΝ ΚΑΘΗΓΗΣΗ: Γξ. ΠΑΥΙΓΗ ΘΔΟΓΧΡΟ ΚΑΒΑΛΑ 2015

2 ΔΤΥΑΡΙΣΙΔ Θα ήζεια λα επραξηζηήζσ ηνλ Καζεγεηή κνπ Γξ. Θεφδσξν Παρίδε Δπίθνπξν Καζεγεηή ηνπ ηκήκαηνο Μεραληθψλ Πιεξνθνξηθήο γηα ηελ εκπηζηνζχλε πνπ κνπ έδεημε αλαιακβάλνληαο ηελ επίβιεςε ηνπ παξφληνο ζέκαηνο κέρξη λα θηάζνπκε ζηελ πινπνίεζε ηνπ. 1

3 Αυιερωμένο στοσς γονείς μοσ... 2

4 Πίνακαρ πεπιεσομένυν Κεθάιαην 1 Δηζαγσγή Aλαγλψξηζε θσλήο Μέζνδνη θαη ηερλνινγίεο κεηαηξνπήο ηεο θσλήο ζε δεδνκέλα Hidden Markov Models (ΗΜΜs) Νεσρφληθά Δίθησα Πξνβιήκαηα ζηελ αλαγλψξηζε ηεο νκηιίαο Φσλεηηθέο εληνιέο ζηα θηλεηά ηειέθσλα smartphones Vlingo Φσλεηηθέο εληνιέο ζηνπο ππνινγηζηέο (Web Speech ) Φσλεηηθέο εληνιέο ζηα ζπίηηα (ελεξγνπνίεζε πφξηαο) Κεθάιαην 2 Θεσξεηηθή Δηζαγσγή Κεληξηθή Μνλάδα Δπεμεξγαζίαο Μλήκεο Υξνληζκφο Γηαθνπέο θαη Δπαλαηνπνζέηεζε χγρξνλε θαη αζχγρξνλε επηθνηλσλία Κεθάιαην 3 Πεξηθεξεηαθά ζπζηήκαηα ηνπ ξνκπνηηθνχ νρήκαηνο πζθεπή αλαγλψξηζεο θσλήο Arduino Mega Arduino Leonardo πζθεπή RX2 (Πιαθέηα Ορήκαηνο) Όρεκα Αηζζεηήξηα απφζηαζεο Οζφλε LCD Shield 16x2 πξνζαξκνζκέλε ζε Arduino Leonardo Αηζζεηήξην Θεξκνθξαζίαο L298N γέθπξεο (bridge motor shields) Ρνκπνηηθφο Βξαρίνλαο OWI Κεθάιαην 4 Αλάιπζε Πεξηγξαθή ηνπ Λνγηζκηθνχ Γιψζζα Πξνγξακκαηηζκνχ

5 4.2 Λνγηζκηθν Ι (arduino ) Λνγηζκηθφ ΙΙ (EasyVr Commander) Γεκηνπξγία Αλάπηπμε θαη Δθκάζεζε Φσλεηηθψλ Δληνιψλ Γηαγξάκκαηα Ρνήο Δληνιέο ηεο Αξπάγεο Κεληξηθφ πξφγξακκα Δληνιέο ηεο Κίλεζεο ηνπ Αγθψλα ηνπ Ρνκπνηηθνχ Βξαρίσλα Δληνιέο θίλεζεο ηεο βάζεο ηνπ Ρνκπνηηθνχ Βξαρίνλα Αλαιπηηθή επεμήγεζε ηκεκάησλ ηνπ θψδηθα Σκήκα Κψδηθα LCD Σκήκα Κψδηθα αηζζεηήξα ζεξκνθξαζίαο Σκήκα Κψδηθα Φσλεηηθψλ Δληνιψλ Σκήκα Κψδηθα Αξπάγεο Σκήκα Κψδηθα Βάζεο Βξαρίνλα Σκήκα Κψδηθα Ρνκπνηηθνχ Βξαρίνλα (επηπιένλ θηλήζεηο) Σκήκα Κψδηθα Κίλεζεο Ορήκαηνο Σκήκα Κψδηθα αηζζεηήξσλ απφζηαζεο...50 Κεθάιαην 5 Απνηειέζκαηα Υξήζεο Πεηξακαηηθά Απνηειέζκαηα Μεηξήζεηο Υξφλσλ Απφθξηζεο πζηήκαηνο Παξαδείγκαηα Λεηηνπξγίαο θαη Διέγρνπ πζηήκαηνο (Φσηνγξαθηθφ Τιηθφ φισλ ησλ ιεηηνπξγηψλ) Πεξηγξαθή Πξνβιεκάησλ Κεθάιαην 6 πκπεξάζκαηα Μειινληηθέο Πξνηάζεηο Βηβιηνγξαθία ΠΑΡΑΡΣΗΜΑ Ι ΠΑΡΑΡΣΗΜΑ IΙ

6 Πεπίλητη Σν αληηθείκελν ηεο παξνχζαο πηπρηαθήο εξγαζίαο είλαη ν ζρεδηαζκφο θαη ε θαηαζθεπή ελφο ξνκπνηηθνχ βξαρίνλα πνπ ζηεξίδεηαη ζε κηα θηλνχκελε πιαηθφξκα. Καη ηα δχν απηά ζπζηήκαηα ζα ειέγρνληαη κε θσλεηηθέο εληνιέο. Σν ζχζηεκα απνηειείηαη απφ ην φρεκα ην νπνίν θηλείηαη πξνο φιεο ηηο θαηεπζχλζεηο φπσο έλα θαλνληθφ απηνθίλεην κε ηε βνήζεηα θηλεηήξσλ θαη ην ξνκπνηηθφ βξαρίνλα πνπ θηλείηαη ζε πνιιέο θαηεπζχλζεηο θαη ηνπνζεηείηαη επάλσ ζην φρεκα. Ο βξαρίνλαο κπνξεί λα θηλείηαη ζην ρψξν, λα πεξηζηξέθεηαη θαη λα εθηειεί εληνιέο γηα λα αλνηγνθιείλεη ηελ αξπάγε πνπ βξίζθεηαη ζηελ άθξε ηνπ. Η ζρεδίαζε ηνπ βξαρίνλα έρεη ζαλ ζηφρν ηε ζπγθνκηδή θαη ηε κεηαθίλεζε βαξέσλ αληηθεηκέλσλ. 5

7 Abstract The subject of this thesis is the design and construction of a moving vehicle (robot) which is controlled by voice commands. The system consists of two parts, the first is the actual vehicle that can move in all directions like a normal car. The second part is a multidirectional movement robotic arm mounted on the vehicle. The robotic arm accepting commands can be moved and rotated in 3-D space and it is also able to open and close its end-effector. The design of the arm aims at harvest and moving of heavy objects. 6

8 Κεθάλαιο 1 - Διζαγυγή Η ξαγδαία εμέιημε ηεο ηερλνινγίαο απμάλεη ζπλερψο ηηο απαηηήζεηο ησλ λέσλ πξντφλησλ πνπ εκθαλίδνληαη κε απνηέιεζκα λα απμάλεηαη θαη ν αξηζκφο ησλ ζπζηεκάησλ πνπ εθηεινχλ θσλεηηθέο εληνιέο θαζψο ε ρξήζε ηέηνησλ ζπζθεπψλ κπαίλεη αθφκα ζηελ θαζεκεξηλφηεηα ηνπ αλζξψπνπ. Σν εχξνο ησλ ζπζθεπψλ απηψλ είλαη πνιχ κεγάιν θάλνληαο ηελ ζπγθεθξηκέλε αγνξά πνιχ ειθπζηηθή γηα λα επελδπζνχλ αξθεηά ρξήκαηα πνπ ζα νδεγήζνπλ ζηελ αλάπηπμε λέσλ ζπζηεκάησλ θαη ηερλνινγηψλ. Απφ ξνιφγηα πνπ «αθνχλε» ζε θσλεηηθέο εληνιέο, ειεθηξηθέο ζπζθεπέο πνπ ςήλνπλ κε κηα θσλεηηθή εληνιή φπσο είλαη ε θνπδίλα ή ν βξαζηήξαο κέρξη θαη απηνθίλεηα. Με ηελ ελζσκάησζε κηα ηερλνινγίαο αλαγλψξηζεο θσλεηηθψλ εληνιψλ, ζηελ πξαγκαηηθφηεηα δίλεηαη ε δπλαηφηεηα ζε κηα ζπζθεπή λα θάλεη ηηο ιεηηνπξγίεο ηεο κε αλζξψπηλεο εληνιέο. Η ηζηνξία κε ηελ αλαγλψξηζε ηεο θσλήο είλαη πνιχ παιηά αιιά ιφγσ ησλ δπζθνιηψλ θαη ηεο έιιεηςεο ησλ ηερλνινγηθψλ εξγαιείσλ δελ κπφξεζε λα αλαπηπρζεί ζε θαηαλαισηηθά πξντφληα παξά ηηο πξνζπάζεηεο πνπ είραλ γίλεη. Ο ζθνπφο ηεο παξνχζαο πηπρηαθήο είλαη ε κειέηε, ζρεδίαζε θαη αλάπηπμε θηλνχκελνπ ξνκπφη ηνπ νπνίνπ ν έιεγρνο λα γίλεηαη κε θσλεηηθέο εληνιέο. Δθηφο απφ ηε βαζηθή θίλεζε ηνπ νρήκαηνο, ν ρξήζηεο κε θσλεηηθέο εληνιέο ζα θαζνδεγεί θαη ηηο θηλήζεηο ηνπ βξαρίνλα πνπ ζηεξίδεηαη ζην φρεκα. ηε ζπλέρεηα ζα δηαζθαιηζηεί ε αλαγλψξηζε ησλ θσλεηηθψλ εληνιψλ κε ηε ρξήζε ηνπ «EasyVR Shield 2.0» πξνθεηκέλνπ λα επηηεπρζεί ν ρεηξηζκφο ηνπ νρήκαηνο κε θσλεηηθέο εληνιέο γηα ηελ θίλεζε θαη γηα ηελ απνθπγή εκπνδίσλ. Γηα φιεο ηηο παξαπάλσ ιεηηνπξγίεο ν ρξήζηεο έρεη ηε δπλαηφηεηα κέζσ ησλ θσλεηηθψλ εληνιψλ λα ελεξγνπνηήζεη ή λα απελεξγνπνηήζεη ηα επηκέξνπο ζπζηήκαηα θαζηζηψληαο ηελ ρξήζε αζθαιή ζην 100%. Η πηπρηαθή ρσξίδεηαη σο εμήο: ην Κεθάιαην 1 παξνπζηάδνληαη νη ηερλνινγίεο αλαγλψξηζεο θσλήο θαη νη εθαξκνγέο ηνπο. ην Κεθάιαην 2 γίλεηαη κηα ζεσξεηηθή εηζαγσγή θαη πεξηγξάθεηαη ν κηθξνεπεμεξγαζηήο ArduinoMega2560 ν νπνίνο είλαη θαη ε βάζε ηνπ ζπζηήκαηνο πνπ αλαπηχρζεθε. πδεηνχληαη ηα θχξηα ραξαθηεξηζηηθά θαη νη δπλαηφηεηέο ηνπ. ην Κεθάιαην 3 παξνπζηάδεηαη ε ειεθηξνληθή ζρεδίαζε ηνπ ζπζηήκαηνο. ην Κεθάιαην 4 αλαιχεηαη ην ινγηζκηθφ πνπ αλαπηχρζεθε γηα ηηο αλάγθεο ηνπ ζπζηήκαηνο, επίζεο πεξηγξάθεηαη ην πψο έγηλε ε ζπλέλσζε πιηθνχ θαη ινγηζκηθνχ ηνπ ζπζηήκαηνο θαη παξνπζηάδνληαη νη έιεγρνη πνπ έγηλαλ γηα λα επηβεβαησζεί ε ζσζηή ιεηηνπξγία ηνπ. ην Κεθάιαην 5 δίλνληαη απνηειέζκαηα ρξήζεο πεηξακαηηθά απνηειέζκαηα ηεο ιεηηνπξγίαο ηνπ νρήκαηνο θαη θσηνγξαθηθφ πιηθφ φισλ ηνλ θσλεηηθψλ εληνιψλ ζε φιεο ηηο θάζεηο ιεηηνπξγίαο ηνπ νρήκαηνο θαη ηεο αξπάγεο. 7

9 Σέινο, ζην Κεθάιαην 6 γίλεηαη κηα γεληθή απνηίκεζε ηεο πηπρηαθήο εξγαζίαο, βγαίλνπλ ηα αλάινγα ζπκπεξάζκαηα θαη γίλνληαη πξνηάζεηο γηα πεξεηαίξσ αλάπηπμε θαη βειηίσζε ηνπ ζπζηήκαηνο ζην κέιινλ. ην παξάξηεκα Ι αλαθέξνληαη αλαιπηηθά νη εγθαηαζηάζεηο φισλ ησλ επηκέξνπο πξνγξακκάησλ πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ γηα ηνλ πξνγξακκαηηζκφ ηνζν ηνπ νρήκαηνο φζν θαη ηνπ ειέγρνπ ηεο ζσζηήο ηνπ ιεηηνπξγίαο. ην παξάξηεκα ΙΙ δίλεηαη ν θψδηθαο πνπ γξάθηεθε γηα λα πινπνηεζνχλ νη ιεηηνπξγίεο ηνπ ζπζηήκαηνο ειέγρνπ,ηνζν ηνπ ζπζηεκαηνο ηεο αξπάγεο,ηνπ απηνθηλήηνπ,νζν θαη ηνπ ζπζηήκαηνο ζεξκνθξαζίαο. 1.1 Aναγνώπιζη θυνήρ Γηα λα κεηαηξαπεί ε νκηιία ζε θείκελν επί ηεο νζφλεο ή ζε εληνιή ππνινγηζηή αθνινπζείηαη κηα πνιχπινθε δηαδηθαζία. Σν πην δχζθνιν κέξνο ηεο δηαδηθαζίαο απηήο είλαη ε ζσζηή κεηαηξνπή ηνπ ήρνπ (ερεηηθά θχκαηα) ζε ςεθηαθή πιεξνθνξία, ε αλαγλψξηζε δειαδή ησλ ιέμεσλ. Δπνκέλσο ην πξψην ζηάδην ηεο αλαγλψξηζεο είλαη απηφ ζην νπνίν ηα ερεηηθά θχκαηα κέζσ ησλ δνλήζεσλ πνπ δεκηνπξγνχλ ζηνλ αέξα ζπιιέγνληαη θαη κεηαηξέπνληαη ζε αλαινγηθφ ζήκα. Ο κεηαηξνπέαο απφ αλαινγηθφ ζε ςεθηαθφ ζήκα (ADC), κεηαθξάδεη απηφ ην αλαινγηθφ θχκα ζε ςεθηαθά δεδνκέλα, ηα νπνία ν ππνινγηζηήο κπνξεί λα επεμεξγαζηεί θαη λα «θαηαιάβεη» κε θαηάιιειν πξνγξακκαηηζκφ. Γηα λα πξαγκαηνπνηεζεί απηφ ςεθηνπνηεί ή γίλεηαη δεηγκαηνιεςία, παίξλνληαο απφ ηνλ ήρν αθξηβείο κεηξήζεηο ηνπ θχκαηνο αλά ηαθηά ρξνληθά δηαζηήκαηα. Στήκα 1.1 : Ο ήτος από αλαιογηθό ζήκα γίλεηαη υεθηαθό[23] Σα θίιηξα ζπζηεκάησλ ηνπ ςεθηνπνηεκέλνπ ήρνπ, αθαηξνχλ ηνλ αλεπηζχκεην ζφξπβν θαη κεξηθέο θνξέο ηνλ ρσξίδνπλ ζε δηάθνξεο δψλεο ζπρλνηήησλ. Ο ήρνο νκαινπνηείηαη 8

10 ή ξπζκίδεηαη ζε έλα ζηαζεξφ επίπεδν ερεηηθήο έληαζεο. Μπνξεί επίζεο λα επζπγξακκηζηεί θαη ρξνληθά. Οη άλζξσπνη δε κηινχλ κε ηελ ίδηα ηαρχηεηα θη έηζη ν ήρνο πξέπεη λα ξπζκηζηεί γηα λα ηαηξηάμεη κε ηελ ηαρχηεηα ηνπ πξνηχπνπ πγηψλ δεηγκάησλ πνπ έρνπλ απνζεθεπηεί ήδε ζηε κλήκε ηνπ ζπζηήκαηνο ή ζε θάπνηα βάζε δεδνκέλσλ. ηε ζπλέρεηα ην ζήκα δηαηξείηαη ζε κηθξά ηκήκαηα ηφζν ζχληνκα φζν είλαη ην δηάζηεκα κεξηθψλ εθαηνζηψλ ηνπ δεπηεξνιέπηνπ, ή αθφκα θαη ρηιηνζηψλ ζηελ πεξίπησζε ησλ plosive consonant sounds. Σα ζχκθσλα ζηακαηνχλ λα παξάγνληαη απφ ηελ παξεκπφδηζε ηεο ξνήο ηνπ αέξα ζην θσλεηηθφ θνκκάηη, φπνπ κία απφ ηηο πεξηπηψζεηο απηέο είλαη ην «π» θαη ην «η». Σν πξφγξακκα ηφηε ηαηξηάδεη ηα γλσζηά θσλεηηθά ηκήκαηα ζηελ θαηάιιειε γιψζζα. Έλαο θζφγγνο είλαη ην κηθξφηεξν ζηνηρείν κηαο γιψζζαο, κηα αληηπξνζψπεπζε ησλ ήρσλ πνπ δεκηνπξγνχκε θαη βάδνπκε καδί γηα λα ζρεκαηίζνπκε εθθξάζεηο κε λφεκα. Τπάξρνπλ θαηά πξνζέγγηζε 40 θζφγγνη ζηε αγγιηθή γιψζζα, ελψ άιιεο γιψζζεο έρνπλ πεξηζζφηεξνπο ή ιηγφηεξνπο. Στήκα 1.2 : Δηαίρεζε ηοσ ζήκαηος θαη εληοπηζκός ηφλ θζόγγφλ[23] Στήκα 1.3: Σύλδεζε ηφλ θζόγγφλ [23] Σν επφκελν βήκα είλαη θαη ην δπζθνιφηεξν γηα λα νινθιεξσζεί θαη απνηειεί παξάιιεια ζεκείν αλαθνξάο ζηηο πεξηζζφηεξεο έξεπλεο ηεο ιεθηηθήο αλαγλψξηζεο (speech recognition). Σν πξφγξακκα εμεηάδεη ηνπο θζφγγνπο ζηα πιαίζηα ησλ άιισλ θζφγγσλ πνπ βξίζθνληαη γχξσ απφ απηά. Σξέρεη κηα πινθή απφ ζπκθξαδφκελνπο θζφγγνπο κέζσ ελφο ζχλζεηνπ ζηαηηζηηθνχ πξνηχπνπ θαη ηνπο ζπγθξίλεη κε κηα κεγάιε βηβιηνζήθε 9

11 γλσζηψλ ιέμεσλ, θξάζεσλ θαη πξνηάζεσλ. ηε ζπλέρεηα ην πξφγξακκα θαζνξίδεη ηη είπε πηζαλφηαηα ν ρξήζηεο θαη ηππψλεη ηα απνηειέζκαηα ζαλ θείκελν ή ζαλ εληνιή ηνπ ππνινγηζηή. Πάλσ ζε απηήλ ηε κεηαηξνπή έρνπλ βαζηζηεί πνιιέο ιεηηνπξγίεο ζε ηερλνινγηθφ επίπεδν φπσο γηα παξάδεηγκα ζηε ξνκπνηηθή, ζηελ θηλεηή ηειεθσλία, ζηνπο web browsers θαη γεληθψο ζηα ειεθηξνληθά ζπζηήκαηα. 1.2 Μέθοδοι και ηεσνολογίερ μεηαηποπήρ ηηρ θυνήρ ζε δεδομένα Σα πξψηα ζπζηήκαηα αλαγλψξηζεο νκηιίαο πξνζπάζεζαλ λα εθαξκφζνπλ έλα ζχλνιν γξακκαηηθψλ θαη ζπληαθηηθψλ θαλφλσλ γηα ηελ νκηιία. Αλ νη ιέμεηο ηαίξηαδαλ ζε έλα ζπγθεθξηκέλν ζχλνιν θαλφλσλ, ην πξφγξακκα ζα κπνξνχζε λα θαζνξίζεη πνηεο είλαη απηέο νη ιέμεηο.χζηφζν, ε αλζξψπηλε γιψζζα έρεη πνιιέο εμαηξέζεηο ζηνπο θαλφλεο, αθφκα θαη φηαλ νκηιείηαη κε ζπλέπεηα. Οη δηαθνξεηηθέο πξνθνξέο, νη δηάιεθηνη θαη νη ηδηνκνξθίεο κπνξνχλ λα αιιάμνπλ θαηά πνιχ ηνλ ηξφπν παξνπζίαζεο νξηζκέλσλ ιέμεσλ ή θξάζεσλ ζε κηα νκηιία. Σα ζχγρξνλα ζπζηήκαηα αλαγλψξηζεο νκηιίαο γεληθήο ρξήζεο, ζηελ πιεηνςεθία ηνπο ζηεξίδνληαη ζε πνιχπινθα ζηαηηζηηθά θαη καζεκαηηθά κνληέια. Απηά ηα ζπζηήκαηα ρξεζηκνπνηνχλ ηελ πηζαλφηεηα θαη καζεκαηηθέο ζπλαξηήζεηο γηα λα θαζνξίζνπλ ηελ πιένλ πηζαλή έθβαζε. χκθσλα κε ηνλ John Garofolo, Γηεπζπληήο Οκάδα Οκηιίαο ζην Δξγαζηήξην Σερλνινγίαο Πιεξνθνξηψλ ηνπ Δζληθνχ Ιλζηηηνχηνπ Πξνηχπσλ θαη Σερλνινγίαο, ηα δχν κνληέια πνπ θπξηαξρνχλ ζηνλ ηνκέα ηεο αλαγλψξηζεο νκνιίαο ζήκεξα είλαη ην «Hidden Markov Model» ή αιιηψο «HMMs» θαη ηα «Νλεπξσληθά δίθηπα». Απηέο νη κέζνδνη πεξηιακβάλνπλ ζχλζεηεο καζεκαηηθέο ιεηηνπξγίεο πξνθεηκέλνπ ην ζχζηεκα λα ιάβεη ηηο πιεξνθνξίεο πνπ είλαη γλσζηέο γηα λα θαηαιάβεη ηηο πιεξνθνξίεο πνπ θξχβνληαη ζηελ νκηιία Hidden Markov Models (ΗΜΜs) ηε ζεσξία ησλ πηζαλνηήησλ, έλα κνληέιν Markov είλαη έλα ζηνραζηηθφ κνληέιν πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα κνληεινπνηήζεη ηπραία αιιαγή ησλ ζπζηεκάησλ φπνπ ππνηίζεηαη φηη κειινληηθέο θαηαζηάζεηο εμαξηψληαη κφλν απφ ηελ παξνχζα θαηάζηαζε θαη φρη ζηελ αιιεινπρία ησλ γεγνλφησλ πνπ πξνεγήζεθαλ (δειαδή, αλαιακβάλεη ηελ ηδηφηεηα Markov). Σν ίδην ζπκβαίλεη θαη ζηελ αλαγλψξηζε ηεο θσλήο ζηα ζηαηηζηηθά κνληέια φπνπ ε έμνδνο είλαη κηα αθνινπζία απφ ζχκβνια. Οη ΗΜΜ ρξεζηκνπνηνχληαη ζηελ αλαγλψξηζε νκηιίαο, δηφηη έλα ζήκα ιφγνπ κπνξεί λα ζεσξεζεί σο έλα ηκεκαηηθά ζηάζηκν ζήκα ή έλα ζηαηηθφ ζήκα ζχληνκνπ ρξφλνπ. ε ζχληνκν ρξνληθφ δηάζηεκα θιίκαθαο (π.ρ., 10 ρηιηνζηά ηνπ δεπηεξνιέπηνπ), ε νκηιία κπνξεί λα πξνζεγγηζηεί σο ζηάζηκε δηαδηθαζία. Πην ζπγθεθξηκέλα ζε έλα κνληέιν HMMs θάζε θζφγγνο απνηειεί έλαλ ζπλδεηηθφ θξίθν. Κάζε θζφγγν πνπ δέρεηαη ην ζχζηεκα σο είζνδν ηνλ ζπγθξίλεη κε ηνπο γλσζηνχο 10

12 θζφγγνπο πνπ είλαη απνζεθεπκέλνη ζηε βάζε δεδνκέλσλ θαη ηνλ πξνζζέηεη ζηελ αθνινπζία ησλ θζφγγσλ πξνθεηκέλνπ λα δεκηνπξγεζεί ε ιέμε.. Σν κνληέιν απηφ φπσο πξναλαθέξζεθε είλαη ζηαηηζηηθφ κνληέιν φκσο θαη γηα ην ιφγν απηφ δεκηνπξγεί έλα δελδξνεηδέο δηάγξακκα κε θζφγγνπο πνπ κνηάδνπλ θαη ζηε ζπλέρεηα ηνπο αμηνινγεί θαη εκθαλίδεη ηελ ιέμε πνπ έρεη ηε κεγαιχηεξε πηζαλφηεηα. Αθνινπζεί έλα παξάδεηγκα κε ηελ αγγιηθή ιέμε «Potato» γηα ηελ θαιχηεξε θαηαλφεζε ηεο ιεηηνπξγίαο απηήο. (εηθφλα κε ηελ ιέμε potato) Η δηαδηθαζία απηή ηεο αλαγλψξηζεο ησλ θζφγγσλ θαη ζηε ζπλέρεηα ε δεκηνπξγία ηεο ιέμεο ε νπνία πξνθχπηεη απφ ηελ αθνινπζία ηνπο, γίλεηαη αθφκε πην απαηηεηηθή φηαλ πξφθεηηαη γηα θξάζεηο ή πξνηάζεηο νιφθιεξεο. Μηα απφ ηηο πην δχζθνιεο απνθάζεηο πνπ πξέπεη λα ιάβεη ην ζχζηεκα είλαη πφηε ζηακαηάεη θάζε ιέμε θαη μεθηλάεη κηα λέα ιέμε. Πνιιέο θνξέο ζηελ νκηιία δελ γίλνληαη αληηιεπηέο νη παχζεηο. Έλα απφ ηα πην θιαζζηθά παξαδείγκαηα ηηο ζπγθεθξηκέλεο ζχγρπζεο είλαη κε ηελ αγγιηθή θξάζε «recognize speech» πνπ ζεκαίλεη «αλαγλψξηζε νκηιίαο» αιιά κνηάδεη πνιχ κε ηελ θξάζε «wreck a nice beach» πνπ ζεκαίλεη «θαηαζηξέςηε κηα φκνξθε παξαιία». Σν πξφγξακκα πξνθεηκέλνπ λα αλαγλσξίζεη ηηο δχν απηέο θξάζεηο ζα εξγαζηεί σο εμήο: Γηα ηελ πξψηε θξάζε "recognize speech": r eh k ao g n ay z s p iy ch Γηα ηελ δεχηεξε θξάζε "wreck a nice beach": r eh k ay n ay s b iy ch Σν πξφβιεκα πξνθχπηεη απφ ην πιήζνο ησλ πηζαλνηήησλ πνπ ζα πξέπεη λα ειέγμεη ην ζχζηεκα. Αλ ην πξφγξακκα ρξεζηκνπνηεί έλα ηππηθφ ιεμηιφγην κε 60,000 ιέμεηο ηφηε ζα πξνθχπηνπλ 216 ηξηζεθαηνκκχξηα ζπλδπαζκνί. Αθφκε θαη νη πην ζχγρξνλνη ππνινγηζηέο δπζθνιεχνληαη λα θάλνπλ ηφζνπο πνιινχο ππνινγηζκνχο ζε κηθξφ ρξνληθφ δηάζηεκα. Έρεη ζεκαζία θαη ε ηαρχηεηα θαζψο δελ κπνξεί γηα κηα κηθξή θξάζε λα ρξεηάδεηαη κηα νιφθιεξε ψξα πξνθεηκέλνπ λα αλαγλσξηζηεί. χκθσλα κε ηνλ John Garofolo ε ιχζε ζην πξφβιεκα απηφ πξνθχπηεη απφ ηελ εθπαίδεπζε ηνπ ζπζηήκαηνο. Φνξηψλνπλ ην ζχζηεκα κε ρηιηάδεο ψξεο νκηιίαο θαη εθαηνληάδεο ρηιηάδεο θείκελα. Απηφ ην εθπαηδεπηηθφ πιηθφ ρξεζηκνπνηείηαη πξνθεηκέλνπ λα δεκηνπξγεζεί έλα αθνπζηηθφ κνληέιν ησλ ιέμεσλ, ησλ θξάζεσλ θαζψο θαη ησλ δηθηχσλ πηζαλνηήησλ ζε πξνηάζεηο. Πξνθεηκέλνπ λα επηηεπρζεί ην βέιηηζην απνηέιεζκα απφ απηφ ην ζχζηεκα εθπαίδεπζεο ρξεηάδεηαη λα ιεηηνπξγνχλ θαη λα βειηησζνχλ ηα ζπζηήκαηα ιήςεο απνθάζεσλ πξνθεηκέλνπ θάζε θνξά λα είλαη πην γξήγνξνο θαη νξζφο ν ππνινγηζκφο ηνπ ηειηθνχ απνηειέζκαηνο[24]. 11

13 1.2.2 Νεσρωνικά Δίκτσα Σα λεπξσληθά δίθηπα έρνπλ αλαδεηρζεί σο κηα πνιχ θαιή πξνζέγγηζε αθνπζηηθήο κνληεινπνίεζεο ASR ζηα ηέιε ηεο δεθαεηίαο ηνπ Απφ ηφηε, ηα λεπξσληθά δίθηπα έρνπλ ρξεζηκνπνηεζεί ζε πνιιέο εθαξκνγέο ηεο αλαγλψξηζεο νκηιίαο, φπσο ε ηαμηλφκεζε θσλεκάησλ αιιά θαη ζε αλαγλψξηζε απνκνλσκέλσλ ιέμεσλ. ε αληίζεζε κε ην πξνεγνχκελν κνληέιν, ην ΗΜΜs, ηα λεπξσληθά δίθηπα δελ θάλνπλ ππνζέζεηο θαη βάζε ζηαηηζηηθψλ ηδηνηήησλ, θάηη πνπ ηα θαζηζηά ειθπζηηθά κνληέια αλαγλψξηζεο ηεο νκηιίαο. Όηαλ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα λα εθηηκήζνπλ ηηο πηζαλφηεηεο ελφο ραξαθηεξηζηηθνχ ηκήκαηνο ηεο νκηιίαο, ηα λεπξσληθά δίθηπα επηηξέπνπλ ηε δηαθξηηηθή θαηάξηηζεο ηνπο κε έλα θπζηθφ θαη απνηειεζκαηηθφ ηξφπν. Λίγεο παξαδνρέο ζρεηηθά κε ηηο ζηαηηζηηθέο ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ εηζφδνπ γίλεηαη ζηα λεπξσληθά δίθηπα. Χζηφζν, παξά ηελ απνηειεζκαηηθφηεηά ηνπο, ραξαθηεξίδνληαη κνλάδεο ζχληνκνπ ρξφλνπ. Απηφ ζεκαίλεη πσο είλαη απνηειεζκαηηθά γηα κεκνλσκέλεο ιέμεηο αιιά ηα λεπξσληθά δίθηπα είλαη ζπάληα απνηειεζκαηηθά γηα θξάζεηο ή αθφκα θαη πξνηάζεηο νιφθιεξεο. Απηφ νθείιεηαη θπξίσο ζηε έιιεηςε ηεο ηθαλφηεηαο λα δηακνξθψζεη ρξνληθή εμάξηεζε [1]. Στήκα 1.4: Έλα ησπηθό Νεσρφληθό Δίθησο[22] Μεξηθά πην εμειηγκέλα κνληέια πνπ ζηεξίδνληαη ζηα Νεπξσληθά Γίθηπα φπσο είλαη ηα «Recurrent Neural Networks (RNN's)» θαη ην «Time Delay Neural Networks (TDNN's)» έρνπλ θαηαθέξεη λα εληνπίζνπλ θαη λα ρξεζηκνπνηήζνπλ ηελ ρξνληθή εμάξηεζε κε ζθνπφ ηελ νξζή αλάγλσζε ηεο νκηιίαο. Απηφ φκσο θαζηζηά ηνπο ππνινγηζκνχο πνπ ρξεηάδνληαη πνιχ ρξνλνβφξνπο κε απνηέιεζκα λα ρξεηάδνληαη πνιινχο πφξνπο ζε ππνινγηζηηθή ηζρχ αλεβάδνληαο θαη ην θφζηνο. 12

14 Παξά ηελ απνηειεζκαηηθφηεηά ηνπο, ιφγσ ηνπ θφζηνπο δελ κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ αθφκα θαη πνιχ πεξηζζφηεξν δελ κπνξνχλ λα θπθινθνξήζνπλ ζην επξχ θνηλφ ζπζηήκαηα πνπ ρξεζηκνπνηνχλ λεπξσληθά δίθηπα γηα ηελ αλαγλψξηζε θσλήο [2] Πποβλήμαηα ζηην αναγνώπιζη ηηρ ομιλίαρ Όπσο πξναλαθέξζεθε θαη ζηελ αλάιπζε ησλ κεζφδσλ αλαγλψξηζεο νκηιίαο ππάξρνπλ αξθεηά πξνβιήκαηα ηα νπνία κέζα απφ ζπλερείο έξεπλεο βειηηψλνληαη αιιά κέρξη θαη ζήκεξα θαλέλα ζχζηεκα δελ έρεη θαηαθέξεη λα ιεηηνπξγήζεη κε απφιπηε αθξίβεηα θαη νξζφηεηα ζηελ αλαγλψξηζε ηελ νκηιίαο. Παξαθάησ αλαιχνληαη νη παξάγνληεο ζηνπο νπνίνπο νθείιεηαη απηή ε έιιεηςε νξζφηεηαο. Θόρσβος Έλαο βαζηθφο παξάγνληαο γηα λα κπνξέζεη έλα ζχζηεκα λα κεηαηξέςεη ηε θσλή ζε ςεθηαθέο πιεξνθνξίεο είλαη ν θαζαξφο ήρνο ρσξίο ζφξπβν απφ άιιεο πεγέο. Πνιιέο θνξέο ην κηθξφθσλν θαηαγξάθεη καδί κε ηε θσλή θαη άιινπο ήρνπο απφ ην παξαζθήλην θάλνληαο ηελ αλαγλψξηζε πνιχ δχζθνιε. Πάλσ ζε απηφ ην ζέκα ππάξρνπλ αξθεηέο ιχζεηο φπσο είλαη θάπνηεο λέεο ηερλνινγίεο εμειηγκέλσλ κηθξνθψλσλ φπνπ πξνζπαζνχλ λα κεηψζνπλ ην ζφξπβν ζην ειάρηζην θαη λα απνκνλψζνπλ ηελ αλζξψπηλε θσλή. Μηα άιιε ιχζε γηα ηελ θαηαπνιέκεζε ηνπ ζνξχβνπ είλαη ε θαηαγξαθή ηεο νκηιίαο κέζα απφ έλα απνκνλσκέλν δσκάηην κε πνιχ θαιή ερνκφλσζε. Απηφ βέβαηα θάλεη ην ζπγθεθξηκέλν ζχζηεκα απξφζηην ζην επξχ θνηλφ. Σσδήτεσε πολλών ατόμων Δίλαη εχθνιν γηα έλα πξφγξακκα λα αλαιχζεη κηα ιέμε θαη λα ηελ αλαγλσξίζεη. Απηφ φκσο γίλεηαη δπζθνιφηεξν φηαλ πξφθεηηαη γηα θξάζε ή πξφηαζε. Πνιιέο θνξέο ην ζχζηεκα δελ κπνξεί λα θαηαλνήζεη πφηε ηειεηψλεη κηα ιέμε θαη μεθηλάεη κηα άιιε θαζψο πνιιέο θνξέο ζηελ νκηιία δελ ππάξρνπλ νη παχζεηο. Σν πξφβιεκα απηφ γηγαληψλεηαη φηαλ πξφθεηηαη γηα ζπλνκηιία δχν νη πεξηζζφηεξσλ αλζξψπσλ. Σν ζχζηεκα δελ κπνξεί λα θαηαιάβεη θάζε θνξά πνηνο είλαη απηφο πνπ κηιάεη ή φηαλ θάπνηνο δηαθφπηεη ηνλ άιινλ. Απηφ έρεη ζαλ απνηέιεζκα ε έμνδνο ηεο αλαγλψξηζεο ηεο νκηιίαο λα είλαη ζρεδφλ εμνινθιήξνπ ιαλζαζκέλε. 13

15 Υπολογιστική ιστύς Σξέρνληαο ηα ζηαηηζηηθά κνληέια πνπ απαηηνχληαη γηα ηελ αλαγλψξηζε νκηιίαο απαηηείηαη ηεξάζηηα ππνινγηζηηθή ηζρχεη ηνπ ππνινγηζηή ψζηε λα θάλεη απηή ηελ πνιχ βαξηά δνπιεηά. Πξνθεηκέλνπ λα κεησζεί ιίγν ε ρξήζε ηνπ επεμεξγαζηή ρξεζηκνπνηείηαη κλήκε πνπ απνζεθεχεη θάζε δπλαηφ ζπλδπαζκφ θζφγγσλ κέρξη λα θηάζεη ζηελ ηειηθή ιέμε πνπ ζα δψζεη ζαλ απνηέιεζκα. Απηφ γίλεηαη γηα ηελ πεξίπησζε πνπ ην ζχζηεκα πξέπεη λα θάλεη πίζσ γηα λα θαηαιήμεη κε ηε ζσζηή ιέμε. Ο ηαρχηεξνο πξνζσπηθφο ππνινγηζηήο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζήκεξα κπνξεί λα εμαθνινπζεί λα έρεη δπζθνιίεο κε πνιχπινθεο εληνιέο ή θξάζεηο θαη κε επηβξάδπλζε ηνπ ρξφλνπ απφθξηζεο ζεκαληηθά. Σα ιεμηιφγηα πνπ απαηηνχληαη απφ ηα πξνγξάκκαηα ηα νπνία επίζεο θαηαιακβάλνπλ έλα πνιχ κεγάιν κέξνο ηνπ ρψξνπ ζην ζθιεξφ δίζθν. Σα ηειεπηαία ρξφληα βέβαηα, νη ρψξνη απνζήθεπζεο θαη ε ηερλνινγίεο ηαρχηεηαο ηνπ επεμεξγαζηή γλσξίδνπλ ξαγδαίεο εμειίμεηο θαη απηφ είλαη εχθνια αληηιεπηφ αλ ζπγθξίλεη θαλείο ηερλνινγίεο. 1.3 Φυνηηικέρ ενηολέρ ζηα κινηηά ηηλέθυνα smartphones Η άθημε ηεο Siri απνηέιεζε νξφζεκν ζηελ αλαγλψξηζε θσλήο ζηα θηλεηά ηειέθσλα. Η εθαξκνγή δειαδή πνπ ιεηηνπξγνχζε σο πξνζσπηθή βνεζφο ηεο Apple γηα ην iphone 4S ήηαλ ε πξψηε εθαξκνγή πνπ έδεημε ηε ρξεζηκφηεηα ησλ θσλεηηθψλ εληνιψλ. Οη ηθαλφηεηεο νκηιίαο ηεο «Siri» επέηξεπαλ ζηνπο ρξήζηεο λα ρξεζηκνπνηνχλ θσλεηηθέο εληνιέο γηα λα ρεηξηζηεί θάπνηεο εξγαζίεο φπσο ε απνζηνιή κελπκάησλ, ε έλαξμε θιήζεηο θαη ε δεκηνπξγία ζπλαληήζεσλ. Μεηά ηε «Siri» αθνινχζεζαλ θαη άιιεο εηαηξίεο ρξεζηκνπνηψληαο ηηο ήδε γλσζηέο ηερλνινγίεο θαη πεγαίλνληαο θαη έλα βήκα παξαπέξα. Αθνινχζεζε ε «Nina» απφ ηελ Nuance Communications. Δθηφο απφ φιεο ηηο ιεηηνπξγίεο πνπ έθαλε ε «Siri», ε λέα εηθνληθή βνεζφο επέηξεπε ζηνπο πξνγξακκαηηζηέο λα έρνπλ πξφζβαζε ζηνλ θψδηθα θαη λα δεκηνπξγνχλ επηπιένλ δπλαηφηεηεο θάλνληαο ηε «Nina» πνιχ δηάζεκε. Πιένλ νη δχν κεγαιχηεξεο εηαηξίεο πνπ ειέγρνπλ ην κεγαιχηεξν κεξίδην ηεο αγνξάο ησλ θηλεηψλ ζπζθεπψλ πξνζθέξνπλ ζηνπο πξνγξακκαηηζηέο ην δηθφ ηνπο SDK κε ηηο βηβιηνζήθεο πξνθεηκέλνπ λα κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηήζνπλ ηηο δπλαηφηεηεο πνπ πξνζθέξεη ε ηερλνινγία ησλ θσλεηηθψλ εληνιψλ Vlingo Μηα απφ ηηο πην γλσζηέο εθαξκνγέο πνπ «αθνχλε» ηηο θσλεηηθέο εληνιέο γηα θηλεηά θαη ζπκβαηή κε φια ηα ιεηηνπξγηθά (IOS, Android, Windows, Nokia, Blackberry) είλαη ε εθαξκνγή Vlingo. Δλψ νη ζπκβαηηθέο εθαξκνγέο νκηιίαο πεξηνξίδνπλ ην εχξνο ησλ θσλεηηθψλ εληνιψλ ζε κηα δεδνκέλε εθαξκνγή (γηα παξάδεηγκα, ηα ππάξρνληα νλφκαηα ζην βηβιίν 14

16 δηεπζχλζεσλ πνπ βξίζθνληαη απνζεθεπκέλα ζην θηλεηφ), ην Vlingo δελ επηβάιιεη θαλέλα ηέηνην φξην. ε αληίζεζε κάιηζηα, ηα ζπζηήκαηα Vlingo επηηξέπνπλ ηελ είζνδν νπνηαζδήπνηε θσλεηηθήο εληνιήο θαη ζηε ζπλέρεηα ηελ αλαγλσξίδνπλ ρσξίο θακία δπζθνιία. Απηφ παξέρεη νξηζκέλα βαζηθά πιενλεθηήκαηα ζε ζρέζε κε ηηο ηξέρνπζεο ηερλνινγίεο φπσο: Η αθξίβεηα βειηηψλεηαη ζεκαληηθά ε θάζε εθαξκνγή κπνξεί λα ελεξγνπνηεζεί ε αλαγλψξηζε νκηιίαο Γελ ππάξρνπλ γξακκαηηθνί θαζνξηζκνί Απηφ επηηπγράλεηαη κέζσ ησλ πξνεγκέλσλ ηερληθψλ πξνζαξκνγήο πνπ καζαίλνπλ ηη πηζαλνινγείηαη λα πνπλ νη ρξήζηεο ζε δηαθνξεηηθέο εθαξκνγέο. Κεληξηθφ ξφιν ζε απηέο ηηο ηερληθέο, είλαη ε ηερλνινγία πνπ νλνκάδεηαη Γιψζζα Ιεξαξρηθψλ Μνληέισλ (HLMs), ε νπνία επηηξέπεη ζην Vlingo λα θιηκαθψλεη ηνπο αιγνξίζκνπο ζε εθαηνκκχξηα ιέμεηο ηνπ ιεμηινγίνπ θαη ζε εθαηνκκχξηα ρξήζηεο. Πξνθεηκέλνπ λα επηηεπρζεί αθξίβεηα ζε καδηθέο θιίκαθεο, ε ηερλνινγία Vlingo πεξηιακβάλεη ηα αθφινπζα ζηνηρεία: Μνληέιν Ιεξαξρηθήο Γιψζζαο πνπ βαζίδεηαη ζηελ αλαγλψξηζε νκηιίαο. Έρνπλ αληηθαηαζηαζεί νη πεξηνξηζκνί ηεο γξακκαηηθήο θαη ηα ζηαηηζηηθά γισζζηθά κνληέια κε πνιχ κεγάιν ιεμηιφγην (εθαηνκκχξηα ιέμεηο) ηνπ κνληέινπ Ιεξαξρηθήο Γιψζζαο (HLMs). Απηέο νη HLMs βαζίδνληαη ζε θαζνξηζκέλα ζηαηηζηηθά κνληέια γηα λα πξνβιέςνπλ πνηεο ιέμεηο νη ρξήζηεο είλαη πηζαλφ λα πνπλ θαη πψο νη ιέμεηο νκαδνπνηνχληαη κεηαμχ ηνπο (γηα παξάδεηγκα, "Αο ζπλαληεζνχκε ζην ", είλαη πηζαλφ λα αθνινπζείηαη απφ ην φλνκα ελφο ηφπνπ). Αλ θαη δελ ππάξρνπλ πεξηνξηζκνί, ηα κνληέια είλαη ζε ζέζε λα ιακβάλνπλ ππφςε ηη έρνπλ πεη νη ρξήζηεο ζε ζπγθεθξηκέλν πιαίζην θεηκέλνπ ζε ζπγθεθξηκέλε εθαξκνγή θαη θπζηθά κπνξεί ην απνηέιεζκα λα βειηησζεί θαηά ηε ρξήζε. ε αληίζεζε κε ηηο πξνεγνχκελεο γεληέο ησλ ζηαηηζηηθψλ γισζζηθψλ κνληέισλ, ε λέα ηερλνινγία HLM πνπ αλαπηχζζεηαη απφ ηε Vlingo βάδεη ζε θιίκαθα ηηο εξγαζίεο ησλ κνληέισλ ησλ εθαηνκκπξίσλ πηζαλψλ ιέμεσλ. Προσαρμογή τοσ σσστήματος Πξνθεηκέλνπ λα επηηεπρζεί πςειή αθξίβεηα, ην Vlingo θάλεη αξθεηέο πξνζαξκνγέο ζηα απνηειέζκαηα κε ζθνπφ λα είλαη φζν ην δπλαηφλ πην αθξηβήο ε αλαγλψξηζε ηεο θάζε νκηιίαο. Δθηφο απφ ηελ πξνζαξκνγή ησλ HLMs, ην ζχζηεκα πξνζαξκφδεηαη ζε πνιιά ραξαθηεξηζηηθά ηνπ ρξήζηε θαη ησλ εθαξκνγψλ, φπσο ηελ εθκάζεζε ησλ ηχπσλ νκηιίαο ησλ αηφκσλ θαη ησλ νκάδσλ ρξεζηψλ, εθκάζεζε λέσλ ιέμεσλ, κάζεζε πνηεο ιέμεηο είλαη πην πηζαλφ λα κηιήζεη ζε κηα ζπγθεθξηκέλε εθαξκνγή ή απφ έλα ζπγθεθξηκέλν ρξήζηε, θαη ηελ εθκάζεζε πξνθνξάο ησλ ιέμεσλ κε βάζε ηε ρξήζε. Η πξνζαξκνγή εθαξκφδεηαη ζε κεκνλσκέλνπο ρξήζηεο, θαζψο θαη ζε φινπο ηνπο ρξήζηεο. ε αληίζεζε κε άιιεο ηερλνινγίεο αλαγλψξηζεο νκηιίαο πνπ απαηηνχλ εληαηηθή ρεηξσλαθηηθή εξγαζία ζηηο ερεηηθέο εηζφδνπο αλαγλψξηζεο, ε Vlingo 15

17 πξνζαξκνγή είλαη απηνκαηνπνηεκέλε θαη νινθιεξσκέλε, νδεγψληαο ζε ζπλερείο βειηηψζεηο γηα ηνπο ρξήζηεο. Η δηαδηθαζία ηεο πξνζαξκνγήο θαίλεηαη ζην παξαθάησ ζρήκα. Στήκα 1.5: Δηάγρακκα ιεηηοσργίας Vlingo 1.4 Φυνηηικέρ ενηολέρ ζηοςρ ςπολογιζηέρ (Web Speech ) Σν Web Speech API είλαη ζρεδηαζκέλν γηα λα θάλεη ηελ αλάιπζε θαη ηε ζχλζεζε ηεο θσλήο. Η ηερλνινγία απηή επηηξέπεη ζηνπο ρξήζηεο ηνπ δηαδηθηχνπ λα ζηείινπλ εηζφδνπο νκηιίαο ζε δηαδηθηπαθέο εθαξκνγέο. Οη δηαδηθηπαθέο εθαξκνγέο ρξεζηκνπνηνχλ ην Web Speech API γηα λα κεηαηξέςεη ηελ νκηιία ζε θείκελν. Αθφκε θαη νη ρξήζηεο ησλ θηλεηψλ ηειεθψλσλ νη νπνίνη έρνπλ ζπλεζίζεη ηελ νκηιία σο κηα λέα κέζνδν εηζαγσγήο, επί ηνπ παξφληνο είλαη αζπλήζηζην λα ειέγρνπλ κε θσλεηηθφ έιεγρν ζηηο δηαδηθηπαθέο ηνπο εθαξκνγέο Τπάξρνπλ αξθεηνί ιφγνη γηα ηνπο νπνίνπο ε νκηιία ζαλ είζνδνο ζε δηαδηθηπαθέο εθαξκνγέο ζα κπνξνχζε λα είλαη επσθειήο γηα ηνπο ρξήζηεο. Πξψηνο θαη θχξηνο ιφγνο, αλνίγνληαο ην πεδίν γηα κηα λέα κέζνδν εηζαγσγήο δηεπθνιχλεη ηελ πξνζβαζηκφηεηα. Αθξηβψο φπσο ζχζηεκα Braille ην νπνίν επηηξέπεη ζηνπο ρξήζηεο κε πξνβιήκαηα φξαζεο λα πιεθηξνινγνχλ ρσξίο λα θνηηάδνπλ αιιά κε ηελ αθή ηνπο. Η νκηιία επνκέλσο κπνξεί λα απνηειεί έλα βνιηθφ κέζν ελαιιαθηηθήο κεζφδνπ εηζφδνπ. Δπίζεο, ε νκηιία είλαη κηα κέζνδνο εηζαγσγήο ε νπνία δελ δεζκεχεη ηα ρέξηα ηνπ ρξήζηε φπσο θάλνπλ ηα θιαζζηθά κέζα εηζαγσγήο ζήκεξα φπσο είλαη ην πιεθηξνιφγην θαη ην πνληίθη. Έλαο άιινο πνιχ θαιφο ιφγνο γηα ηνλ νπνίν ζα ήηαλ σθέιηκε ε νκηιία σο κέζν εηζαγσγήο εληνιψλ είλαη ε κεγάιε ρξήζε ησλ θηλεηψλ ζπζθεπψλ. ηελ ζχγρξνλε επνρή, ε δηάθξηζε κεηαμχ ησλ εθαξκνγψλ ησλ ζηαζεξψλ ππνινγηζηψλ, ησλ δηαδηθηπαθψλ εθαξκνγψλ αιιά θαη ησλ εθαξκνγψλ γηα θηλεηά ηειέθσλα ζηγά ζηγά εθκεδελίδεηαη. 16

18 Η εμέιημε απηή αληαλαθιάηαη ζηελ αγνξά ησλ ειεθηξνληθψλ ζπζθεπψλ, πνπ αθνξά θνξεηνχο ππνινγηζηέο κε νζφλε αθήο, θνξεηνχο ππνινγηζηέο «tablet» ζε δηάθνξα κεγέζε θαη έλα επξχ θάζκα θηλεηψλ ηειεθψλσλ. ε έλα ηέηνην πεξηβάιινλ, νη δηαδηθηπαθέο εθαξκνγέο πνπ δέρνληαη έλα επξχ θάζκα κεζφδσλ εηζαγσγήο κπνξεί λα απνθηήζνπλ έλα πιενλέθηεκα έλαληη ησλ αληαγσληζηψλ. Με ιίγα ιφγηα, ε εηζαγσγή νκηιίαο ζην δηαδίθηπν ζα κπνξνχζε λα εληζρχζεη ηελ εκπεηξία ησλ ρξεζηψλ, ζα κπνξνχζε λα επηηξέςεη ζε εθαξκνγέο web λα ρξεζηκνπνηνχλ πνιιαπιέο κεζφδνπο εηζαγσγήο. Σν Web Speech API είλαη έλα πεηξακαηηθφ πξφγξακκα ην νπνίν ζηεξίδεηαη ζηελ JavaScript API. Η πεηξακαηηθή θχζε είλαη έλαο ιφγνο γηα ηνλ νπνίν ε εηζαγσγή κέρξη ζηηγκήο έρεη παξακείλεη σο επί ην πιείζηνλ κε θεξδνζθνπηθνχ ραξαθηήξα. Έλα βαζηθφ ραξαθηεξηζηηθφ ην Web Speech API είλαη πσο δηαηίζεηαη δσξεάλ πξνθεηκέλνπ νη πξνγξακκαηηζηέο λα δεκηνπξγήζνπλ εθαξκνγέο ρξεζηκνπνηψληαο ηνλ θψδηθα. Οη πξνγξακκαηηζηέο δελ αιιειεπηδξνχλ άκεζα κε ηελ δηαδηθηπαθή ππεξεζία API, αιιά κέζσ ελφο πξάθηνξα ρξήζηε κέζα απφ θάπνηεο δηαδηθαζίεο[25]. Σν Web API νκηιίαο αλαπηχζζεηαη απφ ηελ «W3C Speech API Community Team». Η πξσηνβνπιία είλαη αλνηρηή γηα φινπο, αιιά θαίλεηαη ζε κεγάιν βαζκφ νδεγείηαη απφ δχν εηαηξείεο: ηελ Google θαη ηελ openstream. Πξφθεηηαη γηα κηα πξφζθαηε πξσηνβνπιία γηα ηελ νπνία ην ζρέδην πξνδηαγξαθψλ δεκνζηεχζεθε κφιηο ηνλ Οθηψβξην ηνπ Η Google έρεη βάιεη ήδε ζε εθαξκνγή ηελ ηερλνινγία απηή ζηηο αλαδεηήζεηο ηεο φπσο θαίλεηαη θαη ζηελ παξαθάησ εηθφλα. Στήκα 1.6 : Η θφλεηηθή αλαδήηεζε ηες Google Ο θάζε ρξήζηεο παηψληαο ζην εηθνλίδην ηνπ κηθξνθψλνπ κπνξεί λα δψζεη κηα θσλεηηθή εληνιή θαη ζηε ζπλέρεηα λα κεηαηξαπεί ζε θείκελν ζην πεδίν αλαδήηεζεο ηεο κεραλήο ηεο Google. Πξνο ην παξφλ, ππάξρνπλ πέληε δεκνθηιή πξνγξάκκαηα πεξηήγεζεο πνπ ππνζηεξίδνπλ απηή ηελ ηερλνινγία, ην Google Chrome, ην Mozilla Firefox, ην Microsoft Internet Explorer, ην Safari θαη ην Opera. 17

19 Με βάζε κηα έξεπλα πνπ δηεμήρζε απφ ηνλ Julius Adorf γηα ην Royal Institute of Technology ηεο ηνθρφικεο, αμηνινγήζεθε ε επίδνζε ηεο ηερλνινγίαο απηήο θαη ε νξζφηεηα ησλ απνηειεζκάησλ. Σα απνηειέζκαηα γηα δέθα ηπραίεο πξνηάζεηο φπσο παξνπζηάδνληαη ζηνλ Πίλαθα Φυνηηικέρ ενηολέρ ζηα ζπίηια (ενεπγοποίηζη πόπηαρ) Σα ζπζηήκαηα πνπ ρξεζηκνπνηνχλ θσλεηηθέο εληνιέο κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ ζηηο θαζεκεξηλέο ζπζθεπέο ηνπ ζπηηηνχ θάλνληαο ηε δσή πην εχθνιε. Σα ζπζηήκαηα απηά κπνξεί λα είλαη νη ειεθηξηθέο ζπζθεπέο φπσο ε θνπδίλα, ε θξηηέδα, ην ςπγείν, ε ηειεφξαζε αιιά κπνξεί επίζεο λα είλαη θαη ζπζθεπέο νη νπνίεο κέρξη ζήκεξα είλαη κε ειεθηξηθέο φπσο ε πφξηα, ηα ληνπιάπηα θ.α. Έλα ηέηνην ζχζηεκα ζα εμππεξεηνχζε ηδηαίηεξα έλα άηνκν κε θηλεηηθέο δπζθνιίεο. Θα κπνξνχζε γηα παξάδεηγκα ην ζχζηεκα θσηηζκνχ ηνπ ζπηηηνχ λα ειέγρεηαη εμ νινθιήξνπ απφ θσλεηηθέο εληνιέο θάλνληαο εχθνιε ηε ρξήζε ρσξίο λα ρξεηάδεηαη ε κεηαθίλεζε απφ ηνλ έλαλ δηαθφπηε ζηνλ άιινλ πξνθεηκέλνπ λα αλάςεη ή λα ζβήζεη ην θψο ηνπ θάζε δσκαηίνπ. Άιιν έλα ηέηνην παξάδεηγκα είλαη ε ελεξγνπνίεζε ηεο πφξηαο κέζσ θσλεηηθψλ εληνιψλ. Πίλαθας 1.7 : ο πίλαθας κε ηο ποζοζηό επηηστίας γηα δέθα ησταίες θράζεης[26] Γνθηκαζηηθή Πξφηαζε Πξφηαζε πνπ αλαγλψξηζε ην ζχζηεκα Δπηηπρία He wrote his name boldly at the top of the sheet. he wrote his name boldly at the top of the sheets 90% Tend the sheep while the dog wanders the dog wanders 42% The slush lay deep along the street. this Leslie Depot Long Street 14% Their eyelids droop for want of sleep. O Reilly s group for want to sleep 28% Time brings us many changes. time brings us many changes 100% The cup cracked and spilled its contents. the cup cracked and spilled its contents 100% Pages bound in cloth make a book. pages: found in cloth make a book 85% Green moss grows on the northern side. remind girls in the northern side 42% Hoist the load to your left shoulder. push to look to your left shoulder 57% The source of the huge river is the clear spring. the source of the huge River is the clear spring 100% Σέηνηεο ζπζθεπέο ζα είραλ κεγάιε εκπνξηθή αμία θαζψο ε ρξήζε ηνπο είλαη θαηάιιειε ηφζν γηα νηθηαθή φζν θαη γηα επαγγεικαηηθή ρξήζε θαζψο ζα έιπλαλ πνιιά πξνβιήκαηα εηδηθφηεξα ζηα πιαίζηα ηεο πγηεηλήο. Έλα παξάδεηγκα εκπνξηθήο ρξήζεο ησλ θσλεηηθψλ εληνιψλ είλαη ε ρξήζε ζηα αζαλζέξ ζηηο πνιπθαηνηθίεο αιιά θαη ζε 18

20 δεκφζηνπο ρψξνπο φπσο είλαη νη δεκφζηεο ππεξεζίεο θαη εηδηθφηεξα ηα λνζνθνκεία. Σν κεγαιχηεξν πξφβιεκα ζηα λνζνθνκεία είλαη ε κεηάδνζε ησλ ηψζεσλ κέζσ ηεο αθήο. 19

21 Κεθάλαιο 2 - Θευπηηική Διζαγυγή ε απηφ ην θεθάιαην γίλεηαη ε πεξηγξαθή ησλ βαζηθψλ πιηθψλ πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ γηα ηελ πινπνίεζε ηνπ ξνκπνηηθνχ νρήκαηνο. Η βάζε ηνπ ζπζηήκαηνο είλαη ν κηθξνυπνινγηζηήο ArduinoMega2560 ηεο Atmel. Απηή ε κνλάδα ειέγρεη φια ηα ππφινηπα ππνζπζηήκαηα ηνπ νρήκαηνο (Αξπάγε, motor shields, ξφδεο, easyvr shield). Σν ζρήκα πνπ αθνινπζεί δείρλεη ηελ βαζηθή αξρηηεθηνληθή ηνπ κηθξνππνινγηζηή: Στήκα 2.1: Η αρτηηεθηοληθή ηοσ κηθροειεγθηή Arduino Mega 2560 Ο ATmega2560 είλαη έλαο κηθξνειεγθηήο 8 bit AVR ν νπνίνο βαζίδεηαη ζηελ αξρηηεθηνληθή RISC θαη ζπλδπάδεη 256KB πξνγξακκαηηδφκελεο κλήκεο flash, 4 ΚΒ εζσηεξηθήο κλήκεο EEPROM, θαη έσο 8KB εμσηεξηθήο SRAM. Μαδί κε ηνλ κηθξνεπεμεξγαζηή παξέρεηαη έλα αλαπηπμηαθφ παθέην ην νπνίν πεξηιακβάλεη ηελ πιαθέηα αλάπηπμεο θαη αμηνιφγεζεο θαζψο θαη ινγηζκηθφ κε 20

22 δηάθνξα εξγαιεία αλάπηπμεο θαη ειέγρνπ φπσο κεηαγισηηηζηέο, ζπκβνινκεηαθξαζηέο, ινγηζκηθφ εθζθαικάησζεο θαη πξνζνκνησηέο. γηα ηελ αλάπηπμε θαη ηνλ έιεγρν εθαξκνγψλ. πλνπηηθά, ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ κηθξνεπεμεξγαζηή παξνπζηάδνληαη ζηνπο παξαθάησ πίλαθα: Πίλαθαο 2.1: Αλάιπζε Υαξαθηεξηζηηθψλ Arduino mega Δπεξεπγαζηήρ Αξηζκεηηθή Λνγηθή Μνλάδα (ALU) ζπλδεδεκέλε κε 32 ελεξγνχο θαηαρσξεηέο γεληθνχ ζθνπνχ Μεηξεηήο πξνγξάκκαηνο Καηαρσξεηήο θαηάζηαζεο Γείθηεο ζσξνχ Καηαρσξεηήο εληνιψλ Μνλάδα ειέγρνπ Μνήμη 256K byte κλήκεο (flash memory) πξνγξακκαηηδφκελεο κέζα ζην ζχζηεκα 8K bytes ζηαηηθήο κλήκεο SRAM (Static Random Access Memory) 4k bytes αλαπξνγξακκαηηδφκελεο κλήκεο κφλν γηα αλάγλσζε EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) 32 ελεξγνχο θαηαρσξεηέο γεληθνχ ζθνπνχ 86 γξακκέο εηζφδνπ-εμφδνπ γεληθνχ ζθνπνχ Παπάλληλη και ζειπιακή επικοινυνία Πέληε πφξηεο εηζφδνπ-εμφδνπ πνιιαπιψλ ιεηηνπξγηψλ γηα παξάιιειε επηθνηλσλία εηξηαθφ πξνγξακκαηηδφκελν USART (Universal Synchronous-Asynchronous Receiver Transmitter) θαη ζεηξηαθή δηαζχλδεζε πεξηθεξεηαθψλ SPI (Serial Port Interface) γηα ζεηξηαθή επηθνηλσλία Υπονιζηέρ-μεηπηηέρ Έμη ρξνληζηέο κεηξεηέο κε κνξθέο ζχγθξηζεο Πξνγξακκαηηδφκελνο επηηεξεηήο ρξνληζηήο WDT (WatchDog Timer) νδεγνχκελν απφ ηαιαλησηή Γιακοπέρ Τπνζχζηεκα δηαθνπψλ κε δπλαηφηεηα εζσηεξηθψλ θαη εμσηεξηθψλ δηαθνπψλ Δκοικονόμηζη ενέπγειαρ Έμη κνληέια εμνηθνλφκεζεο ελέξγεηαο 21

23 2.1 Κενηπική Μονάδα Δπεξεπγαζίαρ H θεληξηθή κνλάδα επεμεξγαζίαο ηνπ ArduinoMega2560 είλαη ζρεδηαζκέλε κε ηελ αξρηηεθηνληθή Harvard. Απηφ ζεκαίλεη πσο ρξεζηκνπνηεί μερσξηζηνχο δηαχινπο θαη κλήκεο γηα ην πξφγξακκα θαη γηα ηα δεδνκέλα. Δίλαη ππνινγηζηήο πεξηνξηζκέλνπ ζπλφινπ εληνιψλ (RISC) θαη είλαη ζρεδηαζκέλνο έηζη ψζηε θάζε εληνιή λα εθηειείηαη ζε έλαλ θχθιν ξνινγηνχ. Απηφ γίλεηαη επεηδή γηα θάζε εληνιή πνπ εθηειείηαη, ε ακέζσο επφκελε θαιείηαη απφ ηε κλήκε πξνγξάκκαηνο κε δηνρέηεπζε ελφο επηπέδνπ. Σν ζρήκα πνπ αθνινπζεί απεηθνλίδεη ηελ αξρηηεθηνληθή ηεο θεληξηθήο κνλάδαο έιεγρνπ. Στήκα 2.2 : Αρτηηεθηοληθή ηες θεληρηθής κολάδας ειέγτοσ [16] ηελ θεληξηθή κνλάδα ειέγρνπ βξίζθνληαη νη 32 θαηαρσξεηέο εξγαζίαο νη νπνίνη ρξεζηκνπνηνχληαη γηα αξηζκεηηθέο πξάμεηο, γηα δηεπζπλζηνδφηεζε, γηα έιεγρν θαηάζηαζεο ή σο δείθηεο ζηνίβαο. ηηο πξάμεηο (αξηζκεηηθέο, ινγηθέο θαη εληνιέο ζε επίπεδν ελφο bit) ηεο Αξηζκεηηθήο θαη Λνγηθήο Μνλάδαο (ALU) δχν ηειεζηαίνη θαινχληαη απφ ην αξρείν θαηαρσξεηψλ γξήγνξεο πξφζβαζεο, εθηειείηαη ε εληνιή θαη ην απνηέιεζκα απνζεθεχεηαη πάιη ζην αξρείν θαηαρσξεηψλ. Δπίζεο ππάξρνπλ θαη εληνιέο κεηαμχ ελφο θαηαρσξεηή θαη κηαο ζηαζεξάο ή θαη εληνιέο κνλνχ θαηαρσξεηή. 22

24 Καζψο ην αξρείν γξήγνξεο πξφζβαζεο έρεη ρξφλν πξφζβαζεο ηνλ έλα θχθιν ξνινγηνχ, απηφ ζεκαίλεη φηη θαη ε ALU έρεη ρξφλν ιεηηνπξγίαο ηνλ έλα θχθιν κεραλήο γηα θάζε πξάμε. Η ξνή ηνπ πξνγξάκκαηνο ειέγρεηαη κε εληνιέο άικαηνο (είηε ππφ ζπλζήθε είηε ρσξίο) θαη κε εληνιέο θιήζεο (jump θαη call), ηθαλέο λα αλαθεξζνχλ άκεζα ζε φιν ην εχξνο δηεπζχλζεσλ. Οη πεξηζζφηεξεο εληνιέο έρνπλ απιή κνξθνπνίεζε ιέμεο ησλ 16 bits. Κάζε δηεχζπλζε ηεο κλήκεο πξνγξάκκαηνο πεξηιακβάλεη κηα εληνιή ησλ 16 ή 32 bits. ηνλ θαηαρσξεηή θαηάζηαζεο (status register) απνζεθεχνληαη νη πιεξνθνξίεο γηα ην απνηέιεζκα ηεο πην πξφζθαηεο αξηζκεηηθήο εληνιήο πρ αλ ην απνηέιεζκα ηεο πξάμεο ήηαλ κεδέλ. Βάζεη απηψλ ησλ πιεξνθνξηψλ εθηεινχληαη νη εληνιέο άικαηνο ππφ ζπλζήθε. Απφ ηνπο 32 ζπλνιηθά θαηαρσξεηέο, νη ηειεπηαίνη έμη κπνξνχλ λα ρξεηκνπνηεζνχλ γηα ηελ θαηαρψξεζε δηεπζχλζεσλ αθνχ αλ ρξεζηκνπνηεζνχλ σο δεχγε κπνξνχλ λα δξάζνπλ σο θαηαρσξεηέο έκκεζεο δηεπζπλζηνδφηεζεο 16-bit. Δπίζεο έλαο απφ ηνπο θαηαρσξεηέο απηνχο κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί θαη ζαλ δείθηεο δηεχζπλζεο γηα πίλαθεο δεδνκέλσλ νη νπνίνη είθλαη απνζεθεπκέλνη ζηελ εμσηεξηθή κλήκε Flash. O δείθηεο ζηνίβαο (stack pointer) ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ απνζήθεπζε πξνζσξηλψλ δεδνκέλσλ, ηνπηθψλ κεηαβιεηψλ θαη δηεπζχλζεσλ επηζηξνθήο κεηά απφ δηαθνπέο θαη ππνξνπηίλεο [27]. 2.2 Μνήμερ Όπσο αλαθέξζεθε ζηελ πξνεγνχκελε ελφηεηα, ν κηθξνειεγθηήο ArduinoMega2560 ρξεζηκνπνηεί μερσξηζηνχο δηαχινπο γηα ην πξφγξακκα θαη ηα δεδνκέλα. Η κλήκε πξνγξάκκαηνο ζπλδέεηαη κε ηνλ θαηαρσξεηή εληνιψλ κε έλαλ δίαπιν εχξνπο 16-bit θαη απνηειεί έλαλ ζπλερή ρψξν κηαο κλήκεο flash. Απφ ηελ άιιε, ε κλήκε δεδνκέλσλ ε νπνία έρεη εχξνο 8-bit, ζπλδέεη ηηο εζσηεξηθέο πεξηθεξεηαθέο κνλάδεο κε ηνπο θαηαρσξεηέο ειέγρνπ θαη είλαη δχν εηδψλ: α) ε ζηαηηθή κλήκε δεδνκέλσλ (SRAM) θαη β) ε κλήκε δεδνκέλσλ EEPROM. Η εζσηεξηθή ζηαηηθή κλήκε δεδνκέλσλ (SRAM) ρσξίδεηαη ζε ηξία ηκήκαηα: Σελ νκάδα ησλ 32 θαηαρσξεηψλ εξγαζίαο (8-bit). Σνπο 86 θαηαρσξεηέο εηζφδνπ θαη εμφδνπ (8-bits), νη νπνίνη ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηνλ πξνγξακκαηηζκφ αιιά θαη ηελ πξνζπέιαζε ησλ δεδνκέλσλ πνπ απφ θαη πξνο ηα πεξηθεξεηαθά ζπζηήκαηα ηνπ κηθξνειεγθηή. Αλάινγα κε ηελ ρξήζε απηψλ ησλ θαηαρσξεηψλ (πξνγξακκαηηζκφ ή πξνζπέιαζε δεδνκέλσλ) ε πξνζπέιαζή ηνπο γίλεηαη ζε δηαθνξεηηθέο δηεπζχλζεηο. Γηα ηελ επθνιία ηνπ πξνγξακκαηηζηή, νη θαηαρσξεηέο απηνί έρνπλ έλα κλεκνληθφ φλνκα θαη απηά ηα νλφκαηα θαη νη δηεπζχλζεηο ζηηο νπνίεο αληηζηνηρνχλ νξίδνληαη ζε ζπγθεθξηκέλν αξρείν, δηαθνξεηηθφ γηα θάζε κνληέιν κηθξνειεγθηή. 23

25 Σελ εζσηεξηθή ζηαηηθή κλήκε (SRAM) ε νπνία ρξεζηκνπνηείηαη θαη σο ζηνίβα (stack) ηνπ κηθξνειεγθηή. Σν κέγεζνο ηεο κλήκεο πνηθίιεη αλάινγα κε ην κνληέιν ηεο ζεηξάο κηθξνειεγθηψλ. Απφ ηελ άιιε, ε εζσηεξηθή κλήκε EEPROM είλαη δηαζέζηκε ζρεδφλ ζε φινπο ηνπο κηθξνειεγθηέο ηεο ζεηξάο θαη θπκαίλεηαη απφ 64 bytes έσο 4 Kbytes. Παξφιν πνπ ε EEPROM ρξεζηκνπνηείηαη απφ ηνλ κηθξνειεγθηή σο πεξηθεξεηαθή κλήκε θαλνληθά, θαηαρψξεζε ή αλάθηεζε δεδνκέλσλ φκσο δελ επηηξέπνληαη νη απεπζείαο πξνζπειάζεηο ζε απηήλ ηε κλήκε γηα εγγξαθή ή γηα αλάγλσζε. Γηα απηφλ ην ζθνπφ ρξεζηκνπνηνχληαη σο ελδηάκεζνη νη θαηαρσξεηέο εηζφδνπ-εμφδνπ. Σν επφκελν ζρήκα δείρλεη ηνλ ράξηε κλήκεο ηνπ κηθξνειεγθηή. Στήκα 2.3 : Χάρηες κλήκες [17] 2.3 Υπονιζμόρ Ο κηθξνειεγθηήο δηαζέηεη αξηζκφ ξνινγηψλ γηα λα ιεηηνπξγνχλ ηα δηάθνξα ππνζπζηήκαηα: Σν ξνιφη ηεο CPU (clk CPU ) είλαη απαξαίηεηo γηα ηελ εθηέιεζε γεληθψλ ππνινγηζκψλ θαη ιεηηνπξγηψλ θαζψο ζπλδέεηαη κε βαζηθά ηκήκαηα ηνπ ππξήλα ηνπ AVR φπσο γηα παξάαδεηγκα νη θαηαρσξεηέο ζηνίβαο θαη θαηάζηαζεο. Σν ξνιφη εηζφδνπ-εμφδνπ (clk I/O ) ρξεζηκνπνηείηαη απφ ηηο πεξηζζφηεξεο κνλάδεο εηζφδνπ - εμφδνπ αιιά θαη απφ ηε κνλάδα εμσηεξηθψλ δηαθνπψλ (κε θάπνηεο εμαηξέζεηο). Άξα θαηά θχξην ιφγν απηφ ην ξνιφη είλαη απαξαίηεην γηα δηαδηθαζίεο εηζφδνπ/εμφδνπ αιιά θαη γηα λα είλαη ελεξγέο νη εμσηεξηθέο δηαθνπέο. Σν ξνιφη Flash (clk FLASH ) ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ δηεπαθή Flash θαη είλαη ζπλήζσο ελεξγφ ηαπηφρξνλα κε ην ξνιφη ηεο CPU. 24

26 ην παξαθάησ ζρήκα παξνπζηάδεηαη ην βαζηθφ ζχζηεκα ρξνληζκνχ ηνπ AVR θαζψο θαη ε δηαλνκή ησλ ξνινγηψλ. Καζψο δελ είλαη απαξαίηεην φια ηα ξνιφγηα λα είλαη ελεξγά αλά πάζα ζηηγκή, ππάξρεη δπλαηφηεηα ηα ξνιφγηα πνπ δελ ρξεζηκνπνηνχληαη λα κπαίλνπλ ζε θαηάζηαζε χπλνπ, έηζη ψζηε λα εμνηθνλνκείηαη ελέξγεηα. Στήκα 2.4 : Δεκηοσργία θαη θαηαλοκή ροιογηού [27] Τπάξρνπλ δηάθνξεο ελαιιαθηηθέο ιχζεηο γηα ηελ εμσηεξηθή πεγή ξνινγηνχ: Δζσηεξηθφο ηαιαλησηήο RC. Απηή είλαη ε πξνεπηιεγκέλε πεγή ξνινγηνχ γηα ηνλ AVR. Η πξνεπηιεγκέλε ζπρλφηεηα είλαη 1MHz αιιά κπνξεί λα αιιαρζεί ζε 2, 4 ή 8 MHz αλάινγα κε ην κνληέιν ηνπ κηθξνεπεμεξγαζηή. Σν κεηνλέρηεκα απηήο ηεο πεγήο είλαη φηη ε ζπρλφηεηα κεηαβάιιεηαη αλάινγα κε ηελ ηάζε θαη ηελ ζεξκνθξαζία ηεο ζπζθεπήο. Άξα απηή ε ιχζε δελ είλαη θαηάιιειε γηα εθαξκνγέο φπνπ ρξεηάδεηαη κεγάιε αθξίβεηα θαη ζηαζεξφηεηα. UART or SPI. 25

27 Δμσηεξηθφο ηαιαλησηήο RC. Γελ ρξεζηκνπνηείηαη ζπρλά θαζψο δελ είλαη αθξηβήο, αιιά θαη ιφγσ ηνπ φηη ππάξρεη ήδε εζσηεξηθφο ηαιαλησηήο RC. Κξπζηαιιηθφο ηαιαλησηήο. Απηή είλαη ε ελδεδεηγκέλε πεγή ξνινγηνχ γηα εθαξκνγέο πνπ ρξεηάδνληαη κεγάιε αθξίβεηα ζηε ζπρλφηεηα, φπσο γηα παξάδεηγκα ζχγρξνλε επηθνηλσλία ζε κεγάιεο ηαρχηεηεο. Γηα απηφλ ηνλ ιφγν ν AVR δηαζέηεη δχν αθξνδέθηεο XTAL1 θαη XTAL2 κεηαμχ ησλ νπνίσλ κπνξεί λα ζπλδεζεί είηε θξχζηαιινο ραιαδία (quartz) είηε θεξακηθφο ζπληνληζηήο (resonator). Η ζχλδεζε γηα απηνχ ηνπ ηχπνπ ηελ πεγή ξνινγηνχ θαίλεηαη ζηελ παξαθάησ εηθφλα. Στήκα 2.5 : Οη ζσλδέζεης ηοσ θρσζηαιιηθού ηαιαληφηή. 2.4 Γιακοπέρ και Δπαναηοποθέηηζη Ο AVR ππνζηεξίδεη δηάθνξεο πεγέο δηαθνπψλ. ε θάζε κηα πεγή αληηζηνηρεί έλαο μερσξηζηφο δείθηεο ζηε κλήκε πξνγξάκκαηνο. ηνλ θαηάιιειν θαηαρσξεηή ειέγρνπ ηεο πεγήο ηεο δηαθνπήο ππάξρεη έλα bit πνπ νλνκάδεηαη bit ελεξγνπνίεζεο (enable bit), ζην νπνίν ζα πξέπεη λα δνζεί ε ηηκή 1 ψζηε λα ελεξγνπνηεζεί ε ζπγθεθξηκέλε δηαθνπή, ρσξίο λα επεξεάδεηαη ε θαηάζηαζε ησλ ππφινηπσλ δηαθνπψλ. Γηα λα ελεξγνπνηεζνχλ ηαπηφρξνλα φιεο νη δηαθνπέο, ππάξρεη ζηνλ θαηαρσξεηή θαηάζηαζεο έλα γεληθφ bit ελεξγνπνίεζεο δηαθνπψλ (Global Interrupt Enable bit). Όη δηαθνπέο έρνπλ ζεηξά πξνηεξαηφηεηαο. Η ζεηξά πξνηεξαηφηεηαο ηεο θάζε δηαθνπήο θαζνξίδεηαη απφ ηελ δηεχζπλζε ηνπ δείθηε ηεο ξνπηίλαο εμππεξέηεζεο ησλ δηαθνπψλ, θαζψο θαη ηεο ξνπηίλαο επαλαηνπνζέηεζεο (Reset). Όζν πην ρακειά βξίζθεηαη ν δείθηεο ζηε κλήκε, ηφζν πςειφηεξε είλαη ε πξνηεξαηφηεηα ηεο δηαθνπήο, κε ηε κέγηζηε πξνηεξαηφηεηα λα ηελ έρεη ην Reset. 26

28 Τπάξρνπλ δχν βαζηθνί ηχπνη δηαθνπψλ: Οη δηαθνπέο πνπ δηεγείξνληαη άκεζα απφ αιιαγή θαηάζηαζεο, δειαδή ελεξγνπνηνχληαη ηε ζηηγκή πνπ έλα γεγνλφο ζέηεη 1 ζηε αληίζηνηρε ζεκαία δηαθνπψλ (Interrupt Flag), Oη δηαθνπέο θαηάζηαζεο, δειαδή νη δηαθνπέο νη νπνίεο παξακέλνπλ ελεξγνπνηεκέλεο φζν ηζρχεη ε ζπλζήθε δηαθνπήο Όηαλ ζπκβαίλεη κηα δηαθνπή, ην Global Interrupt Enable bit ζηνλ θαηαρσξεηή θαηάζηαζεο γίλεηαη 0 θαη άξα νη δηαθνπέο απηνκάησο απελεξγνπνηνχληαη ζπλνιηθά. ε πεξίπησζε πνπ ρξεηάδεηαη νη δηαθνπέο λα ελεξγνπνηεζνχλ θαη κεηά απφ κηα δηαθνπή, απηφ πξέπεη λα γίλεη απφ ην πξφγξακκα, ζέηνληαο 1 ζην Global Interrupt Enable bit. Αληίζηνηρα φηαλ εθηειείηαη κηα ξνπηίλα εμππεξέηεζεο δηαθνπήο, ν πξνγξακκαηηζηήο νθείιεη λα απνζεθεχζεη ζηνλ θαηαρσξεηή θαηάζηαζεο έηζη ψζηε λα κπνξέζεη λα ηνλ επαλαθέξεη θαηά ηελ επηζηξνθή ζην θπξίσο πξφγξακκα [27]. 2.5 ύγσπονη και αζύγσπονη επικοινυνία Η πξνγξακκαηηδφκελε κνλάδα ζχγρξνλεο αζχγρξνλεο ζεηξηαθήο επηθνηλσλίαο (USART - Universal Synchronous & Asynchronous Receiver Transmitter) απνηειείηαη απφ ηξία βαζηθά κέξε: ηελ γελήηξηα ξνινγηνχ, ηνλ πνκπφ θαη ην δέθηε. Η γελλήηξηα ξνινγηνχ παξάγεη ην ξνιφη βάζεο γηα ηνλ πνκπφ θαη ην δέθηε. Τπάξρνπλ ηέζζεξηο θαηαζηάζεηο ιεηηνπξγίαο ηνπ ξνινγηνχ: α) Καλνληθή Αζχγρξνλε, β) Αζχγρξνλε Γηπιήο ηαρχηεηαο, γ) Master χγρξνλε θαη δ) Slave χγρξνλε. Γηα λα μεθηλήζεη θάπνηα δηαδηθαζία επηθνηλσλίαο, πξέπεη πξψηα λα αξρθηθνπνηεζεί ε USART. Γηα λα γίλεη απηφ πξέπεη λα θαζνξηζηνχλ φιεο νη παξάκεηξνη επηθνηλσλίαο φπσο ε ηαρχηεηα κεηάδνζεο, ε κνξθή πιαηζίνπ θαη ε ελεξγνπνίεζε ηνπ πνκπνχ ή ηνπ δέθηε αλάινγα κε ηε ιεηηνπξγία απνζηνιήο ή ιήςεο δεδνκέλσλ αληίζηνηρα. Σν δηάγξακκα ζην ρήκα 2.6 απεηθνλίδεη ηελ γεληθή δνκή ηεο κνλάδαο. Η κνξθή πιαηζίνπ θαζνξίδεηαη απφ ηηο απνδεθηέο κνξθέο ηεο USART. Απηέο είλαη νη 30 ζπλδπαζκνί ησλ παξαθάησ πεξηπηψζεσλ 1 bit αξρηθνπνίεζεο 5, 6, 7, 8 ή 9 bits δεδνκέλσλ κνλφ, δπγφ ή θαζφινπ bit ηζνηηκίαο (parity bit) 1 ή 2 bit ηεξκαηηζκνχ Γηα λα ελεξγνπνηεζεί ν πνκπφο ηεο USART πξέπεη λα δνζεί ε ηηκή 1 ζην bit ελεξγνπνίεζεο εθπνκπήο ζηνλ θαηαρσξεηή UCSRB (USART Control and Status Register B). Όηαλ ν πνκπφο ελεξγνπνηεζεί, ε θαλνληθή ιεηηνπξγία ηνπ αθξνδέθηε PD1 θαηαξγείηαη θαη απηφο ιεηηνπξγεί σο έμνδνο ηεο USART (TxD). Αληίζηνηρα, γηα λα ελεξγνπνηεζεί ν δέθηεο ηεο USART πξέπεη λα δνζεί ε ηηκή 1 ζην bit ελεξγνπνίεζεο ιήςεο ζηνλ θαηαρσξεηή UCSRB. 27

29 Στήκα 2.6 : Δηάγρακκα ηες USART [27] Όηαλ ν δέθηεο ελεξγνπνηεζεί, ε θαλνληθή ιεηηνπξγία ηνπ αθξνδέθηε PD0 θαηαξγείηαη θαη απηφο ιεηηνπξγεί σο είζνδνο ηεο USART (RxD). Καη ζηηο δχν πεξηπηψζεηο (ελεξγνπνίεζε πνκπνχ ή δέθηε), φηαλ ε επηθνηλσλία είλαη ζχγρξνλε, ην ξνιφη ζηνλ αθξνδέθηε XCK ιεηηνπξγεί σο ξνιφη ( 28

30 Κεθάλαιο 3 - Πεπιθεπειακά ζςζηήμαηα ηος πομποηικού οσήμαηορ Δθηφο απφ ηελ θεληξηθή αλαπηπμηαθή πιαθέηα, ρξεζηκνπνηήζεθαλ πεξηθεξεηαθέο ζπζθεπέο γηα ηελ πινπνίεζε ησλ δηάθνξσλ ιεηηνπξγηψλ ηνπ ζπζηήκαηνο. Όιεο απηέο νη ζπζθεπέο παξνπζηάδνληαη ζηελ ζπλέρεηα. 3.1 ςζκεςή αναγνώπιζηρ θυνήρ Γηα ηελ επηθνηλσλία κε ην φρεκα θαη ηελ αξπάγε επηιέρζεθε ε ζπζθεπή EasyVR Shield Voice Recognition Shield. Η ζπζθεπή απνηειεί κηα κνλάδα αλαγλψξηζεο νκηιίαο θαη έρεη πνιιέο ρξήζεηο ράξε ζηελ επθνιία ρξήζεο, ηελ επειημία θαη ηηο δπλαηφηεηεο ζηελ εθαξκνγή. Η ζπζθεπή δέρεηαη έσο 28 εληνιέο (triggers) πνπ εμαξηψληαη απφ ηνλ νκηιεηή (SD) θαη 28 σζήζεηο πνπ είλαη αλεμάξηεηεο (ID). Δπηπιένλ ε ζπζθεπή έρεη κηα είζνδν γηα κηθξφθσλν θαζψο θαη κηα είζνδν γηα κεγάθσλν, πξνζθέξεη πξφζβαζε ζηηο αθίδεο εηζφδνπ/εμφδνπ ηεο κνλάδαο EasyVR. αλ εηδνπνίεζε θαηά ηε δηάξθεηα ηεο αλαγλψξηζεο ησλ θσλεηηθψλ εληνιψλ φηαλ ιακβάλεη ζήκα ελεξγνπνηείηαη έλα πξάζηλν led ην νπνίν γλσζηνπνηεί ζην ρξήζηε νηη ιακβάλεη ηηο εληνιέο. Στήκα 3.1 : Η ζσζθεσή EasyVR Shield 2.0 Γηα ηνλ πξνγξακκαηηζκφ θαη ηε δηαζχλδεζε ηεο EasyVR ζπζθεπήο ρξεζηκνπνηήζεθαλ νη εηδηθέο βηβιηνζήθεο γηα Arduino πνπ ππάξρνπλ δηαζέζηκεο ζηελ επίζεκε ηζηνζειίδα ηεο εηαηξίαο. 29

31 Στήκα 3.2 : Οη βηβιηοζήθες ηοσ EasyVR [27] Ο πξνγξακκαηηζκφο ηεο πιαθέηαο έγηλε κε ηε βνήζεηα EasyVR Commander. Έλα πνιχ απιφ θαη εχρξεζην πεξηβάιινλ ζην νπνίν κπνξεί ν ρξήζηεο λα δειψζεη ηηο εληνιέο ηηο νπνίεο ζα δέρεηαη ην ζχζηεκα αλαγλψξηζεο νκηιίαο ηνπ EasyVR. Στήκα 3.3: Το προγρακκαηηζηηθό περηβάιιολ ηοσ EasyVR Commander 30

32 Η πιαθέηα easyvr shield πξνζαξκφδεηαη εχθνια ζηνλ Αrduino mega 2560 (αθίδα ζε αθίδα), δηλνληαο ζην ζχζηεκα πιήξε ρξήζε ζηηο θσλεηηθέο εληνιέο. ην ρήκα 3.4 θαίλεηαη ην απνηέιεζκα απν ηελ έλσζε. Στήκα 3.4 ζσζθεσε easyvr προζαρκοζκέλε ζε arduino mega Arduino Mega2560 Η πιαθέηα ηνπ Arduino Mega 2560 φπσο πξναλαθέξζεθε ζην θεθάιαην δχν είλαη θαη ε βαζηθή πιαθέηα πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε θαη θηινμέλεζε φια ηα επηκέξνπο εμαξηήκαηα. Στήκα 3.5 Arduino Mega

33 3.3 Arduino Leonardo Σν Arduino Leonardo είλαη κηα πιαθέηα κηθξνειεγθηή κε βάζε ηελ ATmega32u4 ( datasheet). Έρεη 20 αθίδεο εηζφδνπ / εμφδνπ (απφ ηηο νπνίεο νη 7 κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ σο ςεθηαθέο θαη 12 σο αλαινγηθέο), έλαλ 16 MHz θξπζηαιιηθφ ηαιαλησηή, κε ζχλδεζε USB ηππνπ micro, κηα ππνδνρή ηξνθνδνζίαο, κηα θεθαιίδα ICSP, θαη έλα θνπκπί reset. Πεξηέρεη φια φζα ρξεηάδνληαη γηα ηε ζηήξημε ηνπ κηθξνειεγθηή θαη ζπλδέεηαη ζε έλαλ ππνινγηζηή κε έλα θαιψδην USB δίλνληαο ξεχκα κε έλαλ πξνζαξκνγέα AC/DC ή κπαηαξία γηα λα μεθηλήζεη. Σν Leonardo δηαθέξεη απφ φια ηα πξνεγνχκελα ζπζηήκαηα (mega, uno) απφ ην γεγνλφο φηη ε ATmega 32u4 έρεη ελζσκαησκέλε επηθνηλσλία USB, εμαιείθνληαο ηελ αλάγθε γηα έλαλ δεπηεξεχνληα επεμεξγαζηή είλαη ε θζελφηεξε θαη απινχζηεξε ιχζε απν ηα ζπζηήκαηα απηά. ην παξαθάησ ζρήκα (ρήκα 3.6) θαίλεηαη ν Arduino Leonardo. Στήκα 3.6 Arduino Leonardo 3.4 ςζκεςή RX2 (Πλακέηα Οσήμαηορ) Γηα ηελ επίηεπμε ηεο επηθνηλσλίαο ηνπ νρήκαηνο κε ηνλ arduino ρξεζηκνπνηήζεθε ε πιαθέηα ηνπ νρήκαηνο RX2 θαη παξαθάκθζεθαλ νη ιεηηνπξγίεο ηνπ TX2 ηνπ νρήκαηνο (ηειερεηξηζηήξην) θαζηζηψληαο ηελ επηθνηλσλία απιή ζπλδένληαο ην ζηελ πιαθέηα ηνπ arduino. 32

34 Στήκα 3.7 : Η πιαθέηα RX2 ηοσ οτήκαηος 3.5 Όσημα Σν φρεκα απνηειεί έλα θνηλφ ζε εκάο ηειεθαηεπζπλφκελν απηνθηλεηάθη πνπ επεκβαίλνληαο επάλσ ζηε βαζηθή πιαθέηα ηξνθνδνζίαο θαη θίλεζεο γίλεηαη ν έιεγρνο. Καηαξγήζεθε ην ηειερεηξηζηήξην ηνπ απηνθηλήηνπ ηεο βαζηθήο πιαθέηαο ΣΥ2 θαη ζηελ πιαθέηα RX2 έγηλε επέκβαζε πάλσ ηεο, κε απνηέιεζκα κέζσ ησλ θσλεηηθψλ εληνιψλ επηθνηλσλεί ν arduino mega 2560 θαη λα θηλεί ην φρεκα. Στήκα 3.8 : Το ότεκα όπφς ετεη θαηαζηεί έηοηκο γηα λα ζσλδεζεη κε ηα σπόιοηπα σποζσζηήκαηα 33

35 3.6 Αιζθηηήπια απόζηαζηρ Γηα ηνλ εληνπηζκφ ηεο απφζηαζεο ρξεζηκνπνηήζεθαλ ηξία αηζζεηήξηα Ultrasonic Sensor HCSR-04. Ο αηζζεηήξαο ππεξήρσλ HC - SR04 ρξεζηκνπνηεί ζφλαξ γηα λα θαζνξίζεη ηελ απφζηαζε ζε έλα αληηθείκελν. Δπηηπγράλεη εμαηξεηηθή αλίρλεπζε κε πςειή αθξίβεηα θαη ζηαζεξφηεηα αλάγλσζεο, εληνπηζκφ απφ δχν έσο ηεηξαθφζηα εθαηνζηά. Η ιεηηνπξγία ηνπ δελ επεξεάδεηαη απφ ην θσο ηνπ ήιηνπ ή ην καχξν πιηθφ (αλ θαη ερεηηθά καιαθά πιηθά φπσο ην χθαζκα κπνξεί λα είλαη δχζθνιν λα αληρλεπζνχλ). Δίλαη πξνζαξκνζκέλεο επάλσ ηνπ ηέζζεξηο αθίδεο, κε ηε ζεηξά ε αθίδα ηξνθνδνζίαο 5V, ε γείσζε GND, ε ςεθηαθή αθίδα εηζφδνπ δεδνκέλσλ (echo) θαη ςεθηαθή αθίδα εμφδνπ δεδνκέλσλ (trig). Στήκα 3.9 : Ultrasonic Sensor 3.7 Οθόνη LCD Shield 16x2 πποζαπμοζμένη ζε Arduino Leonardo Όπσο θαίλεηαη θαη ζηηο θσηνγξαθίεο, πάλσ ζηελ πιαθέηα ηνπ Arduino Leonardo έρεη πξνζαξκνζζεί ε νζφλε γηα λα εκθαλίδεη ηελ ζεξκνθξαζία ζε βαζκνχο θειζίνπ θαη Fahrenheit. Η ζχλδεζε γίλεηαη κε ηελ απεπζείαο ζχλδεζε ηνπ lcd πνπ «θνπκπψλεη» επάλσ ζηνλ Leonardo. Στήκα 3.10 : Οζόλε LCD 34

36 3.8 Αιζθηηήπιο Θεπμοκπαζίαρ Γηα ηελ κέηξεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ζην ρψξν ρξεζηκνπνηήζεθε ν αηζζεηήξαο ζεξκνθξαζίαο LM35D. O LM35D έρεη κηα γξακκηθή ηάζε εμφδνπ ζε ζπλάξηεζε κε ηε ζεξκνθξαζία 10.0 mv/ C. Δκθαλίδεη άκεζα ηε ζεξκνθξαζία ζε βαζκνχο Κειζίνπ (ρξεηάδεηαη κεηαηξνπή γηα ηελ απεηθφληζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ζε βαζκνχο Farehnheit). Η θαηαλάισζε ξεχκαηνο είλαη κηθξφηεξε απφ 60 κα θαη ε ηάζε ηξνθνδνζίαο μεθηλά απν ηέζζεξα εσο ηξηάληα Volt κε αθξίβεηα 0.5 C. Έρεη ειάρηζηε απφθιηζε ζε ζεξκνθξαζίεο δσκαηίνπ θαη θιίκαθα κέηξεζεο απφ -55 C έσο 150 C. Υξεζηκνπνηήζεθε ζηελ παξνχζα πηπρηαθή ιφγσ ηνπ ρακεινχ θφζηνπο αγνξάο ηνπ. ην ρήκα 3.11 θαίλεηαη ν αηζζεηήξαο. Στήκα 3.11 : ο αηζζεηήρας ζερκοθραζίας LM35D 3.9 L298N γέθςπερ (bridge motor shields) Γηα λα ζπλδεζνχλ νη θηλεηήξεο ηεο αξπάγεο κε ηνλ Αrduino 2560 ρξεζηκνπνηήζεθαλ ηξείο πιαθέηεο πνπ ζθνπφ έρνπλ λα παξέρνπλ ην απαηηνχκελν ξεχκα πνπ ρξεηάδεηαη ν ξνκπνηηθφο βξαρίνλαο γηα θάζε θηλεηήξα ηνπ, θαζψο επίζεο θαη λα ιακβάλεη ηηο εληνιέο πνπ πξέπεη λα εθηειέζεη. Η L298N h bridge είλαη κηα πιαθέηα, πνπ ρξεζηκνπνηείηαη θπξίσο γηα ηελ νδήγεζε κηθξψλ θηλεηήξψλ DC. Λακβάλεη ζήκα θαηεπζείαλ απφ ηηο αθίδεο ηνπ Arduino ζηηο είζνδνπο ηνπ motor shield θαη δίλεη ξεχκα ζηηο εμφδνπο ηηο αξπάγεο ψζηε λα ηελ θηλεί. Σν ζπγθεθξηκέλν motor shield επηηξέπεη ηνλ έιεγρν ζπγθεθξηκέλνπ ξεχκαηνο κέζσ αθηδψλ (θαιφ γηα θηλεηήξεο κε πνιχ κηθξφ θφζηνο) Στήκα 3.12 : L298N h bridge motor shield 35

37 Οη ιεηηνπξγίεο απφ ηηο εηζφδνπο θαη εμφδνπο εκθαλίδνληαη ζην ρήκα Στήκα 3.13 : L298N h bridge motor shield 3.10 Ρομποηικόρ Βπασίοναρ OWI 535 Στήκα 3.14: Ο ροκποηηθός βρατίολας 36

38 Ο ξνκπνηηθφο βξαρίνλαο πνπ ρξεζηκνπνίεζεθε είλαη ν OWI535 κε θάπνηεο ηξνπνπνηήζεηο. Έρεη αθαηξέζεη ην ρεηξηζηήξην θαη ε βαζηθή πιαθέηα πνπ ήηαλε ζηελ αξρηθή έθδνζε θαη πιένλ ε ζχλδεζε γίλεηαη απεπζείαο πάλσ ζηνλ arduino κέζσ motorshields πνπ είλαη ηξία ζηνλ αξηζκφ. Ο ζπγθεθξηκέλνο ξνκπνηηθφο βξαρίνλαο είλαη απν ηα πην πξνζηηά ζε έηνηκα ζπζηήκαηα ξνκπνηηθήο. Γηαζέηεη 5 θηλεηήξεο dc πνπ θηλνχληαη κε θσλεηηθέο εληνιέο κεζσ ησλ motor shield πνπ δίλεη ξεχκα ζε θάζε θηλεηήξα αληίζηνηρα. Η αξπάγε αλνίγεη θαη θιείλεη, ν θαξπφο αθνινπζεί θίλεζε 120 κνηξψλ, ν αγθψλαο πεξηζηξέθεηαη 300 κνίξεο, ε βάζε πεξηζηξνθήο 270 κνίξεο θαη ε βάζε θίλεζεο 180 κνίξεο. Φηάλεη σο θαηαθφξπθε απφζηαζε κερξη θαη ηηο 15 ίληζεο, νξηδφληηα απφζηαζε έσο θαη 12,6 ίληζεο θαη έρεη αλπςσηηθή ηθαλφηεηα κέρξη 100 γξακκάξηα. 37

39 Κεθάλαιο 4 - Ανάλςζη Πεπιγπαθή ηος Λογιζμικού 4.1 Γλώζζα Ππογπαμμαηιζμού Χο γιψζζα πξνγξακκαηηζκνχ γηα ηνλ πξνγξακκαηηζκφ ηνλ arduino ρξεζηκνπνηήζεθε ε C++ ε νπνία εηλαη κηα γεληθνχ ζθνπνχ γιψζζα πξνγξακκαηηζκνχ. Η C++ είλαη κηα κεζαίνπ επηπέδνπ γιψζζα θαζψο ρξεζηκνπνηεί πνιιά θνκκάηηα ραξαθηεξηζηηθψλ απφ ηε C αθνχ είλαη ε ζπλέρεηα ηεο. Αξθεί λα ηνληζηεί νηη ε C++ είλαη γιψζζα κε πνιιέο ζπλαξηήζεηο θαη ηχπνπο, εχθνια κεηαγισηηηδφκελε θαη σο ραξαθηεξηζηηθά ππνζηεξίδεη δνκή αληηθεηκελνζηξεθνχο ινγηθνχ θαη γεληθνχ πξνγξακκαηηζκνχ. 4.2 Λογιζμικο Ι (arduino ) Σν πεξηβάιινλ αλάπηπμεο (IDE) ηνπ Arduino είλαη κία εθαξκνγή γξακκέλε ζε Java, πνπ ιεηηνπξγεί ζε πνιιέο πιαηθφξκεο (windows, linux, mac).έρεη ζρεδηαζηεί γηα ρξήζηεο ιηγφηεξν εμνηθεησκέλνπο κε ηελ αλάπηπμε ινγηζκηθνχ, θαζψο είλαη εχθνιν ζηελ ιεηηνπξγία ηνπ. Σν πξφγξακκα επεμεξγαζίαο θψδηθα έρεη σο πιενλέθηεκα ηελ επηζήκαλζε ζχληαμεο θαη ιαζψλ αξηζκψληαο ηε ζεηξά ιάζνπο. Δίλαη εχθνιν ζηνλ ρξήζηε κέζσ ηεο πιαηθφξκαο arduino λα επεμεξγαζηεί, λα εμθαικαησζεη θαη λα κεηαγισηηίδεη ζην ίδην πξφγξακκα, θαζψο επίζεο θαη λα θνξηψζεη ην εθηειέζηκν ηνπ ζηελ πιαθέηα πνπ ρξεζηκνπνίεη. Σν πξφγξακκα ή ν θψδηθαο πνπ γξάθεηαη ζε Arduino νλνκάδεηαη ζθίηζν (sketch). Σα πξνγξάκκαηα ζηνλ Arduino είλαη γξακκέλα ζε C ή C++. Χο θχξηα βηβιηνζήθε ινγηζκηθνχ ρξεζηκνπννηεί ηελ Wire νχησο ψζηε λα νξίδεη πηφ εχθνια πνιιέο θνηλέο ιεηηνπξγίεο εηζφδνπ/εμφδνπ. Οη ρξήζηεο πξέπεη λα νξίζνπλ κφλν δχν ιεηηνπξγίεο γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ελα πξφγξακκα. Void setup(): H ζπλάξηεζε ηξέρεη κία θνξά ζηελ αξρή ηνπ πξνγξάκκαηνο θαη αξρηθνπνηεί ηηο ξπζκίζεηο. Void loop(): πλάξηεζε ε νπνία ηξέρεη ζπλέρεηα κέρξη ε πιαθέηα λα απελεξγνπνηεζεί. Void Action(): Η ζπλάξηεζε ε νπνία θαιείηαη γηα λα εθηειέζεη νηη δεηείηαη απν ηνλ θψδηθα ηνπ πξνγξάκκαηνο Οη Βηβιηνζήθεο πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ γηα ηνλ πξνγξακκαηηζκφ ηνπ ξνκπνηηθνχ νρήκαηνο θαη ηεο κνλάδαο ζεξκνθξαζίαο είλαη νη αθφινπζεο: Wire βηβιηνζήθε πνπ νξίδεη ηηο εηζφδνπο εμφδνπο Ultrasonic βηβιηνζήθε αηζζεηήξσλ Arduino Platform SoftwareSerial 38

40 WProgram NewSoftSerial EasyVR LiquidCrystal βηβιηνζήθε ηεο lcd 4.3 Λογιζμικό ΙΙ (EasyVr Commander) Γημιοςπγία Ανάπηςξη και Δκμάθηζη Φυνηηικών Δνηολών Χο ζπζηεκα θσλεηηθψλ εληνιψλ ην Δasyvr Commander ηεο Veear. ιεηηνπξγεί σο κέζνδνο εθηέιεζεο θαη εθκάζεζεο ησλ θσλεηηθψλ εληνιψλ πνπ δίλνληαη ζην ξνκπνηηθφ φρεκα σζηε λα ιεηηνπξγήζεη. Δηζη επηηπγράλεηαη ε εθκάζεζε ησλ εληνιψλ ζην ξνκπνηηθφ φρεκα. Τπνζηεξίδεη κέρξη 28 πξνζαξκνζκέλα αλεμάξηεηα απφ ηνλ νκηιεηή (SI) ιεμηιφγηα θαη νη εληνιέο κπνξνχλ λα δψζνπλ ζηηο αθφινπζεο γιψζζεο (Αγγιηθά, Γεξκαληθά, Γάιιηθά, Ιηαιηθά, Ιζπαληθά, Κνξεάηηθα, Ιαπσληθά) ηηο δεθαέμη θσλεηηθέο εληνιέο πνπ δφζεθαλ ζην easy VR (trigger θαη group) νη νθηψ είλαη ζηελ αγγιηθή γιψζζα θαη νη έμη δνθηκαζηηθά δφζεθαλ ζηελ ειιεληθή γιψζζα, έηζη ρξεζηκνπνηψληαο ην ειιεληθφ ιεμηιφγην έρνπκε σο απνηέιεζκα επηηπρεκέλε ρξήζε. Γηα ηελ εθηέιεζε θαη ρξήζε ηνλ εληνιψλ πνπ εκθαλίδνληαη ζηηο παξαθάησ εηθφλεο αθνινπζείηαη αλαιπηηθά ε παξαθάησ δηαδηθαζία κε ηηο εληνιέο πνπ δίλνληαη ζηνλ παξαθάησ πίλαθα (ρήκα 4.1). ρήκα 4.1 : Easy VR commander βαζηθφ κελνχ 39

41 ρήκα 4.2 : Easy VR commander παξάζπξν train command ρήκα 4.3 : Easy VR commander παξάζπξν train command κε error ηε ζπλέρεηα ρξεζηκνπνηνχληαη νη εληνιέο γηα ηνλ πξνγξακκαηηζκφ ηνπ easyvr shield κε ηε θσλή ηνπ ρξήζηε θαη παξαηίζεληαη ζηνλ Πίλαθα 4.1 κε ηηο ιεηηνπξγίεο ηνπο 40

42 Πίλαθαο 4.1: Δληνιέο θαη Αλάιπζε ησλ Λεηηνπξγηψλ ΔΝΣΟΛΗ Insert command Add command Remove command Train command Rename command Eraise Training Test Group ΛΔΙΣΟΤΡΓΙΑ ΔΚΣΔΛΔΗ ΔΝΣΟΛΗ Η εληνιή insert command εηζάγεη ζην group ησλ εληνιψλ κηα εληνιή κε ηελ ζεηξά πνπ νξίδεη ν ρξήζηεο φπσο επηζπκεί Η εληνιή add command εηζάγεη κηα εληνιή ζην ηέινο ηνπ group ησλ εληνιψλ Η εληνιή remove command δηαγξάθεη φπνηα εληνιή επηιεγεί γηα δηαγξαθή Η εληνιή train command δεκηνπξγεί ηελ εθκάζεζε ησλ εληνιψλ ζην ζχζηεκα Η εληνιή rename command κεηνλνκάδεη νπνηαδήπνηε εληνιή επηιεγεί Η εληνιή eraise training δηαγξάθεη φια ηα πεξηερφκελα κεζα ζην group Η εληνιή test group ειέγρεη αλ ιεηηνπξγνχλ ζσζηά νη εληνιέο κέζα ζην group 4.4 Γιαγπάμμαηα Ροήρ Δνηολέρ ηηρ Αππάγηρ ην παξαθάησ δηάγξακκα παξνπζηάδεηαη ε ινγηθή θαηά ηελ νπνία ην ζχζηεκα δέρεηαη κηα απφ ηηο ηέζζεξεηο εληνιέο πνπ έρνπλ λα θάλνπλ κε ηελ δαγθάλα. Αλάινγα κε ηελ εληνιή, ελεξγνπνηείηαη θαη ν αληίζηνηρνο κεραληζκφο. Οη εληνιέο ζηελ νπζία είλαη νη εμήο : Άλνηγκα αξπάγεο (G1_Claw_Open) Κιείζηκν αξπάγεο (G1_Claw_Close) Αλχςσζε αξπάγεο (G1_Claw_Up) Καηέβαζκα αξπάγεο (G1_Claw_Down) 41

43 ρήκα 4.4: Γηάγξακκα Ρνήο Δληνιψλ Αξπάγεο Κενηπικό ππόγπαμμα ην θεληξηθφ πξφγξακκα γίλνληαη φιεο νη αξρηθνπνηήζεηο, ε αλίρλεπζε ηεο απφζηαζεο, θαζψο επίζεο ελεξγνπνηείηαη θαη ε ζπλάξηεζε action απφ ηελ νπνία πξνθχπηεη θαη ε θίλεζε ηνπ νρήκαηνο ή ηνπ ξνκπνηηθνχ βξαρίνλα. 42

44 ρήκα 4.5: Γηάγξακκα Ρνήο Δληνιψλ Κεληξηθνχ Πξνγξάκκαηνο 43

45 4.4.3 Δνηολέρ ηηρ Κίνηζηρ ηος Αγκώνα ηος Ρομποηικού Βπασίυνα Ο ξνκπνηηθφο βξαρίνλαο ζα κπνξεί λα εθηειεί δπν θηλήζεηο φζν αθνξά ην ζεκείν ηνπ αγθψλα, ηελ θίλεζε πξνο ηα πάλσ θαη ηελ θίλεζε πξνο ηα θάησ κε ηηο αληίζηνηρεο εληνιέο G1_DOF_UP θαη G1_DOF_DOWN. ρήκα 4.6 Γηάγξακκα Ρνήο Δληνιψλ Κίλεζεο ηνπ Αγθψλα Δνηολέρ κίνηζηρ ηηρ βάζηρ ηος Ρομποηικού Βπασίονα 44

46 ην παξαθάησ δηάγξακκα θαίλεηαη ε πεξηζηξνθή δεμηά θαη αξηζηέξα, θαζψο επίζεο θαη ε αλχςσζε ηνπ ξνκπνηηθνχ βξαρίνλα, κε ηηο εληνιέο G1_BASE_LEFT, G1_BASE_RIGHT, G1_BASE_UP θαη G1_BASE_DOWN. ρήκα 4.7 Γηάγξακκα Ρνήο Δληνιψλ Κίλεζεο ηεο Βάζεο ηνπ Ρνκπνηηθνχ Βξαρίνλα 4.5 Αναλςηική επεξήγηζη ημημάηυν ηος κώδικα Παξαθάησ παξνπζηάδνληαη ελδεηθηηθά θνκκάηηα θψδηθα πνπ πινπνηνχλ ηελ θίλεζε ηνπ νρεκαηνο, ηεο αξπάγεο ηελ κέηξεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο αιια θαη ηεο απφζηαζεο πνπ έρεη ην φρεκα απν νπνηνδήπνηε εκπφδην Σμήμα Κώδικα LCD Έλα ελδεηθηηθφ θνκκάηη θψδηθα γηα ηελ εκθάληζε ηεο νζφλεο: LiquidCrystallcd(7, 6, 5, 4, 3, 2); voidsetup(){ lcd.begin(16, 2); //νξίδεη ηη ζα εκθαλίδεη θαη πνπ ζηελ lcd νζφλε 16*2 Serial.begin(9600); } lcd.setcursor(0,0); 45

47 lcd.print("temp:"); //νξίδεη ηνλ θέξζνξα ζηα αληίζηνηρα ζηήιε θαη γξακκή πνπ γξάθεη ε εληνιή παξαθάησ Σμήμα Κώδικα αιζθηηήπα θεπμοκπαζίαρ Έλα ελδεηθηηθφ θνκκάηη θψδηθα πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε γηα ηε ρξήζε ηνπ ζεξκνκέηξνπ. voidsetup(){ //νξίδεη ηη ζα εκθαλίδεη θαη πνπ ζηελ lcd νζφλε 16*2 lcd.begin(16, 2); Serial.begin(9600); } voidloop(){ //παίξλεη θαη εθηππψλεη ηα αλεπεμέξγαζηα δεδνκέλα απφ ην LM35 temp = analogread(temppin); Serial.print("RAW DATA: "); Serial.print (temp); Serial.println(" "); // κεηαηξέπεη αλεπεμέξγαζηα δεδνκέλα ζε βαζκνχο Κειζίνπ θαη εθηππψλεη // 500mV/1024= temp = temp * ; lcd.setcursor(0,0); lcd.print("temp:"); //νξίδεη ηνλ θέξζνξα ζηα αληίζηνηρα ζηήιε θαη γξακκή πνπ γξάθεη ε εληνιή παξαθάησ lcd.setcursor(5,0); lcd.print(temp); //νξίδεη ηνλ θέξζνξα ζηα αληίζηνηρα ζηήιε θαη γξακκή πνπ γξάθεη ε εληνιή παξαθάησ lcd.setcursor(11,0); lcd.println("*c "); //κεηαηξέπεηβαζκνχοθειζίνπζεβαζκνχοfahrenheit temp = temp *9 / 5; temp = temp + 32; //νξίδεη ηνλ θέξζνξα ζηα αληίζηνηρα ζηήιε θαη γξακκή πνπ γξάθεη ε εληνιή παξαθάησ delay(1000); Σμήμα Κώδικα Φυνηηικών Δνηολών Έλα ελδεηθηηθφ θνκκάηη θψδηθα ηεο Easyvrshield πιαθέηαο ησλ θσλεηηθψλ εληνιψλ: #ifndef CDC_ENABLED 46

48 // bridge mode? if (bridge.check()) { cli(); bridge.loop(0, 1, 12, 13); } // run normally Serial.begin(9600); Serial.println("Bridge not started!");//εκθαλίδεη κήλπκα ζθάικαηνο #else // bridge mode? if (bridge.check())//ειέγρεη ηελ γέθπξα { port.begin(9600); bridge.loop(port); } Serial.println("Bridge connection aborted!"); #endif port.begin(9600); while (!easyvr.detect()) { Serial.println("EasyVR not detected!"); delay(1500);//θαζπζηέξεζε 1,5 sec } easyvr.setpinoutput(easyvr::io1, LOW); Serial.println("EasyVR detected!"); easyvr.settimeout(5); easyvr.setlanguage(0); group = EasyVR::TRIGGER; //<-- start group (customize)//μεθίλα ηελ ρξήζε ηνπ group(trigger) } Σμήμα Κώδικα Αππάγηρ Έλα ελδεηθηηθφ θνκκάηη θψδηθα γηα ηελ θίλεζε ηεο δαγθάλαο case G1_CLAW_OPEN: // δσζε ζην κνηεξ Δ ηελ κέγηζηε ηάζε(ςεθηαθή ηηκή 255 ) motore(1,255); //θαζπζηέξεζε 150 ms delay(150); // δψζε ζην κνηεξ Δ κεδεληθή ηάζε(ςεθηαθή ηηκή 0) 47

49 motore(0,0); //ηέινο εληνιήο //θσλεηηθή εληνιή claw close case G1_CLAW_CLOSE: // δσζε ζην κνηεξ Δ ηελ κέγηζηε ηάζε(ςεθηαθή ηηκή 255 ) motore(2,255); //θαζπζηέξεζε 100 ms delay(100); // δψζε ζην κνηεξ Δ κεδεληθή ηάζε(ςεθηαθή ηηκή 0) motore(0,0); //ηέινο εληνιήο Σμήμα Κώδικα Βάζηρ Βπασίονα Έλα ελδεηθηηθφ θνκκάηη θψδηθα γηα ηελ θίλεζε ηεο βάζεο ηνπ βξαρίνλα // θσλεηηθή εληνιή Base Left case G1_BASE_LEFT: // δσζε ζην κνηεξ A ηελ κέγηζηε ηάζε(ςεθηαθή ηηκή 255 ) motora(2,255); // θαζπζηέξεζε 250 ms delay(250); // δψζε ζην κνηεξ A κεδεληθή ηάζε(ςεθηαθή ηηκή 0) motora(0,0); //ηέινο εληνιήο // θσλεηηθή εληνιή Base Right case G1_BASE_RIGHT: // δσζε ζην κνηεξ A ηελ κέγηζηε ηάζε(ςεθηαθή ηκή 255 ) motora(1,255); // θαζπζηέξεζε 250 ms delay(250); // δψζε ζην κνηεξ A κεδεληθή ηάζε(ςεθηαθή ηηκή 0) motora(0,0); //ηέινο εληνιήο Σμήμα Κώδικα Ρομποηικού Βπασίονα (επιπλέον κινήζειρ) Έλα ελδεηθηηθφ θνκκάηη θψδηθα γηα ηελ θίλεζε ηνπ αγθψλα ηνπ βξαρίνλα 48

50 //θσλεηηθή έληνιε Dof Up case G1_DOF_UP: // δψζε ζην κνηεξ D ηελ κέγηζηε ηάζε(ςεθηαθή ηηκή 255 ) motord(1,255); // θαζπζηέξεζε 150 ms delay(150); // δψζε ζην κνηεξ D κεδεληθή ηάζε(ςεθηαθή ηηκή 0) motord(0,0); //ηέινο εληνιήο // θσλεηηθή έληνιε Dof Down case G1_DOF_DOWN: // δσζε ζην κνηεξ D ηελ κέγηζηε ηάζε(ςεθηαθή ηηκή 255 ) motord(2,255); // θαζπζηέξεζε 300 ms delay(300); //// δψζε ζην κνηεξ D κεδεληθή ηάζε(ςεθηαθή ηηκή 0) motord(0,0); //ηέινο εληνιήο Σμήμα Κώδικα Κίνηζηρ Οσήμαηορ Έλα ελδεηθηηθφ θνκκάηη θψδηθα γηα ηελ θίλεζε ηνπ νρήκαηνο // θσλεηηθή έληνιε front case G1_FRONT: //δψζε ζην forw ηελ ςεθηαθή ηηκή 25 digitalwrite(forw,25); //θαζπζηέξεζε 600 ms delay(600); //δψζε ζην forw ηελ ςεθηαθή ηηκή low digitalwrite(forw,low); //ηέινο εληνιήο // θσλεηηθή έληνιε right case G1_RIGHT: //δψζε ζην right ηελ ςεθηαθή ηηκή high digitalwrite(right,high); 49

51 // θαζπζηέξεζε 600 ms delay(600); //δψζε ζην right ηελ ςεθηαθή ηηκή high digitalwrite(right,high); //δψζε ζην forw ηελ ςεθηαθή ηηκή 25 digitalwrite(forw,25); // θαζπζηέξεζε 1 s delay(1000); //δψζε ζην right ηελ ςεθηαθή ηηκή low digitalwrite(right,low); //δψζε ζην forw ηελ ςεθηαθή ηηκή low digitalwrite(forw,low); //δψζε ζην back ηελ ςεθηαθή ηηκή low digitalwrite(back,low); //ηέινο εληνιήο Σμήμα Κώδικα αιζθηηήπυν απόζηαζηρ Παξαθάησ παξαζέηνπκε ελα ελδεηθηηθφ θνκκάηη θψδηθα ησλ ultrasonic. //νξίδεη ηηο εμφδνπο // θσλεηηθή εληνιή ultrasonic case G1_ULTRASONIC: minimum_distance=0; int maximum_distance=200; //ζπλάξηεζε long δηάξθεηαο θαη απφζηαζεο long duration_front,duration_front2, duration_back,dir_back,dir_front,dir_front2; digitalwrite(trig_back,low); //δψζε ζην trig_back ηελ ςεθηαθή ηηκή low delaymicroseconds(2); //θαζπζηέξεζε 2 ms digitalwrite(trig_back,high); //δψζε ζην trig_back ηελ ςεθηαθή ηηκή high delaymicroseconds(5); //θαζπζηέξεζε 5 ms digitalwrite(trig_back,low); //δψζε ζην trig_back ηελ ςεθηαθή ηηκή low delaymicroseconds(2); //θαζπζηέξεζε 2 ms duration_back= pulsein(echo_back,high); dir_back = duration_back/29/2; digitalwrite(trig_front,low); //δψζε ζην trig_front ηελ ςεθηαθή ηηκή low delaymicroseconds(2); //θαζπζηέξεζε 2 ms digitalwrite(trig_front,high);//δψζε ζην trig_front ηελ ςεθηαθή ηηκή high delaymicroseconds(5); //θαζπζηέξεζε 5 ms digitalwrite(trig_front,low); //δψζε ζην trig_front ηελ ςεθηαθή ηηκή low 50

52 delaymicroseconds(2); //θαζπζηέξεζε 2 ms duration_front = pulsein(echo_front,high); dir_front = duration_front/29/2; digitalwrite(trig_front2,low);//δψζε ζην trig_front2 ηελ ςεθηαθή ηηκή low delaymicroseconds(2); //θαζπζηέξεζε 2 ms digitalwrite(trig_front2,high);// δψζε ζην trig_front2 ηελ ςεθηαθή ηηκή high delaymicroseconds(5); //θαζπζηέξεζε 5 ms digitalwrite(trig_front2,low); //δψζε ζην trig_front2 ηελ ςεθηαθή ηηκή low delaymicroseconds(2); //θαζπζηέξεζε 2 ms duration_front2= pulsein(echo_front2,high); dir_front2= duration_front2/29/2; while (dir_back <maximum_distance && dir_back>minimum_distance) ` { digitalwrite(forw,50); //δψζε ζην forw ηελ ςεθηαθή ηηκή 50 delay(300); //θαζπζηέξεζε 300 ms digitalwrite(forw,0); //δψζε ζην forw ηελ ςεθηαθή ηηκή 0 delay(300); //θαζπζηέξεζε 300 ms //δψζε ζην trig_back ηελ ςεθηαθή ηηκή low digitalwrite(trig_back,low); delaymicroseconds(2); //θαζπζηέξεζε 2 ms //δψζε ζην trig_back ηελ ςεθηαθή ηηκή high digitalwrite(trig_back,high); delaymicroseconds(5); //θαζπζηέξεζε 5 ms //δψζε ζην trig_back ηελ ςεθηαθή ηηκή low digitalwrite(trig_back,low); delaymicroseconds(2); //θαζπζηέξεζε 2 ms duration_back= pulsein(echo_back,high); dir_back = duration_back/29/2; delay(50); //θαζπζηέξεζε 50 ms } Serial.println("FRONT_OK!"); 51

53 Κεθάλαιο 5 - Αποηελέζμαηα Υπήζηρ Πειπαμαηικά Αποηελέζμαηα 5.1 Μεηπήζειρ Υπόνυν Απόκπιζηρ ςζηήμαηορ Ο ρξφλνο απφθξηζεο ηνπ ζπζηήκαηνο ζηηο εληνιέο ηνπ ρξήζηε είλαη πνιπ ζεκαληηθφο παξάγνληαο ζηελ θαιή ιεηηνπξγία ηνπ. Ο ρξήζηεο ζα πξέπεη λα έρεη ηνλ πιήξε έιεγρν ηνπ ξνκπνηηθνχ νρήκαηνο ψζηε λα κπνξεί αλα πάζα ζηηγκή λα πξνρσξήζεη ή λα ζηακαηήζεη νπνηαδήπνηε ιεηηνπξγία. Παξαθάησ παξαηίζεληαη πίλαθεο θαη γξαθήκαηα ησλ ρξφλσλ απφθξηζεο φισλ ησλ εληνιψλ πνπ δφζεθαλ ζην ζχζηεκα. Έγηλαλ αλαιπηηθά κεηξήζεηο ζηα πνζνζηά απφθξηζεο ηνπ ζπζηήκαηνο φηαλ ν ρξήζηεο έδηλε ηηο εληνιέο. Πίλαθαο 5.1 : Διεγρνο θσλεηηθψλ εληνιψλ ζπζηήκαηνο ζε πεξηβάιινλ γξαθείνπ ΦΧΝΗΣΙΚΔ ΔΝΣΟΛΔ Πεξηβάιινλ (δέθα δνθηκέο *% Έγθπξεο απνθξίζεηο) Γξαθείν Φσλεηηθή (Αξθεηφ θφζκν, εληνιή(πξνζθψλεζε) ζνξχβνη ) G0_AT ΑΣ 70% G1_OPEN OPEN 60% G1_CLOSE CLOSE 60% G1_CLAW_UP ΔΠΑΝΧ 50% G1_CLAW_DOWN ΚΑΣΧ 50% G1_BASE_LEFT LEFT 50% G1_BASE_RIGHT RIGHT 50% G1_BASE_UP GO UP 60% G1_BASE_DOWN GO LOW 60% G1_DOF_UP (εληνιέο ζηα ειιεληθά) G1_DOF_DOWN (εληνιέο ζηα ειιεληθά) G1_BACK (εληνιέο ζηα ειιεληθά) G1_FRONT (εληνιέο ζηα ειιεληθά) G1_RIGHT (εληνιέο ζηα ειιεληθά) G1_LEFT (εληνιέο ζηα ειιεληθά) BE_UP 60% GO_DOWN 60% ΠΙΧ 80% ΜΠΡΟΣΑ 80% ΓΔΞΙΑ 80% ΑΡΙΣΔΡΑ 80% G1_ULTRASONIC SONAR 50% 52

54 Πίλαθαο 5.2 : Διεγρνο θσλεηηθψλ εληνιψλ ζπζηήκαηνο ζε απνκσλνκέλν πεξηβάιινλ ΦΧΝΗΣΙΚΔ ΔΝΣΟΛΔ Πεξηβάιινλ (δέθα δνθηκέο *% Έγθπξεο απνθξίζεηο) Φσλεηηθή εληνιή(πξνζθψλεζε) Απνκνλσκέλν Πεξηβάιινλ (θαιή ερνκφλσζε) G0_AT ΑΣ 90% G1_OPEN OPEN 90% G1_CLOSE CLOSE 90% G1_CLAW_UP EΠΑΝΧ 90% G1_CLAW_DOWN ΚΑΣΧ 90% G1_BASE_LEFT LEFT 80% G1_BASE_RIGHT RIGHT 80% G1_BASE_UP GO UP 80% G1_BASE_DOWN GO LOW 80% G1_DOF_UP (εληνιέο ζηα ειιεληθά) G1_DOF_DOWN (εληνιέο ζηα ειιεληθά) G1_BACK (εληνιέο ζηα ειιεληθά) G1_FRONT (εληνιέο ζηα ειιεληθά) G1_RIGHT (εληνιέο ζηα ειιεληθά) G1_LEFT (εληνιέο ζηα ειιεληθά) BE UP 80% GO DOWN 80% ΠΙΧ 90% ΜΠΡΟΣΑ 90% ΓΔΞΙΑ 90% ΑΡΙΣΔΡΑ 90% G1_ULTRASONIC SONAR 90% 53

55 ρήκα 5.2 : Γξάθεκα κεηξήζεσλ θσλεηηθψλ εληνιψλ ζπζηήκαηνο πεξηβάιινλ εξγαζίαο(γξαθείν αξθεηφο ζφξπβνο) ρήκα 5.3 :Γξάθεκα κεηξήζεσλ θσλεηηθψλ εληνιψλ ζπζηήκαηνο απνκνλσκέλν πεξηβάιινλ 54