שליטה ובקרה על רכב חכם בשילוב רכיב מתוכנת
June 2007
AFEKA PROJECT EL MB TK7885-7895
(Hebrew Follows)
Submitted by:
Mor Ben-Yaish, Final Project at the Department of Electrical and Electronics Engineering, AFEKA - Tel Aviv Academic College of Engineering
Advisor:
Mr Yoram Mazor, yoram@afeka.ac.il
Abstract:
In today’s world, Robots and electronic vehicles are used on a daily basis. Efficiency in the work place and labor resources economizing are the main reasons for using these products.
Hence, in this project the idea is to create a smart vehicle that is set in motion by electronic components, mainly a programmed component which is the core of the robot. The end-user has the ability to determine the vehicle’s activity prior to its activation.
The vehicle is designed to economize the use of human resources by using it in factories for products delivery from point A to point B in the production line. The course of the vehicle will be set by the end user without having to use additional labor resources.
This project deals with a several themes and combines hardware and software. The core of the system is component EPM7128SLC84, a programmed component with VHDL language software. This component controls not only the system, but also the engines, that receive indication from sensors that are located on the vehicle. One sensor is used to avoid encountering obstacles, and another sensor, that is located on the wheel, is used for measuring distance.
In this project, several subjects have been addressed:
· Building an integrated circuit that includes a voltage stabilizer, a keyboard, the display, and the ability to integrate these components with the programmed component & the circuit.
· Usage of UP2 deployment tool, through a card that burns the software into the component.
· VHDL language knowledge and the programming tools included, such as Quartus II, software which is in use in the industry by engineers.
· An Algorithm which synchronizes the keyboard, display, and the programmed component was developed.
Activating the vehicle:
Activation will be done by the end user who will control the vehicle through a keyboard synchronized with a monitor inside the vehicle with a display of the entered data.
The programmed component that is located on the vehicle will change the engines position and will control the vehicle’s motion. With the usage of sensors, the vehicle will arrive to its destination.
The objectives of this project:
The objectives of this project are to design and create a model that activates a vehicle within a defined area (warehouse for example) and that will be in line with the work demands.
Delivery of components in the production line and delivery of post through work stations are just a few examples to demonstrate the Robot’s potential usage.
This vehicle can be upgraded by exchanging the component to a bigger one, with additional macrocell, in order to contain more functions such as driving in several directions, the ability to pass through obstacles etc.
The advantage of this system is the fix course that prevents the vehicle deviating from its original course.
In summary, this vehicle is designed to deliver products from point A to point B in the production line, to economize the use of human resources and maximize the labor force. The vehicle is easy to activate, and environment friendly. And can be manufactured by using inexpensive electronically component.
Building an integrated circuit that includes a voltage stabilizer, a keyboard, the display, and the ability to integrate these components with the programmed component & the circuit.
Keywords:
fpga,altera,car,lcd
מור בן-יעיש, עבודת גמר במחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה במכללת אפקה - המכללה האקדמית להנדסה בתל אביב
מנחה:
מר יורם מזור, yoram@afeka.ac.il
תקציר:
בעולם כיום ישנם סוגי רובוטים ורכבים חשמליים כאלה ואחרים בשימוש יום יומי שתכליתם דומה ברובם- חיסכון בכוח אדם ויעילות העבודה.
מכאן נבע רעיון פרויקט זה ליצור רכב חכם שנע ע"י רכיבים אלקטרונים שבראשם עומד רכיב מתוכנת שהוא בעצם ה"מוח" של הרובוט ופעילותו נקבעת ע"י המשתמש לפני תחילת הנסיעה.
בפרויקט זה יתוכנן ויבנה רכב אשר יוכל להחליף את עבודתו של האדם וזאת על מנת לחסוך במשאבים כלכליים. רכב זה ינוע באזור תחנות עבודה על מסלול שיקבע מראש מנקודה a לנקודה b במרחק שיקבע ע"פ המפעיל.
פרויקט זה עוסק בתחום רחב של נושאים ומשלב הן חומרה והן תוכנה.
ליבה של המערכת היא ברכיב מתוכנת EPM7128SLC84 ,רכיב שבו צרובה התוכנה בשפת VHDL.רכיב זה שולט על כל המערכת בכלל ועל המנועים בפרט,שהם מקבלים אינדיקציה מחיישנים שממוקמים על הרכב.
חיישן מרחק למנוע פגיעה במכשולים וחיישן הנמצא על הגלגל לספירת מרחק הנסיעה.
בפרויקט זה הושמו כמה נושאים עיקריים:
· תכנון ובניה של מעגל שבנוי משלל רכיבים כגון: מייצב מתח,דוחף זרם בקר מקלדת וכו'
והיכולת לאינטגרציה בין הרכיב המתוכנת למעגל.
· עבודה עם כלי הפיתוח UP2,זהו כרטיס שאיתו צורבים את התוכנה לרכיב שבו אני ירחיב בהמשך.
· הכרה בשפת החומרה VHDL ושליטה מלאה בכלי התכנות המשולבים בה. כגון הכרת תוכנת Quartus II.תוכנה שבה עובדים בתעשייה כיום והיא כלי עזר חשוב מאוד למהנדסי חשמל ואלקטרוניקה.
· סנכרון של המקלדת והתצוגה בשילוב עם האלגוריתמים שצרובה ברכיב.
אופן פעולתו של הרכב:
פעולת הרכב תעשה ע"י המשתמש, שיפעיל את הרכב ע"י מקשים, שיפעילו רצף שונה, שייקלט ברכב ויוצגו על תצוגה שמצויה על הרכב.
הרכיב המתוכנת הנמצא על הרכב ישנה את מצב המנועים וישלוט על תנועת הרכב,כל זה בשילוב עם החיישנים,על מנת שהרכב יגיע לנקודה המתבקשת.
מטרות הפרויקט הן :
לתכנן וליצור מודל שבאמצעותו נוכל להפעיל את הרכב בתוך מתחם כלשהו כגון מחסן אשר יותאם לדרישות העבודה עם הרכב.
דוגמאות לשימוש במערכת הרובוט : הובלת רכיבים בפס יצור, העברת דברי דואר בין תחנות.
בנוסף ניתן לשדרג את הרכב ולהחליף בו את הרכיב המתוכנת לרכיב גדול יותר בעל יותר macrocell .וזאת כדי שיהיה אפשר להכניס לו יותר פונקציות כדי שיהיה יותר אפשרויות מגוונות לרכב לבצע פעולות נוספות.כגון: נסיעה בכיוונים שונים,מעבר מכשולים,ועוד.
היתרונות במערכת כזאת היא האפשרות שבה הרכב ינוע על מסלול קבוע מראש ולא יוכל
"לאבד" את דרכו.
לסיכום רכב זה נועד לנסיעה מנקודה a לנקודה b להעברת פריטים בתחנות ייצור,חיסכון בכוח אדם וניצול מקסימאלי של כוח עבודה.
הרכב נוח ,קל להפעלה וידידותי לסביבה.וכל זאת בשימוש של רכיבים אלקטרוניים בעלויות סבירות.
מילות מפתח:
רכב,חכם,מרחק,חיישן
