Построение системы управления с использованием сетей Петри.

На рисунке19представлена система управления с использованием сетей Петри выполненная в программе VisualPetri-1.2.

 

Рисунок 19-Cистема управления с использованием сетей Петри.

Описание системы управления с использованием сетей Петри показана в таблице 13.

Таблица 13: Описание системы управления с использованием сетей Петри.

Обозначение	Описание
X1	Переходный процесс к обработке изображения на Kinect.
X2	Переходный процесс: результаты обработки изображения с Kinect поступают на WAFER-OT-Z650 / Z670.
X3	Переходный процесс к обработке данных на WAFER-OT-Z650 / Z670 поступивших с Kinect.
X4	Переходный процесс: с WAFER-OT-Z650 / Z670 параметры программы передаются на ArduinoUNO.
X5	Переходный процесс к обработке данных на ArduinoUNOполученных с WAFER-OT-Z650 / Z670
X6	Переходный процесс: полученные параметры в процессе обработки данных с ArduinoUNO, отправляются на драйвер двигателя L293D.
X7	Переходный процесс к обработке полученных параметров от ArduinoUNO к драйверу двигателя L293D.
X8	Переходный процесс: полученные параметры в процессе обработки данных с L293D
X9	Исполнение двигателем параметров полученных с драйвера двигателя L293D.
Y1	Получение изображения устройством Kinect.

Продолжение таблицы 13

Y2	Обработка полученного изображения устройством Kinect.
Y3	Наличие маркера показывает что устройство готово к обработке данных, отсутствие маркера показывает устройство обрабатывает данные.
Y4	Передача данных изображения с Kinect на WAFER-OT-Z650 / Z670
Y5	WAFER-OT-Z650 / Z670 обрабатывает данные полученные с Kinect (полученные данные с Kinect подставляет в программу управления).
Y6	Наличие маркера показывает что устройство готово к обработке данных, отсутствие маркера показывает устройство обрабатывает данные.
Y7	Полученные параметры программы передаются с WAFER-OT-Z650 / Z670 на ArduinoUNO.
Y8	ArduinoUNO обрабатывает полученные параметры с WAFER-OT-Z650 / Z670 (задаются параметры для драйвера двигателя).
Y9	Наличие маркера показывает что устройство готово к обработке данных, отсутствие маркера показывает устройство обрабатывает данные.
Y10	Полученные параметры программы передаются с ArduinoUNO на драйвер двигателя L293D.

 

Продолжение таблицы 13.

Y11	Драйвер двигателя L293D, обрабатывает данные полученные с ArduinoUNO (по полученным данным драйвер двигателя задает нужные параметры для двигателей).
Y12	Наличие маркера показывает что устройство готово к обработке данных, отсутствие маркера показывает устройство обрабатывает данные.
Y13	Полученные параметры задаются двигателям

 

Анимация

Данная анимация, была выполнена с помощью программы KinectSDK которая способна распознать фигуру человека и его движения. Точки в построенном скелете называются Joint, что можно перевести как сустав, соединение, узел. Ниже показана анимация пользователя стоящего в разных позициях. На рисунке 19-1 показывает пользователя в защитной стойке. На рисунке 19-2 показан пользователь в атакующей стойке.

 

 

Рисунок 19-1-Пользователь в стойке «блок».

 

На рисунке 19-2 показан пользователь в атакующей стойке.

 

Рисунок 19-2-Пользователь в стойке «правый джеб».

Определение углов поворота двигателей.

Оптический Захват движения (ОМС), один из таких способов поворота в реальной жизни в цифровые данные, использует ряд камер, чтобы снять предмет с разных взглядов. Эти взгляды используются затем для восстановления движения в 3D, где он затем может быть применен к компьютерной модели. На рисунках 20-1 и 20-2.

 

Рисунок 20-1- Компьютерная модель. Рисунок 20-2-Компьютерная модель.

ОМС использует ряд специальных камер, которые рассматривают сцену из разных углов. Так же, как бинокулярное зрение позволяет людям увидеть мир в трех измерениях, использование двух или более камер наблюдения и тот же предмет позволяет восстановить это в 3D. В " Marker-based " OMC отражающие маркеры, размещенные на теле. Из-за их отражательной способности, эти маркеры могут быть легко распознаны программным обеспечением камеры. Запись позиции этих маркеров во всем диапазоне движения, позволяет определять положение тела в любой момент времени. Кроме того, "Маркер-менее" ОМК пытается выполнить ту же задачу без использования специальных приборов слежения. Вместо этого, силуэт рассматривается с разных углов, и используется для восстановления все 3D тело. Процесс ОМС показан на рисунках 21-1 и 21-2.

 

Рисунок 21-1- Захват движения "аперкот".Рисунок 21-2-Захват движения "джеб".

 

Определение углов при нанесении ударов по сопернику с помощью системы захватов движения.

После анализа полученных данных были отслежены углы вращения суставов, которые меняются во время нанесения, того или иного удара рукой. На рисунках с низу представлены, результаты полученные при нанесения правого прямого удара (плечо) и правого прямого удара (локоть).Рисунки 22-1 и 22-2.

 

Рисунок 22-1- Правый прямой удар (плечо).

 

 

Рисунок 22-2- Правый прямой удар (локоть).

ПрипомощиOpticalMotionCapture, были созданы графики изменения углов вращение суставов руки во время ударов, что позволит избежать нахождение углов опытным путем. Эти результаты вставлены в программу управления роботом-боксером.

 

Математическая модель.

Математическая модель была разработана и выполнена в пакете прикладных программ для решения задач технических вычислений и одноимённый язык программирования MATLAB. На рисунке 23 показана математическая модель системы управления.

 

 

Рисунок 23- Математическая модель системы управления.

 

Математическая модель системы управления разбита на отдельные блоки описанные ниже.

Математическая модель устройства Kinect показывает взаимодействие таких блоков как Depth, Skeleton, IMAQ, video viewer. Блок - Depth это поток данных дальномера. Блок Skeleton - это поток трекинга фигуры. Video viewer, блок просмотра видео.

 

Рисунок 24- Математическая модель функций Kinect.

 

Широтно-Импульсная Модуляция - это импульсный сигнал постоянной частоты и переменной скважности. С помощью задания скважности можно менять среднее напряжение на выходе ШИМ. На рисунке 25 показана математическая модель Arduino Широтно-Импульсная Модуляция.

 

Рисунок 25- Математическая модель Arduino Широтно-Импульсная Модуляция.

Блок реальном времени Pacer замедляет время моделирования, так что он синхронизирует с реально прошедшим временем. Степень замедления управляема с помощью параметра ускорения. На рисуноке 26- математическая модель установки Arduino.

 

Рисунок 26- Математическая модель установки Arduino.

 

Рисунок 27- Математическая модель дэкодера Arduino.

 

 

Рисунок 28-

 

 

Технологическаячасть.

 

Технологический процесс.

В технологическом процессе описан процесс подключения и запуска системы управления роботом - боксером. На рисунке 29 представлены этапы технологического процесса.

 

Рисунок 29- Этапы технологического процесса.

Этап 1.

При помощи персонального компьютера устанавливаем на жесткий диск программные обеспечения: Arduino IDE 1.0, MicrosoftKinect SDK, Coding4Fun KinectToolkit 1.1, MicrosoftVisualBasicExpress 2010,.NET Framework 4, MicrosoftDirectX SDK, RuntimeforMicrosoftDirectX 9.

Этап 2.

В программу MicrosoftVisualBasicExpress 2010 загружаем программный код показанный в приложении А.

Этап 3.

К плате WAFER-OT-Z650 / Z670,через разъёмMolex: ATX12V (указанный в главе n) подключается блок питания.

Этап 4.

Подключаем через разъем питания SATA (указанный в главе1.8.6) предназначенный для передачи данных с жесткого диска, в котором будет располагаться программное обеспечение с программным кодом для управления двигателем.

Этап 5.

Подключение к WAFER-OT-Z650 / Z670, TFT LCD экрана, через 20-контактный LVDS обжимной разъем на плате.

Этап 6.

Подключение устройства ввода.

Этап7.

Запуск WAFER-OT-Z650 / Z670 и настройка BIOS.

Этап 8.

После запуска платы WAFER-OT-Z650 / Z670 по средствам USB (указанный в главе1.8.7) к ней подключается KinectforWindows.

Этап 9.

Подключение по средствам USB (указанный в главе 1.8.7) к плате WAFER-OT-Z650 / Z670, ArduinoUNO.

Этап 10.

Запуск программного обеспечения MicrosoftKinect SDK

Этап 11.

Запуск программного обеспечения MicrosoftVisualBasicExpress 2010 с загруженным программным кодом.