Line follower FREEbot - linefollower na mikrokontrolerze z rdzeniem Cortex-M0+

[Nawyk]

Korzystając z wolniejszej chwili, chciałbym Wam przedstawić mojego robota, którego zbudowałem jakiś czas temu z myślą o Nocy Robotów w PIAP. Odwiedzający mogą go kojarzyć ze stoiska Farnella, gdzie śmigał po pokazowej trasie na podłodze. Zastosowałem płytkę Freedom KL25Z, Arduino Motor Shield R3, podwozie MiniQ 2WD, przetwornicę i listwę czujników z Pololu oraz akumulator LiPo 7.4V Turnigy Nano-tech. FREEbot powstał dzięki wsparciu sklepu KAMAMI.pl, od którego otrzymałem większość podzespołów.

• Zdaję sobie sprawę, że jest to "kolejny linefollower", jakich wiele na tym forum, ale za to jako jedyny korzysta z mikrokontrolera z rdzeniem Cortex-M0+, przez co może zainteresować kilka osób. Elektronika bazuje na bardzo fajnej płytce od Freescale'a, KL25Z, która pasuje rozmieszczeniem pinów do akcesoriów platformy Arduino - dzięki temu, mogłem skorzystać z Arduino Motor Shield R3 do sterowania silnikami.

Freedom KL25Z

Przyznam się, że po zabawie z robotem, przestałem rozumieć ludzi kupujących Arduino, skoro mają dostępną płytkę KL25Z:) Po pierwsze - płytka jest o wiele tańsza od większości modułów Arduino typu UNO, Leonardo, Mega itp. W KAMAMI.pl kosztuje niecałe 70zł, a istnieje nawet możliwość zdobycia jej za darmo w organizowanych co jakiś czas warsztatach firmy Freescale (ja w taki sposób nabyłem swój egzemplarz). Jeśli ktoś jest szczególnie mocno zainteresowany wykorzystaniem Kinetisa w swoim projekcie, to zachęcam do pisania na PW - istnieje duża szansa, że dam radę pomóc w zdobyciu odpowiedniego modułu 😉 Po drugie - możliwościami KL25Z zostawia daleko w tyle wszelkiej maści ATmegi z modułów Arduino. Trudno z resztą porównywać mikrokontroler 32-bitowy produkowanym od 2012 roku, z 8-bitowym 12-latkiem... Po trzecie - genialne środowisko programistyczne. Może przesadzam mówiąc o "środowisku", chodzi mi bardziej o specjalną wtyczkę przygotowaną przez programistów Freescale'a, która nazywa się Processor Expert. Wtyczka ta pozwala zapomnieć o zaczytywaniu się w dokumentacji, dłubaniu w rejestrach i zaklepywaniu klawiatury na śmierć podczas inicjowania poszczególnych peryferiów. Dzięki Processor Expert cała "brudna robota" wykonywana jest przy pomocy pojedynczych kliknięć i wybierania pozycji z list rozwijanych. Uruchamianie sytemów operacyjnych RTOS, to właściwie klikanie i przeciąganie ikonek - domyślnie do dyspozycji mamy MQX oraz MQX Lite. Aha, Processor Expert może zostać zintegrowany z kilkoma IDE, domyślnie jest dostarczany wraz z CodeWarrior, ale można go podłączyć jako niezależny moduł z IAR, Keil...

Arduino Motor Shield R3

• Tutaj fajerwerków nie ma, po prostu aplikacja mostka H (L298) z diodami zabezpieczającymi, kondensatorami, LEDkami i złączami. Nie wiem, czy bym to kupił za obecną ceną (ponad 100zł), ale widać taka polityka Arduino. Na pewno jest to wygodne, tylko czy warte 80zł nadpłaty (mniej, jeśli liczyć zrobienie PCB)? Jeśli ma się odpowiednie umiejętności, to nie, ale jeśli się ich nie ma, a brak czasu i/lub chęci doskwiera, to nie jest to złe wyjście... Na szczęście nie musiałem się o to martwić, bo moduł dostałem.

QTR-8A

• Moduł marki Pololu, jest to listwa zawierająca 8 transoptorów odbiciowych - czujników linii - rozmieszczonych obok siebie. Fajne i wygodne rozwiązanie, gdy brakuje czasu.

Przetwornica D24V3ALV

• Uratowała mi skórę, gdy myślałem nad sposobem zasilania robota 🙂 Jest to gotowy moduł marki Pololu, przetwornica obniża napięcie wejściowe do napięcia regulowanego potencjometrem. Musiałem jedynie przylutować parę złącz, jako że brakowało mi dodatkowego miejsca na podłączenie masy. Widać to trochę na zdjęciu:

Podwozie miniQ 2WD

• Silniki, opony i mocowania a'la Pololu, chassis to po prostu płytka laminowana, w zestawie jest także łożyskowana (!) kulka podporowa. Jedyny minus, to położenie otworów - musiałem w paru miejscach wiercić, żeby przymocować podzespoły tak, jak chciałem (czyt. żeby czujniki były na osi robota, a płytki sterowników trzymały się na 4 dystansach).

Źródło zasilania

• Skorzystałem z akumulatora LiPo Turnigy Nano-tech 7.4V, 950 mAh, jest mocowany między płytkami "na wcisk". Poniżej schemat całego zasilania:

• FREEbot powstał w ekspresowym tempie, głównie dzięki zastosowanym gotowym podzespołom. Łącznie ok. 8 dni zostawałem w firmie po pracy na 1-2 godziny, w tym czasie zbudowałem konstrukcję, nauczyłem się programować KL25Z, napisałem prosty regulator proporcjonalny, przygotowałem trasę i wreszcie dostroiłem wszystkie parametry regulatora tak, że robot miał 100%, "pokazową" powtarzalność. Tempo i dokładność przejazdów widać na filmiku.

Robot powstał przy współpracy z portalem mikrokontroler.pl i więcej szczegółów znajdziecie w artykule pt. "Robot FREEbot na zestawie FREEDOM-KL25Z". Niedługo w artykule pojawi się też podlinkowany inny artykuł, opisujący szczegółowo krok po kroku budowę robota.

[fobos319]

Moje gratulacje 😃

Kolejny pokaz jak poskładać robota z dostępnych części w prosty sposób , jak to się mów coś z niczego .

Możesz coś dokładniej napisać na temat procka na tej płytce jestem ciekawy jego możliwości (przeglądałem DS ale mi chodzi o opinie użytkownika a nie gołe dane ) i jak go ocenisz w porównaniu np. z STM32f103 ???

[Nawyk]

Dzięki 🙂

Nie miałem zbyt dużo czasu aby wdrażać się bardziej w tematykę tych procków, z Cortex-m0+ wiąże się praktycznie tylko niższe zużycie energii przez rdzeń, czego właściwie się nie odczuje w takich aplikacjach jak moja. Osobiście preferuję STM32, głównie ze względu na bardzo fajne dokumentacje (a nie mogę jakoś ścierpieć np. not od XMC), ale Kinetis z płytki KL25Z podbił moje serce właśnie tym modułem Processor Expert w środowisku programistycznym. Myślę, że to będzie przyszłość w kwestii programowania nowocześniejszych procków... Polecam się pobawić, chociaż potem strasznie nie chce się klepać kodu na inne procki 😉 Chętnym mogę przez prywatne wiadomości podesłać materiały z 4-godzinnego szkolenia, właściwie tylko z tego się uczyłem i dałem jakoś radę oprogramować tego robota, więc można je uznać za przydatne 🙂

[OldSkull]

Byłem na tym samym szkoleniu i potwierdzam 🙂 Aczkolwiek Codewarrior ma tą wadę, że do zastosowań komercyjnych jest płatny - co wielu pracodawców nie przekona.

Mam takie pytanie: skąd brać manuale do procesorów Freescale'a? Mam z tym ogromny problem, bo jedyne co mogę znaleźć to krótkie ulotki po góra kilkadziesiąt stron, jakby zmuszali do kupowania ich softu. A czasami nawet tego nie ma - mimo iż procesor jest dostepny w sprzedaży to nei da sie go odnaleźć na ich stronie.

To teraz jeszcze brakuje projektu na płytce Renesasa 🙂

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Nawyk]

Pod tym względem Freescale chyba faktycznie daje ciała... Ja noty ściągam zawsze z ich strony, np. http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=KL2&fpsp=1&tab=Documentation_Tab

Nie wiem jak jest z innymi prockami.

Co do CodeWarriora, to wersja ściągnięta na szkolenie działa mi do dzisiaj, więc sam już nie wiem 🙂 Na szczęście Processor Expert'a można mieć w postaci modułu i zintegrować go z innym środowiskiem

[OldSkull]

Ja już patrzę na wersje komercyjne, bo na potrzeby własne zwykle znajdzie się jakiś sposób 😉 a do firmy spróbuj potem szefowi wyjaśnić dlaczego znowu potrzebne jest kilka tys. na oprogramowanie lub sprzęt 😉

Freescale ma strasznie nieprzyjazną stronkę i neistety strasznie niedopracowaną. Ja miałem taki problem, że szukąłem ich wyszukiwarką procesorów o odpowiednich parametrach, sprawdzałem gdzie indziej dostępność i potem sprawdzałem dokumentację. Której wyglądało to tak, jakby nie było, ale były np. 1-2 stronicowe świstki.

Za to środowisko fajne, jest nawet RTOS 🙂

[Nawyk]

Fakt, nawet początkowo planowałem skorzystać z MQX żeby dać kaskadowy PID, o którym tyle się mówiło na Forbocie - PID ze sprzężenia zwrotnego enkoderów na jednym silniku, PID -||- na drugim silniku i PID "główny" do obsługi czujników. Jak najbardziej się da i to w wygodny sposób, ale niestety brak czasu mnie pokonał 🙂 Ale może kiedyś jeszcze do tego siądę, enkodery z DFRobot aż się proszą o miejsce w robocie 🙂

[Nawyk]

Chciałem tylko dać znać zainteresowanym osobom, że opis budowy już jest na portalu mikrokontroler.pl:

http://www.mikrokontroler.pl/content/opis-budowy-robota-freebot-krok-po-kroku