Memap - exploreaza, cartografiaza, masoara pH-u si fertilitatea solului

Motorised Environmental Mapper & Autonomous Planter

Abstract

Acest articol reprezinta solutia noastra prin care tehnologia poate ajuta mediul inconjurator. Robotul nostru(Memap) exploreaza, cartografiaza, masoara pH-u si fertilitatea solului, analizeaza si luminozitatea medie a zonei, gasind astfel cel mai bun loc pentru a planta singur o seminta.

Introducere

De-a lungul timpului prin tehnologie am incercat sa ne usuram munca, ignorand astfel mediul inconjurator. Cu defrisari masive si cu specii pe cale de disparitie datorita braconajului, poluarii si dezechilibru climei, proiectul nostru incearca sa ajute natura.

Cu ajutorul unui robot noi putem explora mediu inconjurator, masurand astfel anumite informatii despre acesta precum:

Ph-ul solului, cu ajutorul unei sond

Fertilitatea solului

Luminozitatea medie a zonei explorate

Temperatura aerului

Altitudinea zonei si localizarea acesteia pe harta

Arhitectura sistemului

Robotul nostru inglobeaza mai multe sisteme si tehnologii precum:

a.       Sisteme motori

Mobiltatea robotului este asigura de catre 4 motoare cotrolate autonom de catre robot sau de catre un utilizator. Motoarele sunt conectate la o punte H, care controleza sensul si viteza motoarelor prin comenzile receptate de la un microcontroller, conectat la calculator prin portul serial.

Sistemul de plantare este format dintr-un servomotor controlat de calculator

Fig. 1 - Separatorul de seminte

b.      Sisteme receptive

Sistemul de viziune stereo ajuta la detectare obiectelor si distanta acestora fata de robot. Sitemul este format din 2 camere web Microsoft VX-6000 puse in paralel, algoritmul nostru cauta din cele 2 imagini, obiecte aseamanatoare si unghiul lor fata de fiecare camera. Putem forma un triunghi avand 2 unghiuri si o latura (distanta dintre camere), ramane de calculat celelate 2 laturi reprezentand distanta fata de fiecare camera.

Fig. 2 - principuil de functionare

Al doilea sistem de detectare a distante si prevenire coliziunei foloseste 6 dispozitive formate dintr-un led emitator de infrarosu si un receptor de infrarosu.

Pentru a calcula luminozitatea foloste 4 diode fotorezistente. Robotul calculeaza luminozitatea intr-o zona la anumite intervale de timp pentru a oferi un rezultat cat mai precis.

Robotul pentru a obtine informatii mai exacte asupra climatuilui acelei zone are si un termometru electronic conectat la un microcontroller.

Reciverul GPS SiRFStar III ii permite acestuia sa construiasca o harta cu pozitii exacte, si sa parcurga anumite trasee date de utilizator.

Aceste sisteme ii permit robotului sa fie autonom prin faptul ca evita coliziunea, parcurge eficient o zona si construieste o harta cu obstacolele zonei respective pentru a genera un traseu cat mai eficient.

Evitarea coliziunii sa face folosind:

Sase dipozitive de emitere si receptare de infrarosu( Fig. 3). Unda emisa de led se reflecta de obiectele din apropiere si in functie de timpul de receptionare putem afla distanta obiectului celui mai apropiat de dispozitiv.

Fig. 3 emitator si receptor de infrarosu

Ecuatia 1

Sistemul de viziune stereo( Fig. 4) foloseste doua camere VX-6000 puse in paralel iar folosind un algoritm complex de cautare pe linii a segmentelor de culori. Algoritmul compara linie cu linie cele doua imagini obtinute iar obtinand diferenta in pixeli a pozitiilor celor doua segmente, putem calcula unghiul fata de camere. In fig. 5 puteti vedea primele testeri alea algoritmului, unde cu cat sunt mai inchise culorile obiectul este mai indepartat, iar analog cu cat sunt mai deschise cu atat obiectul este mai aproape( exceptand albul care reprezinta zone negasite)

Fig. 4 doua webcam-uri VX-6000 puse in paralel

Daca atunci obiectul este foarte indepartat.

Daca atunci obiectul se afla la distanta detectabila minima.

Ecuatia 2

Fig. 5 primele testari ale algorimului

Robotul folosind un simplu algoritm de detectarea a miscarii poate capta animalele sau oamenii in miscare, poza pe care o va uploada pe server pe langa alte informatii despre zona.

Pentru afisarea unor informatii robotul are atasat un ecran LCD( Fig. 6).

Fig. 6

Tenologii folosite:

Windows XP

.NET Framework 2.0

.NET Compact Framework

Visual Studio Professional

Dispozitiv mobil (pocket device + GPS) Mio A701

PIC microcontroler 16f628a

Microcode Studio Plus

ICprog

ASP .NET

SQL Server

Planuri pentru viitorul apropiat

Deocamdata robotul are o autonomie de aproximativ 2 ore dupa care trebuie conectat la priza pentru reincarcarea acumulatorilor. Dar cu achizitionarea a doua panouri solare BP Solar SX-330J, 30 Watt Solar Panel va putea elinina nevoia de incarcare de la o priza, si de asemenea ar putea parcurge distante pana la zeci de kilometrii.

Pentru a se deplasa mai usor cat si pentru a depasi anumite obstacole, rotile robotului vor fi inlocuite cu roti de tanc preferabil din cauciuc.

Contact

Birgu Florin - Colegiul National "Ferdinand I", Bacau - [email protected]

Barna Victor -Colegiul National "Liviu Rebreanu", Bistrita- [email protected]

Spataru Cosmin - Colegiul National "Ferdinand I", Bacau - [email protected]