دانلود مقاله ربات بی سیم توپ جمع کن با کنترل تحت وب

فصل اول : مقدمه

چیزهای بسیاری در مورد فواید تشویق دانشجویان جهت کار روی مسائلی از رشته‌های مختلف علمی بصورت مشترک نوشته شده است و بسیاری از مسائل واقعی جهان جهت دستیابی از طریق کار فردی بسیار پیچیده هستند.

مجموع درسهای حاصل از دو گروه منظم، یکی از راههای تسهیل تجربه       مشارکت علمی برای دانشجویان است. بخش اعتبارات فنی مهندسی حتی امکان کار بر روی تیمهای مشارکتی چندگانه را جزء یکی از یازده نتیجه برنامه‌های اصلی مورد نیاز قرار دارند. مهندسین طراحی و کارشناسان علوم تکمیلی کامپیوتر را جهت یک تجربه علمی گرد هم آورده‌اند.

در پاییز سال 2002 دانشجویان به طراحی و تکمیل یک ربات بی‌سیم توپ جمع کن با کنترل تحت وب پرداختند که قادر به دوری از برخورد به موانع می‌باشد و توسط یک کاربر خارجی و از طریق یک سرور تحت وب کنترل می‌شود.

در این مقاله ما به فراهم آوردن پیش زمینه و تاریخچه‌ای از این مجموعه واحد درسی در دانشکده «لوراس» پرداخته و به توصیف جنبه‌های ویژه درس و خلاصه‌ای از نتایج گزارش سال اقدام کردیم سپس تلاشهای ارزیابی خود را که جهت گسترش فرآیند این مجموعه درسی مورد استفاده قرار دادیم.

فصل دوم

سازماندهی درس:

بخش علوم کامپیوتر «دانشکده لوراس» یک تیم طراحی از دانشجویان ارشد خود را از سال 1986 جهت تکمیل پروژه درخواست کرد. در سال 1997 بخش فیزیک و مهندسی دانشکده لوراس برنامه‌ای جدید تحت عنوان «الکترومکانیک» را توسعه دادند.

در تلاش جهت به مشارکت گذاشتن هر دو برنامه، کارشناسان مورد نیاز علوم تکمیلی کامپیوتر با مهندسین طراحی بصورت یک گروه درآوردند. از سال 1998، این پروژه رباتهای متحرک خودکار که شامل اتومبیلهای مسابقه‌ای مسیریاب، رباتهای آتش نشان و در پروژه این سال یک ربات بی سیم توپ جمع‌کن را شامل می‌شود.

1-2- نقش اساتید:

اجرا قبلی واحد درس زمانی تعیین گردید که مراحل مناسب توسط تعیین گردیده و به شکل پروژه‌های کوچکتر ساخته شده و توسط گزارشات و نمایش آنان تکمیل شد. یکی از فواید این روش نگهداری درس بصورت سازمان یافته و ارائه جدول تعیین شده بود. اما در تجزیه شخص مؤلف تیمهای طراحی واقعی جهان چنین پروژه‌های کوچک معین ندارند و بایست بهترین عملیات درسی را مشخص کنند و یک دوره ‌ زمانی عاقلانه برای یک هدف واقعی را بعنوان یک تیم در نظر بگیرند. در تلاشی برای نسخه برداری یک تجربه ضعیفتر تعیین شده، ما جهت کاهش کارفرمایی‌های جزئی اساتید، درس را بازسازی کردیم نقش ما اساساً بعنوان مدیر بود و جداول و ابعاد پروژه را برای تیمهای دانشجویی تغییر می‌دادیم.

2-2- چارچوب درس:

ما با دانشجویان ارشد در پایان ترم بهاره، که آنها در سال سوم بودند جهت مشارکت در اهداف درس ملاقاتی داشتیم به دو تیم اجازه داده شد که یکدیگر را ملاقات کنند و اطلاعات خود را در مورد پروژه جمع آوری کنند. ما لیستی از احتیاجات پروژه داشتیم ولی دانشجویان اطلاعات ارزنده‌ای روی پروژه‌هایشان داشتند و از ما درخواست ابتکار عمل و تحقیقات قبل از ملاقات را داشتند. احتیاجات ما عبارتند از:

- این پروژه باید شامل یک بورد (صحنه زمین یا تابلو) قابل حمل، یک میکروکنترلر HC11 پیشرفته «فردمارتین» و «لابراتور MIT» باشد. این درخواست بدلیل صحنه زمین کنونی ما و موفقیت‌های پیشین ما توسط آنهاست.

- پروژه باید اجزاء طراحی مکانیکی برجسته (قابل توجهی) داشته باشد.

- بسیاری از درخواستهای امکانپذیر دیگر (که در یک ترم تکمیل شدند با بودجه ما متناسب بوده در حالیکه با تواناییهای فنی گروه نیز تناسب داشته باشد و ...)

با وجود آنکه در کل ما رضایت 100% در مورد پروژه انتخابی نداریم، دانشجویان از مشارکت و مالکیت پروژه راضی هستند. در اولین ملاقات دروس سال آخر ما موضوعی را تحت عنوان «مدارک مورد نیاز کاربر» مطرح کردیم که در آن بصورت مبهم، آنچه را ربات می‌بایست انجام دهد توصیف کردیم.

مدارک مورد نیاز کاربر بصورت ناقص و مبهم بود تا زمانیکه تجربه‌های حرفه‌ای مؤلف، کاربران محصول و موارد مدیریتی و بازیابی معمولاً اجزاء محصول و درجه دقت مورد نیاز برای طراحی را مورد بررسی قرار نمی‌دهند.

سپس به تیم دانشجویان جهت تکمیل و توسعه مشخصات مهندسی و نرم افزاری پروژه، 4 هفته وقت داده شد.

ما از دانشجویان خواستیم تا آنچه را که می‌خواستند بسازند و آنچه را که از نظر نرم افزاری، ابعاد و جهت حافظه ذخیره سازی در بر می‌گرفت را شرح دهند. ما دریافتیم که تولید یک محصول (فرآورده) با ویژگیهای قابل قبول، نیاز به نظارت و راهنمایی‌هایی از طرف ما دارد. دانشجویان بدون کمک ما نتوانستند آن سطح از جزئیاتی را که ما در نظر داشتیم تهیه کنند. در طول ویژگیهای نهایی محصول، از دانشجویان خواسته شد «نمودار گانت» را جهت پیشرفت کار پروژه تهیه و نمایش دهند. همچنین جداول پیشنهادی تکمیلی پروژه، که این کار مشکلی برای دانشجویان است همان طور که برای مهندسین در حال کار و تیمهای طراحی نرم افزاری مشکل است. سپس ما دیگر جداول باقیمانده درس را بر مبنای «نمودار گانت» قرار دادیم دانشجویان به ما گزارش هفتگی پیشرفت کار می‌دادند و طراحی‌های ابتدایی جهت بررسی و امتیاز دادن تحویل داده می‌شود و نمودار گانت در حال پیشرفت و بهتر شدن بود. بعضی فعالیتها بیشتر از آنچه مورد انتظار بود طول می‌کشید یعنی موارد که حتی بعنوان جزئیات نیز مطرح نشده بود نمود پیدا می‌کرد. دانشجویان در طول ترم بر اساس چندین گزارش رتبه‌هایی دریافت می‌کردند ولی بیشترین مرور هفتگی به یکی از گزارشات الکترونیکی پروژه اختصاص داشت که در زیر به توصیف آن پرداختیم. در پایان ترم دانشجویان یک نمایش در محوطه دانشگاه اجرا و گزارش نهایی پروژه را فراهم آوردند. یکی از جنبه‌های بیشتر درس که ما در ادامه به بحث آن می‌پردازیم آنست که دانشجویان فنی مهندسی در مقام مقایسه یک اعتبار بیشتر از دانشجویان علوم کامپیوتری دارند (4 اعتبار در برابر 3)

بیشتر ساعات تماس برای پیشرفتهای حرفه‌ای صورت می‌گرفت: کاریابی، دوباره نویسی، مصاحبات و ...

فصل سوم

گزارش الکترونیکی پروژه:

دانشکده ما اخیراً استفاده از تخته سیاههای بزرگتر (یک سیستم مدیریت الکترونیکی) را قبول کرده است و بعلاوه تمامی دانشجویان تمام وقت دانشکده لوراس یک کامپیوتر laptop در اختیار دارند.

ما یک فرم جهت گزارش فراهم کردیم که تاریخ، زمان شروع، زمان پایان، زمان کل و اعضای حاضر تیم را شامل می‌شود و باقیمانده صفحه گزارش به جزئیات کاری که طی ملاقاتها تکمیل می‌شد اختصاص دارد. هر زمانیکه اعضای گروه یکدیگر را ملاقات می‌کردند می‌بایست این فرم را پر کنند.

یک دوربین دیجیتال و اسکنر نیز در دسترس قرار دادیم تا دانشجویان بتوانند از عکسها و منابع مورد نیاز استفاده کنند. ما درخواست کردیم تا گزارشات روزانه (به روز) و همیشه بر روی تخته سیاه سایت در دسترس باشد. دستیابی به مدارک جهت مرور بسیار آسان شد ما از جزئیات تغییر روند در فرآیند کاری در گزارشات خود استفاده کردیم که می‌توانستیم سریعاً به آنها در زمان بحثهای کلاسی رجوع کنیم و اگر گزارشات آماده نبود با سر گروه تیم تماس می‌گرفتیم این به ما اجازه می‌داد تا با یک نفر تماس داشته باشیم نه با چندین دانشجو. سر گروهی در طول ترم چرخشی بود تا به تمامی دانشجویان تجربه سر گروهی تیمی را بدهند.

1-3- ارزیابی سیستم و همسانی ارزیابی:

ارزیابی به چهار دسته تقسیم بندی شده بود:

- گزارشات و معرفی و نمایش زیر ساختهای پروژه 25%

- مدارک و نمایش نهایی 55%

- دفترچه گزارشات 10%

- حضور و تلاش کلاسی 10%

یک جنبه ویژه ارزیابی درس، همسانی ارزیابیها می‌باشد که آنرا اجرا شخص می‌نامیم. از هر دانشجو خواسته شد تا 100% موارد میان دانشجویان را توصیف کند. 50% نمره پایانی آنان، با توجه به جمع این فاکتورها برای هر دانشجو می‌باشد. با وجود آنکه ما حق تنظیم رتبه‌ها را برای خودخواهی، کارهای جداگانه و ... در نظر می‌گیریم. بعلاوه ما روی فرم، فضایی را برای نمره دادن دانشجویان به یکدیگر و توضیح آنکه چرا به کسی رتبه ضعیف یا قوی داده‌اند اختصاص داده ایم. یک کپی از فرم در بخش A نشان داده شده است.

فصل چهارم

پروژه 2003-2002

ربات بی سیم توپ جمع کن با کنترل تحت وب:

نخستین مسئله گفته شده برای پروژه 2003-2002:

طراحی و ساخت یک ربات که توپ پینگ پنگ را در یک اتاق کوچک بدست می‌آورد. در حالیکه ربات باید بتواند در اطراف اتاق حرکت کند. ربات کاملاً خودکار و غیر ارادی نیست و آن باید دریافت کندفرمانهای صادر شده از طرف یک کاربر از طریق .www

این فرمان‌ها از یک کامپیوتر دور و اصلی که مسئولیت راه‌اندازی یک شبکه را دارا می‌باشد و به کاربران اجازه می‌دهد که حرکت یک روبات را از طریق اینترنت کنترل کنند می‌آید. کاربری که این فرمانها را صادر می‌کند قادر خواهد بود که فیدبک و یا نتیجه آن فرمانها را از طریق یک دور بین که به سرور شبکه متصل است دریافت کند.

علاوه بر این یک لیست شامل تعداد زیادی قید و شرط در رابطه با خیلی چیزها بعنوان مثال اندازه، تعداد توپهای که باید توسط روبات حمل شود، مسائل امنیتی روبات و قیود دیگری که به نحوی انتخاب شده‌اند که با اهداف آموزشی، و شرایط اقتصادی و بودجه متعلقه ما مطابقت داشته باشد، به دانشجویان داده شد.

همانطور که در قسمت اول این مقاله ذکر شد گروههای دانشجویی، پروژه‌های کوچکتری که برای کامل کردن روبات و نرم افزار مربوط به آن مورد نیاز بود مطرح کرده و روی آن کار کردند. که شامل تست کردن، انتخاب انواع مختلف و وسیعی از سنسورها، طراحی مکانیکی و مدلسازی و ساخت آن، درباره تست کردن و کالیبراسیون روبات بعد از طراحی مکانیکی می‌باشد.

پروژه‌های اصلی گروه علوم کامپیوتر طراحی نرم افزار و کدگذاری برای سرور، کاربر و روبات بود. دانشجویان Apache Server Version را بعنوان سرور شبکه انتخاب کردند.

Java Runtime Environment را بعنوان نرم افزار مصرف کننده انتخاب کردند. Handy Board به زبان Interactive C برنامه ریزی شد که یک نسخه کاملتری از C می‌باشد و بصورت رایگان در اختیار Handy Board قرار گرفت.

1-4- طراحی سخت افزار روبات:

طراحی این فرایند با ایده‌های اولیه یک گروه شروع شد. این ایده‌های اولیه بر روی امکانات ارزیابی شدند و یک طرح اولیه انتخاب شد. یک ماکت ساخته و تست شد. بر روی نتایج اولیه بازسازی بسیاری شد. مباحث مورد بحث زیر آخرین مشخصات این طراحی است.

سایز

اندازه خود روبات 10 اینچ مکعب و ارتفاع آن منهای آنتنش 8 اینچ است. ماکزیمم طول آن 10 اینچ و ماکزیمم پهنای آن 25/7 اینچ است. وزن روبات بدون توپهای پینگ پنگ 2/4 پوند است.