HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi Studieprogram for elektro- og datateknikk 7004 TRONDHEIM. Antall Sider/bilag: 17 / 8 Gruppedeltakere:

Transkript

1 HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi Studieprogram for elektro- og datateknikk 7004 TRONDHEIM Forprosjektrapport Oppgaves tittel: Interaktiv Robot Gitt dato: Innleveringsdato: Gruppe: 3 Antall Sider/bilag: 17 / 8 Gruppedeltakere: Veileder: Dag Aune dag.aune@hist.no Prosjektgruppe: E-post: Tlf: Aren Deutsch (AD) erand@stud.hist.no Magnus F. Groven (MFG) magnusgr@stud.hist.no Odd Jørgensen Odd.jorgensen@hist.no Steinar Kvarsnes (SK) steink@stud.hist.no Tlf: Program/studieretning: Høgskolen i Sør-Trøndelag Avdeling for teknologi Program for elektro- og datateknikk / Automatiseringsteknikk Oppdragsgiver: Dag Aune Kontaktperson hos oppdragsgiver: Dag Aune Dag.aune@hist.no Tlf:

2 Sammendrag Hensikt med denne rapporten er å gi oversikt over oppgaven vi skal ta for oss i hovedprosjektet. Rapporten inneholder en beskrivelse av prosjektoppgaven og de forskjellige løsninger gruppen har tenkt å gjøre. Dessuten innholder rapporten målsetting for prosjekt og hva gruppen håper å oppnå med prosjektet Hovedoppgaven med prosjektet er å utvikle programvare til en SCARA robot som en gruppe studenter ved HiST i vårsemesteret 2009 hadde i bacheloroppgave å lage styringssystem for. Vi skal også utvikle bruker- og vedlikeholdsmanual for SCARA Roboten. Vi har fått roboten fra vitensenteret som er konstruert av Autronica. Hovedhensikten med prosjektet er å holde besøkende ved vitensenteret i 2 3 minutter der roboten skal stå til slutt. 1

3 Forord Dette er prosjekt i faget prosjekt i automatiseringsteknikk, PO501E-B. Prosjektet er gitt av vitensenteret i Trondheim. Veileder for prosjektet fra HiST er Dag Aune. Roboten er levert Vitensenteret fra Autronica. Vitensenteret ønsker å ha roboten på utstilling og det er ønskelig å holde besøkendes interesse i ca 2 3 minutter med å gjøre noe sammen med roboten, som for eksempel spille et spill eller å konkurrere mot roboten. Målet med denne rapporten er å gi grunnlegende beskrivelse av prosjekt, å vurdere de forskjellige løsningene vi har kommet frem til for å løse oppgaven. I tillegg har vi satt arbeidsfordeling mellom studentene i prosjekt og fremdriftsplan for de ulike delene i prosjektet. Prosjektet er på 9 studiepoeng og tilsvarer ca 220 timer per student. Prosjektet skal innleveres 25.november og en sluttpresentasjon skal holdes i januar 2010 på introduksjonsuke for de kommende studentene på automatiseringsteknikk linja. Aren Deutsch Magnus F. Groven Steinar Kvarsnes Sted og Dato 2

4 Innholdsfortegnelse Innholdsfortegnelse Innledning Innledning Bakgrunn Oppgaveteksten Definisjoner Teknisk del Problemstilling Prosjektmål Effektmål Resultatmål Prosessmål Prosjektbeskrivelse Sortering av objekter Tegnerobot Skru av/på flaskekorker Joystick styring Arbeidspakker Prosjektorganisering Prosjektdeltagere Utstyr og ressurser Prosjektleveranser Tids og kostnadsplan S-diagram Kvalitetssikring vedlegg

5 1 Innledning 1.1 Bakgrunn Våren 2009 hadde en gruppe studenter ved HiST hovedfagsprosjekt gjennom vitensenteret, der de fikk i oppgave å bygge opp en SCARA robot som vitensenteret hadde fått fra Autronica. Roboten var utdatert, så prosjektgruppen måtte bygge om styringen for å kunne lage styringssystem for roboten. På grunn av tidsmangel så rakk bachelorgruppen kun å lage et styringssystem for roboten, og manglet derfor applikasjoner som vitensenteret kunne bruke. Vi har derfor fått i oppgave å ferdigstille prosjektet for vitensenteret, og å lage applikasjoner slik at vitensenteret kan bruke roboten som en attraksjon. 4

6 1.2 Oppgaveteksten Interaktiv robot. Hensikten med prosjektet er å utarbeide applikasjoner til en SCARA-robot som tilhører Vitensenteret. Dette er en videreføring av en Bacheloroppgave fra i vår. Programmeringen skal utføres i LabVIEW. Roboten skal kunne styres med joystick. Utarbeid håndbok for drift og vedlikehold av riggen. All dokumentasjon skal foreligge skriftlig og på elektronisk lesbart format. AutoCAD skal brukes som tegneverktøy. Tidsskriftartikkel skal skrives. 5

7 1.3 Definisjoner Forkortelse/Definisjon HiST Labview SCARA PS2 PS3 Tabell 1 Definisjoner Beskrivelse Høgskolen i Sør Trøndelag Programmeringsspråk fra National Instrument Selective Compliant Assembly Robot Arm Play Station 2 joystick Play Station 3 joystick 6

8 2. Teknisk del 2.1 Problemstilling Vår oppgave består hovedsakelig i å videreutvikle et eksisterende program som ble skrevet tidligere av prosjektgruppen ved HiST. I tillegg til programutvikling ser vi for oss at litt elektrisk arbeid og mekanisk arbeid skal være nødvendig og for å oppnå ønskelig resultater. Dagens styringssystem er fra 2009 og levert av National Instrument. Programmet er skrevet i programmeringsspråket LabVIEW. Det største problemet gruppen ser for seg nå i hovedprosjektet er å sette seg inn i programmet. Vi har bare nylig begynt med LabView programmering, og forventer at vi ikke vil ha nok kompetanse for å kunne bedrive programmering før senere i prosjektet. 2.2 Prosjektmål Målet er å skape et styringssystem for roboten slik at den kunne kjøre automatiske applikasjoner og fange interesse på besøkende i ca 2-3 minutter. Roboten skal også kunne kjøre manuell. Prosjektet skal innleveres 25. november Effektmål Roboten skal stå på utstilling ved vitensenteret og holde besøkenes interesse i ca 2 3 minutter. Ved å oppnå dette skal oppdragsgiver få økt interesse innen teknologi blant de unge og ikke minst kan føre til økning på antall besøkene Resultatmål Roboten skal komme med ferdig programmert grensesnitt som skal være enkel og brukervennlig. Roboten kunne kjøre automatisk og gjøre 2 applikasjoner i tillegg til manuell kjøring med joystick. Roboten skal levere med brukermanuell og vedlikeholdsbok slik at det skal være mulig å starte roboten uten å ha behov for teknisk utdanning og videre datakompetanse. 7

9 Prosjektet skal være klart for levering og installering 25. November Kostnader for prosjektet kan variere veldig mye og kommer an på hva oppdragsgiver bestemmer. I vedlegg 2 finnes det kostnader estimat for å oppnå ønskelig resultat Prosessmål Vi som prosjektgruppen ønsker å øke erfaring innen programmering, instrumenteringsteknikk og prosjektstyring, noen vi synes skal være veldig nytte når vi skal begynne å jobbe i industrien. Dessuten har vi lyst å få kompetanse innen robotteknikk. Gruppen har lyst å oppnå høyest mulig karakter til slutt og levere 100 % fungerende robot som kunne tilfredsstille oppdragsgiver. 8

10 2.3 Prosjektbeskrivelse Vi ser for oss at det kan være fornuftig å lage mer enn en applikasjon slik at brukeren selv kan bestemme hvilken han vil bruke ved hjelp av enkel grensesnitt. Sikkerhet er noe vi i prosjektgruppen må ta hensyn til, roboten må kunne underholde unge og voksne, samtidig som at det skal være sikkert. Gruppen har tenkt på enkle løsninger som skjerming av roboten slik at kun ansatte skal ha tilgang til roboten når den er under kjøring og advarselskilt. Gruppen har som ønske å ta opp denne problemstillingen med vitensenteret, for å høre om de har noen føring på problemstillingen. Videre følger en mer detaljert beskrivelse av ideer og applikasjoner med ulemper og fordeler som gruppen har tenkt på Sortering av objekter En mulig løsning er at roboten sorterer objekter, dette kan være f.eks. egg eller liggende. Vi ser for oss at det kan være en spennende konkurranse mellom besøkende og robot. Denne er relativ enkel løsning. Fordeler: Sugekopp finnes og fungerer. Mulighet til å velge mellom forskjellige objekter siden sugekopp er fleksibel og kan derfor løfte objekter som ikke har helt jevn overflate. Ulemper: Siden servokortene ikke er de kraftigste bør de byttes, noe som kan være kostbart og skal føre til ekstra elektrisk arbeid. Kan være tidskrevende Tegnerobot En annen løsning er å lage applikasjon for å tegne, slik at brukeren kan velge en tegning fra et ferdig laget bibliotek som skal være på grensesnitt og konkurrere med roboten om hvem som enten tegne fortest eller mest nøyaktig. Vi ser på den løsning som mest relevant og kanskje mest aktuell for unge. 9

11 Fordeler: Relativt enkelt program. Mulighet til å lage uendelig rekke av tegningsbibliotek, noe som kunne videreutvikle senere. Ulemper: En ekstra mekanisk konstruksjon må utvikles for å holde blyant Skru av/på flaskekorker En tredje løsning kan være applikasjon for å skru av/på flaske korker hvor brukeren kan velge diameter på korker og rotasjonsretning. Fordeler: Relativt enkelt program siden det er kun rotasjon akser som skal reguleres. Ulemper: Kan fungere sakt pga servokortene. Ikke den mest spennende applikasjon for unge Joystick styring En fjerde mulighet er å lage styring ved hjelp av joystick, dvs. manuell styring. Brukeren kunne velge manuell styring på pc og kjøre roboten manuelt slik at en bruker kunne konkurrere mot en annen bruker som ikke har robot som hjelpemidler. I tillegg ser vi for oss at denne løsningen kan være mest spennende for unge, her hvis vi kombinere joystick styring med sugekopp kan vi lage en catcher spill som finnes på tivoli. Fordeler: Veldig spennende applikasjon. Ulemper: Det er ikke mulighet for å bruke hvilke som helst objekter på grunn av at vi har sugekopp. 10

12 3. Arbeidspakker Arbeidspakkene er vedlagt som vedlegg 1. her skal man finne hva som skal gjøres gjennom prosjektperioden og frister for forskjellige milepæler. Dessuten skal man finne hvem som har ansvar for de forskjellige aktiviteter på prosjektet. 11

13 4. Prosjektorganisering 4.1 Prosjektdeltagere Aren Deutsch 27 år gammel Ansvarsområde: Programmering og administrasjon. Kompetanse: Teknisk høgskolen Magnus Fjærli Groven 24 år gammel Ansvarsområde: Programmering og internett siden. Kompetanse: Fagbrev som Automatiker. Steinar Kvarsnes 48 år gammel Ansvarsområde: Programmering og elektrisk arbeid. Kompetanse: fagbrev innen elverks montør og tavlemontør. 12

14 4.2 Utstyr og ressurser I forbindelse med prosjektet har gruppen fått levert en SCARA robot av typen ASEA IRB 300. Denne roboten har 4 akser uten mulighet til vridning, dvs. den går bare horisontalt og vertikalt. Medførende med roboten er nytt styringskap som ble bygd i mai Regulering og bevegelsesstyring til roboten er skrevet i LabVIEW, unntatt reguleringsprogram for z- aksen. 4.3 Prosjektleveranser Forprosjekt Statusrapport 1 Statusrapport 2 Statusrapport 3 Statusrapport 4 Sluttrapport Tabell 2 Prosjektleveranser 28. september 6. oktober 20. oktober 3. november 17. november 25. november 13

15 4.4 Tids og kostnadsplan For å realisere dette prosjektet er vi avhengig av noe nytt utstyrt. Heldigvis ble gruppen før ferdig med mesteparten av mekanisk og elektrisk arbeid, noe som vil redusere kostnadene for oss. Vår største ønske er å lage manuell styring for roboten dvs. joystick styring. For å få det til må vi kjøpe analog joystick som kunne styre roboten i 6 akser. Dette vil skape en mer spennende utstilling på vitensenteret, og vil bli litt mer artig for unge og voksne. Med manuell styring vil ikke bare unge kunne konkurrere mot roboten, men også mot hverandre. Etter en rask vurdering har gruppen bestemt å bruke PS2 eller PS3 joystick. Denne løsningen er billigst og relativ enkelt å kople mot pc. I kapitel har vi også vurdert tegnerobotapplikasjon, her ble noen løsninger vurdert og gruppen bestemt seg for å gå for den letteste løsningen og bruke whiteboard. I vedlegg 2 følger produkter og pristilbud på dem. I prosjektet skal det også være mye administrativ arbeid, for hvert møte skal det skrives to ukers rapport og det skal holdes et møte mellom prosjektgruppen og veilederen. Hver deltager på gruppen skal ha mulighet til å prøve seg på forskjellige stillings som møteleder, møtereferent. Møtene er i hovedsak for å informere veilederen om arbeid som ble gjort og hva som skal gjøres frem til neste møte. Grovinndeling av arbeid viser i vedlegg 3 i en gantt- skjema sammen med milepæl og frister for de forskjellige oppgavene. 14

16 4.4.1 S-diagram Under er det S-diagram som viser estimert antall timer gjennom hele prosjektperioden. Figur 1 - S-diagram 15

17 4.5 Kvalitetssikring For å sikre et bra sluttprodukt må kommunikasjon mellom prosjektgruppen og oppdragsgiver være god nok gjennom hele prosjektperioden og arbeid må være strukturert. Dette sikrer vi ved noen enkle punkter. Prosjektmøter Annenhver uke blir det et møte sammen med oppdragsgiver og veiler der prosjektgruppen presenterer arbeid de har gjort siden siste møte, eventuelt diskuterer avvik og problem som har oppstått Statusrapport Samtidig med prosjektmøtene skal det innleveres statusrapport. Følgene skal dokumenteres på hver statusrapport: 1. Oppnådde mål. 2. Avvik 3. Oppgaver til neste periode. 4. Tidsforbruk. Alt dette skal sikre bra kommunikasjon mellom prosjektgruppen, veileder og oppdragsgiver for å oppnå best mulig resultat. 16

18 5. vedlegg 1. Arbeidspakker. 2. Innkjøpsliste. 3. Gantt skjema. 17