ANALIZA VARIANTELOR POSIBILE ȘI ALEGEREA VARIANTEI OPTIME [628456]

CAP 3

ANALIZA VARIANTELOR POSIBILE ȘI ALEGEREA VARIANTEI OPTIME

Pentru realizarea proiectului de față sunte necesare elemente din arii diferite ale ingineriei,
fapt evidențiat anterior. Analiza variantelor posibile precum și alegerea variantei optime s -au
desfășurat prin căutarea ecipamentelor necesare întocmirii acestui proiect.

3.1 Elemente Hardware

Termenul este un cuvânt englez care se pronunță aproximativ hard -uer și se traduce uzual
cu echipament solid sau și cu articole de fierărie (de menaj).
Hardware -ul este partea fizică a unui sistem informatic, constituită din ansamblul de
componente electrice, electronice și mecanice care împreună pot primi, prelucra, stoca și reda
informații, sub diverse forme de semnale electrice, acustice sau optice.

3.1.1 Placa de dezvoltare ARDUINO MEGA 2560

Arduino este o platformă electronică open -source, care are la bază o arhitectură hardware
și software ușor de utilizat atât pentru utilizatori cu experiență vastă în domeniul electronicii și al
programării cât și pentru pasionați ce nu au o înțelegere amplă a acestor domenii. Acest lucru
reprezintă un fapt important în alegerea acestui echipament pentru realizarea unui număr mare de
proiecte.
Pentru acest proiect, am optat pentru plăcuța ARDUINO MEGA 2560, deoarece, prin
numărul mare de pini de intrare/ieșire (54) precum și a unui spațiu sificient de extins pentru a
realiza programarea, această placa de dezvoltare este ideala pentru realizarea unor proiecte de o
complexitate mai mare.

Placa ARDUINO MEGA 2560 se bazează pe microcontrolerul ATmega2560.
Aceasta are

54 de intrări/ieșiri digitale, dintre care: 15 pot fi folosite ca ieșiri de tip PWM, iar 16 ca și
intrări analogi ce. Are un oscilator de cuarț, ce operează la o frecvență de 16MHz, un port
de conectare USB și o mufă de alimentare.
Placa operează la o tensiune de 5V și un curent de 20mA, la pinii de intrare/ieșire, sau
de

50mA la pinii de 3.3V. Dispune de o memorie F LASH de 256KB, o memorie SRAM de 8KB
și

o memorie EEPROM de 4KB.

Are un led inclus în arhitectură ce poate fi controlat prin pinul 13, pentru
a semnala prezența curentului de la o sursă de alimentare, sau la cerința
utilizatorului, diferite funcționări personale.
Comunicarea cu calculatorul se realizează prin cablu USB.

3.1.2 Senzori de îndoire

Un senzor simplu ce își modifică rezistența în funcție de gradul de îndoire.
Pe măsură ce senzorul este îndoit, rezistența acestuia (măsurată între cei doi pi ni
metalici) se modifică. Acest
tip de senzori este folosit de companii cunoscute precum Nintendo pentru realizarea unor
proiecte

similare cu cel de față, având aplicații în industria jocurilor video ce implică realitatea virtuală.

Senzorii sunt întâlniț i în diferite variante în funcție de lungimea lor, fiind ușor de atașat

degetelor unui utilizator.
Caracteristicile senzrului:

Durata de viață: >1 milion de cicluri

Înălțime : ≤0.43mm

Temperatura de funcționare: -35oC până la +80oC

Rezistența când este drept: 25KOhm

Rezistența în momentul îndoirii: 45KOhm -125KOhm

Modul de funcționare

Când senzorul este liber (întins), rezistența lui este cea nominală, iar pe măsură ce
acesta este supus unei forțe ce determină modificarea unghiului sub care este îndoit,
rezistența variază între limitele senzorului și astfel curentul citit la pinii de la capăt va fi și el
variabil.

3.1.3 Potențiometru liniar

O alternativă la folosirea unor senzori de îndoire este folosirea de potențiometre liniare
împreuna cu fire legate la vârfurile degetelor utilizatorului. Varianta aceasta este mai
provocatoare, deoarece rezultatele trebuiesc interpretate atent, dar are avantajul de a reduce
pretul de cost al echipamentelor.

Ca mod de funcț ionare este asemanator celui de la senzorii de îndoire: prin
mișcarea cursorului se marește rezistența și astfel și valoarea intensității curentului prin
circuit.
3.1.4 Accelerometru

Este folosit pentru a detecta rotația mâinii prin detectarea accelerație i gravitaționale și
calculând unghiul de rotație, acest principiu fiind prezent și în telefoanele mobile pentru rotirea
imaginilor.
Caracteristici:

Scala: ±2g/±4g/±8g

Rezoluție: 8 sau 12 biți

Curent: 6 μA – 165 μA

Interfață I2C

3.2 Elemente software

Prin software se înțelege un sistem de programe pentru calculatoareincluzând
procedurile lor de aplicare, sistem furnizat odată cu calculatorul respectiv sau creat ulterior de
către utilizator sau și cumpărat din comerț de -a gata . Componenta software poate include toată
gama de produse de programare, uzual formată din sistem de operare, drivereș i programe de
aplicație.

3.2.1 Creo 4.0

Este un mediu de proiectare 3D destinat în special inginerilor, pentru a realiza modele
pe baza unor date tehnice. Are o interfață ușor de înteles, fiind intuitivă, și oferind o gamă largă
de posibilități de modelare.

3.2.2 CATIA V5

Este un soft ce poate fi folosit în locul lui CREO 4.0, în funcție de nivelul cunoștintelor
și al familiarității cu acesta.

Ambele medii de proiectare reprezintă investiții substanțiale dar firmele producătoare
oferă diferite moduri prin care studenții sa le utilizeze fara nici un cost, fiind un mare ajutor
pentru a dobândi experiența necesară pentru a lucra în domeniul proiectării 3D. Din acest motiv,
cele două variante reprezintă alegeri foarte bune pentru a realiza modelele necesare diferitelor
proiec te.

3.2.3 Arduino IDE

Software -ul celor care au realizat placa de dezvoltare Arduino. Este gratis, și are o
arhitectură asemănătoare cu cea a limbajului de programare C, fiind bazat pe biblioteci. Acesta
oferă posibilitatea de a programa microcontroleru l cu o mare ușurință, nefiind necesare diferite
moduri de a realiza comunicarea între dispozitivul hardware și cel software.
Un număr mare de biblioteci sunt incluse implicit în aplicație, acestea oferind și exemple
utile pentru a te familiariza cat mai re pede și ușor cu mediul de programare.

3.2.4 V -REP

Este o aplicație destinată simulării roboților dar nu numai, oferind capacitatea de a crea o
legătură între o realizare 3D și un program scris de utilizator, pentru a realiza tipul de mișcare
dorită.

Aplicația este open source, fiind realizată cu scopul de a facilita un mediu de învațare
persoanelor pasionate precum și inginerilor din multiple domenii.

3.2.5 Unity

Este o aplicație open source destinată industriei jocurilor video, în special celor bazate pe
realitate virtuală. Acest soft permite importarea unor fișiere de tip CAD și realizarea în mediul
virtual a unor diferite moduri de interacțiune/misșcare a elementelor, pe baza unui program scris
de utilizator. Programarea este ușor de înțeles, firma creatoare oferind multiple tutoriale pentru a
facilita înțelegerea cat mai rapidă a modului de funcționare a acestei aplicații.
Pentru proiectul meu, Unity reprezintă o alternativă la V -REP, fiind ușor de folosit și de
înțeles chiar și fără experienț ă anterioară.

Concluzii:

Pentru realizarea proiectului am optat sa folosesc placa de dezvoltare Arduino Mega2560,

fiind potrivită datorită caracteristicilor tehnice cât și a ușurinței de programare în mediul Arduino

IDE.

În ceea ce privește partea hardware am ales potențiometre liniare în detrimentul unor
senzori flexibili datorita prețului de cost al acestora, urmărind relizarea proiectului cu elemente ce
implică costuri minime. Includerea accelerometrului în proiect e justificata d e ușurința de
extragere a informațiilor din mediu cu un echipament compact.
Ca și software am folosit programul CREO 4.0 pentru modelarea 3D a mâinii atât datorită
faptului că, în calitate de student am acces liber la el (la fel ca și la CATIA V5), dar și din cauza
familiarizării cu acesta în proiecte anterioare.
Pentru reprezentarea mișcării, ambele softuri reprezintă alegeri bune, dar limbajul de
programare prezent în Unity a facut din acesta candidatul ales, din nou datorită unei experiențe
anterioare cu acest tip de programare.