Jack-O-Lantern : รถยนต์อัจฉริยะ ไร้คนขับ (ตอนที่ 2)

ความเดิมจาก ตอนที่1 เราพูดกันไปถึงระบบนำทาง GPS เดี๋ยวมีโอกาส เราคงได้เจาะลึกลงไปในรายละเอียดของเจ้า GPS receiver module น่าสนใจอยู่เหมือนกันว่าหลักการทำงานมันเป็นอย่างไร

ในส่วนของระบบฉุกเฉิน จะมีปุ่ม emergency เอาไว้คอยตัดระบบพลังงานไฟฟ้าที่จ่ายให้กับชุด inverter ที่จ่ายไฟฟ้าให้กับมอเตอร์และยังจะเป็นส่วนที่ช่วยทำให้ชุด mechanism ของระบบเบรคทำงานอีกด้วย

 

สรุปในส่วนของ Mechanical System ตามรูปข้างล่างนี้

ในส่วนของระบบอัจฉริยะ Intelligent System จะประกอบด้วย 2 ส่วนใหญ่ๆ ส่วนแรกจะรับสัญญาณจาก sensor ที่ได้จากการเชื่อมต่อ RS232 และ USB แล้วต่อเข้าคอมพิวเตอร์ laptop โดยตรง ในขณะที่ sensor บางตัวที่มีการเชื่อมต่อแบบ SPI จะมีการส่งสัญญาณเข้าไมโครคอลโทรลเลอร์ ซึ่งจะทำหน้าที่แปลสัญาณจาก sensor แล้วไปกระตุ้นอุปกรณ์พวกมอเตอร์ต่อไป

ในส่วนของตัวตรวจจับ Sensor นั้น เจ้า Jack-O-Lantern นั้นมีการใช้ sensor หลายชนิดมาก ในส่วนนี้ยังไม่ขอลงรายละเอียดนะครับ เดี๋ยวค่อยมาว่ากันเป็นตัวๆไป ซึ่งได้แก่

• ETEK Navigation GPS receiver module Model EB-85A [6] runs at 4Hz
• PNI V2Xe 2 Axis Digital Compass
• Magnetometer Module
• Two Logitech QuickCam Pro 4000
• SICK LMS-200 Laser Range Finder
• Inertial Measurement Unit

   ซึ่งแต่ละตัวทำหน้าที่ตรวจจับ เพื่อช่วยกันหาทิศทางการเคลื่อนที่ของเจ้ารถยนต์อัจฉริยะ Jack-O-Lantern ให้สามารถเคลื่อนที่ และตัดสินใจได้เองบนท้องถนน

ในตอนที่3 เราจะมาดูกันว่า เจ้า Jack-O-Lantern มันมองเห็นถนนได้งัย มันรู้ได้งัยว่าจะต้องเลี้ยว ติดตามได้ใน ตอนที่3 ครับ

อ่านเพิ่มเติม...

Jack-O-Lantern : รถยนต์อัจฉริยะ ไร้คนขับ (ตอนที่ 1)

รถยนต์อัจฉริยะ คือ รถยนต์ที่สามารถขับไปได้ด้วยตัวของมันเอง โดยไม่ต้องอาศัยคนขับ สามารถตัดสินใจได้ด้วยตัวมันเอง

 

Jack-O-Lantern : jack-o'-lantern. [ N ]. ผลฟักทองที่เจาะตา จมูก และปาก แล้วใส่เทียนไว้ข้างใน (ในคืนวันเทศกาลฮาโลวีน)

 

Jack-O-Lantern เป็นรถยนต์อัจฉริยะ ไร้คนขับ ของนักศึกษามหาวิทยาลัยจุฬาลงกรณ์ ที่คว้าแชมป์การแข่งขันสร้างรถอัจฉริยะชิงแชมป์ประเทศไทย จัดโดยสมาคมวิชาการหุ่นยนต์ไทย ภาควิชาเมคคาทรอนิกส์ สถาบันเทคโนโลยีแห่งเอเชีย (เอไอที) สมาคมวิศวกรรมยานยนต์ไทย และบริษัท ซีเกท เทคโนโลยี (ประเทศไทย) จำกัด

 

ทั้งนี้ แนวคิดในการสร้างรถอัจฉริยะ "ชนินท์" ในฐานะตัวแทนของทีม บอกถึงการเลือกให้รถขับเคลื่อนด้วยพลังงานไฟฟ้าที่มีน้ำหนักเบา เพื่อง่ายต่อการควบคุม ช่วยให้การติดตั้งอุปกรณ์ต่างๆ อาทิ พวงมาลัยเพาเวอร์ เซ็นเซอร์ กล้องเวบแคม เข็มทิศอิเล็กทรอนิกส์ และเลเซอร์ โดยอุปกรณ์ทั้งหมดจะทำงานด้วยระบบคอมพิวเตอร์ที่เขียนโปรแกรมขึ้นมาโดยเฉพาะ และเชื่อมต่อเข้ากับระบบจีพีเอส เพื่อให้รถสามารถค้นหาสิ่งกีดขวาง และวิ่งตามเส้นทางที่กำหนดได้

วันนี้ เราจะมาแยกชิ้นส่วนการทำงานที่สำคัญของเจ้ารถยนต์อัจฉริยะนี้กันดู เท่าที่ข้อมูลจะเอื้ออำนวยนะครับ

จริงๆแล้ว แนวคิดการทำรถยนต์อัจฉริยะนี้ เป็นการนำเอารถยนต์ที่มีอยู่แล้ว มาดัดแปลงให้ตัวมันเองสามารถขับไปได้ตามสภาพแวดล้อมบนท้องถนนได้ สามารถหลบหลีกสิ่งกีดขวางได้ โดยมีต้นกำเนิดมาจากการแข่งขัน Grand Challenge ของหน่วยงานทางทหารของสหรัฐอเมริกา ที่จัดการแข่งขันขึ้นเพื่อให้บุคคลใดก็ได้ที่สนใจ สามารถพัฒนารถยนต์ที่วิ่งเองผ่านทะเลทรายไปให้ได้ ในการแข่งขันครั้งแรก DARPA Grand Challenge 2004 นั้น ในขณะนั้นไม่มีรถจากทีมใดเลยที่เคลื่อนที่ได้ไกลกว่า 7 ไมล์

แต่เจ้า Jack-O-Lantern  นี้จะประกอบขึ้นมาโดยอาศัยเค้าโครงที่เหมือนรถ ฉะนั้นชิ้นส่วนหลัก บางชิ้นส่วนก็ยังคงรูปแบบไว้เหมือนเดิม มีเพียงบางชิ้นส่วน บางกลไกเท่านั้น ที่จะต้องทำการปรับแต่โมดิฟายด์ เพื่อให้มันสามารถทำงานได้สอดคล้องกัน และให้มันทำงานตัดสินใจได้เอง ได้แก่ วาล์วลิ้นปิด-เปิดเชื้อเพลิง  ระบบพวงมาลัย ระบบเบรค ที่ต้องเพิ่มเข้ามา ก็เป็เรื่องของการมองเห็น (vision)แล้วก็หน่วยประมวลผลข้อมูลจากการมอง นำไปสู่การตัดสินใจ  มาเริ่มดูทีละส่วนกันเลยครับ

เริ่มจากการออกแบบตัวถังรถ จะว่าไปแล้วมันเป็นโครงของรถมากกว่า โดยใช่เหล็กท่อแป๊บขึ้นเป็นรูปร่างโครง โดยให้มีที่นั่งแค่ 1 คนเท่านั้น(ตามกติกา)  ใช้แบตเตอรี่ในการให้พลังงานกับมอเตอร์ induction motor 3 phase ซึ่งเป็นมอเตอร์ที่ใช้ในการขับเคลื่อนล้อหลัง  โดยควบคุมแรงดันและความถี่ เพื่อปรับเปลี่ยนความเร็วของมอเตอร์ จากการสั่งงานจากหน่วยประมวลผลไมโครคอนโทรลลเอร์

ในส่วนของพวงมาลัย นั้นเป็นพวงมาลัยไว้สำหรับบังคับล้อหน้า โดยใช้ตัวควบคุมภายนอกแบบ PID control มาใช้ในการควบคุม

 

ในส่วนของระบบเบรค นั่นทางทีงงานได้เพิ่มเติมและปรับแต่งส่วนของการเบรค โดยใช้ ball screw นำพาให้ลูกเบี้ยวเป็นตัวผลักดันให้ไปเหยียบเบรคอีกทีหนึ่ง ซึ่งอาศัยหลักการเหยียบเบรคแบบมนุษย์

ระบบนำทางใช้ GPS recieve module

ซึ่ง GPS ย่อมาจาก "Global Positioning System" คือระบบบอกพิกัดผ่านทางดาวเทียม ซึ่งโคจรสูงจากพื้นโลกประมาณ 22,000 กิโลเมตร จากกลุ่มดาวเทียม 24 ดวงที่โคจรอยู่รอบโลก ตัวนี้ เป็นหัวใจของการบอกตำแหน่งพิกัดของรถเลยก็ว่าได้ เพราะถ้าไม่มี GPS ก็ไม่สามารถที่จะทำให้รถวิ่งอยู่บนเส้นทางได้ ถึงทำได้ได้ก็คงจะต้องมีอัลกอลิธึมในการเช็ค อย่างยอดเยี่ยมแน่ๆ แต่ถ้าเรามี GPS reciver ติดตั้งอยู่ จะทำให้สามารถแสดงตำแหน่งนั้นอย่างแม่นยำ เราได้อะไรจาก GPS ด้วยความสามารถของ GPS ทำให้เราสามารถนำข้อมูลตำแหน่งมาใช้ประโยชน์ได้มากมาย

วันนี้ขอจบตอนที่ 1 ก่อนแล้วกัน เดี๋ยวค่อยวมาว่ากันต่อ ใน ตอนที่ 2 ครับ

อ่านเพิ่มเติม...