Vysoký výkon, obrovské množství hardwarových periferií, zpracování 2D i 3D obrazu, práce s HD videem, grafické rozhraní a mnoho dalšího najdeme u desky SABRE SD s aplikačním procesorem Freescale i.MX6Quad (obr. 1).

 

 

Vysoký výkon zaručují čtyři jádra ARM® Cortex®-A9 a paměť DDR3 SDRAM o velikosti 1 GB. Deska disponuje až čtyřmi způsoby připojení displeje a umožňuje i připojení několika displejů současně. Mnoho z těchto výhod bylo použito právě pro projekt ovládání robotické ruky.

 

 

 

 

 

Robotická ruka byla zakoupena od společnosti Lynxmotion a ovládá se přes sériový port jednoduchými příkazy, které se skládají z čísla serva, nastavení pozice serva a dobou nastavení serva do dané pozice. Těchto příkazů je možné poslat několik za sebou nebo je kombinovat tak, aby se nastavovalo několik serv současně.

 

 

 

Z pohledu hardwaru bude deska SABRE SD propojena s robotickou rukou pomocí převodníku z USB na sériový port. Dále je k desce připojena webová kamera podporující standard UVC (Universal Video Class), myš, klávesnice a dva video výstupy. Jedním je LVDS, ke kterému je připojen 10“ dotykový displej a druhý je HDMI, kam je připojen monitor. Vše je naznačeno blokově na obr. 2.

 

 

Celé zařízení je ovládáno programem, který je uložený na SD kartě. Spolu s ním je na kartě uložený i celý operační systém a zavaděč systému. Deska běžně podporuje dva operační systémy – Linux a Android.

 

V tomto projektu byl zvolen OS Linux Yocto, který byl zkompilován přesně pro tuto desku i s přidanými ovladači pro USB převodník a webovou kameru. Navíc byly přidány balíčky pro Qt4 a OpenCV. Zároveň byl použit zavaděč U-Boot pro spuštění systému, kde bylo nutné nastavit použití dvou zobrazovacích jednotek.

 

 

 

 

Program je napsaný v jazyce C++ a byly použity knihovny pro grafické zobrazení Qt4 a pro práci s obrazem OpenCV. V programu se lze přepínat mezi několika režimy řízení robotické ruky. Prvním je manuální režim, který umožňuje nastavení každého serva zvlášť posuvníkem, jak je naznačeno na obr. 3.

 

 

Obr. 4 zobrazuje režim nastavení pozice. Na dotykovém displeji volíme pozici úchopu robotické ruky – na obrázku naznačeno červenou tečkou. Program přepočítá pozici úchopu na úhly jednotlivých serv. Takto je možné robotickou ruku ovládat mnohem snadněji.

 

 

Poslední režim ovládání je hra podobná „Člověče, nezlob se!“. Hodí se kostkou a robotická ruka přesune figurku o hozený počet polí. Je možné házet dvěma způsoby. Prvním způsobem je elektronická kostka, která umožňuje i autonomní hru, kdy si program háže kostkou pomocí generátoru náhodných čísel stále dokola. Druhým způsobem je fyzická kostka, kterou sleduje webová kamera a pomocí jednoduchých funkcí z OpenCV spočítá počet teček na kostce. Posun figurky můžeme rovněž ovládat kliknutím na určité políčko na displeji (obr. 5).

 

 

Při ovládání robotické ruky můžeme zároveň přehrávat video na monitoru a to buď z kamery, nebo ze souboru, popřípadě datového toku.

 

 

 

Byla vytvořena aplikace, která ukazuje výkon procesoru i.MX6Quad a desky SABRE SD. Aplikace zvládá ve stejném čase snímat obraz z kamery, zpracovávat jej a reagovat na něj.

 

 

Mezitím dále po sériové lince ovládá robotickou ruku a kromě toho ještě přehrává video z SD karty na monitoru připojeném přes HDMI. Během toho všeho je možné aplikaci ovládat na dotykovém displeji a tím měnit chování nejen robotické ruky, ale i celé aplikace. Finální podoba demonstrační aplikace je zachycena na obr. 6 a 7.