Master's Thesis

Air Hockey - construction design and control design of artificial player

Final Thesis 8.68 MB Appendix 16.35 kB

Author of thesis: Ing. Dominik Jašek

Acad. year: 2019/2020

Supervisor: prof. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D.

Reviewer: Ing. et Ing. Stanislav Lang, Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis deals with the design and implementation of an automatic Air hockey player. In particular, a gaming table and a kinematic type of H-bot robot and electronics are designed. The movement of the robot is ensured by two stepper motors, which are controled by the Arduino Micro using timer interrupts. The thesis is improved by additional elements, such as goal detection using photoelectric sensors and automatic firing of the puck from the goal and others. The Air hockey robot was practically realized in cooperation with Ondřej Sláma.

Keywords:

Air hockey robot, Arduino, H-bot, stepper motor control

Date of defence

14.07.2020

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student seznámil komisi s obsahem a cíli své DP, dodal zhodnocení (časovou náročnost realizace). Následně reagoval na dotazy a připomínky oponenta DP. Ze strany komise byly pozitivní připomínky. Další dotazy komise: RNDr. Kuba: Cena vzdušného hokeje doc. Švarc: Počet hráčů

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Mechanical Engineering (M2I-P)

Field of study

Applied Computer Science and Control (M-AIŘ)

Composition of Committee

prof. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Zuzana Komínková Oplatková, Ph.D. (místopředseda)
prof. RNDr. Ing. Jiří Šťastný, CSc. (člen)
RNDr. Martin Kuba, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Miluše Vítečková, CSc. (člen)
doc. Ing. Ivan Švarc, CSc. (člen)

Předložená diplomová práce realizovala tzv. vzdušný hokej (Air Hockéj), známou a zábavnou společenskou hru pro dva hráče. V kontextu realizace je tato práce excelentní ukázkou týmového výsledku, na kterém se podíleli dva studenti Dominik Jašek a Ondře jSláma, každý se svým příspěvkem pro řešení neoddělitelného celku.

Dominik Jašek měl za úkol technickou realizaci zařízení, návrh kinematiky manipulátoru „hokejky“, řízení pohonů a mnoho dalších detailů celého řešení, vč. sw pro řízení pohonů. Pochopitelná byla spolupráce na celkové integraci, konzultace a vlastním oživení zařízení.
Ondřej Sláma měl za úkol hw část snímání puku a vizualizaci, vč. ovládání hry a návrh simulačního modelu vhodného k implementaci jím navržených herních heuristik. Pochopitelná byla spolupráce na celkové integraci, konzultace a vlastním oživení zařízení.

Výsledkem předložené týmové práce je funkční platforma vzdušného hokeje, reprezentující kvalitu tvůrců a know how dnešní doby, tj. multioborové znalosti automatizace a informatiky. Práce obsahuje minimum překlepů, má velmi dobrou stylistickou úroveň, je logicky členěna a potřebuje vše potřebné pro další rozvoj zařízení daného typu. Jako školitel nebudu při daném hodnocení udělovat možná doporučení.

Práce zcela splnila cíle zadání, svou náročností ji považuji za nadstandard, práci jednoznačně doporučuji k obhajobě a hodnotím známkou A/ výborně.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Předložená diplomová práce je součástí projektu „Vzdušný hokej“, na kterém pracovali dva diplomanti – Bc. Dominik Jašek a Bc. Ondřej Sláma. Pan Jašek se věnuje mechanické konstrukci a řízení pohonů, pan Sláma se věnuje detekci polohy míčku a herním strategiím. Obě práce tvoří ucelená díla, která na sebe vhodným způsobem odkazují. Obě práce jsou na vysoké úrovni, jak rozsahem, tak kvalitou provedení. Funkčnost vytvořeného vzdušného hokeje jako celku dokládají přiložená videa.

V rámci společné části hodnocení si dovolím upozornit, že oba studenti použili pro tvorbu písemné části šablonu, která pracuje s jiným formátem než A4, pro kvalitní tisk je tedy nutno zvolit volbu tisku „Reduce to print margins“. Tím však nesnižuji hodnocení jinak velmi pěkné grafické úpravy.

Diplomant Bc. Dominik Jašek v rámci své práce provedl kvalitní rešerši v oblasti existujících řešení vzdušného hokeje, možných typů konstrukcí, využitých vestavěných zařízení a pohonů (se zaměřením na krokové motory a jejich řízení). Následuje návrh vlastního konstrukčního řešení, návrh elektroniky a programování vestavěného modulu Arduino Micro. Programová realizace mimo jiné zahrnuje řízení pohonů včetně generování vhodných rychlostních profilů, komunikaci s nadřazeným systémem prostřednictvím sběrnice UART a realizaci bezpečnostních funkcí (např. zabránění kolize robotické hokejky s mantinelem).

Elektronická příloha obsahuje odkaz na projekt v nástroji Autodesk Fusion 360, který zahrnuje kompletní model mechanické konstrukce. Dále jsou součástí přílohy zdrojové kódy řídicího programu pro kontrolér Arduino Micro. Přibližně 1500 řádků dobře upraveného zdrojového kódu v jazyku C/C++ je členěno do 10 vhodně pojmenovaných zdrojových souborů. Program je popsán v kapitole 9 včetně vývojového diagramu na str. 67.

Výsledky práce pana Jaška, jakož i výsledky celého týmu jsou vynikající. Vzdušný hokej lze bezpochyby zařadit mezi reprezentativní studentské projekty realizované na Ústavu automatizace a informatiky.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Jaké maximální rychlosti dosahuje pohyb hokejky robotického hráče?
  2. Uvádíte, že při konstrukci jste kladl důraz na dobrou rozložitelnost a složitelnost konstrukce pro účely transportu. Jaký rozměr by měla krabice, do které by mohl být vzdušný hokej uložen po jeho rozložení? Kolik času odhadem zabere opětovné sestavení konstrukce?
  3. Jako výkonnější alternativu použitého vestavěného modulu Arduino Micro uvádíte vývojovou desku Teensy 3.6. Jak velký zásah do Vámi vytvořeného zdrojového kódu by znamenala migrace na toto zařízení? Uveďte přibližný procentuální objem Vašeho kódu, který by byl migrací zasažen.

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová