키보드로 움직이는 VHDL 로봇팔 제안서,최종보고서,설계포트폴리오,소스코드[DE0보드 사용]

소개

로봇공학실험 수업에서 "키보드로 움직이는 VHDL 로봇팔"이라는 주제로 작품을 만든 관련 자료들입니다.

제안서,최종보고서,설계포트폴리오,소스코드가 포함되어있습니다.

해당학기 성적 A+를 받은 자료입니다.

개발환경은 알테라 싸이클론 FPGA DE0보드, 쿼터스입니다.

목차

Ⅰ. 제안서
1.과제선정배경
2.연구개발목표 및 필요성
3.추진전략 및 방법
4.연구개발 추친제계
5.기대성과
6.활용방안

Ⅱ. 설계포트폴리오
1.설계주제
2.연구배경
3.연구동향
4.개발내용
5.회로도
6.부품명
7.예상부품
8.일정

Ⅲ. 최종보고서
1.연구개발의 배경 및 필요성
2.연구개발 목표 및 평가 착안점
3.연구개발 내용 및 범위
4.연구수행 내용 및 결과
5.연구 성과 및 목표의 달성도
6.연구개발결과의 활용 계획
7.연구개발의 파급 효과

본문내용

3. 연구개발 내용 및 범위

먼저, 로봇의 기구부는 알류미늄, 아크릴, 포맥스 등의 작품을 완성하였을 시 내구성이 보장될 수 있도록 강도가 보장되지만 동시에 제작에 용이한 재질을 선택하여 로봇팔의 기구부를 설계한다. 몇가지 재질을 접해본 결과 ‘포맥스’라고 불리는 재질이 일반 문구용 칼로도 절단이 가능하고 접착이 용이하며 내구성이 우수하여 이 재질을 로봇의 기구부 제작에 사용하기로 선택하였다. 각 관절의 작동은 서보모터(HS-311)를 사용하며, 서보모터의 축은 하중에 견디기 적합하지 못하므로 직접적인 연결은 피한다. 로봇팔이 작동함에 있어 겹치거나 서로의 부분에 걸려 작동에 무리가 발생하지 않도록 한다. 서보 모터의 회전축과 로봇의 각 관절이 1:2 길이 비율로 링크 구조로 되어 있어 서보모터의 토크가 부족하지 않게 걸리는 힘을 2배로 만들어 주고 동시에 180도의 회전 범위를 갖는 서보모터의 회전범위를 90도로 줄여준다. 관절은 4개로 구성되고 인간의 팔에서 어깨, 팔꿈치, 손목, 손 에 해당되는 관절을 가진다.
프로그램시 크게 서보모터의 동작과 ps2 키보드의 신호 입력에 중점을 둔다. ps2키보드라고 알려진 Y형 커넥터를 사용하는 키보드는 본래 IBM사의 호환 키보드였는데 다른 회사의 PC들이 이 장치를 지원하며 ps2키보드로 알려졌다. ps/2 프로토콜을 공부하고 ps/2통신을 사용하게 될 것이다. ps2키보드는 DE0보드에 해당되는 포트에 연결되는데 VCC와 GND가 연결되고 키보드에 들어가는 클럭과 DATA line이 DE0보드와 ps2키보드간에 연결된다. 서보모터의 작동은 DE0 상에서 펄스 신호를 만들어 작동하는데 HIGH부분(Duty rate)을 조정하여 서보모터의 각도를 제어하고 이 신호는 DE0보드의 확장 헤더(Expansion Headers)로 출력하게 된다.

4. 연구수행 내용 및 결과

* 서보 모터의 작동
서보 모터는 작동을 위해 20ms의 펄스 신호가 필요하며, HIGH level부분의 시간이 보통, 0.7ms 이하이면 0도 (좌측으로 90도), 1.5ms 에서는 90도 (중심), 2.3ms 이상에서는 180도 (우측으로 90도)로 동작한다.

참고자료

· 없음