Nr 5/2010 Pomiary Automatyka Robotyka 5/2010 System automatycznych pomiarów rynometrycznych (1) Tomasz Kuśmierczyk Studenckie Koło Naukowe Cybernetyki ozwój nowoczesnych technologii przekłada się na ich stosowanie w coraz to nowych obszarach ludzkiej działalności. Mimo to wciąż pozostają obszary, w których dominuje metodyka opracowana na początku XX, a nawet w XIX wieku. Jedną z takich dziedzin jest antropometria technika pomiarów ludzkiego ciała. Zakres zastosowań antropometrii jest bardzo szeroki: począwszy od wzornictwa przemysłowego przez badania antropologiczne, systemy monitoringu, a skończywszy na medycynie. Zwłaszcza ta ostatnia dziedzina zawiera duży potencjał dla zastosowania inżynierii komputerowej. Na pograniczu medycyny i informatyki prowadzi się badania dotyczące oceny wad postawy i jej zmienności w ciągu życia czy diagnozowania problemów zdrowotnych m. in. związanych z działaniem górnych dróg oddechowych. Prace na temat związku między rynometrią (pomiarami nosa) a kwestiami zdrowotnymi prowadzone są na Warszawskim Uniwersytecie Medycznym [1]. Wiadomo, że na wyniki diagnoz dotyczących nosa wpływ ma nie tylko stan zdrowia osoby badanej ale również jej budowa antropologiczna [1]. Pozyskanie takiej wiedzy jest niezwykle ważne w celu uwzględnienia jej wpływu na wynik badania. W tradycyjnej antropometrii stosuje się wciąż najprostsze narzędzia, jednak prowadzi się prace nad użyciem technik komputerowych w połączeniu ze znacznie bardziej rozwiniętym instrumentarium. Współczesne skanery powierzchni 3D stwarzają nowe możliwości. Stosowanie nowych technologii wiąże się z licznymi problemami (za [2]): istniejące rozwiązania są bardzo drogie i niedoskonałe, brakuje też opracowań (zwłaszcza algorytmów analizy) na ten temat. Metodą zajmuje się stosunkowo niewielka grupa firm i ośrodków naukowych. Technika automatycznych pomiarów antropometrycznych leży na pograniczu antropologii, mechatroniki i informatyki. Kolejne aspekty, które należy rozważyć i opracować projektując system realizujący takie zadanie to: określenie stanu istniejącej wiedzy na temat antropometrii, która umożliwi dobór charakterystycznych punktów twarzoczaszki i mierzonych parametrów; dane a priori dotyczące tych wymiarów mogą znacznie ułatwić projektowanie algorytmów automatycznego pomiaru przegląd i analiza działania istniejących rozwiązań w zakresie skanningu 3D, co pozwoli na zapoznanie się z korzyściami i wadami takiego podejścia w zastosowaniu do antropometrii opracowanie algorytmów wstępnego przetwarzania danych pozyskiwanych ze skanera 3D (adaptacja istniejących lub opracowanie nowych) opracowanie nowych metod i algorytmów analizy danych i poszukiwania punktów charakterystycznych ciała ocena i weryfikacja uzyskanych rozwiązań. Tradycyjne pomiary antropometryczne Definicje, podstawowe pojęcia i stosowane narzędzia Antropometria to technika stosowana w antropologii. Polega na liczbowym opisie wymiarów ciała ludzkiego. Jej nazwa wywodzi się z greckich słów: anthropos człowiek i metrikos pomiar. Metoda ta rozwijana jest od ponad 200 lat. W wersji klasycznej dokonuje się pomiarów statycznych za pomocą elementarnego zestawu narzędzi [2, 7, 9]: waga pomiar ciężaru aparat fotograficzny utrwalanie wyglądu części ciała taśma pomiarowa długość krzywizn i obwody części ciała antropometr (ang. anthropometer) pomiar odległości między punktami na ciele Rys. 1. Podstawowy zestaw narzędzi do pomiarów antropometrycznych Rys. 2. Płaszczyzny ciała: PF - płaszczyzna czołowa główna, PN - płaszczyzna poprzeczna, PSM - płaszczyzna strzałkowa 55
Pomiary Automatyka Robotyka 5/2010 Rys. 3. Punkty pal - pal suwak (cyrkiel liniowy, ang. spreading caliper) pomiar średnic goniometr pomiary kątów cyrkle kabłąkowe. Zarys metodyki pomiarów antropometrycznych Podstawowymi pojęciami z zakresu antropometrii są rzuty, płaszczyzny i linie ciała (rys. 2). Najważniejszą płaszczyzną dotyczącą głowy jest płaszczyzna frankfurcka. Odpowiada ona takiemu ułożeniu głowy, w którym najniższy punkt kostnej krawędzi oczodołu i najwyższy punkt Rys. 4. Punkty sn-prn na kostnej krawędzi kanału słuchowego znajdują się w jednej płaszczyźnie (poziomej). Drugim pojęciem potrzebnym do definiowania punktów pomiarowych antropometrii są linie ślady, jakie pozostawiają płaszczyzny na powierzchni ciała [7]. Istotną jest linia pośrodkowa przednia, która przechodzi przez środek czoła, środek wcięcia szyjnego rękojeści mostka, aż do środkowego Rys. 5. Punkty al-al punktu dolnego brzegu spojenia łonowego. Pomiaru [3] należy dokonywać w ułożeniu maksymalnie zbliżonym do pozycji anatomicznej: stojąc wyprostowanym, pięty złączone, pośladki, tył głowy i łopatki dotykają ściany za plecami osoby, na której dokonywany jest pomiar. Ramiona i palce powinny być wyprostowane. Głowa powinna być nieskręcona i ułożona w płaszczyźnie frankfurckiej. Głównymi źródłami błędów i niepowtarzalności pomiarów dokonanych za pomocą tej metody są: subiektywność ustalenia punktów charakterystycznych ciała różne osoby różnie oceniają spełnienie kryteriów określających ich położenie niedokładność ułożenia ciała przy pomiarze niedokładność narzędzi. Poprawę wyników można uzyskać poprzez zwiększenie liczby osób dokonujących subiektywnej oceny pomiaru i uśrednienie wyników. być jednoznacznie określone i łatwe do identyfikacji znajdować się w obszarach łatwo dostępnych dobrze różnicować i charakteryzować osoby. Z punktu widzenia wrażliwości na błędy, wskazane jest, by małe przesunięcie punktu charakterystycznego w nieistotnym stopniu wpływało na wartość zmierzonego parametru. Medycyna definiuje wiele punktów charakterystycznych dla twarzy (cefalometrycznych czyli rozmieszczonych na czaszce ale rzutowanych na powierzchnię miękką), jednak nie wszystkie są użyteczne dla pomiarów antropometrycznych w każdym zastosowaniu. Dzieli się je na parzyste, dla których istnieją dwa punkty na ciele spełniające kryterium oraz nieparzyste pojedyncze. Są to m.in. [1, 2, 7, 9]: vertex (v) punkt najwyżej położony na szczycie głowy ustawionej w płaszczyźnie frankfurckiej glabella (g) punkt na kości czołowej, najbardziej wysunięty ku przodowi, znajdujący się na przecięciu linii pośrodkowej ciała z linią przeprowadzoną przez wyniosłości nadoczodołowe gnathion (gn) punkt położony na krawędzi dolnej żuchwy (czaszka w płaszczyźnie frankfurckiej), zwykle punkt najniższy na żuchwie opisthocranion (op) punkt na kości potylicznej najbardziej odległy od punktu glabella w płaszczyźnie pośrodkowej zygion (zy) najdalej bocznie wysunięty punkt łuku jarzmowego. Punkty dotyczące nosa to: subnasale (sn) punkt leżący w linii pośrodkowej ciała, na połączeniu słupka nosa i rynienki podnosowej wargi górnej; położony jest na szczycie kąta, jaki tworzy dolna krawędź przegrody nosowej i rynienka wargowa alare (al) najbardziej bocznie wysunięty punkt skrzydełka nosowego pronasale (prn) punkt w linii pośrodkowej, w najbardziej wysuniętym ku przodowi punkcie końca nosa, przy ustawieniu głowy w płaszczyźnie uszno-ocznej stomion (st) punkt leżący na przecięciu linii pośrodkowej ciała ze szparą ust supraalare (sala) punkt położony jest w miejscu najwyższym na bruździe skrzydła nosa Punkty charakterystyczne i parametry twarzy Podstawowym zagadnieniem antropometrii jest wybór punktów lub obszarów charakterystycznych (ang. landmarks) na ciele, pomiędzy którymi dokonywane są pomiary. Punkty te powinny spełniać następujące kryteria: Rys. 6. Punkty antropologiczne twarzy, widok z boku [7] Rys. 7. Punkty antropologiczne głowy, widok z przodu [7] 56
Nr 5/2010 Pomiary Automatyka Robotyka 5/2010 nariale (na) punkt położony najniżej na krawędzi dolnej otworu gruszkowatego postalare (pal) punkt położony z tyłu skrzydełek nosa w miejscu, gdzie skóra nosa przechodzi w skórę twarzy, najbardziej bocznie nasion (n) punkt leżący w linii pośrodkowej, na wysokości nasady nosa. Wykorzystując tak zdefiniowane punkty można wyznaczyć wiele odległości. W medycynie jednak przyjęło się stosować te najbardziej intuicyjne, które zdają się najlepiej charakteryzować człowieka: największa długość głowy (glabella opisthocranion, g op) największa szerokość głowy (euryon euryon, eu eu) wysokość głowy uszna (vertex tragion, v t) szerokość jarzmowa twarzy (zygion zygion, zy zy) wysokość morfologiczna górno-twarzowa (nasion stomion, n st) Te dotyczące nosa [1, 7]: wysokość (długość) nosa (nasion subnasale, n sn) długość grzbietu nosa (nasion pronasale, n prn) szerokość nosa (alare alare, al al) pomiar przy bezdechu i braku napięcia skrzydełek nosa wysokość słupka nosa (długość podstawy nosa) (subnasale pronasale, sn prn) szerokość nasady nosa (pal-pal) pomiar ze skrzydełkami nosa u jego nasady kąt profilu nosa, nachylenie linii nasion subnasale (n-sn) do pionu. Zastosowania i problemy antropometrii np. można wyobrazić sobie system, który na podstawie automatycznych pomiarów wymiarów akceptuje lub odrzuca osobę chcącą dostać się do budynku przy produkcji modeli 3D do gier/animacji komputerowych przy doborze ubioru lub automatycznej personalizacji stanowiska pracy. Pomiary ciała ludzkiego mają swoistą specyfikę, które znacznie ograniczają ich stosowalność. Podstawowymi problemami utrudniającymi praktyczne zastosowania antropometrii są: zmienność ciała ludzkiego w ciągu życia widoczne jest to szczególnie w okresie od urodzenia do osiągnięcia dojrzałości [1] plastyczność twarzy i ciała jako całości [6] trudności związane z dostępem do obszarów pomiarowych (np. ze względu na ubiór). Anatomia twarzoczaszki i nosa Znajomość specyfiki budowy twarzoczaszki i nosa stanowią wiedzę niezwykle istotną dla dokładnej analizy tych obszarów, jak i dla późniejszego opracowywania algorytmów automatyzujących ich pomiary. Twarz można podzielić w pionie na trzy obszary: od linii włosów do glabelli (część czołowa) od linii brwi do podstawy nosa (środek) od podstawy nosa do brody wyznaczonej przez gnathion (część dolna). Niezależnie od tego podziału wyróżnia się następujące regiony twarzy: czoło, brwi, oczy, nos, policzki, usta, podbródek. Podział ten jest naturalny i dlatego łatwy do użycia. W budowie nosa obecnie wydziela się [1]: Mając do dyspozycji zbiór pomiarów antropometrycznych można estymować rozkład wartości danych cech dla gatunku ludzkiego. Wyniki mogą być użyte we wzornictwie przemysłowym [7]. Jednym z możliwych obszarów zastosowań szybkich pomiarów antropometrycznych jest przemysł odzieżowy. Informacje antropometryczne używane są również w medycynie: do oceny stanu zdrowia danego osobnika np. znając stopień korelacji pomiędzy danymi wymiarami, a trudnymi do zbadania cechami charakteryzującymi zdrowie osoby: wymiary zewnętrzne nosa, a wymiary jam nosa [1]. Inne przykłady zastosowań to klasyfikacja antropologiczna oraz chirurgia plastyczna. Współcześnie nietrudno znaleźć kolejne zastosowania zaawansowanych technik antropometrii: do weryfikacji tożsamości Tab. 1. Zestawienie wartości parametrów twarzoczaszki dla osób powyżej 17 roku życia w okolicach Warszawy [1] Mierzony wymiar kobiet [mm] mężczyzn [mm] Największa szerokość głowy 152,43 5,09 159,64 5,40 Największa długość głowy 179,09 5,4 192,05 5,91 Wysokość uszna głowy 148,91 5,59 157,21 5,52 Szerokość jarzmowa twarzy 135,51 4,92 144,46 4,77 Wysokość twarzy górna 74,45 12,78 78,51 4,81 Tab. 2. Zestawienie wartości parametrów nosa dla osób powyżej 17 roku życia w okolicach Warszawy [1] Mierzony wymiar kobiet [mm] mężczyzn [mm] Wysokość nosa 51,00 3,37 55,08 4,62 Długość grzbietu nosa 47,51 3,44 50,92 4,95 Szerokość nosa 32,17 2,8 35,82 2,85 Wysokość słupka nosa 24,61 2,32 26,77 2,53 57
Pomiary Automatyka Robotyka 5/2010 grzbiet nosa (dorsum nasi) składa się z dwóch części: górnej (opartej wewnętrznie na kości czaszki) i dolnej, zakończonej wierzchołkiem nosa (opartej wewnętrznie na chrząstce); w zależności od kształtu grzbietu nosa wyróżnić można nos prosty, wypukły, wklęsły oraz postacie mieszane wierzchołek lub koniec nosa (apex nasi) może być szeroki, wąski, rozlany lub zaostrzony skrzydła nosa (ala nasi) z boku przechodzą w policzki, a do dołu i przyśrodkowo w wargę górną; ogranicza je rowek skrzydłowy, mogą być wąskie lub szerokie, owalne, okrągłe lub zaostrzone nasadę nosa (radix nasi) miejsce, gdzie grzbiet nosa przechodzi w czoło, w tym miejscu powstaje różnej wielkości zagłębienie. Statystyki parametrów antropometrycznych Parametry charakteryzujące twarzoczaszkę jak i nos przedstawiono wcześniej, jednak dla opracowania systemów pomiarowych pomocna jest wiedza na temat oczekiwanych wyników. Zestawienie wartości średnich wraz z odchyleniami standardowymi wartości pomiarów przedstawiają tabele. Podsumowanie W części tej omówione zostały tradycyjne pomiary antropometryczne. Pokazane zostały wady stosowanej obecnie metody jak i narzędzi. Dodatkowo scharakteryzowano budowę twarzoczaszki i nosa. Wyszczególnione zostały punkty charakterystyczne tych obszarów jak również ich parametry. Załączono również informację o rozkładzie statystycznym tych wartości. Wiedza w przedstawionym zakresie daje dobry obraz dziedziny nauki, jaką jest antropometria i pozwala na dalsze prace w jej obszarze. Kolejnym aspektem w dążeniu do stworzenia w pełni automatycznego systemu pomiarowego jest rozważenie aspektów technicznych, co zostanie zrobione w kolejnej części. Bibliografia 1. Szczęsnowicz-Dąbrowska P.: Związek Pomiędzy Wynikami Rynometrii Akustycznej a Parametrami Antropometrycznymi u Zdrowych Osobników. Rozprawa na stopień doktora, Akademia Medyczna w Warszawie: Zakład Profilaktyki Zagrożeń Środowiskowych Wydziału Nauki o Zdrowiu, Warszawa 2006. 2. Peavy Simmons K.: Body Measurement Techniques: A comparison of three-dimensional body scanning and physical anthropometric methods. North Carolina State University, Raleigh, North Carolina, January 12, 2001 3. Kroemer K.H.E., Kroemer H.J., Kroemer-Elbert K.E. Engineering physiology: Physiologic bases of human factors/ergonomics. Amsterdam, Elsevier, 1986. 4. Montagu, M.F.A., A handbook of anthropometry. Springfield, IL: Charles C. Thomas, 1960 5. J. Young, Head and Face Anthropometry of Adult U.S. Civilians, Final Report, July 1993. 6. A. Raouzaiou, S. Ioannou, G. Akrivas, K. Karpouzis and S. Kollias, Adaptation of expression analysis based on evaluation principles, National Technical University of Athens 7. Napoleon Wolański przy współautorstwie Stanisława Niemca i Miry Pyżuk, Antropometria inżynieryjna: Kształt i wymiary ciała, a wzornictwo przemysłowe, Książka i Wiedza, Warszawa 1975 8. Malinowski A., Wolański N.: Metody Badań w Biologii Człowieka: Wybór metod antropologicznych, PWN, Warszawa 1988 9. [http://www.archeointernet.pl/antropologia.html] Antropologia fizyczna. Studenckie Koło Naukowe Cybernetyki działa od 2008 roku z ramienia Instytutu Systemów Elektronicznych Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej. Należy do grupy badawczej Zespołu Aparatury Biocybernetycznej, kierowanego przez prof. nzw. dra hab. Antoniego Grzankę. Wraz z innymi zespołami naukowymi współtworzy międzyuczelnianą grupę Neuroscience. Tematyka prac Koła jest zróżnicowana, mimo to główny nacisk został położony na połączenie osiągnięć z dziedziny medycyny i elektroniki, w celu rozwoju diagnostyki, modelowania oraz monitorowania stanu organizmu biologicznego. Wśród swych członków Koło skupia studentów Politechniki Warszawskiej, a także Wojskowej Akademii Technicznej w Warszawie i Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego. Łączy ich wspólna pasja tworzenia i wcielania w życie nowych pomysłów, propagowania korzystnych rozwiązań technicznych. Do największych sukcesów należą projekty Brain Computer Interface oraz Inteligentny dom, opierające się na odpowiedniej akwizycji, przetwarzaniu sygnałów z wykorzystaniem technik komputerowych oraz sieci neuronowych. Ponadto już we wrześniu 2008 roku Koło miało okazję zaprezentować swój dorobek na Festiwalu Nauki, organizując seminaria młodzieżowe pod tytułem Biocybernetyka w służbie ludzkości. W obecnej chwili równolegle prowadzonych jest dziesięć różnych projektów dotyczących różnych obszarów, od zagadnień militarnych począwszy, na aspektach fizjologii człowieka skończywszy. Więcej informacji na temat Koła Biocybernetyki można znaleźć na stronie internetowej http://cyber.ise.pw.edu.pl/. Dane kontaktowe: SKN CYBERNETYKI Politechnika Warszawska, Wydział EiTI Instytut Systemów Elektronicznych, ul. Nowowiejska 15/19, 00-665 Warszawa 58
Nr 5/2010 Pomiary Automatyka Robotyka 5/2010 OPOLCHESS robot do gry w szachy (3) Układ sterowania Krzysztof Gawlik, Radosław Gruszka, Krzysztof Galeczka, Marcin Hnatiuk, Marcin Kupczyk, Michał Tomczewski, Krzysztof Tomczewski SKN Spektrum odstawą układu sterowania robota jest komputer PC z programem rozgrywającym partie w szachy, który decyduje o wykonywanych ruchach. Komputer ten poprzez łącze szeregowe komunikuje się z mikroprocesorami umieszczonymi w złączach manipulatora, chwytaka i szachownicy. Położenie złącz manipulatora napędzanych serwomechanizmami modelarskimi zadawane jest w postaci impulsów prostokątnych o ustalonej szerokości. Do ich generowania wykorzystano sprzętowe generatory PWM procesorów rodziny ATmega. Przyjęto koncepcję jednoczesnej realizacji ruchów niezależnie wszystkimi przegubami. Przyjętą strukturę układu sterowania robota pokazano na rys. 1. zadanego czasu transmisja jest ponawiana. Po sprawdzeniu poprawności otrzymanych danych komputer wysyła kolejny telegram zawierający rozkaz rozpoczęcia wykonania ruchu do modułu komunikacyjnego. Moduł komunikacyjny generuje przerwania zewnętrzne INT0 w procesorach sterujących napędami przegubów, co powoduje jednoczesne rozpoczęcie wykonywania ruchów wszystkich przegubów. Zakończenie wykonania ruchu przez złącza zgłaszane jest do modułu komunikacyjnego liniami przerwań i dalej łączem RS-232 do komputera. Teraz jest kolej na ruch człowieka. W trakcie wykonywania ruchu przez człowieka moduł komunikacyjny kontroluje cyklicznie stan na szachownicy. W tym celu w module szachownicy zamontowano układy rejestrów wejściowych, do których podłączono czujniki hallotronowe oraz rejestry wyjściowe, do których podłączono podświetlające pola szachownicy diody LED (rys. 2.). Do komunikacji z szachownicą zastosowano interfejs SPI. Rys. 1. Schemat blokowy układu sterowania robota Algorytm działania Komputer komunikuje się z robotem przez interfejs RS-232 [1], przesyłając rozkazy zawierające numery pól na szachownicach, z których i na które należy przesunąć bierki, bez informacji o rodzaju bierki. W pamięci mikroprocesorów, przeznaczonych do sterowania złączami kinematycznymi, zapisane zostały tablice wartości odpowiadające wypełnieniom impulsów PWM, przy jakich chwytak osiąga położenie bazowe, dowolnego pola na szachownicy i polach dodatkowych oraz wrzutni zbitych bierek. Procedura komunikacyjna wykonywana jest cyklicznie i obejmuje wysłanie rozkazu ruchu dla robota oraz zbieranie danych o ruchu przeciwnika, czyli człowieka. Wykonanie ruchu przez robota: komputer poprzez interfejs RS-232 wysyła 14-bajtowy telegram do modułu komunikacyjnego umieszczonego przy szachownicy oraz modułów sterujących pracą przegubów i chwytakiem. Po odebraniu danych moduły te za pośrednictwem czterowejściowej bramki AND uruchamiają przerwanie zewnętrzne INT0 procesora w module komunikacyjnym. Następnie moduł komunikacyjny odsyła do komputera odebraną ramkę sprawdzając poprawność transmisji. W przypadku błędów transmisji lub braku potwierdzenia odebrania ramki przez dowolny procesor, po upływie Rys. 2. Schemat blokowy układu kontroli stanu na szachownicy Informacja o każdej zarejestrowanej zmianie ustawień bierek na szachownicach przesyłana jest do komputera. Rozpoznanie podniesienia bierki sygnalizowane jest człowiekowi podświetleniem pola, z którego bierka została zdjęta. Założeniem projektu jest, że za kontrolę legalności ruchu odpowiada program komputerowy. Po rozpoznaniu wykonania legalnego ruchu podświetlenie pola jest wyłączane, co sygnalizuje człowiekowi, że jego ruch został zakończony. Układy elektroniczne Do realizacji przyjętego algorytmu opracowano układ elektroniczny zgodny ze schematem blokowym (rys. 1). Ramię robota zostało wyposażone w moduły elektroniczne sterujące pracą serwomechanizmów (rys. 3). Podstawowymi elementami tych modułów są mikrokontrolery ATmega8 [3]. Ich za- 59
Pomiary Automatyka Robotyka 5/2010 daniem jest odbieranie rozkazów z komputera i odpowiednie wysterowanie serwomechanizmów. Do sterowania każdego złącza zastosowano oddzielny mikroprocesor. Rys. 3. Moduły elektroniczne złącz i chwytaka Rozkazy z komputera wysyłane są w postaci numerów pól tablic, w których w każdym procesorze zapisano odpowiadające zadanemu położeniu pola na szachownicy wypełnienie sygnału PWM. Procesory zmieniają szerokość impulsów z ustaloną stałą czasową umożliwiając poprawne wykonanie rozruchu i hamowania, ponieważ regulatory w serwomechanizmach mają zbyt krótką stałą czasową. W module kontrolującym pracę chwytaka zastosowano mikroprocesor ATmega8 [3] w obudowie SMD (rys. 3). Układ elektroniczny zamontowany w szachownicy składa się z modułu szachownicy głównej i dwóch modułów szachownic bocznych. Umieszczono je pod polami szachownic (rys. 4.). Odpowiednio połączone tworzą układ, którego zadaniem jest zbieranie informacji o rozmieszczeniu bierek na szachownicy i sygnalizacja optyczna rozpoznania ruchu człowieka. Bajt 12 to bajt informacyjny. Stosowany jest w celu potwierdzanie poprawności transmisji. Informacja ta przeznaczona jest tylko dla modułu komunikacyjnego. Podsumowanie Rys. 5. Moduł szuflady Projekt robota do gry w szachy jest obecnie w końcowej fazie realizacji. Robot został uruchomiony z zastosowaniem programu testowego. Program szachowy działa prawidłowo. Aktualnie trwają prace nad przystosowaniem programu komputerowego do współpracy z układem sterowania robota. Modernizowany jest również sposób realizacji ruchów. Obecnie wszystkie ruchy wykonywane są w jednakowym czasie. Trwają prace nad uzależnieniem czasu realizacji ruchu od jego długości. Autorzy wierzą, że w najbliższej przyszłości robot rozegra pierwszą partię szachów z człowiekiem. Rys. 4. Moduły elektroniczne szachownic Modułem pracującym niezależnie od pozostałych jest układ kontroli odkładania bierek, zastosowanym w szufladzie. Wykorzystano w nim również mikroprocesor ATmega8 (rys. 5). Układ ten ma wyjście PWM do serwomechanizmu odsuwającego bierki, czujniki optyczne i obwody sygnalizacji stanu pracy. Ostatnim elementem układu elektronicznego robota jest moduł komunikacyjny, wykonany na bazie mikroprocesora ATmega32 [4] (rys. 6), wyposażony w interfejs szeregowy do komunikacji z komputerem. Rys. 6. Moduł komunikacyjny Komunikacja z komputerem Do komunikacji z komputerem zastosowano protokół transmisji kompatybilny z protokołem USS [5]. Transmisja odbywa się w trybie asynchronicznym półdupleksowym. Telegram składa się z 14 bajtów. Znaczenie poszczególnych bajtów różni się jednak od standardu USS. Podczas transmisji komputer-moduł komunikacyjny, bajty 3 8 zawierają numery kolejnych pól tablic zawierających wartości wypełnienia sygnałów PWM, odpowiadające sześciu pozycjom na szachownicy. Umożliwia to realizację trzech pojedynczych ruchów, składających się na najbardziej złożony ruch w szachach czyli promocję z biciem. Bibliografia 1. Daniluk A.: RS 232C - praktyczne programowanie. Wyd. Helion, Gliwice 2002. 2. Grębosz J.: Symfonia C++, Tom 1, 2, 3, Wyd. Oficyna Kallimach, Kraków 1996. 3. Dokumentacja mikroprocesora ATmega8 firmy ATMEL. 4. Dokumentacja mikroprocesora ATmega32 firmy ATMEL. 5. Dokumentacja Using USS Protocol with MICRO- MASTER MM420. 6. Witkowski A.: Mikrokontrolery AVR programowanie w języku C przykłady zastosowań. Wyd. Prac. Komp. Jacka Skalmierskiego, Katowice 2006. 60