Αναγνώριση κινήσεων με μηχανική μάθηση και χρήση αυτών από FPGA για κίνηση ρομποτικού βραχίονα

• Κύριος συγγραφέας: Κονταρίνης, Απόστολος
• Άλλοι συγγραφείς: Kontarinis, Apostolos
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2022
• Θέματα: Μικροελεγκτές; Προγραμματιζόμενο υλικό; Γραφικό περιβάλλον; Μηχανική μάθηση; Arduino; FPGA; Tensorflow lite; Machine learning; GUI

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως στόχο την δημιουργία ενός συστήματος Υλικού-Λογισμικού για τον έλεγχο ενός ρομποτικού βραχίονα. Η διπλωματική δομείται πάνω σε 4 (τέσσερις) θεματικούς άξονες. Την δημιουργία αρχείων δεδομένων για κινήσεις, την εκπαίδευση νευρωνικού δικτύου για αναγνώριση των κινήσεων, λήψη και επεξεργασία των αποτελεσμάτων της αναγνώρισης από FPGA που στην συνέχεια ελέγχει τον ρομποτικό βραχίονα και δημιουργία γραφικού περιβάλλοντος προς βοήθεια των χρηστών. Ο πρώτος άξονας είναι η χρήση κώδικα Arduino για ανίχνευση κινήσεων του Arduino στο χώρο και η ανάπτυξη κώδικα για καταγραφή των δεδομένων των κινήσε- ων αυτών. Ο δεύτερος άξονας βασίζεται σε τροποποίηση υφιστάμενου κώδικα για εκπαίδευση νευρωνικού δικτύου και μετατροπή των αποτελεσμάτων αυτού σε μορφή Tensorflow Lite για χρήση από Arduino. Ο τρίτος άξονας αφορά την τροποποίηση υφιστάμενου κώδικα αναγνώρισης κινήσεων από Arduino και τον προγραμματισμό FPGA. Αναφορικά με το Arduino, τροποποιήθηκε κώδικας αναγνώρισης κινήσεων και ενφολεύφθηκε σε αυτόν custom handshake για την ενσύρματη επικοινω- νία Arduino - FPGA μέσα από τα pins και των δύο. Όσον αφορά το FPGA, υλοποιήθηκε κύκλωμα για το custom handshake με το Arduino και την επεξεργασία των εισερχόμενων δεδομένων από αυτό. Επιπλέον υλοποιήθηκε κύκλωμα παραγωγής PWM σημάτων για τον έλεγχο των Servos του ρομποτικού βραχίονα. Τέλος, ο τέταρτος άξονας είναι η ανάπτυξη εικονικού περιβάλλοντος χρήστη με σκοπό την οπτικοποίηση των λειτουργιών και την καθοδήγηση των χρηστών.