Sprawozdanie z sali 06.pdf

Politechnika Wrocławska

Podstawy automatyki i robotyki

19.03.2009

Sprawozdanie z laboratorium w sali 06

Ocena:

Opiekun grupy

Stanowisko nr 1: Robot mobilny Robuter II firmy Robosoft.

Robuter jest robotem mobilnym, elektrycznym, transportowym o ładowności do 120 kg i

prędkości od 5 cm/s do 1 m/s. Robot waży ok. 150 kg wraz z akumulatorami (4x12V 60Ah), a jego

wymiary to odpowiednio: 1025 mm długości, 680 mm szerokości i 440 mm wysokości. Robuter

jest napędzany przez 2 silniki o mocy 300W (48 V, 3000 obr/min) każdy, są to silniki komutatorowe

prądu stałego z reduktorem o przełożeniu 1:23 i enkoderami optycznymi. Robot sterowany jest

metodą różnicową, poprzez użycie różnych prędkości dwóch niezależnych kół napędowych.

Enkodery optyczne pozwalają na dokładność pozycjonowania rzędu <1 mm, określenie

odometryczne do 10 -1 stopnia.

Enkoder działa na zasadzie tarczy z otworami umieszczonymi na obwodzie przez które

przesyłane są wiązki podczerwieni odbierane przez przetwornik obrotowo-impulsowy, który

przelicza ilość odebranych sygnałów na prędkość robota. Określenie odometryczne jest uzyskiwane

za pomocą sonarów ultradźwiękowych:

System sterujący robota jest wykonany w oparciu o procesor Motorola 68020 pracujący z

zegarem 16 MHz. Wyposażony jest w 4 szesnastobitowe liczniki współdziałające z optycznymi

enkoderami optycznymi. System robota wyposażony jest również w 4 dwunastobitowe

przetworniki AC oraz po 8 wejść i wyjść cyfrowych. Robuter posiada dodatkowo system 8 sonarów

ultradźwiękowych zbudowanych w oparciu o procesor Motorola 68000. Robot jest zarządzany

Rysunek 1: Mapa stworzona przez sensory Robutera II

przez system operacyjny ALBATROS.

Robot odbiera komendy i wysyła odpowiedzi za pomocą interfejsu RS232 w postaci

tekstowej, co przypomina pracę z systemem operacyjnym MS-DOS tyle, że przez terminal.

1. Tyne koła napędowe

2. Kółka samonastawne

3. Panel sterowania

4 Główny wyłącznik obwodu

5. Trzpień do zamykania tylnej pokrywy

6. Sensor ultradźwiękowy

7. Złącze płyty montażowej

8. Płyta montażowa

9. Panel tablicy rozdzielczej

10. Wyłącznik bezpieczeństwa

11. Modem radiowy

Rysunek 2: Widok zewnętrzny Robutera II

1. Modem radiowy

2. Płyta montażowa

3. Sensory ultradźwiękowe

4. Panel sterowania

5. Akumulatory

6. Rama

7. Dwa koła przednie – samonastawne

8. Dwa koła tylne – napędowe

9. Dwa silniki elektryczne + hamulce

10. Kodery optyczne

11. Komputer pokładowy

Rysunek 3: Główne podzespoły Robutera II

Stanowisko nr 2: Dalmierz laserowy Sick LMS 200

Dalmierz laserowy LMS 200 firmy SICK jest urządzeniem pierwszej klasy bezpieczeństwa

umożliwiającym dokonywanie pomiarów w pomieszczeniach zamkniętych. Laser mierzy odległość

wysyłając i odbierając sygnały świetlne odbite od przeszkód, przeliczając czas od wysłania sygnału

do jego odbioru na odległość (system TOF – time of flight). Dostarcza ciąg odczytów postaci:

 R i ,  i  , gdzie R i jest wskazana˛ przez laser odległością od przeszkody, a kątem

skanowania. Sensor wykrywa przeszkody w odległości nie przekraczającej 80 m. Statystyczny błąd

pomiaru wynosi ok. 15mm dla R i 800cm i ok. 4 cm dla R i 800cm . LMS umożliwia

wykrywanie przeszkód w sektorze 180 o z rozdzielczością kątową 0.5 o lub 1 o dzięki silnikowi

krokowemu przemieszczającemu nadajnik i odbiornik co 1 o zaczynając od 0 lub od 0,5. Czas

dokonania skanu wynosi 26ms (dla 0.5 o ) i 13ms dla rozdzielczości 1 o .

Jeśli przyjmiemy że dalmierz laserowy znajduje się w początku układu współrzędnych, to

współrzędne punktów należących do krawędzi przeszkody możemy obliczyć na podstawie

równania :

x i = R i ⋅cos

y i = R i ⋅sin

R i jest wskazaną przez laser odległością od przeszkody, a jest kątem skanowania.

Rysunek 4: Mapa stworzona przez dalmierz laserowy LMS 200

Stanowisko nr 3: Robot kroczący Dragon

Rysunek 5: Robot kroczący Dragon

Robot składa się z następujących bloków:

• modułu korpusu z mechanizmami wykonawczymi i elektroniką

• ruchomych konstrukcji z masami wyważającymi tzw. "głowa" i "ogon"

• nóg o 2-ch stopniach swobody, w układzie pantografu

Napęd robota stanowi 8 serwomechanizmów modelarskich(4xHS325HD, 4xHS645MG).

Stanowi on moduł ze zintegrowanym elektronicznym kontrolerem sterująco-pozycjonującym,

silnikiem, zespołem przekładni oraz czujnikiem położenia. Położenie kątowe napędu jest

proporcjonalne do czasu wypełnienia impulsu sterującego.

Robot utrzymuje równowagę dzięki przemieszczaniu swojego środka ciężkości w obręb

nogi pozostającej na ziemi dzięki przesuwaniu „głowy” i „ogona” na boki w stronę tej nogi.

System sterowania składa się z dwóch mikrokomputerów: 8 bitowy RISC'owego

mikrokontrolera z rdzeniem AVR-Atmega128 oraz komputera klasy PC. Część algorytmów

sterowania i wyznaczania położenia przegubów jest zaimplementowana na komputerze PC,

dysponuje on znaczną mocą obliczeniową, która pozwala na szybkie przeliczenie nastaw

mechanizmów wykonawczych i przetwarzanie danych z czujników w czasie zbliżonym do

rzeczywistego. W takim przypadku rola komputera pokładowego w robocie zostaje ograniczona do:

• wysterowania i kontroli położenia mechanizmów wykonawczych

• odczytu danych z czujników

• obsługi modemu komunikacyjnego i wymiany danych z komputerem nadrzędnym

• kontrolowaniu stanu wewnętrznego robota i sygnalizowaniu o błędach

Ze względu na zastosowany napęd, którego nie możemy precyzyjnie pozycjonować. Sterowanie ma

charakter dyskretny. Sekwencje chodu robota składają się z wyznaczonych pozycji mechanizmów,

w poszczególnych fazach ruchu i zostały wpisane do nieulotnej pamięci EEPROM sterownika. W

czasie wykonywania algorytmu chodu sterownik odczytuje położenie poszczególnych przegubów

dla danej fazy ruchu z pamięci, i odpowiednio kształtuje sygnały sterujące mechanizmami. W tym

samym czasie dokonuje pomiaru energii pozostałej w akumulatorach i orientacji robota względem

pionu. W przypadku wystąpienia znacznych odchyłek od wartości normalnych układ podejmuje

decyzję o zatrzymaniu maszyny i powiadamia komputer nadrzędny o błędach. Rozproszone

fragmenty systemu zostały połączone za pośrednictwem łącza szeregowego wg standardu RS232C

transmitowanego za pomocą fal radiowych o częstotliwości 434MHz. Wymiana danych odbywa się

w uporządkowanych ramkach o stałej długości 18 bajtów z prędkością 19.2kb/s. Stała długość

ramki niezależna od ilości wymienianych danych umożliwia łatwą korekcję błędów i

synchronizację po chwilowej utracie kontaktu ze stacją bazową. Synchronizacja zostaje osiągnięta

w drugiej ramce po utracie komunikacji.

Bibliografia:

• http://www.air.pb.edu.pl/labrobotyki/Budowa%20mozliwosci%20i%20programowanie

%20ruchu%20robota%20mobilnego%20ROBUTER%20II.pdf

• http://www.robotyka.com/publikacje/5.pdf

• http://www.tleilax.pieklo.org/roboty/dragon/dragon.html

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: