Autonóm Halfsize Micromouse robot tervezése és megvalósítása
A Japánban 2009 óta évente megrendezésre kerülő Halfsize Micromouse verseny, olyan komplex mérnöki ismereteket igényel, melyek magában foglalják a mechatronika minden területét. Egy 32x32 cellányi labirintusban egy autonóm navigáló robot építése, mind mechanikailag, mind elektronikai szempontból összetett tervezést igényel, melyet még bonyolultabbá tesz a méretbeli korlát: a cellák mérete mindössze 9x9 cm, melyekben ütközés nélkül kell tudnia haladni a robotnak. A megbízható hardware csak az első lépése a versenynek: a megfelelő bejáró algoritmus és a szabályzás implementálása, majd ezek későbbi optimalizálása igen komoly szoftveres kihívás és a verseny kimenetelét döntően meghatározó feladat. 2015-től a Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika tanszék is megrendezi a versenyt, melyen 2016 nyarán saját tervezésű robotunkkal neveztünk és hardveres kategóriában második helyezést értünk el. TDK dolgozatunkban szeretnénk kifejteni a robot tervezését egészen a hardvertől a szabályzáson át, a bejáró algoritmusig, emellett bemutatnánk a későbbiekben megvalósításra váró koncepcióinkat.
A 2015-ben megrendezett első tanszéki versenyre készített robotunk volt az első prototípus. Sajnos megfelelő elektronikai tervezési ismeretek híján, illetve egy váratlan mikrokontroller meghibásodás miatt nem tudtunk végül elindulni a versenyen, de ezen ismereteket és hibákat felhasználva fejlesztettük tovább robotunkat. Az elmúlt években a japán világbajnokságokon jól szereplő egerek tanulmányozása után alkottuk meg a mostani hardvert, melyet úgy alakítottunk ki, hogy bár rengeteg redundás elemet tartalmaz, ez a fejlett hibakeresést és visszajelzést kitűnően elősegítette.
A tervezés során lényeges volt, hogy a robot pozícióját illeteőn kellő információ álljon rendelkezésre, így a kerekek szögelfordulásának mérésére egy-egy mágneses enkódert, a környező falak távolságának mérésére pedig négy db infra LED-et használtunk a hozzá tartozó fotodiódával. A pontosabb adatok érdekében egy gyorsulásmérő és giroszkóp párost is bevetettünk, valamint egy WiFi modul is helyet kapott a könnyebb debugolás érdekében. A jelentős mennyiségű adat feldolgozásához egy ARM Cortex M4 alapú mikrokontrollert választottunk.
A robot pozíció-, valamint mozgásszabályozására többféle szabályzást és algoritmust próbáltunk ki, továbbá a zajos adatokból fakadó pozíciótévesztés miatt különféle speciális megoldásokat is bevetettünk.
A feltérképezésre és a későbbi útvonaltervezésre is különböző algoritmusokat próbáltunk ki és saját szimulációs környezetben teszteltük, hogy a mikrokontrollerre már csak a megfelelőt kelljen implementálni.
Jövőbeli terveink között szerepel az egér teljes újratervezése, mind elektronikailag, mind hajtástechnikailag, melynek célja főleg a méretcsökkentés. Mindemellett a szabályzást és a labirintusbejáró algoritmust is optimalizálnánk, ezzel elérve egy sokkal precízebb, gyorsabb robotot, mely akár a világversenyen is megállná a helyét.
szerzők
-
Göntér Balázs
Mechatronikai mérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc) -
Kolozsvári Ádám
Mechatronikai mérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc) -
Sántha Gergely
Mechatronikai mérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Korondi Péter
, Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék