Két kontaktus ponttal rendelkező differenciális meghajtású mobilis robot tervezése, megvalósítása és matematikai modelljének verifikálása
A dolgozat egy differenciál meghajtású robot szerkezet fejlesztési folyamatát mutatja be. A fejlesztés célja egy olyan elektro-mechanikai konstrukció kialakítása, amely a későbbiekben többhurkos (pid, fuzzy, stb.) szabályozók tervezését és implementálását, valamint kritikus egyensúlyozási feladatok megoldását teszi lehetővé. A munka magába foglalja a szerkezet matematikai modellezését-, az elektronikai rendszer kialakítását, a felhasználói- és beágyazott szoftverek megírását, továbbá a szerkezet matematikai modelljének mérésekkel alátámasztott verifikációját.
A fejlesztés során az első feladat a robot matematikai modelljének meghatározása volt. A matematikai modell ismerete lehetővé teszi a robot dinamikus viselkedésének szimulálását, valamint az elméletileg megalapozott szabályozások tervezését. A modell a mechanikai szerkezet CAD rajzából, illetve a robotot meghajtó motorokra-, kerekekre- és a robottestre felírt differenciálegyenletekből tevődik össze. Az egyenletek megoldása és az eredmények kiértékelése MATLAB segítségével történt.
A modellezést az elektronikai rendszer megtervezése, megépítése és felélesztése követte. A robotot meghajtó elektronika a motorvezérlő H-hidakból, a vezetéknélküli kommunikációt biztosító Bluetooth egységből, a számításokat végző mikrokontrolleres felületből, a dinamikai tulajdonságok mérését biztosító szenzor felületből és egy USB-UART interfészből áll. A szenzor felület a pillanatnyi rotoráramot mérő áramkörökből, a forgási irányt és sebességet meghatározó forgó jeladókból, valamint a dőlésszöget meghatározó giroszkóp és gyorsulásmérő szenzorokból áll. A teljes berendezés 3.3V-on üzemel.
A folytatásban a működőképes hardver mikrovezérlős felületének felprogramozása és a felhasználói szoftver megírása következik. A felhasználói szoftver feladata a robot irányítása, valamint a szenzorok mérési eredményeinek rögzítése. A mikrokontrolleren futó beágyazott szoftver a számítógéptől fogadott parancsokat hajtja végre, valamint a szenzorok mérési eredményeit dolgozza fel. Ezt követően a szerkezet teljes dinamikus viselkedése mérhetővé- (mintavételezhetővé-), a matematikai modell pedig verifikálhatóvá válik.
szerző
-
Odry Ákos
villamosmérnöki
nappali
konzulens
-
Dr. Harmati István
egyetemi docens, Irányítástechnika és Informatika Tanszék
