Proiectarea și Realizarea unui Vehicul Autonom cu Tracțiune Diferențială Realizată cu Motoare Pas cu Pas

Rezumat

Lucrarea de licenţa cu titlul ,,Proiectarea si realizarea unui vehicul autonom cu tracţiune diferenţiala realizată cu motoare pas cu pas’’ reprezintă rodul unei documentări si munci ample de proiectare si realizare a unei platforme experimentale destinate urmaririi unei traiectorii, conducerii de la distanţa prin intermediul radio modemurilor si pentru evitarea obstacolelor. In cazul de fată, procesul considerat este realizarea unui robot mobil de uz didactic, numit BV-10, realizat cu microcontrollerul Atmel ATMega16.

Astfel in acest scop, întreaga aplicaţie software care rulează pe microcontrollerul de comandă a robotului a fost rescrisă in asa fel incat sa permită decodificarea si execuţia unor comenzi elementare de mişcare primite pe linia serială RS-232.

Pentru comanda platformei mobile BV-10, s-a implementat un soft de tip terminal care rulează pe un calculator aflat la sol. Acest soft are ca funcţionalitate de bază capacitatea de a trimite date codate ASCII, cu ajutorul cărora se comandă o anumită aplicaţie asupra robotului BV-10. Principiul de funcţionare a softului terminal este următorul: la apăsarea unei taste din următoarele săgeata sus, jos, dreapta, stanga, Page Up, Page Down, Home, Insert sau End programul codează ASCII pachetul, care conţine datele comenzii alese, si il trimite prin intermediul unui radio modem conectat la seriala calculatorului, la placa de comandă a robotului care are de asemenea conectat un radio modem la subsistemul de comunicaţie RS-232.

Algoritmul de urmărire a traiectoriei constă in realizarea unui program cu ajutorul căruia robotul urmăreşte o traiectorie predefinită si care să poată să evite un obstacol dacă acesta apare in raza de acţiune a senzorilor robotului BV-10. Intrarea in regim automat de realizare a traiectoriei se realizează cu radio modem-uri prin intermediul programului de tip terminal prin apăsarea tastei Home. In timpul efectuării traiectoriei avem de asemenea controlul total al robotului de la tastatura cea ce ne permite sa realizăm orice comandă in orice moment.

Senzorii pentru evitarea obstacolelor sunt senzori de proximitatea Sharp IR (infraroşu) care au raza de acţiune in intervalul 10 – 80 cm. Aceştia au ieşire analogică, adică dau o tensiune la ieşire invers proportională cu distanţa la care este detectat obstacolul.

Robotul BV-10 rezultat in urma acestui studiu si munci este un robot robust, sigur, si care permite controlul complet al acestuia folosind un calculator personal si un radio modem.

Lista Figurilor

Fig. I.1 – Controlul robotului BV-10 prin radio modem-uri

Fig. II.2 – Vederea de sus a robotului BV 10

Fig. II.3 – Roata motoare

Fig.II.4 – Suport cu bila

Fig. II.5 – Schema bloc a modulului de comandă a robotului BV 10

Fig. II.6 – Placa de comandă în forma finală

Fig. II.7 – Schema electrică de comandă a motoarelor pas cu pas

Fig. II.8 – Diagrama temporală a impulsurilor aplicate pe cele 4 înfăsurari ale motorului pas cu pas în secventa simplă

Fig. II.9 – Diagrama temporală a impulsurilor aplicate pe cele 4 înfăsurari ale motorului pas cu pas in secventa dublă

Fig. II.10 – Diagrama temporală a impulsurilor aplicate pe cele 4 înfăsurari ale motorului pas cu pas in secventă mixtă

Fig. II.11 – Schema de comandă unipolară a motoarelor pas cu pas

Fig. II.12 – Schema de comandă bipolara a motoarelor pas cu pas

Fig. II.13 – Motor pas cu pas Lepteto ML 330/200k IP20

Fig. II.14 – Schema bloc pentru comanda unui motor pas cu pas

Fig. II.15 – Blocul MOSFET-urilor de putere

Fig. II.16 – MOSFET IRF 540 canal N

Fig. II.17 – Circuitul de putere pentru comanda motoarelor pas cu pas şi conectarea la ATMega 16

Fig. II.18 – Exemplu de comandă pe 4 biţi a unui motor pas cu pas

Fig. II.19 – Senzor infrared Sharp 2Y0A21YK

Fig. II.20 – Conectarea senzorilor Sharp 2Y0A21YK la microprcesorul ATMega 16

Fig. II.21 – Caracteristica de ieşire a senzorului Sharp 2Y0A21YK

Fig. II.22 – Porturile de intrare-ieşire ale microcontroller-ului ATmega16

Fig. II.23 – Schema electrică a programatorului STK 200

Fig. II.24 – Schema subsistemului de comunicaţie RS-232

Fig. II.25 – Interfaţa grafică CodeVisionAVR

Fig. II.26 – Variabilele cinematice ale vehicului cu două roţi motoare şi tracţiune diferenţială.