Modul de Locomoție pentru Roboți Autonomi

1 Introducere

În această lucrare este prezentat un modul de locomoție pentru roboți autonomi în toate

fazele de dezvoltare, de la identificarea cerințelor până la implementarea acestora.

Modulul este conceput să fie folosit pentru locomoția roboților cu roți. Clasificarea

tipurilor de roboți nu face obiectul acestei lucrări.

Având în vedere diversitatea sarcinilor pe care roboții autonimi le pot îndeplini, rezultă o

mare varietate de soluții constructive, dependente de mai mulți factori: performanțe, preț,

complexitate.

La o analiză mai atentă se observă că exista părți comune. Un modul prezent în

majoritatea structurilor robotice este cel de mișcare.

Abordarea modulară are multiple avantaje:

- Un robot construit modular (Figura 1.1) este mai ușor de depanat, deoarece permite

testarea separată a componentelor;

- O parte sau toată structura (modulară) poate fi refolosită in cadrul proiectelor

ulterioare, permițând scurtarea timpului de proiectare.

Figura 1.1 Structură modulară.

1.1 Motivație și obiective

Am ales această temă de din următoarele motive:

- Sunt interesat de domeniul acționărilor;

- Doresc să redactez un material din care studenții interesați de acest domeniu pot

învăța;

- Modulul de locomoție este un punctul de plecare pentru fiecare robot mobil autonom.

Dacă acest modul există deja, munca va fi canalizată spre alte module (localizare, alte

sisteme specifice fiecărui robot).

Dispozitivul trebuie să aibă următoarele caracteristici:

- Controlează motoare de curent continuu și motoare fără perii (brushless);

- Poate fi integrat într-un sistem mai mare;

- Supervizeaza mărimile mecanice si electrice relevante pentru funcționare corectă și

prevenirea distrugerii componentelor;

- Realizează reglarea mărimilor de interes: viteză, deplasare.

Capabilitatea de control a unei varietăți mari de motoare electrice oferă flexibilitate în

alegerea elementelor de acționare. Utilizatorul poate să aleagă dintr-o varietate mai mare, având

șanse mai mari să găsească cea mai bună soluție pentru fiecare aplicație.

Integrabilitatea într-un sistem mai mare presupune posibilitatea dispozitivului de a

funcționa într-un sistem compus din mai multe module ce trebuie să conlucreze pentru atingerea

unor obiective globale. Acest lucru presupune existența unui mod de comunicații între module

care sa fie sigur și usor de refolosit. Comunicația dintre module pe o magistrală comună de date

permite realizarea unei structuri flexibile. Adăugarea unui nod nou se face fără modificarea

structurii anterioare. RS-485 si CANBus sunt cele mai cunoscute protocoale de comunicație pe

magistrală.

Supervizarea mărimilor critice este o cerință imperativă, deoarece permite protejarea

componentelor si scăderea efortului de diagnoză.

De cele mai multe ori, aplicațiile de control a elementelor de acționare necesiță reglarea

și/sau limitarea anumitor mărimi de interes: viteza, deplasare, tensiune, curent.

Roboții autonomi realizează, de cele mai multe ori, sarcini de mișcare după un profil de

viteză impus și poziționare la anumite coordinate pe suprafața de lucru pentru a atinge

obiectivele. Aceste aspecte impun alegerea traductoarelor corespunzătoare si realizarea unui

algoritm de control pentru reglarea marimilor (viteză, deplasare, etc.).