Одиннадцатая научная конференция «Шаг в будущее, Москва» РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРОГРАММИРУЕМОГО САМОХОДНОГО МЕХАТРОННОГО АППАРАТА Автор: Ривкин Андрей Маркович, Л ицей 1581, 11 класс Руководитель: Власов Андрей Игоревич Доцент кафедры Иу4 МГТУ им Баумана, к.т.н.

Цели проекта Исследование архитектуры и принципов построения мехатронных аппаратов Создание самоходного мехатронного аппарата Robo-PICA Исследование датчиков Robo-PICA Исследование методов программирования микроконтроллера PIC Исследование методов навигации робота в пространстве Исследование возможности и ограничений использования для навигации метода цветовой разметки

Архитектура и компоненты СМА Состоит из механической и электронной части Механическая часть Рама Батарейный отсек Гусеницы (проходимость) Датчики (гибкое расположение) Электрическая часть Электрическая схемы выполнена на одной печатной плате Микроконтроллер PIC16F877A Исполнительные устройства Датчики (стандартный разъем – взаимозаменяемы можно подключать новые)

Принципиальная электрическая схема

Блок - схема Основа – МК Питание (5V) Программатор (12V) Исполнительные устройства… Датчики Дополнительные датчики Дополнительные моторы

Печатная плата

Датчики и исполнительные устройства Базовый комплект датчиков ZX-03 - инфракрасный отражатель, позволяющий определить цвет объектаZX-03 - инфракрасный отражатель, позволяющий определить цвет объекта ZX-08 - инфракрасный датчик бесконтактного обнаружения объектовZX-08 - инфракрасный датчик бесконтактного обнаружения объектов ZX-05 – инфракрасный приемник, для приемаигналов с пульта дистанционного управления ER – 4ZX-05 – инфракрасный приемник, для приема сигналов с пульта дистанционного управления ER – 4 Дополнительные датчикиДополнительные датчики Исполнительные устройстваИсполнительные устройства МоторыМоторы ДинамикДинамик ЭкранЭкран ЛампочкиЛампочки Программа – связь датчиков и исполнительных устройствПрограмма – связь датчиков и исполнительных устройств ZX-05 ZX-08

Пример: Инфракрасный отражатель ZX - 03 ZX-03 позволяет определить цвет поверхности Состоит из инфракрасного диода и инфракрасного транзистора Диод испускает инфракрасный сигнал, а транзистор ловит отражение этого инфракрасного сигнала от поверхности Часть сигнала поглощается поверхностью, а часть отражается. Отраженный сигнал попадает на базу транзистора и открывает его Работает только в непосредственной близости к объекту (3-8мм) Расположен под рамой

Программирование микроконтроллера Программа чтения с датчиков и отображения на дисплей Программа управления двигателями Программа вывода данных на компьютер

Способы навигации – преимущества и недостатки Рассмотрим основные способы навигации самоходных устройств Водитель-тренер Дорого Неточно GPS-навигация Дорого Не действует в закрытых помещениях Программа Не точно Рельсы Прокладка рельс Не удобно при малых расстояниях Разметка (Ч/Б) Недорого Просто менять Непредсказуемость поведения при пересечении маршрутов Цветовая разметка – развитие метода Ч/Б разметки (Исследуем возможности, преимущества и ограничения этого метода)

Методика исследования Что я исследовал: Выбор цветов разметки (нужны цвета лучше всего различаемые датчиком) Анализ влияния внешних факторов: Освещенность Загрязненность Тип поверхности Как я исследовал: Создание образцов Создание программы измерения уровня отражения Измерения Сведение данных в таблицу Построение графика Анализ полученных данных Выводы

Выбор цветов разметки Вначале исследовал 9 основных цветов при одинаковых условиях Вывод, отличаются: Черный, Белый и Коричневый Создали Серый и Темнозеленый Можно использовать 5 цветов хорошо определяемых датчиком

Анализ влияния типа освещения на показания датчика Показания не зависят от освещения Можно использовать в темноте

Анализ влияния загрязнений Загрязнения сильно искажают показания датчика Нельзя использовать на улице

Анализ влияния типа поверхности 4 различные поверхности с разной плотностью и текстурой Показания не зависят от типа поверхности

Результаты работы Был создан СМА Была исследована архитектура, датчики и способы программирования СМА Мехатронные устройства на базе PIC микроконтроллера просты в изготовлении, недороги, могут быть использованы в промышленных целях Метод цветовой разметки может использоваться для навигации в Закрытых помещениях (не на улице) В освещенных и неосвещенных местах (туннели, шахты) Выбраны цвета наиболее удобные для использование при разметке

Демонстрация

Вопросы