Разработка автономного аппаратно-программного комплекса средств для подсистемы управления "Роботом-дозиметристом" - Дипломная работа

бесплатно 0
4.5 214
Контроллер управления двигателями. Назначение, краткая характеристика, перспективы внедрения робота-дозиметриста. Обзор основных способов беспроводной передачи данных на большие расстояния. Проектирование принципиальной схемы бортового контроллера.


Аннотация к работе
В последнее десятилетие, к ведущей роле робототехники в выполнении задач автоматизации производственных процессов прибавилось так же задачи автоматизации практически всех сфер человеческой деятельности - от работы в открытом космосе до решения самых простых бытовых проблем. Для описания эволюции роботов можно воспользоваться теорией профессора Университета Карнеги-Меллона (Пенсильвания, США) Ханса Моравеца, согласно которой созданные человеком роботы должны пройти 4 этапа эволюции. Условное первое поколение он уподобил по своему интеллектуальному потенциалу ящерице, ко второму отнес роботов с возможностью накопления знаний (обучения) и уподобил их мышам (по его же прогнозу, такие роботы появятся к 2020 году). И, наконец, четвертое поколение он уподобил человеку, однако, появление таких роботов профессор предсказал никак не ранее второй половины 21 века. В частности, разделив роботы по способу передвижения, можно выделить колесные роботы (одноколесные, двухколесные, трехколесные, четырехколесные, многоколесные), шагающие роботы (использующие две, четыре, шесть ног, либо многоногие), плавающие роботы (надводные и подводные), летающие и другие (прыгающие, подражающие движением змеи и т.д.).Универсальная робототехническая платформа «Робот - дозиметрист» - разрабатываемое в рамках научных программ НИЯУ МИФИ многофункциональное устройство, основное предназначение которого - удаленный сбор данных и получение максимально-подробных сведений об окружающей среде, в том числе, в условиях, непригодных для работы человека. В соответствии со своим назначением, проектируемое устройство должно обладать следующими характеристиками: - повышенной прочностью конструкции и надежности аппаратуры, в том числе, радиационной стойкостью всех устройств робота не менее 10000 рентген/час при гамма-излучении универсальностью (возможностью, как подключения дополнительных датчиков, так и замены существующих в зависимости от выполняемой задачи без изменения конструкции и серьезных программных модификаций)Такая компоновка позволяет обеспечить оптимальные ходовые характеристики при необходимом уровне проходимости. В качестве мотор-колес используются колеса HUB24E производства компании GOLDENMOTOR(рис 1.1). Технические характеристики мотор-колес приведены ниже: - номинальное напряжение питания: 12/24/36 В; Структурная схема связи элементов робота, размещенных на тележке, представлена на рис 1.2. Концепция проектируемого робота предлагает разбиение его составных частей на 3 узла: блок сбора данных, систему видеонаблюдения и блок управления.Для управления двигателями выбран двухканальный контроллер ax3500 американской фирмы ROBOTEQ (рис. 1.3), предназначенный для преобразования команд, полученных от беспроводного модема, аналогового джойстика или другого микроконтроллера в ток высокого напряжения для управления одним или двумя двигателями постоянного тока. Два канала контроллера могут работать независимо или в паре для задания направления движения либо вращения движимого объекта путем координации движения с 2 сторон объекта. защита по температуре: автоматически, начиная от 80 С; защита по напряжению: отключение при значении ниже 12 и выше 43В: - коррекция на входах: программируемая;В качестве аккумулятора для питания мотор-колес используются герметизированные, свинцово-кислотные аккумуляторные батареи CSB HR 12120W, высокоэффективные и обладающие большой энергоемкостью. Имея небольшие массогабаритные показатели, батареи обеспечивают работу более 260 циклов заряда-разряда до 100% степени разряда в циклическом режиме или 3-5 лет эксплуатации в буферном режиме. Основное достоинство данных батарей - это специальная конструкция решетки, позволяющая повысить выходную мощность на 20%. Они наиболее приспособлены к использованию в высокомощном оборудовании и источниках бесперебойного питания. Батареи герметизированы, не нуждаются в обслуживании и в доливке водой, могут работать как в буферном, так и в циклическом режимах.С помощью 3USB-портов нетбук связан с контроллером управления двигателями, платой управления датчиками, а так же с бортовыми органами зрения (веб-камерами). Формируемая посылка от робота к оператору содержит информацию о состоянии окружающей среды с платы управления датчиками и с веб-камер. В обратную сторону, оператор может выдавать задания роботу по автономному исследованию определенной местности, либо управлять роботом вручную в режиме реального времени. Универсальная робототехническая платформа «Робот - дозиметрист» - разрабатываемая в рамках научных программ НИЯУ МИФИ многофункциональное устройство, основное предназначение которого - сбор данных и получение максимально-подробных сведений об окружающей среде в условиях, непригодных для работы человека. Тем самым, при выходе из строя платы управления датчиками, или самих датчика, может возникнуть ситуация, когда оператор будет отправлять команды, а робот в свою очередь будет стоять на месте.Для передачи на большие расстояния, нужно или увеличивать мощность передатчика или применять на

План
Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОРНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Робот-дозиметрист (проект НИЯУ МИФИ): назначение, краткая характеристика, перспективы внедрения.

1.2 Робот-дозиметрист (проект НИЯУ МИФИ): архитектурная концепция, основные составные узлы.

1.2.1 Контроллер управления двигателями

1.2.2 Аккумуляторы для питания блока управления

1.2.3 Бортовой ПК

1.3 Обзор общей функциональной схемы “Робота - дозиметриста”.

2. НАХОЖДЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО СПОСОБА ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО КОНТРОЛЯ РОБОТА

2.1 Обзор способов беспроводной передачи данных на большие расстояния.

2.2 Основные требования к контроллерам.

3. РАЗРАБОТКА АППАРАРАТНОЙ ЧАСТИ КОНТРОЛЛЕРА ОПЕРАТОРА И БОРТОВОГО КОНТРОЛЛЕРА.

3.1 Проектирование принципиальной схемы контроллера оператора.

3.2 Проектирование принципиальной схемы бортового контроллера.

3.3 Трассировка печатных плат.

4. РАЗРАБОТКА ПРОГРАМНОЙ ЧАСТИ КОНТРОЛЛЕРОВ.

4.1 Алгоритм взаимодействия контроллеров.

4.1.1 Формат пакетов.

4.1.2 Протокол обмена данными.

4.1.3 Возможные ситуации при передаче данных по протоколу.

4.1.4 Блок-схемы основных функций протокола.

4.2 Общий алгоритм программы.

5. ТЕСТИРОВАНИЕ И ОТЛАДКА СПРОЕКТИРОВАННЫХ УСТРОЙСТВ.

5.1 Тестирование печатных плат

5.2 Отладка программной части контроллеров

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ.
Заказать написание новой работы



Дисциплины научных работ



Хотите, перезвоним вам?