Разработка мехатронной системы ориентирования с использованием SLAM технологии - Дипломная работа

Разработка мехатронной системы ориентирования с использованием SLAM технологии2.2 Структурная схема сканирующего лазерного дальномера 2.3 Разработка электронных схем 2.3.3 Разработка генератора стартового импульса 2.4 Разработка механики сканирующего лазерного дальномера 3.5.2 Определение перемещения на основе анализа изображения полученного при сканированииДанная выпускная квалификационная работа выполнялась в рамках сотрудничества кафедры «Мехатроника и робототехника» и предприятия ОАО «Восход» КРЛЗ. Актуальность работы заключается в разработке отечественного аналога мехотронной системы ориентирования, в рамках импортозамещения. Не зная положения робота в пространстве, не зная как выглядит окружающее пространство невозможно решить даже простейшую задачу движения из точки А в точку Б. Наиболее часто используемые способы определения положения - интегрирование перемещений робота (с помощью одометрии) или применение маяков, установленных в определенных местах.Наиболее передовые алгоритмы используют изображение с веб-камер и дальномеров для определения положения робота. В иностранной литературе [1] алгоритмы определения положения робота на карте одновременно с построением карты называют аббревиатурой SLAM (Simultaneous Location and Mapping). Поэтому при длительной работе возникают ошибки - полученный образ пространства искажается, хотя возможность навигации по карте сохраняется [2]. Значит, необходим алгоритм вычисления положения робота, адекватно работающий при малом числе особых точек и не искажающий пространство при длительной работе. Однако даже при наличии качественного лазерного дальномера задача составления карты нетривиальна: для этого необходимо с высокой точностью определить текущее положение робота, а для того, чтобы определить положение по показаниям дальномера, нужно составить карту.Лазеры могут быть использованы при различных бесконтактных способах измерения расстояний или смещений. С помощью лазеров осуществляются наиболее точные измерения длин и расстояний. Лазерные системы имеют очень большую скорость получения данных (с пропускной способностью до нескольких мегагерц), используются для больших диапазонов измерений, хотя эти качества, как правило, не объединены одним способом измерения. Методы измерения расстояний: · Триангуляция - геометрический метод, используемый для измерения расстояния в диапазоне от 1 мм до многих километров.Для устранения искажений возникающих в результате работы алгоритма необходимо учитывать не только особые точки - разнообразные углы объектов, но и сами прямые объекты - стены и другие длинные прямые предметы. Алгоритм должен отслеживать окружающие робота прямые в течение времени работы робота и на основании параметров p и ? прямых определять положение робота. Для реализации SLAM-метода, основанного на анализе прямых, окружающих робота необходимо следовать алгоритму, представленному на рисунке (Рисунок 2). Этот алгоритм раскрывает этап вычисления перемещения из алгоритма на рисунке 1. и выполняется на каждой итерации рабочего цикла робота. Это обеспечивает использование в расчете только прямых, на которых лежит минимум Hmin точек.Трехмерная модель сканера приведена на рисунке (Рисунок 3). В схеме используется компаратор ADCMP600, технические характеристики которого приведены в [14] (Рисунок 8). График результатов измерения приведен на рисунке (Рисунок 10). Электрическая схема генератора стартового импульса приведена на рисунке (Рисунок 12). Схема его включения приведена на рисунке (Рисунок 21).В данной работе был разработан рабочий макет мехатронной системы ориентирования. Для разработки мехатронной системы ориентирования были проведены расчет и проектирование электронной части, проектирование механической части мехатронной системы. Так же были разработаны алгоритмы работы мехатронной системы ориентирования и программное обеспечение, реализующее алгоритмы работы.ANZ_FIRE DIV_FIRE ANZ_PER_CALRES DIV_CLKHS START_CLKHS ANZ_PORT TCYCLE ANZ_FAKE SEL_ECLK_TMP CALIBRATE NO_CAL_AUTO MESSB2 NEG_STOP2 NEG_STOP1 NEG_START ID0 ANZ_FIRE Устанавливает число импульсов, генерируемых генератором запускающих импульсов 0 = отключен 1 = 1 импульс 2 = 2 импульса … 127 = 127 импульсов DIV_FIRE Устанавливает делитель задающей частоты генератора запускающих импульсов 0 = не допущен 1 = деление на 2 2 = деление на 3 3= деление на 4 … 15 = деление 16 DIV_CLKHS Устанавливает предварительный делитель 0 = деление на 1 1 = деление на 2 2 = деление на 4 3 = деление на 8 HITIN2 Число событий, ожидаемых на канале 2 0 = стоп канал 2 не задействован 1 = 1 событие 2 = 2 события 3 = 3 события 4 = 4 событияSPI.transfer(0x70); SPI.transfer(0x80); SPI.transfer(0x00); SPI.transfer(0x24); SPI.

Содержание

Аннотация

Введение

1. Исследовательская часть

1.1 Обзор существующих решений

1.2 Методы измерения расстояния с использованием лазеров

1.3 Описание решения

2. Проектно-конструкторская часть