Введение
1. Состояние вопроса
1.1. Формулировка актуальности, цели и задач проекта
1.2. Обзор существующих решений
2. Аппаратная часть
2.1. Разработка структурной схемы
2.2. Выбор необходимых комплектующих
2.2.1. Выбор элементов энергопитания
2.2.2. Выбор сервопривода
2.2.3. Выбор датчика расстояния
2.2.4. Выбор двигателей постоянного тока и датчиков угла поворота
2.2.5. Выбор драйвера для двигателей
2.2.6. Выбор приёмника информации
2.2.7. Выбор микроконтроллера
2.3.Разработка схемы электрической соединений
3. Разработка конструкции
4. Программная часть
4.1. Алгоритмизация
4.2. Разработка управляющей программы
4.3. Разработка программы визуализации
5. Конструкторско-экспериментальный раздел
5.1. Обработка результатов сканирования и отладка лидара
5.2. Сборка беспилотного устройства
Заключение
Список используемой литературы
Приложение А Управляющая программа
Приложение Б Программа визуализации работы лидара
Издавна человечество стремилось преодолевать большее расстояние за малый промежуток времени, затрачивая при этом минимальное количество сил. Со временем стал появляется транспорт, который облегчил обыденные потребности в передвижении, но на этом люди не остановились и пытались всячески улучшать его. Так на замену обычному колесу пришёл велосипед, а в последствии и более продвинутые виды транспортного средства.
«Современные автомобили сейчас выполняют функцию перевозки грузов или пассажиров. В России около 30 процентов населения добирается до работы на личном транспортном средстве, при этом затрачивая в среднем чуть более получаса, и это только в одну сторону. А что стоит говорить о людях, чья профессия основана на вождении - процесс который требует постоянного внимания и уйму затраченного времени.» [5]
В наше время учёные и инженеры пытаются придумать новые виды передвижения или хотя бы упростить уже имеющиеся. Одним из таких улучшений является система беспилотного движения автомобиля. По версии международного общества автомобильных инженеров (Society of Automotive Engineers) данную систему можно разделить на 6 уровней автономности и расписать следующим образом:
• уровень 0. Никаких систем помощи водителю, обычный бюджетный автомобиль. Водитель всегда должен контролировать ситуацию;
• уровень 1. Автомобиль с простой системой помощи водителю. Например, система экстренного торможения. Водитель всегда должен контролировать ситуацию;
• уровень 2. Автомобиль может одновременно управлять поддержанием скорости, торможением и процессом руления, однако водитель всегда должен быть готов принять управление;
- уровень 3. Автомобиль работает на автопилоте. Позволяет зрительно отвлекаться водителю, но может попросить принять управление на себя;
- уровень 4. Очень схож с уровнем 3, только участие водителя не требуется. В случае конфликтной ситуации, если водитель не отреагирует на просьбу автомобиля принять управление, то он припаркуется самостоятельно;
- уровень 5. Полная автоматизация процесса вождения, автомобиль решает любую задачу без участия водителя. В машине может отсутствовать руль.
Более краткое и ясное содержание можно увидеть на рисунке 1
К сожалению автомобили с полной автономностью существуют только на стадии глубокой разработки. В то время как транспортные средства уровня 4 уже начинают появляться в более развитых странах.
В данной бакалаврской работе была разработана система беспилотного движения автомобиля в рамках аппаратно-программного комплекса миниполигона. Работа данной системы рассчитана на поднятие навыков юных специалистов в сфере беспилотных транспортных средств, посредством имеющегося мобильного робота с устройством оптического сканирования области.
В процессе выполнения работы были рассмотрены все возможные аналоги комплектующих, способные заменить действующие при должных функциональных надобностях. Из рассмотренных комплектующих были выбраны наиболее подходящие с уклоном на низкую стоимость товаров. После чего на основании выбранных компонентов составлена электрическая схема соединений.
Была смоделирована и разработана конструкция каркаса, представляющая две скрепляемые детали, с выбором материала, удовлетворяющего условию свойственных характеристик. При моделировании детали учитывались все размеры комплектующих по подготовке пространства для их расположения и крепления.
В разделе программной части составлен алгоритм по работе системы в целом. После на основании алгоритма был написан программный код для загрузки его в микропроцессор. Небольшим бонусом стала программа с функцией графической модуляции принципа действия лидара.
Целью завершающего раздела являлась калибровка параметров лидара по его корректному функционированию внутри макета и за его пределами, а также разработка собственной площадки по тестированию устройства в домашних условиях. Благодаря этой площадке получилось наглядно разобраться в тонкостях работы устройства оптического сканирования и выбрать более продуктивное пространство по его установке на мобильной платформе.
В заключение хочется сказать, что все поставленные задачи по достижению главной цели, намеченные на защиту выпускной квалификационной работы, выполнены.
