Введение 6
1 Концепция робототехники 8
1.1 История развития робототехники 12
1.2 Влияние роботов на современный мир, тенденции развития
технологий 16
2 Современные системы автоматического управления 20
2.1 Рассмотрение платформы Raspberry PI 22
2.2 Рассмотрение платформы STM32 24
2.3 Рассмотрение платформы Arduino 28
2.4 Выбор необходимых компонентов и материалов 34
3 Создание колесного робота-машины 43
3.1 Описание алгоритмов работы 44
3.2 Написание управляющей программы 52
3.3 Сборка и компоновка оборудований и материалов 58
Заключение 62
Список используемой литературы 63
Современность подвержена бурному развитию машиностроения и электротехники. С созданием полупроводниковых технологий мир открыл для себя огромные возможности в области робототехники и электронных вычислений. Каждый год технологический процесс современных микропроцессоров уменьшается, а вычислительная скорость увеличивается, что откладывает свой отпечаток на развитие технологий.
Данная тенденция не могла не отразиться на современном обществе и науке. Знания в области робототехники с применением микропроцессоров все чаще используются в повседневных бытовых, развлекательных и научных сферах. Не так давно научиться самому создавать автоматизированные системы под управлением программы было недостижимо, сегодня данная проблема может быть решена многими доступными источниками, которыми люди могут воспользоваться, зайдя в сеть Интернет.
Для многих создание роботов и автоматизированных систем стало хобби, так как разновидность сфер деятельностей, в которой можно проявить данные знания велика.
В данной выпускной работе рассмотрена история робототехники, ее основная концепция и влияние на современный мир, представлены современные платформы для создания систем автоматического управления и сделан их обоснованный выбор, определен набор необходимых элементов конструкции и электронных модулей. Итогом работы является реализация колесного робота-машины под управлением платформы Arduino.
Целью выпускной работы является реализация накопленного во время обучения опыта в виде создания колесного робота-машины на базе платы Arduino, управляемая дистанционно посредством интерфейса Bluetooth, способная ориентироваться и перемещаться в пространстве прямоугольной системы координат.
Задачами для достижения поставленной цели являются:
1. Изучение истории робототехники и ее влияния на современный мир;
2. Рассмотрение современных технических решений, выделение их плюсов и минусов;
3. Обоснованный выбор необходимых для изготовления робота оборудований и материалов;
4. Описание алгоритмов работы управляющей программы робота;
5. Иллюстрация блок-схемы алгоритмов;
6. Написание управляющей программы для робота;
7. Сборка и соединение всех компонентов и узлов робота, загрузка управляющей программы;
8. Оценка работы робота, рассмотрение потенциальных технических улучшений.
Актуальность данной выпускной работы можно обусловить фактом того, что на данный момент в мире существует множество роботизированных решений, каждые из которых выполняют свою поставленную разработчиком задачу. Свою нишу занимают колесные роботы, сфера применений которых распространяется почти на все сферы деятельности. Так, например, они могут послужить в развлекательных целях в качестве игрушечной машины, управляемой через специальное приложение в телефоне. Очень часто при определенных обстоятельствах существует необходимость изучения мест, которые могут навредить здоровью человека (область с опасной радиацией, после биохимической аварии), расположив камеру, можно без вреда для исследователей изучить недоступные места. В быту колесный робот может выступить в качестве робота-пылесоса. Колесные роботизированные комплексы даже используются в оборонной сфере деятельности, зачастую задачей которых является транспортировка взрывчатых веществ к вражеской технике.
В данной выпускной квалификационной работе нам удалось разработать своё роботизированное решение в виде колесного робота- машины. В процессе данной работы мы изучили основную концепцию робототехники, ее историю, влияние на современный мир и тенденции развития на ближайшее будущее.
Разрабатывая колесного робота были упомянуты современные известные платформы для разработки автоматизированных систем, такие как Raspberry PI, STM32 и Arduino. Был проведён анализ особенностей и недостатков и сделан обоснованный выбор. Рассмотрены используемые для работоспособности разрабатываемого робота модули и материалы, также были описаны алгоритмы работы автоматизированной системы, изображены блок-схемы и написана программа, реализующая данные процессы.
Разработанная система работает корректно, точно и быстро. В качестве усовершенствования стоит рассмотреть датчики расстояния для предотвращения столкновений с препятствиями и создание индивидуального программного обеспечения для более удобного взаимодействия с роботом- машинкой.
