ВВЕДЕНИЕ 6
1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ 7
2 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ 8
3 ВЫБОР ЭЛЕКТРОПРИВОДА 9
3.1 Расчёт ускорения 9
3.2 Расчёт момента электродвигателя 10
3.3 Выбор рода тока и типа электропривода 12
3.4 Выбор электродвигателя 13
4 ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СИЛОВОЙ ЧАСТИ 15
5 ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 19
5.1 Выбор основного устройства управления 19
5.2 Выбор устройства управления двигателями 21
5.3 Выбор типа источника питания 21
5.4 Выбор источника питания 23
5.5 Выбор датчиков 25
5.5.1 Выбор датчиков измерения расстояния 25
5.5.2 Выбор датчиков линии 26
6 РАЗРАБОТКИ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 28
7 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 30
7.1 Разработка программы для AVR 30
7.2 Разработка программы под Raspberry Pi 3 model B 33
7.3 Разработка программы для смартфона под управлением Android 34
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 37
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ПРОГРАММА ДЛЯ AVR 38
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. ПРОГРАММЫ ДЛЯ RASPBERRY PI 3B 44
ПРИЛОЖЕНИЕ В. ПРОГРАММА ДЛЯ СМАРТФОНА ПОД ANDROID 51
Актуальность дипломной работы обусловлена перспективами широкого применения роботизированных транспортных средств. Дистанционное или полностью автономное управление позволяют заменить человека там, где есть опасность причинения вреда его жизни или здоровью. Сюда относятся задачи, связанные с вредными для человека веществами, температурами или другими условиями окружающей или производственной среды; исследование пещер, завалов или других труднодоступных мест. При этом, разумеется, исследовательская функция робота ограничена его конструкцией, питанием и дальностью связи.
Использование автономных транспортных средств позволяет заменить человека на однообразной работе, например, на складских помещениях, где осуществляется погрузка, разгрузка, перемещение и складирование товаров. Для этого могут применяться движение по линии или по меткам (QR-коды). В первом случае используются датчики линии, во втором - камера или простой сканер QR- кода.
Целью дипломного проекта является разработка роботизированного автономного транспортного средства. В ходе разработки требуется выполнить следующие задачи:
1. Выбор электропривода. Среди электродвигателей целесообразно рассматривать электродвигатели, питающиеся от постоянного или импульсного тока; Для выбранного электродвигателя требуется выбрать преобразователь;
2. Исследование устройств управления и средств связи;
3. Исследование датчиков для очувствления робота;
4. Разработка принципиальной электрической схемы;
5. Разработка программного обеспечения.
В ходе дипломного проектирования был спроектирован электропривод роботизированного автономного транспортного средства на базе шаговых электродвигателей. Привод выполнен с применением одноплатного компьютера Raspberry Pi 3B и микроконтроллера AVR ATmega8535.
Были выбраны двигатели FL20STH30-0604A, датчики расстояния HC-SR04 и датчики линии Troyka Digital Line Sensor.
Построены функциональная и принципиальная схемы. Для стабилизации напряжения на выходе источника питания установлен импульсный стабилизатор напряжения SCV0023-5V-3A.
На основе задач, выполняемых колёсным роботом, были написаны программы для формирования команд управления, программы для управления двигателями в автономном и ручном режимах работы, программы обработки сигналов с датчиков. Было написано мобильное приложение для смартфона под управлением операционной системы Android.
В результате дипломного проектирования был изучен микрокомпьютер Raspberry Pi 3 model B, языки программирования Python и Java; разработаны требования к дипломному проекту, на основе которых был произведён выбор силовых и управляющих элементов, построена принципиальная схема, написаны программы управления.
