Projekt i budowa prototypu autonomicznego robota mobilnego do zadań malarskich cd.

4. WYNIKI Z PRZEBIEGU PROJEKTOWANIA POSZCZEGóLNYCH UKŁADóW ROBOTA

Roboty mobilne są urządzeniami opierającymi się na zintegrowanych układach mechatronicznych [4]. Powoduje to nieodzowne współdziałanie ze sobą elementów mechanicznych, układów elektronicznych oraz informatycznych algorytmów sterowa¬nia. W niniejszym opracowaniu skoncentrowano się na przedstawieniu ukła¬dów me¬chanicznych zaprojektowanego robota mobilnego.

Część mechaniczną zaprojektowanego urządzenia podzielono na następujące układy:

• napędowy;
• jezdny;
• malowania.

Układ napędowy w projektowanym urządzeniu stanowi elementem kluczowy, gdyż jest on odpowiedzialny za podstawową funkcje robota, jaką jest jego poruszanie się. Ze względu na przyjętą wcześniej budowę robota oraz metodę realizacji ruchu po trajektorii krzywoliniowej napęd jest realizowany za pomocą dwóch silników napę¬dzających niezależnie każde z dwóch kół napędowych. Ogniwem łączącym silniki napędowe z kołami są przekładnie redukcyjne zastosowane w celu uzyskania odpo¬wiednich prędkości kątowych i momentów napędowych na kołach. Silniki napędowe dobrano na podstawie wyznaczonej charakterystyki mo¬mentu oporu na kołach Mop(v) z jednoczesnym uwzględnieniem przełożenia przekładni redukcyjnej oraz strat energetycznych układu przeniesienia napędu.

Założono, iż maksymalna prędkość robota v = 1m/s natomiast maksymalny udźwig platformy jezdnej wynosi 30kg



Układ jezdny projektowanego robota składa się z dwóch kół napędzanych (nieza¬leżnie) i w celu zapewnienia jego jak największej stabilności dwóch kół nie napędza¬nych – wahliwych. Układ taki zapewnia dużą stabilność robota (4 punkty podparcia) oraz ze względu na niezależne napędzanie każdego z kół napędowych umożliwia na¬tychmiastową zmianę kierunku ruchu. Robot ma możliwość zmiany swojej orientacji względem swojego środka symetrii, podobnie, jak odbywa się to w maszynach gąsie¬nicowych. Rozwiązanie to umożliwia także poruszanie się robota po łuku o dowolnym promieniu. Konstrukcja taka sprawia, iż robot jest holonomiczny [3].

W projektowanej konstrukcji zastosowano koła napędowe o średnicy 120 mm umieszczone w sztywnym zawieszeniu.





Funkcja malowania realizowana jest za pomocą automatycznego pistoletu malar¬skiego zasilanego ze zbior¬nika ciśnieniowego z farbą wspomaganego układem pneu¬matycznym. Okre¬ślono, iż najlepszą metodą malo¬wania możliwą do wy¬korzy¬stania w projektowa¬nym urządzeniu jest hydro¬sta¬tyczny natrysk niskoci¬śnie¬niowy HVLP (High Volume Low Pressure)[2].



Wszystkie elementy układu malowania zostały zamontowane na platformie jezdnej, a następnie zamknięte w obudowie jak to pokazano na rys. 6.



Układ sterowania umożliwia sa¬mo¬dzielnie poruszanie się robota w przestrzeni uporządkowanej. Zo¬stał on zaprojektowany do pracy w systemie master-slave. Pokładowy układ sterujący robota jest oparty na 8-bitowym mikro¬kontrolerze, natomiast jednostkę centralną sta¬nowi komputer klasy PC. Podczas pracy robot komuni¬kuje się z jed¬nostką centralną, z której otrzy¬muje polecenia doty¬czące zadań do wykonania oraz parametry jazdy. Komunikacja odbywa się za pomocą cyfrowej transmisji radiowej. Robot posiada także trian¬gulacyjny system sa-molokalizacji [3] pozwalający na określanie swojej pozycji i orien¬tacji w przestrzeni. Detekcja przeszkód znajdujących się w najbliższym otoczeniu robota odbywa się za pomocą czujników zbliżeniowych.