7524

طراحي، ساخت و كنترل دو ربات همكار با قابليت شناسايي مكان يكي توسط ديگري در حضور موانع

مهندسي برق

دكتر محمد فرخي

1400/08/15

مهندسي برق

Design, Implementation and Control of two Wheeled, Autonomous Mobile Robots Capable of Finding Each Other in Presence of Obstacles

ربات‌هاي متحرك چرخ‌دار ديفرانسيلي به‌دليل سهولت در برنامه‌نويسي و كنترل به‌طور مكرر در رباتيك مورد استفاده قرار مي‌گيرند. كنترل ربات‌هاي همكار و متحرك در حضور موانع نيز از چالش‌هاي مهم رباتيك است. در اين پايان‌نامه، دو ربات متحرك چرخ‌دار ديفرانسيلي، يكي براي مانور در محيطي با حضور موانع (ربات پيشرو) و ديگري براي يافتن ربات پيشرو در اين محيط (ربات پيرو)، طراحي و ساخته شده‌ است. ربات‌ها شامل بخش هاي مكانيكي، الكترونيكي و الگوريتم‌هاي كنترلي هستند. ساختار كلي ربات‌ها مشابه و شامل بدنه، دو چرخ به همراه موتورهاي انكدردار مستقل و دو چرخ هرزگرد براي حفظ تعادل مي‌باشد. طراحي و ساخت بخش‌هاي الكترونيكي ربات‌ها بصورت ماژولار انجام شده و فاقد برد مدار چاپي است. طراحي به روش ماژولار موجب سهولت در سعي‌ و خطا و امتحان طراحي‌هاي مختلف قبل از نهايي شدن طرح مي‌شود و مي‌توان بخش‌هاي مختلف ربات را درصورت ناكارآمدي به‌سادگي تغيير داد. ربات‌ها داراي سه درجه آزادي هستند و از انكدرها براي بدست آوردن موقعيت نسبي (مختصات xو yو زاويه (، از 7 حسگر آلتراسونيك براي تشخيص موانع، از يك قطعه صوتي (بازر) روي ربات پيشرو و دو ميكروفن روي ربات پيرو براي يافتن ربات پيشرو توسط ربات پيرو استفاده شده است. كنترل موتورها با سيگنال‌هاي pwm كه توسط آردوينو DUE به درايور موتورها ارسال مي‌شود، انجام شده ‌است. اطلاعات انكدرها پس از تبديل به مختصات با استفاده از پروتكل UARTبه كامپيوتر ارسال مي‌شوند. بدين‌ترتيب نمودارهاي دلخواه، مانند نمودار مسير حركت ربات، ترسيم مي‌شوند و موقعيت‌يابي ربات انجام مي‌شود. براي كنترل سرعت حركت ربات پيرو كنترل‌كننده PID طراحي و پياده‌سازي شده ‌است. آزمايش‌هاي مختلف عملكرد مناسب ربات‌ها و محقق شدن اهداف پروژه را نشان مي‌دهند.

ربات متحرك چرخ‌دار , ربات‌هاي همكار , حسگر آلتراسونيك , كنترل‌كننده PID