Personal tools

Difference between revisions of "Лабораторный стенд:Робот-сортировщик"

From Кафедра Автоматики и телемеханики

Jump to: navigation, search
Line 33: Line 33:
 
При разработке манипулятора в качестве захватывающего устройства используется электромагнит. Это представляется  наиболее подходящим решением для данного стенда на начальной стадии в силу простоты реализации.
 
При разработке манипулятора в качестве захватывающего устройства используется электромагнит. Это представляется  наиболее подходящим решением для данного стенда на начальной стадии в силу простоты реализации.
  
[[Файл:Блок управления силовыми механизмами робот-сортировщика.png|мини|200px|справа|Блок управления силовыми механизмами]]
+
{{{!}}align="right"
 +
{{!}}-valign="top"
 +
{{!}}[[Файл:Блок управления силовыми механизмами робот-сортировщика.png|мини|200px|Блок управления силовыми механизмами]]
 +
{{!}}[[Файл:Carduino Nano v4.png|мини|200px|справа|Контроллер Carduino Nano v4]]
 +
{{!}}}
 
Все схемы управления силовыми механизмами были собраны на одной плате с нужными разъемами и радиатором, формируя блок управления силовыми механизмами.
 
Все схемы управления силовыми механизмами были собраны на одной плате с нужными разъемами и радиатором, формируя блок управления силовыми механизмами.
[[Файл:Carduino Nano v4.png|мини|200px|справа|Контроллер Carduino Nano v4]]
+
 
 
В качестве управляющего контроллера был выбран контроллер семейства [http://ru.wikipedia.org/wiki/Arduino Arduino] (Carduino Nano v4). Он имеет открытую архитектуру, а также свободно распространяемую среду разработку. Для цифрового ввода/вывода используется  14 контактов, шесть из которых могут быть использованы для вывода сигналов ШИМ. Также имеется шесть аналоговых входов при наличии АЦП на 10 разрядов.
 
В качестве управляющего контроллера был выбран контроллер семейства [http://ru.wikipedia.org/wiki/Arduino Arduino] (Carduino Nano v4). Он имеет открытую архитектуру, а также свободно распространяемую среду разработку. Для цифрового ввода/вывода используется  14 контактов, шесть из которых могут быть использованы для вывода сигналов ШИМ. Также имеется шесть аналоговых входов при наличии АЦП на 10 разрядов.
  

Revision as of 00:09, 16 October 2011

Лабораторный стенд "Робот-сортировщик"

В настоящее время наблюдается начало широкого внедрения роботов в различных областях не только производственной, но и повседневной деятельности человека. На это указывает множество примеров, начиная от имеющихся в продаже моделей роботов-пылесосов, роботов для мытья окон и заканчивая опытными образцами робота для уборки кухни [1] и человекоподобного робота-слуги, который планируется вывести в продажу для домашнего применения к 2015 году [2].

Учитывая эту тенденцию, в ближайшее десятилетие можно ожидать достаточно быстрое развитие в области робототехники, подогреваемое потребительским спросом. Поэтому уже сейчас при подготовке специалистов в области управления в технических системах важно уделять существенное внимание различным аспектам этих технологий, а также проводить соответствующие научные исследования.

С этой целью на был разработан лабораторный стенд «Робот-сортировщик»[3], который позволяет проводить исследования и учебные занятия по следующим темам:

  • разработка программного обеспечения для систем компьютерного зрения;
  • использование компьютерного зрения для сортировки объектов на основе различных критериев;
  • изучение основ визуального сервоуправления;
  • разработка новых методов визуального сервоуправления;
  • особенности разработки программного обеспечения робототехнических систем.

Текущая реализация

Робот-сортировщик (общий вид)
Робот-сортировщик (рабочее поле)

Робот–сортировщик представляет собой систему в виде манипулятора с магнитным захватом, перемещаемым по вертикальной оси. Сам манипулятор может свободно перемещаться по площади 30 на 40 см с помощью шаговых двигателей, металлических направляющих и ременной передачи. Посредством манипулятора, робот может захватывать металлические объекты и перемещать их в целевые области, сортируя их по внешним признакам. Распознавание этих признаков осуществляется с помощью видеокамеры, расположенной над полем сортировки.

Интеллектуальная составляющая робота распределяется между микроконтроллером и управляющим компьютером, при этом основная ее часть возлагается на управляющий компьютер, к которому, в частности, подключается видеокамера. Для получения картинки на стенде используется веб-камера, подключаемая к компьютеру по USB.

Шаговый двигатель EM-141

В качестве устройств, отвечающих за передвижения манипулятора, было решено использовать шаговые двигатели из-за удобства позиционирования с помощью них. В нашем случае, чтобы уменьшить затраты на изготовление стенда, использовались 4 шаговых двигателя EM-142 и EM-141 от старых принтеров Epson LX1050.

Магнитный манипулятор

Для того чтобы робот-сортировщик мог переносить детали с одного места на другое, нужно было реализовать вертикальное перемещение манипулятора. В качестве вертикально движущейся части был выбран автомобильный активатор дверей Saturn MS-2. При разработке манипулятора в качестве захватывающего устройства используется электромагнит. Это представляется наиболее подходящим решением для данного стенда на начальной стадии в силу простоты реализации.

Блок управления силовыми механизмами
Контроллер Carduino Nano v4

Все схемы управления силовыми механизмами были собраны на одной плате с нужными разъемами и радиатором, формируя блок управления силовыми механизмами.

В качестве управляющего контроллера был выбран контроллер семейства Arduino (Carduino Nano v4). Он имеет открытую архитектуру, а также свободно распространяемую среду разработку. Для цифрового ввода/вывода используется 14 контактов, шесть из которых могут быть использованы для вывода сигналов ШИМ. Также имеется шесть аналоговых входов при наличии АЦП на 10 разрядов.

Задачи, которые ставятся перед контроллером, - это, в основном, задачи, связанные с управлением исполнительными механизмами и взаимодействием с датчиками. Все логические операции по перемещению манипулятора и обработке изображения, осуществляет компьютер, к которому подключается контроллер.

  1. Уборщик ReadyBot зачищает кухню от следов трапезы
  2. Робот-слуга Romeo на прилавках магазинов до 2015 года
  3. Еремеев И.М., Кавалеров М.В. Создание лабораторного стенда "Робот-сортировщик" // Системы мониторинга и управления: сб. науч. тр. / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2011
.