Robot Cu Traseu Predefinitp1 [304530]

UNIVERSITATEA “LUCIAN BLAGA” DIN SIBIU

FACULTATEA DE INGINERIE

DEPARTAMENTUL DE CALCULATOARE ȘI INGINERIE ELECTRICĂ

PROIECT DE DIPLOMĂ

Îndrumător: Prof. univ. dr. ing. Laurean BOGDAN

Absolvent: [anonimizat]: Electronică Aplicată

Sibiu, 2017 –

UNIVERSITATEA “LUCIAN BLAGA” DIN SIBIU

FACULTATEA DE INGINERIE

DEPARTAMENTUL DE CALCULATOARE ȘI INGINERIE ELECTRICĂ

ROBOT CU TRASEU PREDEFINIT

Îndrumător: Prof. univ. dr. ing. Laurean BOGDAN

Absolvent: [anonimizat]: Electronică Aplicată

CAPITOLUL I

INTRODUCERE

Într-o societate din ce în ce mai avansată tehnologia modernă presupune procesare productive tot mai largi și mai complexe și care au la bază cibernetizarea conducerii și utilizare inteligenței artificiale.

Ce înseamnă robot? Majoritatea oamenilor cataloghează drept ,,robot” o mașinărie care funcționează asemănător ca o ființă umană și care prezintă un anumit grad de inteligență .

O definiție a robotului potrivit dicționarului Webster este următoarea : „Robotul este un aparat automat sau un dispozitiv care îndeplinește funcții atribuite în general omului sau manifestă inteligența aproape umană în cursul funcționării sale” .

Cuvântul robot are astăzi aproape un secol de viață fiind conceput de scriitorul de origine ceha Karel Capek de la cuvântul de origine slavă ,,Rabota” pentru a definit ființe artificiale concepute și programate de om. În istorie putem spune că roboții într-o formă sau alta au existat încă din jurul anului 270 i.e și por fi legate de numele învățătorului grec Ctesibius . Acesta a strâns și aplicat cunoștințele epocii în domeniul hidraulic și pneumatic pentru a realiza un ceas cu figuri mobile acționat de forța apei.

[anonimizat]. Mai multe automate grecești au ajuns și la noi și au putut fi reconstituite pe baza descifrărilor făcute. În figura1.1 este reprezentat automatul hidraulic „Hercules omorând dragonul”.

Figura 1. Hercules omorând dragonul

Reconstruirea moderna a automatului Heron "Pasări calatoare" este redata în figura 2.

Figura 2. Pasări calatoare

Și în acest caz acționare se face hidraulic. Apa provenita din gura leului ajunge în rezervorul (a) aerul fiind forțat să însă prin conductele (b) spre fluierele montate în interiorul păsărilor. Când nivelul lichidelor creste peste partea superioara a conductei (c) aceasta funcționează ca un sifon astfel ca supra plinul de apă din (a) trece în rezervorul (d) în care se afla un sifon similar (e). Flotorul (f) legat prin frânghia (g) de contragreutatea (i) face suportul (h) să se rotească atunci când nivelul apei din rezervor (d) creste. Sifonul (e) se deschide și rezervorul (d) [anonimizat] (f) coboară iar suportul (h) [anonimizat]-și funcționalitatea atât timp cat curge apa.

Cultura și civilizația tehnica a Romei antice este reprezentata de Marcus Vitruvius Pollio (c.25d.c). Prin cartea pe care a scris-o intitulata „Despre arhitectura” [anonimizat]. Perioada cuprinsa între antichitatea și 1940 se considera preistoria roboților.

După 1940 intram în istoria recenta a roboților și a început cu realizarea manipulatoarelor sincrone pentru mișcarea unor recipiente radioactive din spatii supuse iradierii ,etapa ce a ținut pana în jurul anilor 1960. Perioada 1960-1980 este perioada de revoluție a roboților , printr-o diversitate și aplicabilitate fără precedent în domeniul industrial. În perioada 1980-1990 este reprezentata de generația roboților I și II și robotizarea producției. Începând cu 1990 au apărut primi roboții inteligenți care se continua și în momentul de fata.

Domeniul în care roboții sunt cei mai utilizați ii reprezintă cel al aplicațiilor industriale. Roboții au fost construiți în general pentru a ușura viața omului și aceștia sunt programații să execută anumite sarcini. Roboții industriali sunt sisteme electro-hidro-mecanice capabile să execute autonom și automat operații de manipulare și sunt controlați de un sistem de comanda care este întotdeauna echipat cu o memorie programabila.

Potrivit Organizației Internaționale de Standardizări (I.S.O) o definite a robotului industrial poate fi următoarea: „Robotul industrial este manipulatorul automat cu mișcări programabile având câteva grade de mobilitate și capabil să efectueze operații de manipulare prin programare variabila a mișcărilor pentru realizarea unei varietății de funcții”. Manipulatorul și robotul industrial sunt doua entități diferite și trebuie făcută distincția clară între cele doua.

Manipulatorul este sistemul mecanic automat a căruia comanda se bazează pe sisteme de tip rigid și consta într-o intervenție în structura fizica a sistemului de programare având ca rezultat modificare ciclului de funcționare. Robotul industrial presupune un sistem flexibil de comanda și în care programul se poate modifica fără a interveni asupra structuri fizice a acestuia.

Aceste funcții sunt descrise în figura 3 regăsită mai jos.

Figura 3. Funcții robot industrial

Clasificarea roboților industriali:

După informația de intrare și modul de învățare

Manipulator manual

Robot secvențial

Robot repetitor

Robot cu control numeric

Robot inteligenți

După forma mișcări

Robot cartezian

Robot sferic

Robot cilindric

După numărul de grade de libertate ale mișcării robotului

După spațiul de funcționare și greutatea sarcini suportate

După metoda de control

Manipulatoare simple

Roboții programabili

Majoritatea roboților nu au inteligența , nu pot vedea ,auzi sau pipai în stilul în care o face omul. Pentru a putea face asta roboți au nevoie de senzori și programe (coduri) care să le spuna să face asta. Pentru a deveni mai eficienți și productivi roboții industriali trebuie să fie capabili să se raporteze la mediu să dezvolte acțiuni cat mai ,,corecte” și să prezinte sensibilitatea , altfel spus să se comporte cat mai asemănător omului.

Principalele caracteristici ale unui robot industrial sunt:

Sunt realizați pentru a execută operații de transport, deplasare, manipulare

Sunt dotați cu mai multe grade de libertate astfel încât să poată execută operații cat mai complexe

Sunt autonomi ,funcționând fără intervenția omului

Sunt dotați cu o memorie reprogramabila capabila să conducă o aparatura necesara pentru executarea unor operații ci cu posibilitatea schimbări programului inițial.

Caracteristicile tehnice ale roboților industriali includ: dimensiunea, precizia, repetabilitatea, timpul de acționare, gradul de libertate etc.

În prezent roboți au o forte mare aplicabilitate și cei mai des îi întâlnim în procesele industriale. Aceștia execută în special operați ce nu pot fi executate de om de exemplu într-un mediu chimic sau la procese microscopice. Totuși există și o mica problemă și asta este din punct de vedere al omului acestea ducând la înlocuirea omului în unele procese . Înlocuirea omului în procesul muncii cu sisteme automate capabile să duca la îndeplinire sarcinilor impuse de om ,fără a interveni, reprezintă idealul robotici. Totuși aceste mașini au nevoie să fie programate ceea ce duce la o cerere de programatori. Un astfel de exemplu este într-o linie de montaj ca în figura 4 unde este reprezentata un proces de conlucrare între robot și om. Ca și avantaj aceștia elimina eroarea umana ducat la un produs cat mai aproape de idealul dorit.

Figura 4. Linie de montaj

În cazul în care obiectivele nu sunt cunoscute cu precizie modelul ideal pentru sistemul înlocuitor este căutat tot în activitatea omului. Un astfel de sistem este destinat executări unor sarcini variate fiecare din ele având la baza metode și strategii diverse.

În același timp trebuie să înțeleagă sarcina pe care o are de îndeplinit și să își adapteze comportamentul în funcție de orice condiție de mediu și să îndeplinească cat mai corect sarcina data. Totuși sistemul care le îndeplinește cel mai bine aceste condiții este chiar omul.

Printre ceilalți lucrători, omul manifesta cel mai înalt grad de inteligența capacitate, dexteritate de cooperare cu ceilalți participanții la locul de muncă.

Roboții nu sunt utilizați doar în domeniu industrial, acesta mai sunt utilizați și în domeniu medical. Robotica medicală a fost pentru prima oara experimentata în anul 1980 în urologie. Roboții erau folosiți la operații de prostata. Tot în 1980, NASA a făcut cercetări în ceea ce privește medicina la distanță. Acest lucru implica folosirea unui robot pentru operații și tratamente în zonele izolate său îndepărtate, fără ca medicul să fie nevoit să se deplaseze.

Un robot medical este o mașinărie care este controlata de un medic printr-o consola. Aceasta ii permite chirurgului să intervină fie de la distante foarte mari, care este văzută ca un avantaj pentru ca se elimina factorul distanța, care poate să fie crucial în salvarea pacientului, fie îi permite chirurgului să acționeze cu o foarte mare precizie asupra organului în cauza. Un astfel de robot care poate face asta este reprezentat în figura 5 și în care în partea stânga este reprezentat chirurgul ce manevrează acest robot cu ajutorul unor joystick-uri ,iar în partea dreapta robotul propriu-zis.

Figura 5. Robot medical

Din păcate, un sistem robotizat poate costa pana la un milion de dolari și întreținerea acestuia ajunge să coste pana la 100.000 de dolari pe an.

Prin prezenta lucrare mi-am propus următoarele obiective:

1. Realizarea unui studiu asupra roboților industriali

2. Implementarea unor aplicații pe baza de robot care urmărește trasee predefinite

CAPITOLUL II

ROBOȚII INDUSTRIALI

2.1. Mecanica și cinematica roboților

Roboții reprezintă din punct de vedere constructiv o îmbinare intre mecanică-electronica-informatica o structura integrata și mecatronica de unde rezulta ca robotul este un produs al spațiului mecatronici . Roboții industriali utilizați în prezent sunt soluții constructive datorită diversității sarcinilor ,aplicaților și parametrilor tehnici impuși pentru care sunt acestea proiectate. Robotul reacționează cu mediul înconjurător prin intermediul dispozitivelor mecanice , acestea asigurându-i robotului poziționarea , deplasarea, orientarea acestuia în spațiu. Principalele componente ce alcătuiesc structura mecanică sunt reprezentate de elementul efector/efector terminal, brațul/structura cu care se ghidează precum și de baza/structura robotului.

Elementul efector/efector terminal asigură contactul direct dintre robot și obiectul din spațiu de operare asupra căruia acționează. Acest efector poate să difere din punct de vedere constructiv în funcție de natura funcției realizate sau gama de aplicații. Aceste elemente efectoare diferă în funcție de operații sau utilizări.

Un astfel de efector cuprinde:

Unul sau mai multe dispozitive de acționare

Corpul propriu-zis, cu o structura mecanică aferenta funcției realizate.

Niciunul, folosind unul sau mai mulți senzori pentru a detecta regimurile critice ale operației

Structura deservește pentru poziționarea corecta a elementului efector. Structura de ghidare reprezintă partea mecanică cu o geometrie variabila obținută prin legarea în cascada a unor segmente conectate prin articulații de rotație sau translație. Sistemul de acționare asigura mișcări independente ale fiecărui segment în raport cu segmentul precedent. Totuși aceste mișcări sunt limitate de anumite caracteristici ale arhitecturi mecanice. Toate aceste elemente se montează pe un cadru special ce formează baza robotului sau structura de ghidare. Aceasta se așează pe un postament mobil/fix fie suspendata, pe o cale de ghidare. Aceste elemente formează structura de baza a oricărui robot industrial.

Sistemul mecanic al robotului are rolul de a asigura realizarea mișcărilor acestuia și transmiterea energiei mecanice necesare pentru a interacționa cu mediul. Sistemul mecanic este compus din mai multe elemente care sunt legate intre ele prin cuple cinematice. Manipularea reprezintă modificarea poziției în spațiul a unui obiect .

Aceasta se poate obține prin modificarea poziției efectorului terminal cu care obiectul este solidarizat cu ajutorul sistemului de ghidare care are rolul de a da efectorului mișcarea și energia necesara.

Structura sistemului mecanic al unui robot este prezentata în figura 6.

Figura 6. Structura sistemul mecanic

Arhitectura mecanică a roboților seriali este construita din lanțuri cinematice deschise. Toate aceste lanțuri cinematice sunt evident de familie zero. Gradul de mobilitate poate fi calculat cu următoarea relație:

Unde n reprezintă numărul de elemente mobile , iar este numărul cuplelor care permit (6-k) mișcări.

În cazul roboților seriali:

Din cele doua relații rezulta :

Se poate observa ca:

În cazul roboților seriali numărul elementelor mobile este egal cu numărul cuplelor motoare și numărul gradelor de mobilitate. Lanțul cinematic al roboților este construit din primele trei cuple și are rol funcțional în poziționarea punctului caracteristic. Punctul caracteristic al robotului este un punct a cărui mișcare ne interesează.

Există doua tipuri de cinematica a roboților și acestea sunt:

Cinematica roboților seriali

Cinematica roboților paraleli

Cinematica roboților cu topologie mixta

Roboții seriali: Cinematica roboților își propune să determine legile de variație ale parametrilor cinematici care caracterizează punctul caracteristic sau diferite elemente din structura robotului. Starea cinematica se poate determina cu ajutorul parametrilor geometrici și parametri cinematici care caracterizează mișcările relative dintre elementele din structura robotului. În robotica se pot evidenția doua aspecte referitoare la determinarea parametrilor cinematici.

În cazul problemei cinematice directe se considera cunoscuți parametri geometrici și cei ce caracterizează mișcările relative dintre elementele robotului urmărindu-se determinarea parametrilor cinematici ai mișcării absolute ce alcătuiesc structura robotului.

În cazul problemei cinematice inverse se considera cunoscuți parametri geometrici și cei care caracterizează mișcările absoluta dintre elementele robotului urmărindu-se determinarea parametrilor cinematici ai mișcării relative ce alcătuiesc structura robotului.

Un astfel de robot serial este prezentat în figura 7.

Figura 7. Robot serial

Un robot de serie este un set de corpuri conectate în serie prin îmbinări acționate, care sunt în mod tipic fie revolute sau prismatică. O extremitate a acestui lanț de serie este numit de bază, iar celălalt capăt efector. Roboți de serie sunt, de asemenea, numiți și braț robotic. Cei mai mulți roboți industriali sunt în serie. Cu toate că unele dintre ele conțin legături de tip paralelogram, acestea sunt încă menționate ca fiind roboți de serie.

Pentru fiecare din parametrii cinematici (poziție, vitează, accelerație) se poate deosebi o problemă directa respectiv una inversă .

P.P.D – problemă poziționări directe

P.P.I – problemă poziționări inverse

P.D.V – problemă directa a vitezelor

P.I.V – problemă inversă a vitezelor

P.D.A – problemă directa a acceleraților

P.I.A – problemă inversă a acceleraților

În tabelul 1 sunt reprezentați parametri cunoscuți / necunoscuți pentru fiecare din cele trei probleme ale cinematici roboților.

Tabel 1. Parametri cunoscuți/necunoscuți cinematică roboții

Pentru analiza cinematica a roboților seriali se utilizează în general metode matriceale.

Roboții paraleli: Problema poziționala în cazul roboților paraleli presupune existenta acelor aspecte asemănătoare cu roboții seriali în sensul ca se poate evidenția o problema directa și una inversă. Pentru a remedia aceasta problema de poziționare directa se utilizează diverse metode și anume:

Metoda ecuațiilor vectoriale

Metoda geometrică

Metoda ecuațiilor vectoriale se bazează pe scrierea ecuațiilor vectoriale de închidere a contururilor poligonale pentru fiecare ciclu independent al mecanismului paralel care formează structura robotului. Sistemul de ecuații care se obține este destul d complex și conține ca și necunoscute cos-inus directoare ale direcților pentru care se scriu ecuațiile vectoriale. Pentru determinarea ciclurilor independente ale mecanismului se va utiliza gradul asociat mecanismului. Graficul asociat unui mecanism poate fi determinat daca se considera ca fiecărui element din structura mecanismului ii corespunde un nod în graf și fiecărei cuple de asemenea ii corespunde un element în graf. Numărul de cicluri independente ale mecanismului este egal cu numărul interioarelor disjuncte determinate de graf în plan.

Într-un robot paralel, efectorul final este conectat la baza prin mai multe lanțuri de legături interconectate. Cu alte cuvinte, un robot paralel are cel puțin două "picioare". Cele mai multe dintre îmbinările sale nu sunt acționate, iar multe dintre aceste articulații pasive au mai multe grade de libertate.

În continuare vom exemplifica aplicarea acestei metode pentru mecanismul paralel din figura 8 și care prezintă 3 cicluri independente.

Figura 8. Mecanismul paralel

Ecuațiile vectoriale , scrise pentru cele trei cicluri independente , sunt date de relațiile:

,

,

Unde:

Metoda geometrica se bazează pe observația ca vârful platformei mobile se deplasează pe sfere cu raze variabile. În decursul timpului , aceasta metoda a demonstrat ca aceasta metoda conduce la obținerea unor sisteme de ecuații mai simple în raport cu cele obținute utilizând metoda vectorială.

Un astfel de robot paralel este prezentat în figura 9.

Figura 9. Robot paralel

Roboții cu topologie mixta: Roboții cu structura mixtă au apărut din necesitatea de a îmbina avantajele celor două tipuri principale de roboți care există în momentul actual. Componenta paralelă mărește precizia și rigiditatea sistemelor noi iar cea serială mărește considerabil spațiul de lucru. Structura roboților cu topologie mixta se clasifica după lanțurile cinematice, care sunt în număr de trei iar aceștia sunt lanțuri deschide, închise și mixte. Lanțurile mixte sunt combinație dintre cele deschise și închise. Roboții cu topologie mixta au arhitectura bazată pe lanțuri cinematice mixte și care este reprezentata în Figura 10

Figura 10. Lanț cinematic deschis

Există 2 tipuri de probleme în ceea ce privește roboții cu topologie mixtă. Cele doua probleme pot fi:

Problema directă

Problema inversă

Problema directa poate fi rezolvata numai numeric deoarece componenta permite doar o soluție numerica.

Poziția și orientarea absoluta a end-efectorului este data de relația:

Unde Hs este matricea de transformare asociata componentei seriale și descrie mișcarea relativa dintre {Tn} și {Tm}, Hp este matricea de transformare asociativa.

Matricea este data de relația:

Unde sunt matricele de transformmare relativa care descriu mișcările relative dintre elementele componentei seriale. Componenta paralela reprezentata de matricea poate fi determinata numai cu ajutorul metodei numerice . Utilizând metoda „cut-body method” pentru fiecare ciclu independent al componentei paralele rezulta:

Unde este vectorul de poziție al originii sistemului {Tm} considerat de partea stânga a circuitului și este vectorul similar dar considerat de partea dreapta a circuitului , sunt matricii de orientare calculate pentru partea stânga și dreapta a circuitului.

Problema inversa poate fi soluționata la fel ca și cea directa ,tot numeric și este considerata a fi un lanț cinematic imaginar care are M grade de mobilitate și care împreună cu partea seriala a mecanismului mixt formează un lanț cinematic independent și care este reprezentata în figura 11. Parametri articulaților acestui nou lanț cinematic sunt cunoscuți și ajuta la poziționarea și orientarea mișcărilor dorite.

Problema inversa în cazul acestor roboți poate avea într-o anumita situație o soluție exacta. Presupunem ca în componentei paralele se poate determina un lanț cinematic care conectează platformele și care are gradul de mobilitate egal cu gradul de mobilitate al componentei însăși. În acest caz problema inversă se poate rezolva exact pentru întreg mecanismul.

Figura 11. Lanț cinematic închis

2.2. Acționarea roboților

Sistemul de acționare în cazul roboților cuprinde totalitatea surselor energetice ale robotului și elementele de control direct al acestora. Prin sistemul de acționare se înțelege motoarelor și convertoarelor prin care se obține energia mecanică necesara deplasării robotului și dispozitivele ce controlează acest trafic energetic.

Un astfel de sistem va cuprinde :

o sursă primară de energie ;

un sistem de conversie al energiei primare în energie mecanică ;

un sistem pentru transmisia energiei mecanice la articulația corespunzătoare ;

un control al parametrilor caracteristici ale acestor sisteme

Sistemele de acționare folosesc trei surse primare de energie: pneumatica, electrica sau hidraulica .Cel mai mare număr de sisteme de roboți industriali utilizează acționarea hidraulica datorită caracteristicilor pe care aceste echipamente le oferă în ceea

In ceea ce privește raportul dintre forța exercitată la dispozitivul motor și greutatea acestuia.

Acționarea pneumatică ocupă o pondere redusă în această direcție , ea fiind de obicei

utilizată în sistemele de comandă ale dispozitivelor auxiliare.

Structura generală a unui sistem de acționare este prezentată în figura 12:

Figura 12. Sistem de acționare

2.2.1. Acționarea cu motoare de cc

Servomotorul de curent continuu este în prezent unul din cele mai utilizate tipuri de motoare la momentul actual în robotică. Servomotoarele de curent continuu sunt destinate să convertească semnalul electric, de forma unei tensiuni amplificate venita de la un traductor, într-o mișcare de rotație a unui arbore. Mecanismul, cuplat mecanic la arbore, execută, astfel, operația comandata. În figura 13 se prezintă, principiul de funcționare al motorului de curent continuu.

.

Figura 13. Principiu de funcționare al motorului de curent continuu

Unde forța electromagnetică ce acționează asupra cadrului se găsește în câmpul magnetic B, parcurs de curentul I ce generează cuplul electromagnetic M.

Ecuațiile și caracteristicile mecanice ale servomotorului de curent continuu

Ecuația tensiunilor electrice pentru motorul cu excitație separata este:

Unde tensiunea electromotoare indusă este data de relația ():

– reprezentand constanta electrica a mașini.

Schemele echivalente ale unor servomotoare de curent continu sunt prezentate în figura 14.

În figura a) este prezentat motorul de curent continuu cu excitație electromagnetică separata ,în figura b) este prezentat motorul de curent continuu cu excitație prin magneții permanenții , în figura c) este prezentat motorul de curent continuu cu excitație paralela , în figura d) este prezentat motorul de curent continuu cu excitație serie.

Figura 14. Scheme echivalente servomotor de cc

În regim staționar ecuația pentru tensiunii este următoarea:

Ținând cont că puterea electromagnetică a motorului este:

Iar cuplu electromagnetic se exprima prin relația:

Se ajunge la următoarea relație:

Regimul de pornire ale servomotorului de curent continuu pot avea un impact negativ în ceea ce privește buna funcționare a acestuia astfel încât daca este traversat de un curent foarte mare poate duce la producerea de avarii. Aceste avarii se pot datora comutației necorespunzătoare ,solicitarea mare a periilor ,solicitarea conductoarelor de alimentare ,cupluri mari ce pot duce la deteriorări mecanice etc

Ca valoare a cuplului de pornire se considera ca pornirea are loc în gol(Mr=0) , la jumătate din sarcina sau la sarcina nominala și la cuplu superior celui nominal. În cazul pornirii la sarcina nominala aceasta este cel mai des întâlnită la acționarea benzilor transportoare sau pompelor cu piston. Procedeele de pornire utilizate în cazul mașinilor electrice cu excitație în derivație și separata sunt:

Pornirea prin conectarea directa la rețea

La pornirea în gol iar timpul de pornire 0.1…0.33s iar la pornirea în sarcina . Se aplica rar și numai la MCC cu .Curentul de pornire este foarte mare ,timpul de pornire este scurt iar socul în lanțul cinematic este mare.

Pornirea reostatică

Reostatul are opt poziții și este întâlnit în tracțiunea electrica urbana de exemplu tramvaiul. Reostatul este descris în figura 15 regăsită mai jos.

Figura 15. Reostatul

Pe liniile 1 și 7 opresc periile atunci când maneta este manevrata pe pozițiile respective. Controllerul are doi segmenții lungi pentru a menține un conductor de alimentare la rețea și excitația alimentată .Poziții:

0-MCC este deconectat

1-MCC este conectata la rețea cu toata rezistenta în serie

2-7 treptele de rezistenta sunt scurtcircuitate în mod progresiv.

Pornirea mai poate varia și în funcție de :

Viteza

Curent

Regimul de frânare al unui motor de curent continuu este alcătuit și funcționează în doua moduri:

1. Frânare în regim de motor – când cedează putere mecanică

2. Frânare în regim de frâna – când primește putere mecanică

unde forța ,,F” este cea care produce cuplu electromagnetic iar ,,v” este viteza periferica a rotorului. În figura 16 este reprezentata funcționarea în regim de motor la a) mecanismul de ridicare – coborâre , b) mecanismul de translație

Figura 16. Funcționarea în regim de motor

Se cunosc următoarele tipuri de frânare:

Frânare cu recuperare

Se aplica atunci când viteza devina mai mare decât viteza de mers în gol iar tensiunea electromotoare devine mai mare decat tensiunea de la borne. În acest caz curentul prin indus își modifica sensul:

Și cuplu electromagnetic care devine cuplu de frânare.

Frânare cu contracurent

Cuplu rezistent opus de mecanismele de lucru la arborele motorului poate fi de doua tipuri:

Potențial (mecanismul de ridicare-coboare)

Reactiv (mecanismul de translație)

La mecanismul ridicare-coboare frânarea se comanda prin mărimea rezistentei conectata în serie cu indusul pana când funcționarea stabilizata pe c.m.a corespunzătoare la să se obțină pentru .

Punctul de funcționare trece din punctul A de pe c.m.n în punctul B . Cuplu electromagnetic și curentul își păstrează sensul dar se inversează sensul t.e.m rezultând:

Caracteristica mecanică de frânare cu recuperare și în contra curent este dată în figura 17 .

Figura 17. Caracteristică mecanică de frânare cu recuperare și în contra curent

Frânare reostatica

Acest tip de frânare se realizează prin deconectarea indusului de la rețea și conectarea pe o rezistenta de frânare. Aceasta va prelua un rol de generator transformând energia cinetica în energie electrica care se consuma pe rezistenta de frânare . Aceasta metoda este cea mai simpla de montat.

2.2.2. Acționarea cu motoare pas cu pas

Motoarele pas cu pas mai sunt numite și motoare asincrone și care realizează o corelație între mărimea comandata și poziția obținuta. Motoarele pas cu pas convertesc în mod direct semnalul de intrare ,dat sub forma numerica într-o mișcare de poziționare unghiulara prin cumulări incrementate. În cazul motoarelor pas cu pas acestea au înfășurări statorice care transforma impulsurile de tensiune în deplasări unghiulare numite pași. Motoarele pas cu pas mai sunt numite și ,,amplificatoare de informație numerica’’.

Aceste tipuri de motoare au o larga răspândire și sunt utilizate în sistemele de poziționare în bucla deschisă. Pentru ca mașina asincrona în regim de motor este încărcată cu un cuplu rezistent la arbore axa magnetică a rotorului este retardata fata de axa câmpului magnetic învârtitor rezultant cu unghiul intern.

Mașina asincrona se regăsește sub doua forme:

Cu poli aparenți

Cu poli plini

În cazul mașinii asincrone cu poli aparenți se manifesta o așa numita anizotropie magnetică care poate să fie pe axa:

longitudinala

transversala

În ecuația tensiunilor electromotoare apare t.e.m de excitație și t.e.m de reacție pe cele doua axe.

Ecuația de tensiuni a mașinii asincrone cu poli aparenți este:

Ecuația de tensiuni a mașini sincrone cu poli plini este:

Schemele echivalente și diagramele fazoriale ale mașini sincrone sunt prezentate în figura 18:

Figura 18. Schema electrica și diagrama fazorială

Unde primele doua figuri reprezintă schema electrica și diagramele fazoriale pentru mașina asincrona cu poli aparenți , iar următoare doua figuri reprezintă schema electrica și diagramele fazoriale pentru mașina asincrona cu poli plini.

Clasificarea motoarelor pas cu pas(MPP):

MPP active

MPP cu excitație cu magneți permanenți

MPP reactive

În figura 19 este prezentat un MPP reactiv cu rotor bipolar și stator hexapolar.

Figura 19. MPP reactiv cu rotor bipolar și stator hexapolar

Bobinele statorice sunt alimentate printr-un comutator electric de la o sursa de c.c. Pentru ca energia magnetică a sistemului să fie maxima rotorul ocupa poziția în care reluctanța circuitului este minima.

La alimentarea înfășurărilor corespunzătoare polilor 1-1’ rotorul se situează în lungul axei acestora.

Înfășurările corespunzătoare pinilor 1-1’ și 2-2’ alimentate fac rotorul să se situeze pe bisectoarea unghiului dintre axele polilor 1-1’ și 2-2’ rezultând un unghi de pas de 15℃. Alimentarea înfășurărilor 2-2’ face rotorul să se alinieze pe axa 2-2’ rezultând un pas unghiular de 30=15+15.

O soluție tehnologică superioară este oferită de motoarele pas cu pas cu reluctanță variabilă. Constructiv, aceste motoare sunt cu rotor pasiv, având și crestături uniform repartizate pe suprafață rotorului. Prin alimentarea unei faze statorice, rotorul se va roti astfel încât circuitul magnetic să prezinte reluctanța magnetică minimă producând alinierea dinților statorici și rotorici. Comutând alimentarea pe faza următoare se obține o deplasare a rotorului pentru o nouă realiniere a dinților acestora, determinând apariția unui cuplu.

Caracteristicile motorului pas cu pas(MPP):

Caracteristica ungiulară statică.

Consideram ca un MPP reactiv are un cuplu rezistent la arbore. Expresia cuplului sincron reactic se va obține prin particularizarea expresiei cuplului electromagnetic pentru m=1,p=1.

Mai jos în figura 20 este descrisă caracteristica unghiulară statică a motoarelor pas cu pas.

Figura 20. Caracteristica unghiulara statica a unui MPP

În care :

cu înfășurarea 1-1’ alimentata MS are caracteristica1; – cu înfășurarea 2-2’ alimentata MS are caracteristica 2; – cu înfășurarea 3-3’ alimentata MS are caracteristica 3.

Caracteristica dinamica

Reprezintă dependenta cuplului electromagnetic de frecventa de pășire. cu vp=frecventa pași-lor. Există doua caracteristici :

Curba 1 pentru pornire

Curba 2 pentru ieșire din sincronism

La pornire MPP solicita pentru fiecare valoare o anumita frecventa Va pentru care poate porni și intra în sincronism, după care frecventa pașilor poate fi crescuta la Vb. Funcționarea MPP se constituie dintr-o serie de regimuri dinamice de comutare rapida a bobinelor statorice. Mai jos în figura 21 este reprezentata caracteristica dinamica a unui motor pas cu pas.

Figura 21. Caracteristica dinamica a unui MPP

Motoarele pas cu pas sunt utilizate pentru turații joase : n=100…200 rot/min pentru ca montul dinamic raportat scade cu , adică odată cu creșterea turației și a frecventei.

La MPP ordinare precizia de poziționare se creste prin mărimea numărului de perechi de poli ai statorului și rotorului. Există motoare pas cu pas reactiv reducătoare care au ștanțați dinți pe stator și rotor cu deschideri unghiulare egale pe cele doua armaturi. Unghiul de pas la MPP ordinar este de 30 grade ir la un motor pas cu pas reductor unghiul de pas este de 5 grade.

Pornirea motorului sincron se poate face cu:

Motor auxiliar

În asincron

Prin convertor de frecventa

Trebuie precizat faptul ca motorul asincron nu dezvolta cuplu de pornire. Pornirea motorului sincron se face în doua etape: în prima etapa se mărește viteza mașinii de la zero la o valoare Ω cât mai apropiata de cea sincrona, W1; în a doua etapa se realizează sincronizarea vitezei mașinii cu frecventa rețelei de alimentare, adică se mărește W la W1.Cea mai răspândită metoda de pornire este pornirea în asincron. Prima etapa se realizează prin pornirea mașinii sincrone ca o mașina asincrona, cu ajutorul coliviei montata în tălpile polare. Pentru pornire, mașina sincrona se conectează la rețeaua de c.c. legata peste o rezistenta Rp. Pornirea se face ca la mașina asincrona, adică direct, sau cu rezistoare ori bobine montate în circuitul statoric, fie cu un auto-trasformator.

După ce viteza a ajuns aproape de cea sincrona (s 0,05), se deconectează rezistenta Rp și se leagă circuitul de excitație la bornele sursei de c.c. Pornirea se poate face în asincron daca mașina are in tălpile polare o înfășurare în scurtcircuit de tip colivie care la GS legat la rețea îndeplinește rolul de amortizare a pendularilor.

Frânarea motorului sincron se aplica frânarea reostatică sau dinamica care funcționează ca un regim de generator fără recuperarea energiei. Statorul se deconectează de la rețea și se cuplează pe o rezistenta R de frânare trifazata. Înfășurarea rotorului rămâne alimentată în c.c. La alimentarea excitației de la un redresor static comandat se poate realiza forțarea excitației care duce la o creștere importanta a cuplului de frânare.

2.2.3. Acționarea cu motoare asincrone

Mașinile asincrone (MAS) care mai sunt numite și mașini de inducție au o larga utilizare în sistemele de acționare electrica (SAE) și asta datorită următoarelor avantaje: constructive simplă și robustă , preț scăzut, siguranță, alimentarea se face direct de la rețea . Odată cu avantajele utilizări acestui tip de motor vin și dezavantajele precum: modificarea vitezei se face greoi cu investiți ridicate , puterea reactivă absorbită este foarte mare. Cea mai raspîndită este MAS cu rotorul în scurtcircuit. Ca și în cazul tranformatorului ,ca marimile rotorice să fie comparate cu cele statorice ,mașina reală se va înlocui cu o mașina echivalentă.

Aceasta are atât în stator cat și în rotor același numar de faze ,înfasurari și de spire find echivalentă cu mașina reală.

Caracteristica mecanică în cazul MAS este de doua tipuri:

Caracteristica mecanică naturală : se obține cînd MAS este alimentat cu marimi nominale

Caracteristici mecanice artificiale : sunt o familie de curbe infinite ca numar .

În funcționarea SAE , punctul static de funcționare este la intersectia caracteristicii mecanice a MA cu caracteristica cuplului rezistent opus de ML.

Regimul de pornire

Pornirea MAS este procesul tranzitoriu care începe la n=0 și se termină la n=n.

Condiții: . Există mai multe regimuri de pornire a MAS, iar acestea sunt următoarele:

Pornirea prin conectare directa la rețea

Este cea mai raspandita metodă și se regăseste cel mai des la mșinile-unelte simple. Pentru conectarea înfășurări statorice se va face prin metoda contactelor de forța ale unui contactor .

Pentru ca și curentul de pornire sa fie mult mai mare decât curentul de mers în gol impedanta laturi transversal se poate neglija. La mașinile asincrone obișnuite curentul de pornire are o valoare cuprinsă între 5…8 . Curentul de pornire va solicita foarte mult rețeaua ,echipamentul electric și motorul. Schema electrică pentru pornirea directă se regăsește în figura 22.

Figura 22. Schema electrica pentru pornirea directă

Pornirea stea-triunghi

Se poate efectua la MAS ale căror înfășurări statorice au accesibile toate cele șase borne având tensiunea electromotoare de faza egală cu tensiunea electromotoare de linie a rețelei. La joasă tensiune =0.4kV iar la medie tensiune . Daca pe eticheta motorului asincron nu este scris 230/400V atunci MAS nu poate fi pornit în stea-triunghi pentru că tensiunea de fază este de 230V.

Domeniul de utilizare este pentru P11kW dacă MAS pornește în gol sau în sarcina redusă la .

În figura 23 este reprezentata schema echivalenta la pornirea în stea-triunghi.

Figura 23. Schema electrica la pornirea stea-triunghi

Pornirea cu autotransformator

La mașinile trifazate cu putere mică se utilizează deobicei un autotransformator cu cursor , iar a MAS cu putere mare se utilizează un autotransformator cu prize. Neglijand pierderile există egalitatea puterilor aparente din primarul și secundarul autotransformatorului : .Înfășurările la motorul asincron sunt sub forma de ,,Y” .Raportul de transformare este:

k=

Pornirea cu impedanțe

În acest caz impedanțele vor fi legate în serie cu înfășurarea statorică ,iar după terminarea pornirii impedantele se scurtcircuitează. La puteri mici se utilizează Rs iar la puteri mari Xs pentru limitarea pierderilor termice. Curentul și tensiunea de faza a MAS vor scadea în acelas raport , iar cuplu proportional cu tensiunea va scadea cu raportul respective la patrat.

Pornirea MAS prin alunecare nesimetrica

Cel mai des întalnită acesta metodă este utilizată în industria de textile unde se cere o pornire lina. Există două metode de utilizare a acestei proceduri:

Prin întroducerea unei rezistențe pe o fază ,MAS este alimentată cu tensiuni nesimetrice

Rezistenta poate fi conectata să înlocuită cu un contactor static monofazat, cuplu dinamic poate fi controlat.

Regimurile de frânare

Regimurile de frânare la MAS este de mai multe feluri iar cele mai întâlnite sunt următoarele:

Frânarea în contracurent

Poate să fie de doua tipuri:

Reactivă

Potențială

Pentru sărcina reactivă se inversează sensul c.m.i. din statorul motorului , inversarea conectari a două înfasurari de faza la rețea . Pentru a limita curentul de frânare se conectează o rezistenta de frânare în rotor. Facind bilanțul energetic al mașinii electrice vom observa că aceasta absoarbe energia electrică și mecanică pe care ulterior o transforma în caldură.

Alunecarea în regim de frâna propiu-zisă este: s=

În figura 24 sunt reprezentate modificarea conectarii statorului la frânarea în contra curent în partea stângă si caracteristicile mecanice la frânarea în contracurent în partea dreaptă.

Figura 24. modificarea conectarii statorului la frânarea în contra current & Caracteristicile mecanice la frânarea în contracurent

Sarcina Potențială: Frânarea contracurent se realizează prin introducerea la inele a unei rezistențe de frânare sufficient de mari pentru ca .

Frânarea dinamică

Mașina asincrona funcționează în regim de generator sincron cu statorul ca inductor ,iar rotorul ca indus. scade odată cu pentru rezulta .

Domeniul în care se aplică este pentru oprirea mecanismelor cu moment de inertie mare. Funcționarea în regim de frânare dinamică se poate deduce prin echivalența cu funcționarea în regim de motor. Se considera înfășurarea statorică parcursa în locul cc(I) de un sistem trifazat de current(I1) care să producă aceași amplitudine a solenației în intrefier ,CA și CC. Numărul de spire al înfășurări statorice ramane același.

Modalitățiile de frânare dinamică a mașinilor asincrone sunt descrise în tabelul 2.

Tabel 2 – Modalitătii de frânare dinamică a mașinilor asincrone

În cazul regimului de frânare a MAS mai trebuiesc reamintite și următoarele tipuri de frânare:

Frânarea Suprasincronă ( Frânare cu recuperare)

Frânarea prin inversărea alimentării

Monofazată (frânarea subsincrona asimetrica)

Frânarea prin alimentarea cu două tipuri de tensiuni

Frânarea în regim de generator autoexcitat

2.3. Microcontrollere

La modul generalist un controler este o structură electronică destinată controlului unui proces sau, mai general, a unei interacțiuni caracteristice cu mediul exterior, fără să fie necesară intervenția umana. Primele controlere au fost realizate pe o structura analogica folosind componente electromecanice și / sau componente electronice discrete. O definiție a unui microcontroller ar putea fi următoarea: Un microcontroler este un microcircuit care încorporează o unitate centrală (CPU) de procesare ,o memorie interna împreună cu resurse care-i permit interacțiunea cu mediul exterior.

Un microcontroller este compus din următoarele elemente:

O unitate centrală (CPU), cu un oscilator intern pentru ceasul de sistem

O memorie locală tip ROM/PROM/EPROM/FLASH și eventual una de tip RAM

Un sistem de întreruperi

Imput/Output – intrări/ieșiri numerice (de tip port paralel)

Un port serial de tip asincron și/sau sincron, programabil

Un sistem de timere-temporizatoare/numărătoare programabile

Cele menționate mai sus sunt caracteristicile standard cu care trebuie să vina un microcontroller . Desigur unele microcontrollere mai au , sau pot veni cu caracteristici suplimentare precum:

Un sistem de conversie analog numerică(una sau mai multe intrări analogice)

Un sistem de conversie numeric analogic și/sau ieșiri PWM (cu modulare în durată)

Un comparator analogic j. o memorie de date nevolatilă de tip EEPROM

Facilități suplimentare pentru sistemul de temporizare/numărare (captare și comparare)

Un ceas de gardă (timer de tip watchdog) m. facilități pentru optimizarea consumului propriu

Ca și utilizare microcontrollere sunt cel mai des folosite în sisteme încapsulate-integrate (“embedded systems”). Ca și exemple practice de utilizare în viața de zi cu zi, principalele domenii de utilizare a microcontrollarelor se pot menționa următoarele:

Automobile (climatizare, diagnoza, sisteme de alarma)

Obiecte electronice de consum (televizoare, telefoane, aparate de fotografiat ,GPS)

Electrocasnice(Frigider, cuptoare cu microunde , aspiratoare)

Industria Aerospațială

Climatizare (aer condiționat ,sere)

La fel ca majoritatea echipamentelor și microcontrollerele au un sistem de diferențiere. Aceasta diferențiere se face în funcție de :

Arhitectura pe care este construit

1.1 Arhitectura ,,von Neumann"

Cele mai multe microcontrolere sunt realizate pe baza acestei arhitecturi de sistem.

Microcontrolerele bazate pe această arhitectură au o unitate centrală (CPU) caracterizată de existența unui singur spațiul de memorie utilizat pentru memorarea codului instrucțiunilor cât și a datelor ce fac obiectul prelucrării. În acest caz există o singura magistrala interna(bus) folosite pentru prelucrarea instrucțiunilor și a datelor ceea ce rezulta ca este o memorie mai lenta dar și mai ieftina de implementat. Aceasta arhitectura este folosita pe majoritatea dispozitivelor de uz general

1.2 Arhitectura ,,Harvard"

În cazul acestei memorii avem spațiul de memorie separat pentru program și date și in consecință magistrala separata .În principiu există astfel posibilitatea execuției a celor două operații menționate anterior. Codul unei instrucțiuni poate fi preluat din memorie în timp ce se execută operațiile cu datele aferente instrucțiunii anterioare. Acest tip de memorie este mult mai rapida decât ,,von Neumann” dar are și un cost mai ridicat la implementare

1.3 CISC

CISC sau Complex Instruction Set Computer sta la baza utilizări aproape a tuturor microcontrollelor existe .Aceasta reprezintă un set uzual de peste 80 instrucțiuni, multe din ele foarte puternice și specializate. Aceste instrucțiunii diferă între ele, daca unele operează numai cu anumite spații de adrese sau registre, altele permit numai anumite moduri de adresare.

1.4 RISC

RISC (Reduced Instruction Set Computer) este un concept de realizare a CPU care a început să fie utilizat de ceva timp și la realizarea microcontrolerelor. Prin implementarea unui set redus de instrucțiuni acesta poate execută foarte rapid și eficient, și tot odată se obține o reducere a complexității microcircuitului, suprafața disponibilizată putând fi utilizată ulterior în alte scopuri.

2 În funcție de puterea de calcul dorită și de alte caracteristici se pot alege variante .

Acestea pot avea dimensiunea cuvântului de date de 4/8/16/32 biți.

Cele mai utilizare tipuri de memorie la microcontrollere sunt:

OTP – Majoritatea producătorilor oferă memorii de tip OTP (One Time Programmable), practic o memorie PROM identică intern cu varianta EPROM, dar fără fereastra de cuarț pentru ștergere. Este o metoda ieftina de implementata și acesta este motivul pentru care este foarte folosită.

FLASH EPROM – Cuprinde un volum mare de memorie program (nevolatilă); mai rapidă și cu un număr de peste (x10000) de cicluri de programare , este caracterizată și prin modalități mai flexibile de programare.

NOVRAM – Se realizat prin alimentarea locală a unui RAM CMOS atunci când este necesar un volum mare de memorie de program și date nevolatilă.

EEPROM – Memorie de acest ti au o dimensiune limitată (de la x10 octeți la x K octeți), destinată memorării unui număr limitat de parametrii.

BOOTLANDER – Microcontollere recente de tip FLASH au proprietatea de a putea și scrie în această memorie de program fără a utiliza un circuit de programare extern.

Interfața externa sau sistemul de intrate-ieșire la un microcontroller este compus din:

UART

Porturi seriale sincrone dedicate

Conectivitate Ethernet/Web

Conectivitate USB

Conectivitate Wireless

Interfața pentru sistemele de afișare LCD

Convertoare Numeric-Analogice

Convertoare Analog-Numerice

2.4. Concluzii

În concluzie robotul este un dispozitiv ce poate fi controlat de un computer și care combina tehnologia computerelor generale cu servo-tehnologia și controlul lanțurilor articulare. Roboți in general și cei industriali sunt foarte ușor de programat în prezent iar roboții au încep să fie accesibili sub diferite forme și publicului larg, sau chiar să își creeze singur, consumatorul ,robotul.

Interfața cu utilizatorul a evoluat foarte mult în ultima vreme , permițându-i operatorului un control mult mai bun cu robotul. Ca și aplicabilitate roboții industriali au fost construiți pentru ai servi omului în activității a căror execuție manuala este periculoasa sau imposibilă.

Roboții în prezent sunt în continua expansiune , ajungând și în viețile oamenilor de rând . În viitorul apropiat motivele investiri în roboții sunt următoarele:

-reducerea costurilor

-creșterea productivității

-creșterea calității

-transferarea activităților periculoase și complexe de la om la robot.

Statisticile arata ca în anul 2011 a fost cel mai de succes în producția de roboți industriali în ultimi ani . Deși între ani 1994 și 2011 vânzarea roboților a cunoscut atât perioade bune cât și perioade mai puțin bune trendul arata ca roboți industriali sunt în ascensiune mai ales în tarile în curs de dezvoltare. Ca și utilizare a roboților industriali tarile din Asia ocupă primele locuri principalele tari fiind Japonia, Coreea și China.

Roboții ca și componente de baza au o structura mecanică , un sistem de transmisie , senzori , interfața de comanda etc.

Transmisiile sunt elementele dintre actuatori și articulațiile structurii mecanice ,iar aceste sunt utilizate în general pentru randamentul actuatorilor care nu este potrivit pentru a conduce sau acționa robotul, mărimile de ieșire ale actuatorilor pot fi cinematic diferite de mișcarea din articulație.

Deși roboții industriali par ca ar avea un dezavantaj , datorită faptului ca aceștia au început să ocupe locurile de munca ale oamenilor și tendința este de creștere , nu este deloc așa. Roboți industriali nu au încă o cunoștință avansata proprie (deși există cazul de ,,machine-learning” folosind rețele neuronale artificiale) ,deci este nevoie de programatorii sau altfel spus de o reorientare a omului în ceea ce privește procesul de munca.

Au fost prezentate în exemplele anterioare câteva cazuri de acționări electrice speciale utilizate în construcția unor module ale roboților industriali. Exemplele au încercat să scoată în evidență varietatea soluțiilor existente și problematica care apare. Se mai pot include în această categorie: acționarea directă (fără transmisie mecanică) prin motoare de curent continuu de cuplu ridicat, acționări pe bază de aliaje cu memorie etc.

CAPITOLUL III

PROIECTAREA UNUI ROBOT PENTRU TRASEE PREDEFINITE

Mecanică și cinematica robotului

O definitie mai generala a robotului spune ca este un operator mecanic , virtual sau artificial. Acesta este alcatuit din mai multe elemente ce inglobeaza mecanica, senzori precum si un mecanism de control a directiei. Partea mecanica descrie miscarile robotului ce sunt posibile in timpul functionari in timp ce cinematica studiaza miscrea obiectelor fara a mai lua in consideratie cauza ce duce la aceasta miscare a robotului.

In acest proiect am sa dezvolt un robot cu traseu predefinit in care principalul scop este de a urmari o linie neagra pe un fundal alb cu ajutorul unor senzori de linie care cuprind led-uri inflarosii astfel incat robotul sa se deplaseze pe traseul predefinit.

Elementele mecanice din care este implementat robotul sunt:

Un șasiu;

Două roți;

Două motoare ce pot fi dotate cu sistem de encoder;

A treia roată ce nu este acționată de motor și se poate mișca și pe axa orizontală;

Soclu 4 baterii AA;

Suporți motoare;

Șuruburi, piulițe necesare asamblării.

Placa de senzorii analogici de tip QRE1113

Placa de dezvoltare

Driverul motor L298N

Figura 25. Kit robot cu traseu predefinit

MODIF Placa de dezvoltare este reprezentata in figura 28 ,place de senzori se regaseste in figura 31, iar driver-ul motor se rageste in figura 30

Din punct de vedere mecanic , robotul este construit din urmatoarele componente si modul de implementare urmator:

Am inceput cu placa suport pe care am montat sistemul de actionare format din cel doua motoarele de curent continuu, precum si elementele de fixare ale acestor motoare. Dupa montarea motoarelor de current continuu am trecut la montarea celei de a treia rotii care nu contine un servomotor si care este acționată manual și se poate mișca și pe axa orizontală. Dupa ce am montat si a treia roata am trecut la montarea celor doua rotii care sustin placa support si care este necesara deplasari robotului cu ajutorul celor doua motoare alimentate de current continuu. Urmatorul pas a constat in atasarea socului cu 4 baterii de tip AA pe care l-am legat de suport sau sasiu . Dupa ce am terminat de montat componentele principale am trecut la montarea celor trei placi . Placa de dezvoltare precum si placa driver le-am montat deasupra placii de support iar pentru placa de senzorii aceasta a fost motata sub placa de support la aproximativ 4.5cm. Dimensiunea kit-ului robot este de 15cm x 20cm.

In ceea ce priveste cinematica robotului , aceasta este de tip diferential. Pentru a determina situatia robotului in mediul in care se deplaseaza trebuie stabilita o relatie intre sistemul de axe si sistemulde referinta ale corpului robotului.

Planului robotului se ataseaza sistemul de referinta fix XOY

La corpul robotului se ataseaza sistemul de axe XOY in punctul CP

Corespunzator pozitiei initiale a robotului se considera rotatia XOY

Pentru robotul mobil din figura 26, Oxy este sistemul de coordonate, CPXrYr este sistemul de coordonate atașat robotului, distanța dintre CP și centrul de greutate este d, CP se află la mijlocul distanței dintre cele 2 roți motoare, în acest caz avem constrângerile:

Figura 26. Model cinematic robot

Coordonatele punctului CP determinata in raport cu originea O a sitemului de referinta reprezentata sub forma matriceala este:

Unde:

sunt parametrii asociatii pozitiei si orientari robotului in raport cu sistemul de referinta

sunt parametri ce exprima pozitia si orientarea robotului in raport cu sistemul de axe

x,y,0 sunt parametrii ce exprima pozitia si orientarea pozitiei originale a robotului

Robotul proiectate este cu actionare diferentiala iar acest tip de actionare este unul dintre cele mai simple de conceput si de funtionalitatea a unui robot cu traseu predefinit. Robotul este compus din 2 roti de amplasate pe ambele parti ale sasiului robotului. Pentru a putea schimba directia de mers se impune utilizarea de viteze unghiulare determinate de:

Pentru prima roata:

Pentru a doua roata:

In figura 27 este reprezentata deplasarea robotului si schimbarea directiei de mers a acestuia cu ajutorul vitezelor unghiulare determinate mai sus.

Figura 27. Deplasarea robotului

In cazul robotului cu treseu predefinit compus din cele doua roti actionate de doua servomotoare se deduc si doua viteze notate cu v1max si v2max. Reprezentarea vitezelor unghiulare cu doua rotii caracteristica acestui proiect se rageste in figura 28.

Figura 28. Reprezentarea vitezelor unghiulare a 2 rotii

3.2. Configurația hardware

Configurația hardware în cazul robotului nostru urmăritor de linie este compusă din:

Placa de procesare

Circuitul integrat folosit pentru comanda motoarelor

Motoare de curent continuu

Sistemul senzorial

Sistemul de acționare și modul cum funcționează acest robot este strâns legat de motoarele de curent continuu în număr de doua fiind de tip 120:1 ax ieșire D7 perpendicular și cu ajutorul căruia se poate sa se realizeze mișcarea sau deplasarea robotului în spațiu , la care se mai adaugă si un driver motor de tip L298N care are rolul de a comanda cele două motoare de curent continuu. Motoarele de curent continuu precum și driverul motor pot fi legate la o sursă de tensiune de 5V ,iar în ceea ce privește intensitatea motoare-lor, aceasta este de 2A . Driverul motor este legat la rândul sau la placa de dezvoltare printr-o serie de pini digitali ,mai precis driverul motor este conectat la microcontroller-ul nostru ATMega32 prin pin-ul 14 pâna la pin-ul 19, precum și la o sursa de tensiune și GND, placa ce conține un microcontroller ATMega32 în care este integrat codul sursă ce controlează robotul în funcție de instrucțiunile date.

Placa de dezvoltare în cazul nostru poate fi alimentată și de la o sursă de 5V precum si de la una de 3.3V în funcție de necesitatea și complexitatea robotului și nivelul de resurse necesare în ceea ce privește funcționarea la parametri optimi a circuitului. Mai departe placa de senzori analogici QRE1113 este legată la placa de dezvoltare folosind pini analogici ai microcontroller-ului de la pin-ul 33 la pin-ul 40,senzori având un rol important în ceea ce privește mișcarea robotului în spațiu predefinit , în determinarea liniei de culoare neagră . Diagrama bloc în ceea ce privește modul de acționare a robotului este data în figura 25.

Figura 29. Diagrama bloc pentru urmărirea liniei

În continuare vom analiza fiecare componentă în parte și vom vedea modul cum aceasta acționează în circuitul robotului și cât de importantă este în procesul de funcționare.

Placa de procesare-dezvoltare

Figura 30. Planul general al plăcii de procesare(inlocuire)

Placuta realizata reprezinta un model simplificat capabila de a prelua date din mediul inconjurator folosind senzori si de a realiza diferite sarcini sau actiuni asupra mediului inconjurator prin intermediul motoarelor, servomotoarelor precum si a altor tipuri de dispozitive mecanice. Limbajul de programare folosit pentru a controla robotul nostru , sau alte tipuri de robotii este #C sau C++ ,deoarece este un limbaj accesibil si folosit la scara larga precum si faptul ca multe programe aditionale precum Arduino folosesc acest tip de limbaj. Placuta noasta proiectata de dezvoltare este compusa din urmatoarele componente:

4 porturi I/O expuse complet (32 pini GPIO)

2 seriale USART

una este folosită pentru bootloader USB

una este folosită de chip-ul FTDI dacă este ocupat, altfel este liberă

1 serială sincronă SPI

1 serială cu doi pini (TWI – I2C)

32 pini de întrerupere software (PCINT)

se pot detecta tranziții de tensiune pe pini

8 ADC-uri

1 LED de power

1 switch RESET

1 switch USER (PD6)

6 PWM-uri (Pulse Width Modulation)

Alimentare 12V (OPȚIONAL)

Regulator tensiune 3.3V

1 wheel și 1 buton capacitiv (OPȚIONAL)

Quartz 16 MHz

2 Diode Zenner

2 Rezistente 10k Ohm

1 Rezistenta 2k2 Ohm

3 Rezistente 100 Ohm

3 Rezistente 1k Ohm

2 Condensatori 15 pF

3 Condensatori 100 nF

Deasemena placuta mai beneficieaza de doua surse de alimentare care functioneaza la tensiuni diferite , o conexiune de tip USB-B la 5V precum si o sursa suplimentara de tensiune de 12V pentru o putere mai mare.

Specificatii ale placutei de dezvoltare sunt:

Alimentarea prin USB-B poate sa fie de la un adaptor AC-DC sau de la baterie. In cazul nostrum am folosit alimentare provenita de la baterii. Conectarea de la baterie se poate realiza legand V si GND in capetele de la conectorii de alimentare. Placa de dezvoltarea poate fi utilizata si pe tensiuni cuprinse intre 6-20V de la o sursa externa. Daca placa este alimentata la mai putin de 5V exista o probabilitate ca pe pinul de 5V sa fie mai putina tensiune iar placa sa devina mai instabila. Acelas caz se intalneste si daca placa este alimentata pe mai mult de 12V . Deasemenea placa mai are prevazuta si o alimentare pe 3.3V unde pot fi utilizate doar dispositive care necesita un consum mic de resurse si a se evita folosirea unor dispositive care suporta 3.3V la o tensiune de 5V.

Tensiunea de: 5V reprezinta un regulator de tensiune scazuta utilizat pentru a alimenta microcontrollerul precum si a componentelor de pe placa de dezvoltare. Alimentarea la acesata tensiune se realizeaza prin USB de la o sursa exterior de tensuiune de 5V.

3.3V este generate de catre un regulator de tensiune de pe placa . Acesta furnizeaza un curent de 50mA.

GND – legarea la pamant, intalnita in toate circuitele electrice

Vin – reprezinta tensiune de alimenare care poate sa difere in functie de sursa folosita si de necesarul de putere. In acest proiect folosesc o sursa de 5V de la o sursa externa cu ajutorul unui USB-B. Schema electrica a placii de dezvoltare se regaseste in figura 34.

1.1 Layout

In ceea ce priveste realizarea placi de dezvoltare, pentru acest circuit am folosit o placa cu fotorezist dublu stratificat pentru a imprima mai usor partea de layout si componentele.

Pentru realizarea placii de dezvoltare……………..

Pentru a realiza imprimarea pe placa am avut nevoie de urmatoarele materiale:

Foarfeca

Fier de calcat

Mini-bormasina pentru gaurire(0.9 – 1mm)

Foaie A4

Imprimanta laser pentru imprimarea cablajului

Diluant

Dupa ce am terminat cu aducerea materialelor necesare si am terminat de proiectat cablajul , a trebuit sa trec la imprimarea acestuia.

Dupa ce am realizat cablajul am folosit o imprimanta A4 pentru a scoate circuitul pe hartie de tip lucios, apoi am taiat placa de textolit la dimensiunea dorita si am curatat partea de cupru pentru a elimina orce murdarie sau grasime. Urmatoarea miscare a fost sa calc cu fierul incalzit la maxim pe placa si hartia pana cand tonerul adera la cupru, iar dupa ce am terminat acest proces a trebuit sa mai las hartia de textolit pana cand sa racit dupa care am dezlipit-o de pe placa , am inceput sa inlatur hartia iar la final mi-au iesit traseele imprimate.

Urmatorul pas a fost corodarea placutei. Pentru inceput am turnat clorura ferica intr-un vas apoi am introdus placa la corodat in acest vas. Am lasat sa se corodeze aproximativ 20 de minute ,intr-o clorura ferica usor incalzita dupa care am scos placuta din acel vas. Dupa ce sa terminat procesul de corodare am spalat placuta cu multa apa si sapun am sters-o apoi cu un tampon imbibat in diluant a indepartat tonerul.

In ultima parte a trebuit sa dau gauri in placa acolo unde era necesat cu o mini-bormasina gaurile masurand aproximativ 1 mm iar dupa ce am terminat de dat gaurile in placuta ,am trecut la montarea componentelor. Ca sa ma asigur ca am montat componentele corespunzator am verificat ulterior functionaliztatea montajului cu ajutorul unui multimetru.

In figura 30 este prezentat Layout placi de dezvoltare proiectat in Eagle:

Figura 31. Layout Placa de dezvoltare

Aceasi procedura similara a fost aplicata si pentru a realiza partea de layout pentru placa cu driverul motor L298N !

Circuitul integrat folosit pentru comanda motoarelor

Circuitul integrat folosit in controlarea motoarelor este o componenta foarte importanta in ceea ce priveste procesul de functionarea a robotului in sine. Momentan in piata se gasesc mai multe circuite integrate folosite pentru comanda motoarelor, dar cele mai intalnite si utilizate sunt :

Driver-ul de motor cu integratul L298N

Driver-ul de motor cu integratul L9110S

2.1 Driverul de motor L298N

Circuitul integrat ales de mine pentru acest proiect este L298N. Ce este un L298N?

Acest circuit integrat L298N este o punte H folosita pentru a controla viteza de rotatie precum si sensul de rotatie pentru cele doua motoare. Acest circuit se foloseste de microcontroller-ul de pe placa de dezvoltare in care este scris codul de functionare.

Capabilitatea acestui driver este accea de a controla doua motoare sau servomotoare de curent continuu , acestea avand un curent maxim de 2A. Conectarea la placa de dezvoltare se face folosind 4 pini de imput si 2 pini de enable la care se mai adauga sursa si GND. Conectarea la placa de dezvoltare se face foarte usor prin canectarea unor fire de tip mama-mama . In acest proiect am folosit microcontroller-ul ATMega32 . Pentru a conecta driverul motor la microcontroller am folosi pini 5,6,7,10,11,12 plus pin-ul 9(VCC) si pin-ul 8(GND) iar pentru al conecta la microconroller am folosit pini de la 14 pana la pin-ul 19 . Pinul 14 reprezinta de pinul de receptie(RXD) , pinul 15 reprezentata de pinul de transmisie(TXD) ,pinii 16 si 17 reprezinta pinii externi de intrerupere (INT0/INT1) ,pin-ul 18 si pin-ul 19 reprezinta de pini de comparare la iesire(OC1A/OC1B).Pinii PWM care controleaza driver-ul L298N sunt 3,5,6 si 9. Dupa ce am conectat driverul motor la microcontroller ,acesta mai trebuie conectat si la cele doua motoare marcati prin ,,MOTOR1” si ,,MOTOR2” prin intermediul pinilor de iesire . Driverul motor L298N are patru iesiri utile pentru a putea controla cele 2 motoare. Cum driverul motor este prevazut cu patru pini de iesire ,am legat ,,MOTORUL A” la pini de iesire cu numarul doi si numarul trei din cadrul integratului L298N , iar pentru „MOTORUL B” pe acesta l-am legat la pini 13 si 14 , acestia find ceilalti doi pini de iesire din cei patru din cadrul integtatului L298N. Pini de iesire sunt de tip pini cu surub. Driverul L298N este reprezentat in figura 29.

Figura 32. L298N

2.2 Circuitul si Layout

In ceea ce priveste realizarea circuitului driverului motor, pentru acest lucru am folosit o placa cu fotorezist dublu stratificat pentru a imprima mai usor partea de layout si componentele.

Pentru a realiza imprimarea pe placa am avut nevoie de urmatoarele materiale:

Foarfeca

Fier de calcat

Mini-bormasina pentru gaurire(0.9 – 1mm)

Foaie A4

Imprimanta laser pentru imprimarea cablajului

Diluant

Dupa ce am terminat cu aducerea materialelor necesare si am terminat de proiectat cablajul , a trebuit sa trec la imprimarea acestuia.

Dupa ce am realizat cablajul am folosit o imprimanta A4 pentru a scoate circuitul pe hartie de tip lucios, apoi am taiat placa de textolit la dimensiunea dorita si am curatat partea de cupru pentru a elimina orce murdarie sau grasime. Urmatoarea miscare a fost sa calc cu fierul incalzit la maxim pe placa si hartia pana cand tonerul adera la cupru, iar dupa ce am terminat acest proces a trebuit sa mai las hartia de textolit pana cand sa racit dupa care am dezlipit-o de pe placa , am inceput sa inlatur hartia iar la final mi-au iesit traseele imprimate.

Urmatorul pas a fost corodarea placutei. Pentru inceput am turnat clorura ferica intr-un vas apoi am introdus placa la corodat in acest vas. Am lasat sa se corodeze aproximativ 20 de minute ,intr-o clorura ferica usor incalzita dupa care am scos placuta din acel vas. Dupa ce sa terminat procesul de corodare am spalat placuta cu multa apa si sapun am sters-o apoi cu un tampon imbibat in diluant a indepartat tonerul.

In ultima parte a trebuit sa dau gauri in placa acolo unde era necesat cu o mini-bormasina gaurile masurand aproximativ 1 mm iar dupa ce am terminat de dat gaurile in placuta ,am trecut la montarea componentelor. Ca sa ma asigur ca am montat componentele corespunzator am verificat ulterior functionaliztatea montajului cu ajutorul unui multimetru.

In figura 30 este prezentat Layout placi de driver motor proiectat in Eagle:

Figura 33. Layout placa driver motor

Driverul motor cu L298N este: figura30+add

Elementele din care este alcătuit circuitul driver-ului motor sunt:

8 diode de tip 1N4001

Integratul L298N

2 condensatori de 100nF

8 pini analogici

3×2 pini cu șurub

Sursa de 5V

GND

In figura 30 este reprezentata placa driver motor finalozata folosita in cadrul acestui proiect pentru a controla cele doua motoare:

SCHEMA PLACA DE DRIVERE IN REALIATATE

O schema mai completa in ceea ce priveste conectarea driverului la microcontroller precum si la motoare este urmatoarea:

Motor cu reductor 120:1 ax ieșire D7 perpendicular

Aceste motoare pot fi descrise ca fiind acele motoare care ,,funcționează invers” . Când curentul trece prin rotorul unui motor se generează un câmp magnetic care la rândul lui generează o forță electromagnetică având ca rezultat rotirea motorului. Rotația motorului va induce un voltaj la bobinajul motorului iar acest voltaj indus are sens opus voltajului exterior aplicat motorului. În timp ce motorul se rotește mai rapid , voltajul ce rezultă este aproape egal cu cel indus.

Curentul este mic iar viteza motorului va rămâne constantă atâta timp cat nu acționează o sarcina asupra motorului sau motorul nu efectuează alt lucru mecanic ,decât cel pentru învârtirea motorului. Atunci când aplicăm o sarcină ,voltajul va fi redus și un curent mai mare va putea să treacă prin motor de unde rezultă ca motorul este capabil să primească mai mult curent de la sursa care îl alimentează și să efectueze mai mult lucru mecanic. Atunci când motorul se afla în repaus el ,efectiv nu are nici o rezistență , iar dacă voltajul normal este aplicat ,va trece un curent mare ceea ce ar putea avaria periile efectoare sau motorul.

Pentru a preveni astfel de incidente se recomandă folosirea în serie a unor rezistențe la început cu motorul pentru a limita curentul pana când motorul începe să dezvolte un curent suficient. Viteza de funcționare a motorului de curent continuu depinde de puterea câștigului câmpului magnetic care acționează asupra rotorului cât și de curent. În figura ……….. se regăsește un motor de curent continuu folosit în cadrul proiectului robotului urmăritor de linie prestabilită.

Figura 34. Motor de curent continuu

Acesta are un consum redus de curent și oferă o putere și viteză considerabile cu un servomecanism dar la un preț cu mult redus. La tensiunea de 6V are o ieșire de 85rpm și un cuplu maxim de 5,4kg/cm.

Specificații:

Tensiune nominala: 6V

Reductor: 120:1

Turație fără sarcina la 6V :85rpm

Curent fără sarcina la 6V: 70mA

Curent cu ax blocat 6V: 800mA

Cuplu maxim 6V: 5,4kg-cm

Dimensiuni: 64.4 x 22.3 x 21 mm

Dimensiune ax ieșire: 7mm

Masa: 32g

Sistemul senzorial

Numărul de senzori în cazul roboților de tip ,,line-follow’’ poate să difere atât ca număr cât și ca mod de acționare . În prezent există mai multe metode de control a robotului și se referă la abilitatea de a folosi unul ,doi sau mai mulți senzori pentru controlul unui robot mobil. Numărul de senzori va afecta modul de detectare si orientare a robotului astfel încât ,cu cât numărul de senzori este mai mare , cu atât robotul va fi mai precis pe linia de fundal neagra prestabilită.

Citirea traiectoriei în care se va deplasa robotul în cazul nostru se va face cu ajutorul senzorului analogic QRE1113 format dintr-un led cu infraroșu si un fotorezistor sensibil la lumina infraroșie. Pentru detectarea liniei negre am folosit 8 senzori infraroșii , senzori pe care îi regăsim pe plăcuță . Semnalele captate de senzori sunt apoi trimise spre procesare spre placa de dezvoltare care folosește un microcontroller de tip ATMega32 de la ATMEL.

Figura 35. Placa de senzori QRE1113

În acest caz modulul utilizează senzori SMD, de mici dimensiuni și de înaltă calitate, QRE1113. Aceste componente încorporează în aceeași capsulă și LED emițător de IR, dar și fototranzistor ce își schimbă rezistența dinamică în funcție de cantitatea de radiație IR primită.Când se aplică 5V pe pinul VCC și GND led-ul IR va transmite o lumină infraroșie !

Schema electrică a unui sensor reflectiv QRE1113 este dată în figura 32.

Figura 36. Schema electrică senzor reflectiv QRE1113

Caracteristici tehnice:

Tensiune de alimentare: 3.3V sau 5V (pentru 3.3V se lipește pad-ul din stânga-jos a plăcuței);

Consum: 120 – 150mA;

Interval de tensiune: 0V – tensiunea de alimentare

Ieșire analogică:

8 senzori QRE1113.

3.3 Programarea robotului

Principul de navigare

Principiul pe care se bazează robotul este unul destul de simplu, acesta utilizând senzori de line analogici. Navigarea robotului in spațiu consta în urmărirea unei linii negre pe un fundal alb. De ce alb si negru? Deoarece cel mai bun contrast care se poate obține consta în utilizarea acestor culorii, ceea ce face ca senzori să detecteze mai bine și să facă diferențierea mai bine între aceste culorii. Led-urile vor identifica poziția și foto-rezistorii vor reacționa în funcție de cantitatea de lumina recepționată.

Trebuie precizat că pentru o bună funcționare a robotului ,acesta trebuie să aibă o lumina destul de buna și ca un inconvenient îl reprezintă funcționarea acestuia în lipsa luminii ambientale. Lumina se reflecta cel mai bine pe o suprafața alba ,LDR-urile vor reduce valoarea rezistentei lor , și bineînțeles va trece mai mult curent care se va transfera la motoarele robotului si care îl va face sa meargă mai repede sau nu , sau chiar sa se oprească motorul. În cazul în care led-urile au detectat linia neagră acestea se va deplasa înainte urmând aceea linie dreapta și curbele ulterioare.

Figura 37. Principiu de navigare robot

Când linia neagră este detectată de Led-ul din dreapta , lumina reflectată va fi mai mică decât cea de pe linia alba , astfel încât LDR-urile vor crește valoarea rezistenței lor care va duce la mai puțin curent care va fi transmis , ceea ce duce la o putere mai mică care va face motorul drept sa meargă mai încet față de motorul stâng . Aceasta va duce la deplasarea robotului spre dreapta.

Figura 38. Deplasare robot dreapta

Când linia neagra este detectata de Led-ul din stânga , lumina reflectata va fi mai mică decât cea de pe linia alba , astfel încât LDR-urile vor creste valoarea rezistentei lor care va duce la mai puțin curent care va fi transmis , ceea ce duce la o putere mai mică care va face motorul stâng sa meargă mai încet față de motorul drept . Aceasta va duce la deplasarea robotului spre stânga.

Figura 39. Deplasare robot stânga

Algoritmul

Principiul pe care este bazat algoritmul acestui robot consta în intensitatea rotației robotului față de linie și care este proporțional cu distanța dintre linia neagră și robotul cu traseu predefinit. Algoritmul propus de mine pentru o bună funcționare a robotului este: repetă in continuu, daca ai pierdut traseul învârte-te in cerc , altfel dacă este activat senzorul din dreapta du-te în dreapta, altfel dacă este activat senzorul din stânga du-te în stânga , altfel du-te înainte.

Centrul robotului este poziționat ideal exact pe centru liniei negre, în acest caz rotația robotului va fi egala cu zero , dacă robotul este deviat de la centru liniei intensitatea rotației va crește treptat până la atingerea intensității maxime dacă linia este complet pierdută. Aceasta soluție previne ca robotul să oscileze în ambele sensuri ale linei în timp ce urmărește traseul predefinit.

CAPITOLUL IV

APLICAȚII ȘI EXPERIMENTE

Schema electrică a plăcii de driver motor folosind integratul L298N este:

Figura 40 Schema electrica placa driver motor L298N

Schema electrică pentru placa de procesare necesara funcționari robotului si care include și integratul ATMega32 este următoarea:

Figura 41. Schema electrică placă de dezvoltare cu ATMega32

Schema bloc a driverului L298N este reprezentată în figura 33:

Figura 42. Diagrama bloc a driver-ului L298N

Codul Sursă :

#define SENZOR_LINIE0 A0

#define SENZOR_LINIE1 A1

#define PRAG 100

#define SPEED 140

int MOTOR2_PIN1 = 3;

int MOTOR2_PIN2 = 5;

int MOTOR1_PIN1 = 6;

int MOTOR1_PIN2 = 9;

void setup() {

pinMode(MOTOR1_PIN1, OUTPUT);

pinMode(MOTOR1_PIN2, OUTPUT);

pinMode(MOTOR2_PIN1, OUTPUT);

pinMode(MOTOR2_PIN2, OUTPUT);

Serial.begin(9600);

}

void loop() {

int sensorRightValue = analogRead(SENZOR_LINIE0);

int sensorLeftValue = analogRead(SENZOR_LINIE1);

Serial.print(" SENZOR 1: ");

Serial.print(sensorRightValue);

Serial.print(" SENZOR 2: ");

Serial.println(sensorLeftValue);

delay(1);

//left – right

if (sensorLeftValue <= PRAG && sensorRightValue <= PRAG) {

go(SPEED, SPEED);

}

if (sensorLeftValue >= PRAG && sensorRightValue <= PRAG) {

go(0, 0);

delay(50);

go(SPEED, -SPEED);

delay(100);

}

if (sensorLeftValue <= PRAG && sensorRightValue >= PRAG) {

go(0, 0);

delay(50);

go(-SPEED, SPEED);

delay(100);

}

}

void go(int speedLeft, int speedRight) {

if (speedLeft > 0) {

analogWrite(MOTOR1_PIN1, speedLeft);

analogWrite(MOTOR1_PIN2, 0);

}

else {

analogWrite(MOTOR1_PIN1, 0);

analogWrite(MOTOR1_PIN2, -speedLeft);

}

if (speedRight > 0) {

analogWrite(MOTOR2_PIN1, speedRight);

analogWrite(MOTOR2_PIN2, 0);

} else {

analogWrite(MOTOR2_PIN1, 0);

analogWrite(MOTOR2_PIN2, -speedRight);

}}

CAPITOLUL V

CONCLUZII

Încă de la început, roboții au fost concepuți pentru realizarea de diferite sarcini care sa ușureze munca omului. Un robot urmăritor de linie este capabil să se deplaseze de-a lungul unui traseu .De obicei, traseul este o linie neagră pe o suprafață albă sau o linie albă pe o suprafață neagră.

În concluzie roboții devin o prezența din ce în ce mai cotidiană în viețile noaste în mai toate procesele fie ele casnice sau industriale , iar oameni încep să se obișnuiască cu aceasta idee . Navigarea roboților mobili în mediul înconjurător este foarte importantă mai ales în ceea ce privesc aplicațiile inginerești. Denumirea de ,,line-follow” se referă clar la faptul că acesta este un robot care scanează dau detectează un traseu predefinit. Acest robot poate fi un instrument excelent mai ales în industrie unde se poate economisi timp și bani prin crearea unu traseu prestabilit în operațiuni ce constau în mutarea de obiecte dintr-un loc în altul sau în mutarea de obiecte grele pentru un om.

În aceasta lucrare am construit, proiectat un robot mobil cu acționare diferențială având 2 motoare independente montate în partea stângă și în partea dreapta a șasiului robotului , o bară de senzori pentru orientarea robotului în spațiu , un driver ce controlează cele 2 motoare , precum și placa de dezvoltare unde există un microcontroller care conține și codul sursă. În prezent o mare parte din roboții ,,line-follow’’ folosesc senzori infraroșu pentru culegerea informațiilor .

Avantajele acestor roboți constau în preț , care este destul de ieftin realizarea acestora , simplitatea de controlare , faptul că poate fi de ajutor la o parte din activitățile casnice precum și cele industriale precum și viteza care devine din ce în ce mai bună.

Ca și dezavantaje majore regăsim capacitatea acestora de îmbunătățire în ceea ce privește liniile de diferite grosimi.

În concluzie roboții line follow își regăsesc utilitatea în foarte multe procese din viața de zi cu zi de la proiecte simple de învățare și programare utile pentru studenți , până la utilizare în scop industrial , automotive , etc.

BIBLIOGRAFIE

V.Ispas , Ioan I. Pop , Mircea Bocu. Roboți Industriali. Editura „Dacia”, Cluj-Napoca, 1985;

D.Telea , S.Barbu . Roboți : Structura, cinematica, organologie. Editura „ULB Sibiu”, Sibiu, 2011;

C.Brisan . Robotica: Modelare și simulare. Editura „Casă cărții de Știință”, Cluj-Napoca , 2005;

L.Bogdan , Al.Dorin . Acționarea electrică a mașinilor-unelte și roboților industriali Editura „4 Bren”, București , 1998;

D.Telea . Bazele roboților industriali . Editura „ULB Sibiu”, Sibiu, 2014;

http://mec.upt.ro/dolga/cap6a.pdf accesat la 02.04.2017

http://web.ulbsibiu.ro/laurean.bogdan/html/Automatizari%20proiect-teorie.doc accesat la 23.03.2017

http://docslide.net/documents/automatizari-laborator.html accesat la 24.03.2017