Lucrare de licent ,a [608341]

Universitatea"Aurel Vlaicu\ din Arad
Facultatea de Inginerie
Programul de studiu: Automatic a s,i Informatic a Aplicat a
Lucrare de licent ,a
Coordonator:
Prof. dr. Corina Mnerie
Absolvent: [anonimizat] a Moale
Iulie 2017

Universitatea"Aurel Vlaicu\ din Arad
Facultatea de Inginerie
Programul de studiu: Automatic a s,i Informatic a Aplicat a
Lucrare de licent ,a
Work in progress…
Coordonator:
Prof. dr. Corina Mnerie
Absolvent: [anonimizat] a Moale
Iulie 2017

Cuprins
1 Capitol introductiv 2
2 Prezentarea aplicat ,iei 3
2.1 Realizarea structural-constructiv a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.1.1 Placa de dezvoltare arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.1.2 Senzor de m asurare a distant ,ei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1.3 Senzor de urm arire a unei traiectorii . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3 Rezultate experimentale 7
1

Capitolul 1
Capitol introductiv
2

Capitolul 2
Prezentarea aplicat ,iei
2.1 Realizarea structural-constructiv a
^In acest capitol se vor prezenta p art ,ile componente s ,i cum pot  conectate acestea
astfel ^ ncat robotul s a e funct ,ional, modelele matematice care ^ i permit robotului s a se
mis ,te comandat de placa arduino s ,i dou a motoare de curent continuu, precum s ,i modelarea
3D a robotului s ,i diferit ,i algoritmi de control.
Atunci c^ and program am un robot trebuie s a lu am^ n considerare c a mediul^ nconjur ator
este ^ n plin a schimbare. Putem programa un robot care s a se comporte perfect ^ ntr-un
mediu cunoscut, dar atunci c^ and acesta va ajunge ^ ntr-un mediu total necunoscut nu v-a
s,ti ce s a fac a. Principala metod a pentru a combate acest lucru este ca robotul s a s ,tie ce
se ^ nt^ ampl a ^ n jurul lui s ,i s a se adapteze la mediul ^ nconjur ator. Acest lucru se poate
realiza prin folosirea senzoriilor.
2.1.1 Placa de dezvoltare arduino
Placa arduino aleas a pentru acest a aplicat ,ie este Arduino uno deoarece ofer a performant ,ele
dorite ind foarte us ,or de folosit. Este bazat a pe microcontrolerul ATMega328P care
funct ,ioneaz a la o tensiune de 5V. Are 14 pini digitali dintre care 6 pini pot  folosit ,i
pentru modularea ^ n durat a a impulsuriilor(Pulse Width Modulation), iar primii doi pini
sunt pinii de transmisie s ,i recept ,ie pentru comunicarea serial a, 6 pini analogici, o muf a
USB pentru conectarea la calculator, o muf a pentru alimentarea pl acii direct de la priz a
sau de la o surs a extern a cum ar  bateriile, s ,i un buton de resetare. ^In ceea ce prives ,te
memoria, arduino uno are 32 Kilobytes pentru stocarea programului s ,i2 Kilobytes de
3

Moale Bogdan Ionic a Lucrare de licent  a
Figura 2.1: Placa de dezvoltare Arduino UNO
memorie RAM(Random Access Memory). [3], [2]
Programarea pl acii arduino este foarte simpl a ^ ntruc^ at se realizez a cu ajutorul limba-
jului de programare C/C++. Odat a scris, programul se ^ ncarc a pe plac a s ,i va r am^ ane
acolo p^ an a la ^ nlocuirea lui, adic a folosim calculatorul doar la scrierea s ,i vericarea pro-
gramului, apoi nu mai avem nevoie de calculator ca s a rul am acel program deoarece acesta
se a
 a deja ^ n memoria pl acii s ,i vom putea s a ^ l rul am ori de c^ ate ori aliment am placa.
O reprezentare cu toate elementele componente ale plaii arduino se prezint a ^ n gura
2.1. Pinii care permit modularea ^ n durat a a impulsuriilor sunt notat ,i cu simbolul . De
asemenea aces ,ti pini pot  folosit ,i normal ca pini digitali. Se poate observa c a placa ardu-
ino cont ,ine un pin pentru alimentarea la 3.3V ^ ntruc^ at unele componente nu funct ,ioneaza
la o tensiune de 5V, s,i atunci ele sunt alimentate la 3.3V.
Pentru a putea scrie un program compatibil cu placa arduino ^ nt^ ai v-a trebui s a in-
stal am un driver care ^ i permite pl acii s a comunice cu calculatorul prin USB. Acest driver
se g ases ,te pe site-ul ocial Arduino s ,i difer a ^ n funct ,ie de placa aleas a.
Odat a instalat driver-ul, mai avem nevoie de mediul de programare Arduino IDE care
ne va permite s a scriem programe s ,i s a le ^ nc arc am pe placa arduino. [1]
4

Moale Bogdan Ionic a Lucrare de licent  a
2.1.2 Senzor de m asurare a distant ,ei
Senzorii de distant , a sunt adesea folosit ,i ^ n robotic a s ,i ^ n numeroase sisteme de automa-
tizare, aces ,tia pot detecta dac a se a
 a sau nu un obstacol ^ n raza lor de act ,iune, precum s ,i
distant ,a p^ an a la obstacol. Exist a mai multe tipuri de senzori pentru m asurarea distant ,ei,
dar cei mai utilizat ,i sunt senzorii cu in
aros ,u s ,i cei cu ultrasunete.
Senzorul cu in
aros ,u are ^ n construct ,ia sa un led s ,i o fotodiod a. Led-ul emite o raz a
luminoas a, atunci c^ and raza luminoas a emis a de led ^ ntalnes ,te un obstacol fotodioda cap-
teaz a raza re
ectat a de obstacolul respectiv.Distant ,a pan a la obstacol se poate determina
t,in^ and cont de unghiul de refact ,ie.[5]. Un avantaj al senzoriilor cu in
aros ,u este faptul
c a sunt foarte rapizi ^ n m asurarea distant ,ei, ^ nsa orice avantaj vine si cu dezavantaj, s ,i
anume acesti senzori consum a mult curent, s ,i sunt afectat ,i de lumin a.
Unii senzori pot detecta doar dac a se a
 a sau nu un obstacol ^ n raza de act ,iune ^ n
care opereaz a s ,i nu pot detecta s ,i disatnt ,a p^ an a la obstacol, ^ n aceast a categorie intr a
senzorii sharp digital care se bazeaz a pe principiul de funct ,ionare prin in
aros ,u.Alt ,i senzori
funct ,ioneaz a ^ ntr-o raz a mic a de act ,iune cum ar  2-40cm , sunt analogici, pot m asura,
distant ,a p^ an a la obstacol s ,i se bazeaz a tot pe principiul de funct ,ionare prin in
aros ,u.
Senzorii cu ultrasunete folosesc undele sonore pentru m asurarea distant ,ei pan a la
un obiect. Sunt alc atuit ,i dintr-un emit , ator care produce o und a sonor a la o anumit a
frecvent a nedetectat a de urechea uman a, s ,i un detector care poate capta unda respectiv a.
Pentru a putea m asura distant ,a p^ an a la obstacol trebuie s a se ^ nregistreze timpul trecut
din momentul ^ n care unda sonor a este produs a de emit ,ator, s ,i timpul in care unda se
^ ntoarce la detector. [4]
Cunosc^ and viteza aprozimativ a a sunetului prin aer: 344m/s putem calcula distant ,a
p^ an a la obstacol astfel:
dist=344
t
2(2.1)
unde t reprezint a timpul parcurs de unda sonor a de la obstacol c atre detector.
Unda sonor a traverseaz a de dou a ori distant ,a p^ an a la obstacol, s ,i abia apoi este detec-
tat a de senzor. Odat a traverseaza de la emit , ator catre obstacol, apoi de la obstacol c atre
detector. Pentru a a
a distant ,a corect a se ^ mparte distant ,a total a la 2, as ,a cum se pre-
zint a ^ n ecuat ,ia 2.1. Aces ,ti senzori prezint a avantajul c a sunt foarte precis ,i s,i funct ,ioneaz a
5

Moale Bogdan Ionic a Lucrare de licent  a
^ ntr-o raz a mult mai mare,dar sunt mai lent ,i dec^ at senzorii cu in
aros ,u.
Pentru proiectul de fat , a am ales un senzor cu ultrasunete 2.2 deoarece doresc ca ro-
botul s a poat a detecta s ,i obstacole a
ate la distant ,a mai mare. Dac a alegeam senzorii
cu in
aros ,u robotul avea nevoie de doi senzori: unul pentru distant ,e scurte s ,i altul pen-
tru distant ,e mai mari. Senzorul ales are o raz a de act ,iune de la 2cm p^ an a la 400cm ,
funct ,ioneaz a la o tensiune de 5Vs,i un curent de 12mA av^ and un unghi de m asurare de
15.
Figura 2.2: Senzor cu ultrasuneteConectarea senzorului la placa arduino se face
astfel: pinul notat cu num arul 1din gura al aturat a
se conecteaz a la 5V, pinul notat cu numarul 2este
emit , atorul s ,i se conecteaz a la pinul digital 7de pe
placa arduino, pinul cu num arul 3este detectorul,
acesta se conecteaz a la pinul digital 8, iar pinul cu
num arul 4este masa, s ,i se conecteaz a la pinul GND .
Emit , atorul s ,i detectorul pot  conectat ,i la oricare
dintre pinii digitali de pe placa arduino, except ,ie
f ac^ and piniul 0s,i pinul 1care sunt recept ,ie respectiv
transmisie pentru comunicarea serial a.
2.1.3 Senzor de urm arire a unei traiectorii
Tes test asad as as da s
6

Capitolul 3
Rezultate experimentale
7

Bibliografie
[1] Arduino Software(IDE). link.
[2]Brian Evans . Begining arduino programming. link.
[3] W. Durfee . Arduino microcontroller guide. Technical report, University of Minne-
sota, 2011. link.
[4]Kirti Bhagat .Sayalee Deshmukh .Shraddha Dhonde .Sneha Ghag . Obs-
tacle avoidance robot. International Journal of Science, Engineering and Technology
Research (IJSETR) , 5:439{442, februarie 2016. link.
[5]Robofun . Arduino s ,i robotic a- senzori distant , a. link.
8