Курсовой проект

По дисциплине «Системное программное обеспечение»

Тема: «Робот Hexapod»

Пояснительная записка

КП. 100700014.9.06.14 ПЗ

Выполнил студент гр. ВМ-01 Ефимов П.А.

Проверил руководитель,

Старший преподаватель кафедры «ВТ» Миронов А.С.

Министерство образования и науки

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования РФ

«Тихоокеанский Государственный Университет»

Кафедра «Вычислительная техника»

Хабаровск 2013

Содержание

Содержание 2

Введение 3

1 Основная часть 4

1.1 Описание платформы Hexapod. 4

1.1.1 Описание работы сервомоторов CDS5516 4

1.1.2 Микроконтроллер Arduino Mega 2560 6

1.2 Последовательный порт (COM) 8

1.3 Средства Visual Studio для работы с COM портом 9

2 Техническая часть 13

2.1 Основные инструкции для управления сервомоторами 14

2.2 Инверсная кинематика 18

2.3 Вычисление углов для сервомоторов 23

3 Реализация алгоритмов управления роботом 25

Заключение 38

Список использованных источников 39

Введение

Робототехника в современное время получила большое распространение. Появилось несколько направлений роботизированных механизмов такие как производственные роботы, исследовательские. К первой группе относятся роботы: промышленные, связанные с автоматизацией ручных и транспортных операций, сельскохозяйственные, которые обеспечили унификацию, монотонных процессов в сельском хозяйстве, транспортные, автономные системы управления самолетами, концепты автомобильных автопилотов, строительные и бытовые. Ко второй группе относятся роботы для поиска, сбора, переработки, и передачи информации с различного рода космических объектов, подводного пространства, пустынь, зараженной местности, а так же беспилотные летательные аппараты. Кроме данной классификации существуют и другие, например в зависимости от движущего механизма: колесные, летающие, гусеничные, ходящие. Последний тип является наиболее сложным с точек зрения, как строения, так и механики. Именно такой тип робота представлен в курсовом проектировании. Плюсы данного типа робота – это высокая проходимость, использует для опоры меньшие объемы поверхности, высокая адаптация к неровностям опорной поверхности. При этом присутствуют недостатки, которые проявляются в высокой сложности конструкции и большом энергопотреблении. Кроме того, для шагающих роботов необходимо монтирование датчиков, которые анализируют информацию о местности.

Основной задачей, поставленной в курсовом проекте, является написание написание кинематики движения робота, обеспечение связи между роботом и компьютером, а также получение данных от сервомоторов.

1 Основная часть

1.1 Описание платформы Hexapod.

Робот Hexapod представляет собой механическую модель робота паука приводимую в движение шестью конечностями. В качестве платформы представлен робот – паук изготовленный компанией DFRobot. Данная модель управляется платой Arduino Mega 2560, в качестве средства коммутации используется плата ввода – вывода IO Shield. В качестве движущего механизма использует конечности, в каждой из которых имеется три сервомотора. Выбор данного количества не случаен, так как оно обеспечит более плавное перемещение робота, а так же предоставляет еще одну степень свободы для изменения положения. Сервомоты CDS5516 изготовлены фирмой UPTECH, и способны выдерживать нагрузку в 14 килограммов. Питание осуществляется от двух 7.4 В батарей. Рама робота изготовлена из 2-х мм алюминия. Кроме того, в комплект входит плата – контроллер Arduino Mega 2560, Mega Sensor Shield, который является расширением основной платы. Коммутация плат-драйверов сервомоторов AX – 12 и микроконтроллера, производится через данный Shield, а также он позволяет добавлять внешние модули, такие как BluetothBee.