2. Описание объекта управления

Оснащение мобильного робота системой технического зрения создает определённые требования к механике, электронике и системе автоматического управления роботом. Так для компенсации малого угла обзора камеры её устанавливают на некоторую подвижную платформу. У различных моделей роботов она имеет одну, две или три степени свободы. Так же для обработки информации, поступающей с камеры, требуется мощный вычислитель. Различные модели роботов оснащают высокопроизводительными контроллерами, промышленными компьютерами, ноутбуками. На настоящий момент в качестве бортового вычислителя всё чаще используется ноутбук. Это связанно с низким энергопотреблением, малым весом и габаритными размерами. Кроме того, подобное решение упрощает построение каналов обмена информацией с роботом, для этой цели можно использовать любую технологию беспроводной передачи данных, поддерживаемую мобильным персональным компьютером [11-17].

Было проведено проектирование конструкции мобильного робота. При проектировании преимущественно использовались стандартные детали, нестандартных деталей от общего числа типов деталей – менее 8%, а от общего количества – менее 2%. Используется трехколесная конструкция робота танкового типа. Подобная конструкция обладает высокой маневренностью и относительно высокой скоростью. Робот приводится в движение двумя независимыми приводами постоянного тока, соединенными с ведущими колёсами. В качестве приводов использованы мотор-редукторы (напряжение питания – 12 вольт, рабочий ток – 1.2 ампера). Питание осуществляется от бортовых аккумуляторов (12 вольт). В качестве бортового вычислителя используется ноутбук. На роботе установлена камера и два источника лазера. Камера источники лазера находятся на подвижной платформе, способной вращаться и совершать поступательные движения в вертикальном направлении (см. рисунки 4). В качестве приводов в данной платформе используются мотор-редукторы.

Следует так же отметить, что спроектированная конструкция обладает простотой сборки. Для облегчения транспортировки робота, он может быть разобран на составные части, и, таким образом, перевезён в более компактном виде. Масса робота без аккумуляторов (оценочная) – 7 килограмм (расчеты проводились с принятием массы бортового компьютера равной 3 килограммам). Расчетная максимальная скорость – 0,8 – 1 м/с (2.88 – 3.6 км/ч). Робот способен осуществлять поворот на месте. Время осуществления роботом поворота на 180 градусов – порядка одной секунды.

3D-модель и чертежи робота представлены на рисунках 5, 6, 7 и 8.

Обозначения:

1. Бортовой компьютер (ноутбук).

2. Аккумулятор.

3. Источник лазера.

4. Камера.

5. Мотор-редуктор.

6. Направляющая.

7. Привод (мотор-редуктор).

8. Пассивное колесо.

9. Ведущее колесо.

В данном проекте будет осуществляться построение системы автоматического управления ведущего колеса робота (см. рис 6, 7 под цифрой 9).