Автоматизация процесса настройки функций для управления мобильным роботом

Цель стандарта заключается в предоставлении предприятиям структурированного и всеобъемлющего руководства по оптимизации процесса потребления энергетических ресурсов и системному управлению данным процессом.

Стандарт ISO 50001 снабжает любую организацию, независимо от ее размера и области деятельности, полноценной стратегией действий как в области менеджмента, так и в технических аспектах, чтобы она смогла реально повысить свою энергоэффективность.

В ряде российских предприятий уже применяются элементы энергоменеджмента, например, разрабатываются и реализуются программы, планы и проекты энергосбережения, осуществляются закупки более эффективного оборудования, анализируются возможности для улучшения энергоэффективности отдельных производств и/или процессов.

Совершенствование системы энергоменеджмента на основе стандарта ISO 50001 - это один из инструментов энергосбережения. Даже применение только этого инструмента может принести организации целый ряд выгод организационного, финансового и репутационного характера, сократить издержки на потребление энергии и снизить негативное воздействие на окружающую среду, а в итоге способствовать её конкурентоспособности.

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА НАСТРОЙКИ ФУНКЦИЙ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МОБИЛЬНЫМ РОБОТОМ

Титов Виталий Семенович, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой Бобырь Максим Владимирович, д.т.н., профессор Якушев Алексей Сергеевич, студент Юго-Западный государственный университет, Россия

При автоматизации процесса настройки системы управления мобильным роботом, разработчики сталкиваются с рядом проблем, от решения которых зависит функциональность мобильного устройства. В статье рассмотрим проблемы настройки системы управления мобильным роботом, перемещающегося внутри лабиринта. Для практической реализации мобильного робота были использованы следующие устройства: ультразвуковой дальномер НС^Я04, закрепленный на сервоприводе FS90; открытая платформа Arduino Uno. Алгоритм управления данным роботом подробно представлен в работах [1, 2].

К основным проблемам, возникшим при настройке мобильного робота, относится - расчет угла поворота мобильного робота при обнаружении им препятствия и выбор задержки времени, необходимого для поворота ультразвукового сенсора [3, 4]. При этом оптимальное расположение ультразвукового дальномера позволяет обнаруживать препятствие за более быстрое время [5, 6].

Расчет угла поворота при обнаружении преграды необходим для смещения робота в какую-либо сторону для продолжения дальнейшего беспрепятственного проезда. Для определения угла на который надо довернуть устройство необходимо определить расстояния до предметов. Определение расстояний производится путем вращения сервопривода от 0 до 180 градусов с шагом 10 градусов. Таким образом за одно перемещение сервопривода определяется 18 значений расстояний в сантиметрах, где каждому значению соответствует угол поворота сервопривода. На рисунках 1, а и б представлены часть программного кода реализующего определение 18 значений расстояний до объектов и результаты проверки, просмотренные через serial-порт микроконтроллера на базе Arduino Uno.

Определив максимальное расстояние и угол поворота сервопривода, нам необходимо повернуть робота на угол соответствующий углу поворота сервопривода. Для этого необходимо от угла центра в нашем случае 80 градусов вычесть угол с максимальной дистанцией и сместить робота на полученный градус вправо, а для поворота влево из 170 градусов вычесть угол с максимальной дистанцией и сместить робота на полученный угол. На рисунке 1, в представлена часть программного кода, реализующая определения угла поворота при обнаружении преграды.

vroi i Lccji () { int distJla^flSJ;

poa = 0;

uyservo  mite I poa);

r.-,r|lnr. i - n; 1 LS; L-H-) ( pos = i * 10; iYServ0,mu '.-(eos); aiLöjf 1200 Ii

distKasti]  gctl>iítaji;e(í;

)

Ecl{int i - 0; i 18; i+t)( Serial.piint[distHbs[i] ];

Serial.piint I" "'] ; >

Serial.ptlntln();

I ~ccm

1 13! (5! 4 ¡57 Ii Iii 125 121 126 Iii 127 1J] lit 3! Iii I I Iii 127 Iii 7 i ¡25 US 12Í 7 4) 111 lit I « 1¡5 Ii« !

for (int i = 0; i < 18; i++)í ser i al. pri nt(di stMas [i ]}; Serial.print(" ");

Serial. pri ntln();

irrt maxDist = O; irrt posl - 0;

for(int i=0; i < 18; i++){ if (di stMas [i ] > maxDist) { maxDist = di stMas [i]; posl = i * 10;

ser i al. pri nt(n«axDi st); serial.print(" "); Sen" al. pri rrtl n(posl);

if (posl < 80) í|

rightRotate(80 - posl);

el se{

left Rotate (170 - posl);

а)

б)

в)

Рис.1. Определение расстояний до объектов от мобильного робота: а - часть программного кода, реализующая определение 18-ти значений расстояний при углах поворота сервопривода от 0 градусов до 180; б -результаты проверки программного кода; в - программный код, реализующий определение угла поворота робота

Подбор напряжения питания является одной из основных задач, так как при маленьком напряжении робототехническому средству не хватает сил для передвижение по поверхности. При больших напряжениях устройство вылетает с трассы на поворотах, так как не успевает затормозить двигатель.

Оптимальное расположение элементов на двухколесной платформе miniQ дает возможность улучшить время прохождения трассы за счет правильной развесовки и установления центра масс [7].

Подбор элементов питания напрямую зависит от необходимого напряжения питания, но также у разных элементов питания различный вес, что в свою очередь может ухудшать или улучшать скорость и качество прохождения трассы [8].

Ровность поверхности влияет на скорость и напряжение питания. При больших неровностях требуется большее напряжение. Идеальным случаем является белый стол на котором черной краской нарисована трасса, в таком случае мобильный робот работает более адекватно и правильно.

В данной работе описаны основные проблемы, возникающие при проведении экспериментов. Описаны факторы позволяющие ускорить прохождения мобильным роботом различных траекторий и трассы в целом. Чаще всего описанные проблемы возможно решить только методом проб при проведении экспериментальных опытов, и практически невозможно рассчитать с помощью формул.

Список литературы

1. Титов В.С., Бобырь М.В., Якушев А.С. Анализ работы алгоритмов нечетко-логического вывода для М180-системы // Автоматизация и энергосбережение машиностроительного и металлургического производств, технология и надежность машин, приборов и оборудования. Материалы X международной научно-технической конференции.2015.С.185-188.

2. Титов В.С., Бобырь М.В., Якушев А.С. Автоматизированная система управления мобильным роботом // Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации. Сборник научных трудов Х11-ой международной научно-практической конференции в 4 томах. 2015. Том 4. С.126-130.

3. Емельянов С.Г., Титов В.С., Бобырь М.В. Адаптивные нечетко-логические системы управления. Монография. Москва: АРГАМАК-МЕДИА, 2013. 184 с.

4. Емельянов С.Г., Бобырь М.В., Анциферов А.В. Алгоритм самообучения адаптивных нейро-нечетких систем на основе мягких вычислений // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2013. Т. 11. № 8. С. 003-009.

5. Титов В.С., Бобырь М.В., Беломестная А.Л. Интеллектуальная система управления подачей при обработке деталей резанием // Промышленные АСУ и контроллеры. 2010. № 8. С. 17-20.

6. Емельянов С.Г., Титов В.С., Бобырь М.В. Интеллектуальные системы на основе нечеткой логики и мягких арифметических операций: Учебное пособие. М.: АРГАМАК -МЕДИА, 2014. - 341 с.

7. Бобырь М.В., Титов В.С., Милостная Н.А., Глобин П.В. Оценка достоверности при моделировании нечетко-логических систем // Промышленные АСУ и контроллеры. 2012. № 7. С. 32-38.

8. Титов В.С., Бобырь М.В. Модернизация АСУ оборудованием с ЧПУ на основе аппарата нечеткой логики // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2010. № 2. С. 40-43.