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Università degli Studi di Roma Tor Vergata Corso di Laurea in Ingegneria dellAutomazione A.A. 2011/2012 Facoltà di Ingegneria Realizzazione di un LineFollower.

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Presentazione sul tema: "Università degli Studi di Roma Tor Vergata Corso di Laurea in Ingegneria dellAutomazione A.A. 2011/2012 Facoltà di Ingegneria Realizzazione di un LineFollower."— Transcript della presentazione:

1 Università degli Studi di Roma Tor Vergata Corso di Laurea in Ingegneria dellAutomazione A.A. 2011/2012 Facoltà di Ingegneria Realizzazione di un LineFollower 4WD Relatore Ing. Daniele Carnevale Candidato Damiano Mattei

2 Punti fondamentali Introduzione Struttura ed hardware Algoritmo di controllo Comunicazione seriale Conclusioni 2

3 Il lavoro svolto si colloca negli ambiti: Robotica Industriale Tunnel LHC al CERN di Ginevra I LineFollower vengono utilizzati per compiere spostamenti e/o trasporti di prodotti. E richiesta unelevata precisione e velocità in presenza di spazi angusti Introduzione 3

4 Il lavoro svolto si colloca negli ambiti: Intrattenimento ludico Introduzione Il progressivo calo dei costi delle apparecchiature elettroniche ha fatto si che queste entrassero allinterno delle abitazioni, permettendo allutente medio di sperimentare e realizzare i propri progetti Ogni anno vengono organizzate gare di LineFollower 4

5 Cosa sono i LineFollower? Introduzione I LineFollower sono dispositivi automatizzati finalizzati a compiere un percorso seguendo una linea tracciata sul pavimento Sensoristica divisa per: - Rilevamento del percorso - Rilevamento ostacoli 5

6 Struttura ed hardware Struttura meccanica Tamiya Audi R8 LMS 24H Nurburgring TT-01E : - Trasmissione cardanica 4WD - 4 sospensioni indipendenti a doppio braccio con molle elicoidali - Motore CC 540 collocato longitudinalmente - Controllo elettronico di velocità Tamiya TEU-104BK 6

7 Struttura ed hardware Struttura meccanica Servo Hitec HS-422 Deluxe: - Velocità operativa 0.21 sec/60° a 4.8V - Coppia duscita 3.3 kg*cm a 4.8V - Doppio cuscinetto Dual Oilite 7

8 Struttura ed hardware Sensoristica Sensori QRD Pochi mV per superfici chiare, con alto grado riflettente - Circa 5V per superfici scure, con basso grado riflettente - Composti da un diodo LED, emettitore, ed un fototransistor, ricevitore 8

9 Struttura ed hardware Sensoristica Sensori Sharp GP2Y0A21YK0F - Distanza rilevamento 10cm - 80cm - Pochi mV per oggetti a distanza massima - Circa +5V per oggetti a distanza minima - Composti da un diodo emettitore, un rilevatore di posizione ed un circuito di elaborazione 9

10 Struttura ed hardware Hardware Modulo Wireless Digi International Xbee - 12 diversi canali, BaudRate seriale 1200 – baud/s, indirizzamento univoco - Protocollo ZigBee ideato appositamente, basato sullo standard IEEE , concollegamento di tipo Mesh - Tre principali tipologie: Serie1, Serie 2 e Serie Pro operanti a 2.4Ghz con caratteristiche tecniche crescenti 10

11 Struttura ed hardware Hardware Scheda di controllo STm32 VL Discovery - 64 pin multifunzione, 128Kb di memoria Flash, 8Kb di Ram - Potenza di calcolo processore fino a 24Mhz - Versatilità, può compilare processori esterni ad essa - Prezzo: più economica rispetto l Arduino 11

12 Struttura ed hardware Hardware Alimentazione - Regolatore lineare di tensione LM1117, per deviare la tensione dallunità di controllo ai sensori, regolandola a +5V - Pacco batterie da 6 pile NiMh da 1.2V e mAh ciscuna disposte in serie, per una tensione totale di 7.2V 12

13 Algoritmo di Controllo Algoritmo di controllo Rilevazione degli ostacoli Modifica della direzione per mantenere lallineamento con il percorso Blocco del motore, arresto del LineFollower Rilevazione tracciato 13

14 Algoritmo di Controllo Algoritmo di controllo Lalgoritmo implementato è riassumibile da unautoma a stati finiti Ogni stato è etichettato da tre bit, [SX;CX;DX] = [b1;b2;b3] I bit assumono valore: 1 se il sensore QRD rileva una superficie scura 0 se il sensore QRD rileva una superficie chiara nastro rilevato nastro non rilevato 14

15 Algoritmo di Controllo Algoritmo di controllo FASE 1 (SX.CX.DX = 010): Il dispositivo procede diritto (pwm=0.9 ms, D=4.5%) FASE 2 (SX.CX.DX = 011): Il dispositivo rileva una curva, sterza lentamente verso destra (pwm=0.5 ms, D=2.5%) FASE 3 (SX.CX.DX = 001): la curva risulta molto pronunciata, il dispositivo diminuisce il raggio di curvatura per ritornare sul tracciato (pwm=0.3 ms, D=1.5%) 15

16 Algoritmo di Controllo Algoritmo di controllo SX.CX.DX = 111: SX.CX.DX = 101: Casi non considerati: - presenza di un incrocio - cause non considerate - presenza di un bivio - cause non considerate 16

17 Regolatore PD Parte Proporzionale Parte Derivativa int PD(int sensore,float kp,float kd){ if (sensore>3800){ sensore=3800; } err=sensore-300; P=kp*err ; if(kd>0){ D=(kd*(err-old_err))/Ts; old_err=err; } else { D=0; } C=P+D; return(C); } 17

18 Regolatore PD int PD(int sensore,float kp,float kd){ if (sensore>3800){ sensore=3800; } err=sensore-300; P=kp*err ; if(kd>0){ D=(kd*(err-old_err))/Ts; old_err=err; } else { D=0; } C=P+D; return(C); } 18

19 Comunicazione Seriale Valori utilizzati 32 bit Valori gestibili da periferica USART 8 bit Problema affrontato : Stesura Protocollo di Invio e Ricezione Cause: Risoluzione : Scomporre i valori in 4 Byte gestibili dalla USART 19

20 20

21 Conclusioni Soddisfacente inseguimento del tracciato Utilizzo e gestione della scheda di controllo STm32 VL Discovery Realizzazione dei circuiti elettrici Comunicazione Seriale con moduli XBee Serie2 stabile ed efficiente 21

22 Grazie per lattenzione


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