Проекты:Сенсорная подсистема обнаружения препятствий для мобильного робота

Материал из BrSTU Robotics Wiki
Перейти к: навигация, поиск

Сенсорная подсистема обнаружения препятствий для мобильного робота

Наша лаборатория занимается созданием мобильного робота-гида. В рамках этой работы предлагается разработать электронный блок для этого робота. Блок будет обрабатывать информацию от сенсоров обнаружения препятствий и передавать её на бортовой компьютер для принятия решений. Планируемые типы сенсоров: инфракрасный дальномер Sharp GP2D12 и ультрозвуковой дальномер Devantech SRF04. Предполагаемые к использованию компоненты: микропроцессор Stellaris, операционные усилители для аналоговых вычислений над сенсорными данными, микросхемы питания.


Анализ постановки задачи

Перечень основных функций системы

Система обладает следующими основными функциями:

  • линеаризация показаний сенсоров с целью сокращения вычислительной нагрузки на микропроцессор;
  • стабилизации питания сенсоров;
  • интерпретация показаний сенсоров в наиболее удобной для пользователя форме;
  • передача обработанных показаний сенсоров на основной вычислительный модуль;
  • графическая интерпретация показаний сенсоров при помощи графического дисплея;

Требования к электропитанию

На разрабатываемое устройству по питанию налагаются следующие требования:

  • напряжение питания Vin = 5V;
  • потребляемый ток <= 500 mA.

Данные ограничения связанны с использованием USB порта в качестве основного источника питания. В случае автономного использования устройства должна быть предусмотренна возможность питания от батарей. Входное напряжение которых не более 15V.

Требования к входным и выходным сигналам

график входного сигнала от GP2D12

Входными для системы будут следующие сигналы:

  • сигнал от инфракрасного дальномера GP2D12;
  • сигнал от ультразвукового дальномера SRF04.

Исходя из внешнего вида сигнала сенсора GP2D12 существует несколько, пригодных для использования в микроконтроллерах, способов аппроксимации графика:

  1. кусочно-линейная аппроксимация на основе табличных значений графика;
  2. на основе линейных преобразований (пример);
  3. используя логарифм (пример);
  4. используя параболическую функцию.

Требования к интерфейсу с пользователем

Опционально описать следующее:

  1. требования к корпусу
  2. требования к условиям эксплуатации (климат, вибрации)
  3. требования к помехозащищенности
  4. требования к ремонтопригодности

Разработка структурной схемы устройства

Разработать структуру устройства: набор электронных блоков и связей между ними с учетом минимальных аспектов этапа №1 "Анализ постановки задачи". Далее писать функции каждого блока и предъявляемые к нему требования: электропитание, сигналы (протокол, если есть, уровни, данные).

Разработка функциональной схемы устройства

Разработка принципиальной схемы устройства

Разработать графическое изображение связей между элементами сенсорного устройства, иными словами принципиальную схему.

Разработка чертежа печатной платы

Разработка корпуса и системы охлаждения

Разработка программного обеспечения для устройства

Ссылки на комплектующие:

  1. Логарифмические усилители