Braț Robotic Inteligent Cu Microcontroler

Abstract

Obiectivul acestui proiect este de a realiza un braț robotic inteligent cu microcontroler care să poată executa operații de sortare obiecte în funcție de culoarea acestora. S-a pornit de la ansamblul unui brat robotic pe care au fost adaugate diverse componente electronice pentru functionarea autonomă în procesul de recunoaștere culori și sortare a obiectelor. Brațul robotic dispune de cinci grade de libertate dar s-a realizat controlul doar pentru trei dintre ele, acestea fiind cele pentru: deplasarea bidirecțională a bazei, a segmentului vertical și a mecanismului de prindere (gheara). În cadrul dezvoltării funcționării autonome a brațului robotic s-au utilizat următoarele componente hardware: un microcontroler ATmega2560, două punți H, un senzor de recunoaștere a culorilor și patru senzori de tip contactor. Pentru recunoașterea culorilor obiectelor ce urmează a fi sortate, s-a folosit senzorul TCS 230. Acesta poate recunoaște trei culori și anume: roșu, verde și albastru. Întrucât s-a dorit obținerea unor rezultate cu o acuratețe cât mai bună în procesul de recunoaștere, senzorul TCS 230 a fost calibrat pentru obținerea unor valori de referință a culorilor, valori ce sunt apoi utilizate în algoritmul de detectare a obiectelor. Mobilitatea mecanismelor brațului este realizată fizic prin intermediul unor sisteme de tip reductor ce sunt acționate mecanic prin intermediul unor motoare electrice de curent continuu. Pentru ca mecanismele să aibă un caracter variabil în timpul execuției de sortare a obiectelor, acționarea motorului corespunzător fiecărui mecanism se face prin metoda PWM la comanda microcontrolerului ATmega2560. Metoda PWM a fost implementată prin intermediul a două punți H, ce au rolul de acționa cele trei motoare și de a schimba sensul de rotație al acestora atunci când este nevoie în timpul execuțiilor de mutări obiecte. Acționarea celor trei motoare electrice de curent continuu aferente fiecărui mecanism constă în stabilirea unei anumite valori ale vitezei și a unui timp (delay). Deoarece a fost nevoie de o precizie satisfăcătoare pentru a acționa cele trei mecanisme ale brațului, s-au utilizat patru senzori de tip contactor. Senzorii de tip contactor sunt amplasați pe mecanismele utilizate în execuția de sortare și sunt declanșați atunci când intră în zona limită de deplasare a fiecărui mecanism. Zonele de limită reprezintă capetele de cursă până la care se pot deplasa cele trei mecanisme. Deoarece în cadrul unor operații nu este nevoie de o limită de deplasare, acționarea motorului aferent brațului se realizează doar prin viteză și timp. De exemplu, în cadrul operației de retragere a segmentului vertical înapoi la poziția inițială, acționarea motorului acestuia se face doar prin stabilirea unei viteze de rotație și a unui timp. Contribuțiile în cadrul acestei lucrări cuprind dezvoltarea și implementarea hardware cât și software a unor soluții astfel încât brațul robotic să fie capabil să funcționeze autonom pe baza unui algoritm și să îndeplinească obiectivul de a sorta obiecte cu greutate redusă. Sortarea obiectelor are loc în două zone diferite în funcție de culoarea verde sau albastră.