Разработка и применение микропроцессорных систем.

Разработка манипулятора на основе микроконтроллера как фактор формирования

профессиональных компетенций в области разработки микропроцессорных систем

Авторы: Босташвили Алёна Владимировна, преподаватель высшей категории

Образовательное учреждение: государственное бюджетное профессиональное образовательное

«Волжский политехнический техникум»

Человек всю жизнь стремиться

облегчить себе существование

и на пути к этому пытается

создать себе подобного,

в дальнейшем обратив его в подчинение…

На сегодняшний день робототехника считается самой быстро развивающейся наукой. Успехи

электроники, вычислительной техники, систем искусственного интеллекта, электротехники и точной

механики привели к созданию уникальных новых технических средств: промышленных и мобильных

роботов.

Робототехника

основывается

на

микропроцессорных

системах.

Одним

из

крупнейших

достижений микроэлектроники и вычислительной техники является создание микропроцессоров.

По

определению

роботом

называется

автоматически

управляемая

техническая

система,

предназначенная для выполнения некоторой работы.

Наш

проект

является

уменьшенной

копией

манипуляторов

применяемых

в

производстве.

Поэтому они имеют другое более точное название “робот-манипулятор”.

Эти

устройства

применяются

как

механизмы,

выполняющие

под

управлением

оператора

действия манипуляции, аналогичные действиям руки человека. Они применяются при работе в опасных

или трудных условиях. Их основной задачей является полная замена ручного труда, с целью оградить

людей

от

слишком

тяжелой

или

вредной

для

здоровья

работы,

а

также

повысить

эффективность

производства.

Но

так

как

это

уменьшенная

копия,

то

оно

может

использоваться

как

прикладное

обучающее устройство.

Важнейшей

частью

роботов

являются:

системы

управления,

методы

управления

и

виды

программирования. Язык программирования манипулятора основывается на одном из распространенных

языках программирования: Delphi.

Но для управления реальными промышленными роботами применяются различные методы

такие как:

- цикловое управление;

- управление с позиционной обратной связью;

- контурное управление.

Представленный манипулятор автономен только на половину, управление им осуществляется

оператором

при

помощи

специализированной

программы.

Сама

программа,

позиционируется

на

персональном компьютере, выполняя, вычисляя и отсылая команды на контроллер в соответствии с

протоколом ORFA зашитом в микроконтроллер. Программа сопрягается устройствами ввода информации,

в персональный компьютер, отслеживая заранее оговоренные события (прерывания). Далее обрабатывая

их в соответствии с заданным алгоритмом, формирует выходные данные, а именно: какие сервоприводы

нужно

задействовать,

в

какой

последовательности

и

с

какой

скоростью

установить

в

требуемое

положение.

Также ведутся разработки в области «зрения» манипулятора. Для реализации поставленной

задачи будет использоваться веб - камера и программа сопряжения с контроллером. Получая картинку от

камеры, программа производит её анализ, определяя, есть ли объекты на контролируемом участке. Не

находя

объектов

программа

продолжает

просто

контролировать

изменения,

но

если

некий

объект

попадает в поле зрения видео камеры включается основной алгоритм работы всей системы.

Основной алгоритм:

-обнаружение объекта;

-определения местоположения в пространстве;

-оценка размеров изделия;

-расчет позиций всех сервоприводов для захвата предмета;

-формирование команд для контроллера;

-отсылка команд в контроллер через com порт.

По принятии команд с персональным компьютером контроллер начинает подавать напряжения на

строго определенные порты управления.

Для управления манипулятором используется контроллер OR – AVR – M128DS - эта абривиатура

расшифровывается как: OR – проект open robotic, AVR – M128 – построен на основе микроконтроллера

семейства ATmega, модели AVR128, а DS – означает модификацию контроллера.

Для

моделирования

и

изучения

промышленных

роботов-манипуляторов

создаются

учебные

роботы-манипуляторы. На их основе решаются различные задачи создания таких роботов: повышение

точности

перемещения

захвата

в

нужную

точку

пространства,

повышение

скорости

выполнения

манипуляций,

повышение

плавности

движений

звеньев

манипулятора,

разработка

новых

методов

управления, создание новых управляющих программ для различных технологических операций.

В

учебном

процессе

на

базе

учебного

робота-манипулятора

могут

создаваться

учебные

лекционные курсы, ознакомительные презентации, учебные видеофильмы, а также лабораторные работы.

Роботизированная рука манипулятор может использоваться для обучения и приобретения практических

навыков в процессе учебной подготовки молодых специалистов. Существует несколько видов управления

манипулятором: управление с использованием персонального компьютера и управление при помощи

программы, которая базируется непосредственно в памяти микроконтроллера, т.е. цикловое управление.

Принимая во внимание данные свойства можно разработать лабораторные и практические работы,

включающие в себя: задания для приобретения навыков как в области программирования на языке

высокого

уровня

(например, Delphi

или C++)

для построения программы работы, которая будет

храниться

и

выполняться

на

персональном

компьютере

так

и

в

области

программирования

непосредственно самого микроконтроллера.

На сегодняшний день робототехника считается наиболее актуальной наукой. Её динамичное

развитие обязано микропроцессорам. Ведь именно появление микроконтроллеров дало толчок развитию

автоматизации, а в дальнейшем на этой основе и появился первый робот. Теперь микропроцессоры и

микроконтроллеры присутствуют почти в каждом электронном устройстве начиная от самых простых

бытовых и заканчивая сложной промышленной техникой. Так как, нынешний образовательный процесс

является объектно-ориентированным,

то манипулятор

и другие подобные роботы как нельзя лучше

подходят под эти цели. На их основе можно изучить основы автоматизации как науки. Таким образом,

обучаясь на роботах можно получить широкий спектр знаний во многих областях наук связанных с

микропроцессорами и микропроцессорными системами.