Подключение GPS к МК, разработка алгоритма движения робота по GPS
Анализ описания подключения GPS модуля к микроконтроллеру. Составление алгоритма движения робота по прямым GPS координатам с траекторией движения "Гауссом". Характеристика электрической принципиальной схемы подключения GPS к AVR микроконтроллерам.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.06.2018 |
| Размер файла | 52,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Подключение GPS к МК, разработка алгоритма движения робота по GPS
Черных А.А.
Студент, НИ Томский политехнический университет
Аннотация
микроконтроллер электрический траектория модуль
В данной работе описано подключение GPS модуля к микроконтроллеру. Составление алгоритма движения робота по GPS координатам траекторией “Гауссом”.
Ключевые слова: микроконтроллер, GPS модуль, алгоритм.
Abstract
Chernykh A.A.
Student, Tomsk Polytechnic University
PS receiver to microcontroller connection, development movement algorithms of the robot using GPS
This article describes a connection of GPS module to a microcontroller. Designing a “Gauss-trajectory” robot movement algorithm using GPS coordinates.
Keywords: microcontroller, GPS module, algorithm.
Робототехника c каждым днём приобретает всё большую роль в производственной деятельности и жизни человеческого общества.
Одной из основных задач в робототехнике является позиционирование и навигация робота в пространстве.
Существуют различные вездеходы, аппараты на воздушных подушках. Управляются они человеком. Для автономного управления таких платформ необходима система навигации.
Система навигации и позиционирования робота является первостепенной задачей. На сегодняшний день существует множество роботов (военных, уборочных, промышленных), которые имеют такую систему.
Для выполнения роботом действий и решения большинства задач (уборка, перемещение грузов, движение по маршруту и пр.) ему необходимо ориентироваться в пространстве, поэтому задача навигации и позиционирования является актуальной, так как он должен определять свое положение для дальнейших действий.
Подключение GPS к МК
Первоначальным этапом необходимо настроить GPS модуль для передачи координат на микроконтроллер и отделением нужной информации для ее дальнейшего применения в программировании по алгоритму движения робота, так как сам модуль передает на МК различные данные. Был выбран GPS модуль u-blox 6m.
Для передачи GPS координат на микроконтроллер используют NMEA 0183 протокол.
Была собрана схема подключения (рис.1) GPS к микроконтроллеру и написана программа на языке C++. Использовался МК ATmega 328, GPS u-blox 6.
Рис.1 - Электрическая принципиальная схема подключения GPS к AVR МК
Каждая компания или фирма, которая проектирует и конструирует роботов, использует определенный набор средств, позволяющий решать задачу позиционирования в определенных условиях.
Для этого подбирается управляющий узел (микроконтроллер, ЭВМ) и набор датчиков и модулей. На рынке представлено множество готовых модулей, которые напрямую подключаются к микроконтроллеру, что существенно облегчает задачу разработки устройства.
Как правило, конструктивные особенности роботов для решения тех или иных задач накладывают ряд ограничений. Это может быть разная реализация поворотного механизма. Различные габариты платформы и мощность двигателей, скорость движения, маневренность, рабочая среда и т.д.
Поэтому разработчики берут в расчет конструктивные особенности и применяют уже конкретные модули для решения поставленных задач.
Алгоритм движения робота по прямой траектории с GPS данных
В качестве одно из вариантов траектории движения - “Гауссом” (работа комбайна на поле).
1. Устанавливаем робота вручную в нужном нам направлении для прохождения заданной нами траектории (длина прямого участка траектории гауссом, и количество таких участков).
2. По цифровому компасу будет определено и передано на МК направление в статике, а также глобальные координаты по GPS.
3. Зная вектор между текущей точкой и конечной, а также вектор текущего движения робота, можно корректировать движение робота при отклонении от заданной траектории:
· Вычисляем вектор текущего направления (куда робот едет в данный момент)
· Вычисляем вектор от робота к нужной точке. Этот вектор разворачиваем на 90 градусов.
· Тогда при параллельности, а следовательно и истинности направления движения, скалярное произведение вектора текущего направления и вектора от робота до конечной точки будет равно нулю. Управляющее воздействие не подаем на рулевой механизм.
· При отклонениях траектории скалярное произведению будет в пределах от -1 до 1. Так как вектор от робота к нужной точке развернули на 90 градусов, то при отклонении робота вправо результирующий угол между векторами будет (90°+??). То есть скалярное произведение будет отрицательным, и как следствие при значении скалярного произведения от -1 до 0 нужно подворачивать влево. И наоборот, со значениями скалярного произведения векторов от 0 до 1, подворачивать вправо.
· В зависимости от значения подаем управляющее воздействие на поворотный механизм. Изменяем скважность сигнала ШИМ, подавая его на сервопривод, пропорционально отклонению. Чем больше значение по модулю, тем больше управляющее воздействие соответственно. От знака скалярного произведения зависит направления “подворота” (отрицательное - поворот влево, положительное - поворот вправо).
Заключение
В ходе данной работы был подключен GPS модуль к микроконтроллеру. Разработан алгоритм движения робота по GPS. В перспективе будет рассмотрена более сложная траектория с повышением точности позиционирования.
Литература
1. Блог: Arduino [Электронный ресурс]. URL: http://arduino.ru/ Режим доступа: свободный (дата обращения: 15.01.2015).
2. Datasheet на GPS модуль Ublox 6m.
3. Datasheet на микроконтроллер
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Составление программы для построения траектории движения захвата манипулятора робота: запись системы линейных алгебраических уравнений, получение коэффициентов. Анимация движения манипулятора. Схема направления движения точки соединения звеньев робота.
лабораторная работа [274,4 K], добавлен 01.12.2013Выбор манипулятора-указателя, микропроцессора, интерфейса подключения к ПК. Обзор используемых команд. Проектирование функциональной и электрической принципиальной схемы контроллера трекбола. Разработка алгоритма и программы функционирования системы.
курсовая работа [453,3 K], добавлен 22.10.2012Описание алгоритма работы и разработка структурной схемы МКС. Схема вывода аналогового управляющего сигнала, подключения ЖК-дисплея, клавиатуры и аварийного датчика. Разработка блок-схемы алгоритма главной программы работы МКС. Функция инициализации.
курсовая работа [5,7 M], добавлен 26.06.2016История возникновения и развития современной робототехники, применение технологий искусственного интеллекта. Разработка структурной схемы системы навигации мобильного робота, коррекция траектории его движения, методы управления локальными перемещениями.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 18.05.2011Разработка структурной схемы и алгоритма функционирования микропроцессорного модуля программного обеспечения автоматизированной информатизационно-измерительной системы. Характеристика принципиальной схемы модуля, распределения памяти и задание портов.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 28.08.2012Исследование технических характеристик и принципа работы графического планшета. Разработка алгоритма подключения и настройки периферийного устройства. Линейный ряд графических планшетов Wacom. Изучение основных неисправностей и способов их устранения.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 10.11.2014Разработка алгоритма фильтрации данных, полученных с систем спутниковой навигации с помощью GNSS-модуля. Анализ работы фильтра Калмана, его программная реализация под конкретную задачу. Выбор навигационных модулей для получения данных позиционирования.
дипломная работа [3,6 M], добавлен 12.01.2016Описание алгоритма и исходного кода программы формирования графовой модели заданного фрагмента принципиальной электрической схемы. Разработка схемы алгоритмов решения задачи. Результаты решения контрольных примеров, выполненные с помощью программы.
контрольная работа [47,8 K], добавлен 14.10.2012Определение параметров кеплерова эллипса, являющегося траекторией невозмущенного движения спутника. Вычисление переменных величин, характеризующих спутник на орбите в момент отключения двигателей. Разработка программы, моделирующей перемещение спутника.
курсовая работа [667,5 K], добавлен 25.12.2013Технические особенности сервопривода MR-J2S-10A. Выбор передаточного механизма. Разработка системы управления электроприводом переменного тока контурного робота на базе сервопривода Mitsubishi MR-J2-S. Электрическая схема подключения сервопривода.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 25.12.2012Физическая и математическая модели уравнения движения материальной точки. Блок-схема алгоритма основной программы для решения задачи Коши и получения результатов с фиксированным количеством отрезков разбиения. Разработка программы для ЭВМ, ее листинг.
курсовая работа [212,3 K], добавлен 24.11.2014Классификация и разновидности типов подключения к интернету, используемых на современном этапе, степень их распространения в Беларуси. Оценка главных преимуществ и недостатков каждого из типов подключения, особенности и средства, специальные условия.
реферат [29,4 K], добавлен 05.05.2012Основные аналитические соотношения. Блок схемы и алгоритм решения задачи. Проверка работоспособности алгоритма вручную. Таблица идентификации переменных. Формы входной и выходной печати. Разработка и отладка программы. Инструкция для работы с программой.
курсовая работа [69,8 K], добавлен 13.02.2012Разработка алгоритма программы электронного справочника маршрутов движения общественного транспорта по городу, который должен содержать графическое изображение маршрутов автобусов и троллейбусов, отображать условное обозначение станций и их номера.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 10.12.2013История возникновения сигвея. Аналитическая модель обратного маятника. Практическая реализация управления шаговыми двигателями. Внешний вид драйвера. Гироскоп и его подключение к микроконтроллеру. Метод сетевого планирования. Охрана труда, микроклимат.
дипломная работа [3,8 M], добавлен 24.06.2013Задачи компьютерного зрения. Анализ, разработка и реализация алгоритмов поиска и определения движения объекта, его свойств и характеристик. Алгоритмы поиска и обработки найденных областей движения. Метод коррекции. Нахождение объекта по цветовому диапазон
статья [2,5 M], добавлен 29.09.2008Выбор промышленного робота. Проектирование структурной, функциональной и принципиальной электрической схемы системы управления робототехническим комплексом (РТК). Расчет и выбор элементов электрической схемы. Экономический расчет от внедрения РТК.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 22.08.2013Разработка структурной схемы устройства управления учебным роботом. Выбор двигателя, микроконтроллера, микросхемы, интерфейса связи и стабилизатора. Расчет схемы электрической принципиальной. Разработка сборочного чертежа устройства и алгоритма программы.
курсовая работа [577,8 K], добавлен 24.06.2013Характеристика устройства и технологических данных промышленного робота СМ40Ц. Описание микропроцессорного комплекта серии U83-K1883, системы его команд, микросхемы К572ПВ4, функциональной, принципиальной схем и алгоритма работы программы управления.
курсовая работа [5,8 M], добавлен 02.06.2010Разработка структурной схемы и обобщенного алгоритма работы прибора. Оценка максимальной погрешности линейного датчика давления и нормирующего усилителя. Разработка элементов принципиальной электрической схемы микропроцессорной системы сбора данных.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 08.02.2015
