Microrobot Alice

Microrobotul Alice – design si control

Microrobotii Mobili (MMR) sunt doriti pentru orice loc de dimensiuni mici, inaccesibil,unde ar trebui indeplinita o sarcina. In particular, unde flexibilitatea si adaptabilitatea este ceruta, Microrobotii mobili pot fi unica solutie viabila.

Scopul in creearea microrobotului Alice a fost de a asigura MMR o platforma cat mai mica posibila, integrand elementele necesare pentru a forma un sistem inteligent.

Fig.1. Ultima versiune a microrobotului Alice

A. Design-ul microrobotului Alice

Prima versiune a microrobotului a fost construita incepand cu 1996 si a fost imbunatatita de atunci, ajungand la ultima versiune “Alice 2002” ce va fi prezentata in continuare. Prima idee a survenit din existenta pe piata a unor mici microcontrolere in paralel cu motoare de mica putere. Dezvoltarile ulterioare s-au datorat noilor componente electronice de pe piata.

Intr-o cercetare de acest gen 3 aspecte au fost fundamentale: marime, mobilitate, inteligenta. Marimea si mobilitatea deriva chiar din numele Microrobot Mobil, in timp ce inteligenta este necesara pentru ca robotii trebuie sa se descurce autonom cat mai mult posibil, in mediul inconjurator.

A.1. Cerinte

Robotul trebuia sa fie cat mai mic posibil, preferabil mai mic decat orice robot existent comparabil. Sunt multi roboti mobili pana la dimensiunile de 50-100 cm3.Sa ajungi la 10 cm3 ,incluzand motoare,putere,senzori si CPU pare sa fie o limita. Scopul in proiectare a fost de a ramane in jurul limitei de 10 cm3.

In ceea ce priveste mobilitatea, robotul ar trebui sa fie capabil sa se miste cat mai repede posibil pe orice fel de teren. In prima faza totusi este suficient sa ruleze pe aproape orice suprafata plata in conditii rezonabile, altfel cinematica miscarii devine prea compleza si greu de controlat. O viteza rezonabila pentru un robot este dependenta de marimea caracteristica a robotului, iar valorile tipice sunt de 5 ori marimea, pe secunda. Pentru Alice viteza dorita a fost de aproximativ 10 cm/s

A.2.Componente: principalele componente pentru un microrobot mobil autonom este actuatorul pentru locomotie, microcontrolerul, bateriile, senzorii si dispozitivele de comunicare.

Actuatorii

Actuatorii alesi au fost de tip motor ceas (LAVET ) deoarece au un consum foarte mic de putere (0.5 - 2 mA), sunt optimizati (deoarece sunt folositi de mai multi ani in industria ceasurilor), usor de controlat (6 pasi pe o completa revolutie a rotorului si direct condus din 3 pini ai microcontrolerului).

Microcontrolerul

Sistemul este controlat de un microcontroler PIC16F877 de la Microchip, care este de asemenea caracterizat de un consum redus de putere (circa 1 mA @ 4MHz). Alte importante caracteristici sunt marimea sa (PT44, 12x12x1 mm) , perifericele integrate (ADC, USART, ...) si cele 8 Kwords de memorie flash a programului. Aceasta permite utilizatorului sa schimbe controlul programului in secunde, in functie de nevoile sale speciale, aplicatii particulare, sau noi extensii hardware.

Putere/alimentare

Utilizeaza acumulatori, desi ocupa mai mult spatiu. De asemnea este inclus un regulator de voltaj pentru a stabiliza sursa de curent.

Senzori

Un robot ar trebui echipat cu atati senzori cati sunt necesari pentru a percepe mediul inconjurator si pentru a-si rezolva indatoririle. Pentru un robot asta inseamna sa fie macar apt sa detecteze obstacolele intr-o raza care sa permita totusi evitarea lor. Alti senzori care sa masoare anumiti parametri ai mediului exterior sunt de dorit dar depinde de aplicatie. Senzori indispensabili sunt cei de atingere,distanta sau proximitate.Senzori activi de proximitate cu infrarosu sunt simplu de utilizat, necostisitori si pot fi gasiti in pachete compacte. Figura 2 prezita amplasamentul lor pe robot si figura 3 prezinta principiul de functionare.