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REALIZZAZIONE HARDWARE E SOFTWARE DI UN ROBOT MOBILE DI SERVIZIO
- 1. REALIZZAZIONE HARDWARE E SOFTWARE DI UN ROBOT MOBILE DI SERVIZIO Tesi di Laurea in SISTEMI OPERATIVI Laureando: Basilio Marco Matessi Relatore: Chiar.mo Prof. Enzo Mumolo Anno Accademico 2009-2010
- 2. Introduzione Scopo di un robot mobile di servizio: sviluppare un sistema autonomo che realizzi un servizio utile all'uomo. In questa tesi è stato sviluppato un robot prototipale. Obbiettivo: realizzare una flotta di robot mobili per provare algoritmi di coordinazione. Software realizzato: movimento casuale del robot, schivando gli ostacoli. Architettura cognitiva a priorità.
- 3. Parte meccanica 2 4 5 6 motoreB motoreA LEGENDA: ███ Base del robot ███ Sonar collegati ███ Sonar non collegati ███ Ruote motrici ███ Ruote Pivot Struttura a quadriciclo: 2 route fisse motorizzate 2 ruote pivottanti Piattaforma a più livelli: Livello 1: batterie, logica di controllo Livello 2: sensori ad ultrasuoni
- 4. Scheda di controllo Piattaforma di sviluppo Scheda a microprocessore TS-7250 (ARM9) Linux 2.4 + estensione RTAI Periferiche Porte Digital I/O SPI ADC 5 canali Ethernet 2 porte seriali 2 porte USB Bus PC104 32Mb di memoria flash
- 5. Sensori Ultrasuoni SRF-05 Logica integrata nel modulo Accesso tramite Digital I/O (pin LCD) Odometrici Heds-5505 Accesso tramite Digital I/O (pin DIO) Funzionamento in quadratura Specifiche: Frequenza 40kHZ Range massimo: 4 metri Range minimo: 3 metri
- 6. Circuito stampato realizzato Parte elettronica ARM OPTO-ISOLATORE DRIVER Ponte H MOTORI interfaccia I/OULTRA SUONI ODOMETRIA I/O I/O
- 7. Parte software Sistema operativo real-time con Linux+RTAI: Generazione segnali PWM con thread periodici real time Lettura dai sonar con thread periodici real time Lettura odometri con thread periodici real time Comunicazione con programma utente tramite FIFO Task Sonar 1 Task Sonar 2 Task Motori FIFO Programma di gestione Task Sonar 3 Task Sonar 4 RTAI Scheduler Task Odometria LINUX Scheduler Kernel space User space
- 8. Task Motori Segnale PWM in uscita dal driver motori, con duty-cycle del 65%
- 9. Due segnali in quadratura per rilevare velocità e direzione Una lettura per ogni possibile variazione Problema! Frequenza di campionamento troppo elevata (320kHz) Soluzione? ● Contatore esterno HCTL-2016 (non implemetato) Task odometria ARM ARM Prima Dopo
- 10. Debug dei task Debug dei sonar: Task che periodicamente: Legge il valore dei sensori Stampa su terminale le distanze Debug motore: Invio manuale di comandi alla FIFO dei motori Da terminale: Debug odometria: Task che periodicamente: Legge lo stato dei sensori Verifica se ci sono state variazioni Conta la distanza percorsa Stampa su terminale dei valori echo -n "comando" > /dev/rtf/"fifo_motori"
- 11. Modello cognitivo utilizzato Struttura reattiva con priorità: Priorità MAX MIN
- 12. Test Robotici Programma implemetato Random Walk Struttura reattiva a due livelli: Esplora, priorità 0 Evita ostacolo, priorità 1 Sensori Esplora Ostacolo Accettazione
- 13. Task ostacolo
- 14. Conclusioni E' stato realizzato un prototipo che usa i sensori ad ultrasuoni per evitare ostacoli. Il controllo dei motori è stato realizzato dalla scheda ARM utilizzata. E' stato usato Linux con un patch Real Time. La lettura degli odometri e' stata progettata ma non realizzata in questa tesi. E' stato realizzato un programma di movimento casuale nell'ambiente. Il prototipo funziona correttamente ed è pronto per essere duplicato in diversi esemplari.