Мобильная робототехника

Мобильная робототехника

Цель работы: Собрать и протестировать модель электрической схемы управляющую двумя двигателями.

Цель работы: освоить управление движением модели платформы

Разобраться, как заставить левое / правое колесо платформы вращаться вперед / назад с заданными скоростями. В качестве инструментария можно использовать Autodesk Tinkercad или Gazebo. Схема должна включать два колеса, источник питания и контроллер, реализующий заданный алгоритм. В случае использования Tinkercad самостоятельно замените драйвер L298N на L293D.

Составить БСА программы.

После включения модель робота должна выполнить действия (длительность каждого действия 1 сек). Информация о текущих скоростях выводится в монитор порта.

1.             Левое колесо вращается вперед со скоростью 50%

2.             Левое колесо вращается вперед со скоростью 100%

3.             Левое колесо останавливается.

4.             Левое колесо вращается назад со скоростью 50%

5.             Левое колесо останавливается

6.             Правое колесо вращается вперед со скоростью 50%

7.             Правое колесо вращается вперед со скоростью 100%

8.             Правое колесо останавливается.

9.             Правое колесо вращается назад со скоростью 50%

10.         Правое колесо останавливается

Методические рекомендации

Колеса вращаются моторами, представляющими собой двигатели постоянного тока. Направление вращения определяется полярностью поданного на них постоянного напряжения. Для регулировки скорости вращения используется режим ШИМ (широдно-импульсного модулирования), при котором напряжение подается не непрерывно, а чередуются отрезки времени с поданным напряжением питания и нулевым напряжением. В Ардуино ШИМ может быть сформирован на выводах, помеченных знаком «~» при помощи команды analogWrite. 

Питание на двигатели подают через драйверы, являющиеся усилителями по мощности, т.к. мощность выходов Ардуино не достаточна для непосредственного подключения двигателей. Примером такого драйвера является драйвер, встроенный в контролер PRIZM или драйвер на основе силовой микросхемы L298N, которую рассмотрим поподробнее.

Технические параметры L298N:

Напряжение питания логики модуля: 5 В

Потребляемый ток встроенной логики: 36 мА

Напряжение питания драйвера: 5 В – 35 В

Рабочий ток драйвера: 2 А (пиковый ток 3 А)

Габариты: 43.5 мм х 43.2мм х 29.4мм

Основной чип модуля это микросхема L298N, состоящая из двух H-мост (H-Bridge), один для выхода A, второй для выхода B. H-мост широко используется в электронике и служит для изменения вращения двигателем, схема H-моста содержит четыре транзистора (ключа) с двигателем в центре, образуя H-подобную компоновку. Принцип работы прост, при одновременном закрытие двух отдельных транзистора изменяется полярность напряжения, приложенного к двигателю. Это позволяет изменять направление вращения двигателя. На рисунке ниже, показана работа H-мостовой схемы.

Для управления скоростью двигателя постоянного тока используется метод PWM (Широко-импульсной модуляции).

Модуль L298N содержит разъем для подключения питания, ряд перемычек для настройки модуля, два выхода A и B и разъем управления, которые регулируют скорость и направление вращения, назначение каждого можно ознакомится ниже: