Die Mechatronics Research Unit (MRU) möchte ihre Kompetenzen auf dem Gebiet der autonomen mobilen Roboter (AMR) ausbauen. Es sollen Sensor, Aktor und Regelungssysteme im Verbund  getestet und evaluiert werden. Im Rahmen einer Diplomarbeit soll eine modular erweiterbare AMR-Plattform konzipiert und entwickelt werden. 

Anforderungen an den MRU-AMR

Um den dem Bedürfnissen der funktionalen Partitionierung gerecht zu werden, müssen für den MRU-AMR folgende grundlegende Anforderungen erfüllt sein:

• Das System soll die modulare Kombination verschiedener Sensoren und Aktoren ermöglichen.

• Die Elektronik soll nach Ihrer Funktion getrennt in Modulboxen integriert werden.

• Das System soll aus mehreren frei skalierbaren digitalen Signalcontrollern (DSC) bestehen.

• Die DSC sollen über ein Feldbussystem miteinander verbunden sein.

• Ein PC soll über WLAN & RS232 an das AMR angebunden werden.

Konzept

Der AMR ist in Modulgruppen, bestehend aus einzelnen Modulen unterteilt.

Die Software ist auf mehrere Controllermodule (dsPIC30F4012) verteilt. Die Controllermodule sind über CAN-Bus miteinander vernetzt.

Die Kontrollstruktur kann sich also auf mehrere Controllermodule verteilen.

Ein PC kann in das System über das Wlan Modul der Firma Avisaro oder Rs232 eingebunden werden. Aktuell dient er zur Steuerung der AMR-Bewegung und zur Ausgabe der AMR- Daten.

Der aktuelle Stand der AMR-Hardware beinhaltet eine Modulgruppe zur Überwachung des AMR und eine Modulgruppe zur Motorregelung.

Die Modulgruppe Sicherheit soll einen grundlegenden Schutz des AMR im Fehlerfall bieten. Hierzu stehen dem Controllermodul folgende Sensoren und Aktoren zur Verfügung:

• Messung des Batteriestromes

• Messung der Batteriespannung

• Messung von vier externen Sensoren (optimiert für NTC-Temperaturwiderstände)

• Ansteuerung von zwei 12V Relais zum Abschalten der Antriebseinheit im Fahlerfall

• Ansteuerung von fünf weiteren Open Drain Ausgängen.

 Die Modulgruppe Motorregelung soll die Motordrehzahl regeln und die Motoren überwachen. Ihr Funktionsumfang beinhaltet:

• Messung des Motorstromes

• Messung der Motorspannung

• Messung der Motordrehzahl

• Messung der zurückgelegten Strecke

• Ansteuerung des Motors (H-Brücke).

Als Ausgangspunkt für weitere Projekte steht ein generisches Programm zur Verfügung. Es generiert die Systemzeit des Controllers, stellt das Datenprotokoll und die hierfür benötigten Datenstrukturen zur Verfügung.

Ausblick

Basierend auf dieser Diplomarbeit können weitere Modulgruppen entwickelt werden. Denkbar sind Modulgruppen für Sensoren, bestehend aus dem Sensor, dem Elektronikmodul zu Sensoransteuerung mit Messwertwandlung und dem Controllermodul mit Anbindung an den CAN-Bus zur Datenauswertung.

Die Spezifikation des Datenprotokolls ist erweiterbar. Soll beispielsweise in zukünftigen Anwendungen die Routenplanung und Navigation des AMR auf mehrere Controller verteilt werden, so kann das Protokoll hierhin erweitert werden.

Die Sensordatenauswertung breitrandiger Datenquellen, wie Kameras, kann auch von einem PC durchgeführt werden. Über Wlan können die vom PC generierten Daten von den Controllern abgerufen werden.

Es ist auch denkbar, dass einige Funktionen der Verhaltensregelung auf den PC ausgelagert werden. So können zu Anfang der Entwicklungsphase die Algorithmen am PC schnell optimiert werden. Im Anschluss kann das Programm auf ein Controllermodul portiert werden.