Sensoryka i układy pomiarowe łazika marsjańskiego Scorpio IV

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Sensoryka i układy pomiarowe łazika marsjańskiego Scorpio IV"

Jadwiga Karczewska
8 lat temu
Przeglądów:

1 Sensoryka i układy pomiarowe łazika marsjańskiego Scorpio IV Konrad Cop KN OFF-ROAD

2 Ogólnie o łaziku Mobilna platforma badawczo-eksploatacyjna Przygotowywany na zawody URC i ERC Pojazd wsparcia astronauty w niebezpiecznych zadaniach Sterowany bezprzewodowo Ma być w stanie wykonać wszystkie operacje które wykonałby człowiek W prezentacji skupię się w głównej mierze na ukazaniu różnorodności czujników z zaprezentowaniem przykładów. Dodatkowo wspomnę o systemach sterowania i komunikacji.

wszystkie operacje które wykonałby człowiek W prezentacji skupię się w głównej mierze na ukazaniu

3 Sensoryka Scorpio stanowi złożony układ mechatroniczny wyposażony w szereg czujników. Chwytak Enkoder Wyłaczniki krańcowe Czujniki pradu i napięcia LOGAn Matryca CCD Manipulator Enkodery Wyłączniki krańcowe Wiertło Czujnik prądu Wyłączniki krańcowe Stacja badawcza czujniki Ciśnienia Temperatury Wysokości Wilgotności Silniki BLDC napędzające koła Sterownik silników Ponadto: Układ sterowania System wizyjny Transmisja bezprzewodowa Interfejs komunikacyjny pomiędzy podzespołami

krańcowe Wiertło Czujnik prądu Wyłączniki krańcowe Stacja badawcza czujniki Ciśnienia Temperatury Wysokości Wilgotności

4 Wszystko zebrane w jedno Uproszczony schemat układów sterowania łazikiem

5 Układy sterujące Nadrzędną jednostką sterującą jest komputer pokładowy Raspberry Pi. Pełni rolę rdzenia logicznego układu, steruje zarówno podrzędnymi sterownikami jak i elementami wykonawczymi. Komunikacja między poszczególnymi modułami odbywa się w standardzie RS-485 Część modułów np. Stacja badawcza Sterowniki silników Pomiary wielkości elektrycznych Wymaga zastosowania pośrednich sterowników wykorzystano 8-bitowe mikrokontrolery ATmega 168 i ATmega328

Komunikacja między poszczególnymi modułami odbywa się w standardzie RS-485 Część modułów np.

Wykorzystanie enkoderów na przykładzie manipulatora Dla prawidłowego pozycjonowania manipulatora oraz zapewnienia sprzężenia zwrotnego zastosowano enkodery inkrementalne typu

6 Wykorzystanie enkoderów na przykładzie manipulatora Dla prawidłowego pozycjonowania manipulatora oraz zapewnienia sprzężenia zwrotnego zastosowano enkodery inkrementalne typu MHK BZ-K. Zasada działania w manipulatorze: Enkoder znajdujący się na osi zmienia stan podczas wsuwania i wysuwania siłownika co jest jednoznaczne z obrotem wokół konkretnej osi.

7 Sterowanie manipulatorem Manipulator składa się z 3 siłowników (silnik ze śrubą toczną) i 2 silników. Do obsługi tych 5 napędów potrzeba mostków oraz nadrzędnego układu Mostki H do obsługi silników mod. VNH3SP30 Układ nadrzędny: 32-bitowy mikrokontroler STM32F1 03VBT6

Do obsługi tych 5 napędów potrzeba mostków oraz nadrzędnego układu

Skok wiertła 150 Wyłączniki krańcowe Czujnik pomiaru prądu Zabezpieczenie przekładni przed uszkodzeniem w przypadku

8 Wyłączniki krańcowe i pomiar prądu na przykładzie wiertła Silnik z przekładnią Wyłączniki krańcowe Służą do pozycjonowania położenia części wiercącej. Skok wiertła 150 Wyłączniki krańcowe Czujnik pomiaru prądu Zabezpieczenie przekładni przed uszkodzeniem w przypadku natrafienia na twarde podłoże bezpiecznik elektroniczny mierzący prąd obciążenia silnika, w przypadku przeciążenia następuje odcięcie zasilania Zasada działania efekt Halla, na wyjściu napięcie analogowe 0-5 V

Napęd silniki bezszczotkowe W łaziku zastosowano silniki BLDC (BrushLess Direct-Current), które pozwalają na eliminację wad silników konwencjonalnych

Zasada działania: Schemat układu sterowania Stojan to uzwojenia połączone w gwiazdę, rozmieszczone co 120 Wirnik stanowi magnes trwały (l.

9 Napęd silniki bezszczotkowe W łaziku zastosowano silniki BLDC (BrushLess Direct-Current), które pozwalają na eliminację wad silników konwencjonalnych takich jak: zużycie i iskrzenie szczotek i komutatora. Zasada działania: Schemat układu sterowania Stojan to uzwojenia połączone w gwiazdę, rozmieszczone co 120 Wirnik stanowi magnes trwały (l.biegunów = wielokrotność 2) Wprawienie w ruch wymaga podania napięcia w takiej konfiguracji aby powstało pole magnetyczne obracające wirnik Cykliczność podawania napięcia realizowana przez sprzężenie zwrotne za pomocą enkodera/czujników Halla Przebieg napięcia

10 Napęd silniki bezszczotkowe W Scorpio IV wykorzystano silniki Goldenmotor MBG36F o mocy 250W, ze zintegrowanymi czujnikami Halla. Obsługa silników odbywa się za pomocą dedykowanych sterowników. Wyposażonych w interfejs obsługujący zarówno czujniki Halla jak i enkodery inkrementalne. Przekrój koła z silnikiem

Obsługa silników odbywa się za pomocą dedykowanych sterowników.

11 Układ wizyjny Oczami łazika jest układ kamer pozwalających na wizualizację na pulpicie operatora widoku wokół łazika. Przesył sygnału analogowy 1.2 GHz Główna kamera: Kamera szerokokątna typu u-cam585 Obraz analogowy (system PAL) Kąt widzenia 170 Kamera kopułkowa: Pokrycie obrazu - półkula Obraz analogowy (system PAL)

2 GHz Główna kamera: Kamera szerokokątna typu u-cam585 Obraz analogowy (system

12 Transmisja bezprzewodowa Transmisja komend odbywa się w sposób bezprzewodowy przy wykorzystaniu modułu radiowego XBee Częstotliwość operacyjna 2.4 GHz Wbudowana antena nadawcza/odbiorcza Układ składa się z dwóch modułów Komunikacja poprzez komendy AT oraz API Funkcjonalność połączenia z komputerem lub mikrokontrolerem

4 GHz Wbudowana antena nadawcza/odbiorcza Układ składa się z dwóch modułów

13 LOGAn Life Obtaining Ground Analyser Autonomiczny układ pozwalający na przeprowadzenie badania pod kątem występowania życia (detekcja protein), w terenie na łaziku. Wyposażony w próbki z NaOH w które wprowadzana będzie próbka poddana analizie Analiza będzie przeprowadzana wizualnie w świetle widzialnym za pomocą matrycy CCD (Charge Coupled Device)

Wyposażony w próbki z NaOH w które wprowadzana będzie próbka poddana analizie Analiza

14 Stacja badawcza Stacja badawcza to układ czujników do pomiaru warunków zewnętrznych panujących wokół łazika. Jest wyposażona w zintegrowane czujniki: Ciśnienia, wysokości, temperatury Mod. MPL3115A2 Przetwornik pomiarowy typu MEMS Cechy wyróżniające: Bardzo wysoka rozdzielczość: 20bit dla ciśnienia i wysokosci, 12bit dla temperatury Dokładność pomiarów rzędu 1Pa, 0.3m Zasilanie w zakresie V ale odporny na szoki (przeżył doświadczalne 5V) Magistrala danych I 2 C

MPL3115A2 Przetwornik pomiarowy typu MEMS Cechy wyróżniające: Bardzo wysoka rozdzielczość: 20bit dla ciśnienia i

15 Stacja badawcza c.d. Wilgotności i temperatury Mod. SHT21 Ponieważ nie było na laboratorium, krótko o zasadzie działania: Budowa przypominająca kondensator. Wkładka kondensatora z materiały higroskopijnego. Zmiana wilgotności = zmiana pojemności Cechy wyróżniające: Rozdzielczość: 12bit dla wilgotności, 14bit dla temperatury Dokładność pomiarów rzędu 0.1%RH, 0.01 C Magistrala danych I 2 C Ciekawostka: wymiary 3x3

Wkładka kondensatora z materiały higroskopijnego.

16 Proszę trzymać kciuki na ERC 5-7 września 2014

17 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ

18 Literatura [1] Napędy mechatroniczne, J.Kosmol [2] Sensory i przetworniki pomiarowe, J.Zakrzewski, M.Kampik [3] Sensors for Mechatronics, Paul P. L. Regtien [4] Datasheet-y poszczególnych układów [5] [6] Dokumentacja techniczna Scorpio IV

Podobne dokumenty

MiAcz3. Elektryczne maszynowe napędy wykonawcze

MiAcz3. Elektryczne maszynowe napędy wykonawcze MiAcz3 Elektryczne maszynowe napędy wykonawcze Spis Urządzenia nastawcze. Silniki wykonawcze DC z magnesami trwałymi. Budowa. Schemat zastępczy i charakterystyki. Rozruch. Bieg jałowy. Moc. Sprawność.