Využití platformy mBot pro návrh robotického podvozku

Abstract

Cílem této práce bylo navrhnout a realizovat úpravy jednoduché robotické stavebnice mBot, které umožní přesný a rychlý pohyb na souřadnice na hladkém povrchu. Bylo nutné vybrat vhodnou metodu určování pozice robotu a vhodný způsob komunikace mezi senzory a řídicí deskou mBotu. Důležitými požadavky na výsledné řešení byly jak dobrá dostupnost a nízká cena použitých senzorů, tak i nízká výpočetní náročnost určení polohy. Klíčové bylo, aby vznikl modul, který bude možné snadno připojit k robotu mBot pomocí jeho standardních součástí. Vzhledem k volbě odometrie za použití optických senzorů a komunikace po I2C sběrnici se tyto požadavky podařilo splnit. Výsledné řešení dosahuje požadované přesnosti, neboť relativní chyby vztažené vůči ujeté vzdálenosti jsou v řádu malých jednotek procent. Navržený modul je možné bez mechanických úprav připojit k libovolné stavebnici mBot. Použitý software umožňuje jednoduchou úpravu parametrů výpočtů pro určení polohy a regulačních konstant použitého regulátoru. Výsledný modul bude využíván na fakultě pro výukové a prezentační účely.

The main goal of this work was to develop upgrades for simple robot kit mBot, which will allow this robot fast and precise movement to coordinates on a smooth surface. It was necessary to choose a suitable method for robot positioning and a suitable way of communication between sensors and mBot's control unit. Important requirements for the final solution were good availability and low price of the used sensors, as well as low computational difficulty. The main idea was to develop a module, which can be easily connected to the mBot robot using only it's standard components. Because of the chosen method for robot positioning (i.e. odometry based on measurements from optical sensors) and communication via I2C bus, all the requirements were met. Solution presented in this work achieves required accuracy, which means that relative errors related to the distance traveled are equal to small units of percents. The developed module can be mounted to any mBot robot without any mechanical changes. Software of the module allows easy adjustment of parameters for positioning calculations and regulator's constants. Final module will be used at the CTU FEE for educational and presentation purposes.