הפקולטה להנדסה - המגמה להנדסה מכנית

 

מאי 2002

 

 

מימוש סכימות בקרה קונבנציונליות ומבוססות אינטליגנציה מלאכותית (AI) על רובוט אוטונומי

 

תקציר לספר ספר הפרוייקטים

 

פרוייקט גמר

 

 

 

הכין: רפי לגזיאל

מנחה: גדעון אביגד

מקום הביצוע: אוניברסיטת תל-אביב

 

 

 

 

     

תקציר מנהלים

 

נושא הפרוייקט –

מימוש סכימות בקרה קונבנציונליות ומבוססות אינטליגנציה מלאכותית ((AI  על

רובוט אוטונומי.

 

תאור הנושא –

 הרובוט האוטונומי הינו פלטפורמה אטרקטיבית ונוחה ללמידה ומחקר בתחום הבקרה.

על הרובוט ניתן לבדוק בקלות יחסית את ישומן של סכמות ושיטות בקרה שונות תוך ביצוע משימות מגוונות. לשם תיכון רובוט מודולרי, בחירת מרכיביו והחומרים, בנייתו, אחזקתו והרכבתו בוצע סקר ספרות מקיף וממצה. לצורך הבניה וביצוע הפרויקט בוצע מידול מכני, קינמטי-דינמי של הרובוט ונסיעתו. בוצעו סימולציות ממוחשבות ב- Matlab  כדי לבחון סכמות בקרה ובקרים שונים עבור הרובוט. מתוך תוצאות הסימולציות ולאחר בניית הרובוט בוצעו ניסויים עליו. לצורך מימוש הסכימות נבחרה בעיית העקיבה לאורך קיר. נבחנו סכימות בקרה פשוטות כגון: P ,  PI ו- PID . בשלב מתקדם יותר, נבחנו סכימות בקרה מבוססות בקרה עמומה. תוצאות הניסויים נותחו והושוו לתיאוריה, ושימשו להסקת מסקנות לגבי טיב והצלחת הבקרה שתוכננה.

 

מטרות הפרוייקט –

 

מהות העבודה –

הפרוייקט כלל מידול, סימולציה, פיתוח, תיכון ובנייה של רובוט אוטונומי מבוסס מיקרומעבד דיגיטלי המשמש כבקר ניתן לתיכנות. סכימות הבקרה שתוכננו נכתבו בשפת C. תוצאות הבקרה נשלחו לעיבוד ממוחשב.

 

הפתרון הנבחר –

לצורך בעיית העקיבה נבנה רובוט אוטונומי, מבוסס הנעה דיפרנציאלית עם מערך של 4 חיישני מרחק. צמד מנועי DC מבוקר ע"י בקר 68HC11 של מוטורולה. שפת התכנות שנבחרה היא שפת IC (Interactive C) והמהדר הינו ICC11 . התקשורת לרובוט בוצעה באמצעות כרטיס תקשורת מבוסס ממשק טורי RS232 . הרובוט נע עצמאית, נתוני העקיבה אוחסנו במערך הזיכרון שעל הרובוט ולאחר סיום ההרצה נשלחו למחשב לעיבודן וניתוחן.

לשם השוואה, נבנתה זירת ניסויים המכילה מסלול עקיבה דינמי ומשתנה אשר ביכולתו להדגיש את יתרונות/חסרונות הסכימות הרלוונטיות.

 

 

 

 

 

 

הרובוט וזירת הניסויים שנבנתה

 
 
 

 

 

 

 


תוצאות ומסקנות –

 

כדאיות כלכלית –

הפרוייקט, עקב אופיו המחקרי, אינו בא להחליף מערכת קיימת או לפתור בעיה מסויימת. לא נדרש פתרון לבעיית ייצור או פיתוח ולכן לא ניתן להשוותו לפרוייקטים אחרים מבחינה כלכלית. יחד עם זאת, במהלך ביצוע הפרוייקט נדרשתי לתכנן מערכת מכאטרונית במגבלות התקציב שהועמד לרשותי. סקר שוק מפורט ובחינת אלטרנטיבות קיימות לרכישת רובוט מוכן, הוכיחו כי אלטרנטיבת רכש רובוט מוכן דורשת הקצאת תקציב גדולה הרבה יותר מזו שנוצלה לבניה עצמית של הרובוט .