ПРЕДПОЛАГАЕМАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫМИ ТРАНСПОРТНЫМИ ТЕЛЕЖКАМИ

PROPOSED SCHEME OF CONTROL SYSTEM FOR AUTOMATIC GUIDED VEHICLE

Alevtina Bazikalova

student, Bauman Moscow State University,

Russia, Moscow

Uriy Zabegaev

student, Bauman Moscow State University,

Russia, Moscow

Sofia Manolii

student, Bauman Moscow State University,

Russia, Moscow

Ivan Efimov

student, Bauman Moscow State University,

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрена предполагаемая схема системы управления автоматизированной тележкой. Описаны основные компоненты системы управления, включая главный контроллер Arduino Uno, блок управления приводом, а также разнообразные датчики (линии, ультразвуковой дальномер, температуры, напряжения и силы тока). Представлены дополнительные средства обеспечения безопасности, такие как светозвуковая сигнализация и кнопка аварийного отключения. Подробно рассмотрены особенности каждого компонента, схемы их подключения и функциональные возможности, необходимые для эффективного управления тележкой и обеспечения её безопасности.

ABSTRACT

The article discusses the proposed control system scheme for Automatic Guided Vehicle. It describes the main components of the control system, including the main controller Arduino Uno, the drive control unit, and various sensors (line sensor, ultrasonic rangefinder, temperature, voltage, and current sensors). Additional safety measures are presented, such as light and sound signaling and an emergency power-off button. The features of each component, their connection schemes, and the functional capabilities necessary for effective cart management and safety assurance are thoroughly examined.

Ключевые слова: система управления, AGV, управляемая тележка, навигация, схема системы управления AVG.

Keywords: control system, AGV, automatic guided vehicle, guided vehicle, navigation, AVG control system scheme.

Цель данной статьи — рассмотреть проектирование системы управления для автоматизированной тележки. Описываются ключевые компоненты, необходимые для эффективной работы, включая основной контроллер Arduino Uno, блок управления приводом и различные датчики, такие как датчик линии, ультразвуковой дальномер, а также датчики температуры, напряжения и силы тока. Особое внимание уделяется интеграции средств обеспечения безопасности, включая светозвуковую сигнализацию и кнопку аварийного отключения питания. Анализируются функциональные возможности и взаимодействие каждого компонента для обеспечения эффективного управления и безопасности тележки.

Система управления должна включать в себя:

1) Главный контроллер Arduino Uno

2) Блок управления приводом

3) Датчики:

3.1) Датчик линии

3.2) Ультразвуковой дальномер

3.3) Датчики состоянии:

- Датчик температуры

- Датчики напряжения

- Датчики силы тока

4) Дополнительные средства обеспечения безопасности

В качестве ПЛК был выбрал Arduino Uno. Электрическая схема контроллера найдена, но смысл рассматривать ее отсутствует. Требуется спроектировать систему управления «вокруг» контроллера. Это позволить определить, является ли функционал достаточным и не является ли значимо избыточным. Найдены габаритный чертеж и схема распиновки:

Рисунок 1. Габаритный чертеж контроллера

Рисунок 2. Распиновка контроллера

Пины питания:

1) VIN: Входной пин для подключения внешнего источника напряжения в

диапазоне от 7 до 12 вольт.

2) 5V: Выходной пин от стабилизатора напряжения с выходом 5 вольт и

максимальным током 1 А. Регулятор обеспечивает питание микроконтроллера и другой обвязки платы.

3) 3V3: Выходной пин от стабилизатора напряжения с выходом 3,3 вольта и максимальным током 150 мА.

4) IOREF: Вывод предоставляет платам расширения информацию о рабочем

напряжении микроконтроллера. В нашем случае рабочее напряжение

платформы 5 вольт.

5) AREF: Пин для подключения внешнего опорного напряжения АЦП

относительно которого происходят аналоговые измерения при

использовании функции analogReference() с параметром «EXTERNAL».

6) GND: Выводы земли.

Порты ввода/вывода

1) Пины общего назначения: 20 пинов: 0–19

Логический уровень единицы — 5 В, нуля — 0 В. К контактам подключены

подтягивающие резисторы, которые по умолчанию выключены, но могут быть включены программно.

2) АЦП: 6 пинов: 14–19 / A0–A5

Позволяет представить аналоговое напряжение в виде цифровом виде. Разрядность АЦП не меняется и установлена в 10 бит. Диапазон входного напряжения от 0 до 5 В, при подаче большего напряжения микроконтроллер может выйти из строя.

3) ШИМ: 6 пинов: 3, 5, 6 и 9–11

Позволяет выводить аналоговое напряжение в виде ШИМ-сигнала из цифровых значений. Разрядность ШИМ не меняется и установлена в 8 бит.

4) I²C Для общения контроллера c платами расширения и сенсорами по интерфейсу I²C.

I²C: пины SDA/18/A4 и SCL0/19/A5

5) SPI Для общения контроллера c платами расширения и сенсорами по

интерфейсу SPI.

SPI: пины MOSI/11, MISO/12 и SCK/13

6) Serial/UART Для общения контроллера c платами расширения и сенсорами по интерфейсу UART.

Serial: пины TX1/1 и RX1/0. Контакты также соединены с соответствующими выводами сопроцессора ATmega16U2 для общения платы по USB.

Внимание следует обратить на пины 1-20, 5V и GND. Именно они силы тока потребуются в дальнейшем для коммутации контроллера с периферийными устройствами.

Для связи каждой тележки с центральным терминалом требуется реализовать функцию беспроводной передачи данных. Одним из решений может стать использование Wi-fi модуля RSP82366. Существует также модификация Arduino Uno со встроенным Wi-fi модулем. Общение между Arduino Uno и ESP 8266 происходит по двухпроводной логической шине.

Рисунок 4. Подключение Wi-Fi модуля к Arduino

Список литературы:

1. Сайт компании ООО «3Д-Технологии.РУ» [Электронный ресурс]. URL: http://agvrobot.ru/dlya-chego-agv.html
2. Проект “Интеллектуальные Конвейерные Системы” [Электронный ресурс]. URL: https://metrarobotics.ru/projects/vnedrenie-bespilotnyh-robotizirovannyhtelezhek-dlja-proizvodstvennyh-zadach-kompanii-severstal/
3. База знаний «Амперика» [Электронный ресурс]. URL: http://wiki.amperka.ru/products:arduino-uno
4. Интернет-магазин «Робот чип» [Электронный ресурс]. URL: https://robotchip.ru/
5. Интернет-магазин «3DIY» [Электронный ресурс]. URL: https://3d-diy.ru/
6. Блум Дж. «Изучаем Arduino: инструменты и методы технического волшебства.» 2-е изд.: пер. с англ. — СПб.: БХВ-Петербург, 2020 [1, с. 277].
7. Петин В.А., Биняковский А.А. «Практическая энциклопедия Arduino» 2-е издание, дополненное, Москва, 2020 [1, с. 166].