Entwurf der Ansteuerung eines einachsigen Roboters mit VHDL

Entwurf der Ansteuerung eines einachsigen Roboters mit VHDL

Die Aufgabenstellung dieser Diplomarbeit setzte auf der vorhergehenden Arbeit auf. Der einachsige Roboter sollte umgebaut und die Steuerung angepasst werden. Dabei wurden die Erkenntnisse aus der früheren Arbeit benutzt, mit Teilweise neuen Bauteilen eine Regelung zu entwerfen, die dem Roboter ermöglicht selbständig das Gleichgewicht zu halten. Der Roboter sollte mittels eines Beschleunigungssensors seine Neigung ermitteln und mit dem Antrieb ausgleichen um in Waage stehen zu bleiben. Die Roboterplattform wurde vom Grund auf überarbeitet. Die neuen Motoren und Motortreiber der Firma Faulhaber machten eine vollständig neue Motoransteuerung notwendig. Auch der mechanische Aufbau des Roboters musste den neuen Komponenten angepasst werden. Ein neuer Beschleunigungssensor (ADXRS 401 von Analog Devices) wurde in dieser Arbeit getestet. Da sich dieser als nicht geeignet erwies, wurde die Ansteuerung des bereits in der letzten Arbeit verwendeten Sensors (ADXL 203 von Analog Devices) überarbeitet. Auch der Einbauort des Sensors wurde optimiert, was eine deutliche Reduzierung der Vibrationen mit sich brachte. Die Messwerte des Sensors wurden mit verschiedenen Filtern geglättet und gemittelt. Eine Regelung der Plattform wurde mittels eines P-Reglers realisiert. Die Ansteuerung des LCD-Displays wurde weitestgehend aus der vorhergehenden Diplomarbeit übernommen und an die in dieser Arbeit verwendete Steuerung angepasst. Zum Schluss dieser Arbeit wurde eine Hardwareevaluierung durchgeführt. Hierbei wurden die Laufzeiten der Signale durch die einzelnen Komponenten und die grundsätzliche Verwendbarkeit in dieser Roboterplattform untersucht. Daraufhin wurden Vorschläge gemacht, die eine Realisierung der einachsigen Roboterplattform mit Hilfe anderer Hardwarekomponenten ermöglichen.

Adam Maczka, Dezember 2007