Lumiaurarobotin ohjausjärjestelmän suunnittelu

Abstract

Tässä työssä oli tarkoituksena suunnitella ohjausjärjestelmä automaattiseen lumiaurarobottiin. Työn tavoitteena oli saada aikaan osaluettelo robotin ohjausjärjestelmää varten sekä saada aikaan toiminnallinen kuvaus laitteiston toiminnasta. Erityisesti työssä tarkasteltiin ja pohdittiin erilaisten ohjausjärjestelmän komponenttien toimintaa talvisissa olosuhteissa. Robottilumiauran talvinen toimintaympäristö asettaa erityisvaatimuksia sen sisältämälle ohjauselektroniikalle ja komponenteille. Erilaisia komponentteja verrattaessa otettiin huomioon osien pakkaskestävyys hinta, koko sekä liitettävyys.

Ohjausjärjestelmän perusrakenne suunniteltiin ottamalla selvää erilaisista robottien ohjausjärjestelmistä ja rakennusprojekteista. Tässä työssä suunniteltu ohjausjärjestelmä sisältää toimivan prototyypin valmistamiseen tarvittavat komponentit. Työssä valitut komponentit ovat keskusyksikkö, pitkän matkan anturit, lyhyen matkan anturit, lämpötila- ja kosteusanturit, paikannuslaitteisto, kiihtyvyys- ja suunta-anturit sekä voima-anturit. Lisäksi järjestelmän toiminnasta tehtiin yleisluontoinen kuvaus, jotta komponenttien merkityksestä ja toiminnasta saisi mahdollisimman hyvän ja selkeän kuvan.

Harsh winter environment makes it difficult for robots to get information about their location and surroundings. For an automated snow plough robot it is important to know its precise location and whether there are objects nearby that need to be recognized and avoided. This would ensure a safe and precise operation of the robot.

The objective of this thesis was to study different kind of logic units, sensors and equipment that could give the robot good sufficient about its location and sur-roundings even in extreme winter conditions. Next step was to plan a basic control system for the automated snow plough which would utilize the studied methods for moving, sensing and locating itself. The resulting conclusions and findings could provide valuable information for future robots and machines which are used in winter.

During the project the reliability of several different kind of sensors were studied from the manufacturers websites and datasheets to find out their accuracy and durability in snowy ground and cold weather. It was easy to choose the right types of sensors based on the studies. The main unit of the basic control system for the robot was chosen from a large variety of different kinds of PLCs and controller devices. The chosen RasperryPi microcomputer stood out as an affordable and good alternative for expensive industrial models. The results are a good basis for anyone who is planning or studying anything related to robotics or surroundings sensoring in winter conditions. The sensoring and controlling components used would be a very good choice also for many kinds of industrial purposes in which the parts need to endure cold and extreme conditions.