Система керування рухом по азимуту колісного робота

Abstract

UA: Об'єктом дослідження є система керування рухом колісного робота по азимуту на основі датчика компаса HMC5883L та п'яти ультразвукових датчиків HC-SR04. Метою роботи є проєктування апаратно-програмної системи керування рухом колісного робота по азимуту з мінімальним відхиленням від курсу під час об'їзду перешкод за допомогою нечіткого керування. Методами дослідження е аналіз наявних підходів до азимутального керування колісними роботами, моделювання нечіткої когнітивної карти в Mental Modeler та нечіткої системи керування в MATLAB. В роботі визначено лінгвістичні змінні системи. Вхідними змінними с відхилення від азимуту та показники п'яти ультразвукових датчиків, розташованих спереду, ліворуч, праворуч, під кутом 45° спереду-ліворуч та 45° спереду-праворуч. Вихідними змінними е напрям pyxy та кут повороту. Сформовано базу правил нечіткого керування для чотирьох сценаріїв pyxy: без перешкод, об'їзд перешкоди, pyx біля кута та комбінований сценарій. Сформовано концептуальну, логічну та фізичну моделі системи у вигляді UML-діаграм. Апаратний прототип системи включая мікроконтролер Arduino Uno, датчик компаса HMC5883L, п'ять ультразвукових датчиків HC-SR04 та драйвер двигунів L298N.

EN: The object of the study is an azimuth motion control system for a wheeled robot based on the HMC5883L compass sensor and five HC-SR04 ultrasonic distance sensors. The purpose of the work is to design a hardware-software azimuth motion control system for a wheeled robot with minimum course deviation during obstacle avoidance using fuzzy control methods. The research methods include analysis of existing approaches to azimuth control of wheeled robots, fuzzy cognitive map modelling in Mental Modeler, and fuzzy logic system simulation in MATLAB. The system linguistic variables are defined. The input variables are azimuth deviation and readings from five ultrasonic sensors positioned at the front, left, right, front-left at 45°, and front-right at 45°. The output variables are motion direction and steering angle. A fuzzy rule base is formed for four motion scenarios: obstacle-free motion, obstacle avoidance, motion near a corner, and a combined scenario. Conceptual, logical, and physical models of the system are presented as UML diagrams. The hardware prototype includes an Arduino Uno microcontroller, HMC5883L compass sensor, five HC-SR04 ultrasonic sensors, and L298N motor driver.