Odometrický modul pro mobilní robot

Abstract

Hlavním cílem této práce byl návrh a zprovoznění odometrického modulu pro mobilní robot envMap. Modul zpracovává signály z enkodérů a následně vypočítává polohu a natočení robotu spolu s pravděpodobností jeho výskytu. Vypočtená data jsou spolu s časovou značkou získanou z GPS odesílána do nad-systému pomocí sériového rozhraní. K realizaci byla zvolena vývojová deska STM32F407G. Časovače desky jsou nastavitelné do funkce enkodéru, což minimalizuje možnost ztráty informace. Byly navrženy dvě desky plošných spojů: redukce k GPS pro přivedení potřebného signálu 1PPS a nasazovací deska pro STM32F4. V této práci jsou uvedeny rovnice pro výpočty odometrických informací i pravděpodobnosti výskytu. Pro výpočet pohybu robotu je zvolena rovnice uvažující pouze pohyb po rovinné ploše. Dále je popsána struktura programu pro STM32 a jeho funkčnost. Ve výsledcích je uvedeno kompletní schéma zapojení spolu s popisem obslužného programu a jednotlivých komunikačních zpráv. Závěrem práce jsou popsána a vyhodnocena měření zjišťující parametry robotu a finální odometrické měření porovnané s GPS lokalizací jako referencí.The main objective of this work was the development and realization of odometric module for mobile robot envMap. The module processes signals from the incremental encoder and then calculates the position and direction of the robot together with the probability of its occurrence. The calculated data with a time stamp obtained from the GPS, are then sent to the above-system via the serial interface. For the realization the development board STM32F407G was chosen. f this board can be configured to function as an encoder input. This minimizes the possibility of encoder data loss when external interrupts are handled. The STM32F4 will not be any pull-back in the later development as there are plenty of peripherals on STM32F4. They were designed with two printed circuit boards: the reduction for the GPS module and shield-board for STM32F4. The equations for calculating odometric information and the probability of occurrence are included in this work. To calculate the movement of the robot, the equation considering only the movement on the plane surface is chosen. Later in this thesis there is also description of the source code for the STM32 and its functionality. In the results there is a complete connecting diagram along with the description of the utility program ODOMAT and communication messages. Finally, measurements correcting systematic error in parameters of the robot are described and there is the final odometry measurements compared with GPS localization as ground truth.