Σχεδιασμός και κατασκευή ενσωματωμένου συστήματος για έλεγχο και λειτουργία κινούμενου οχήματος

• Κύριος συγγραφέας: Χρονόπουλος, Δημήτριος
• Άλλοι συγγραφείς: Καλύβας, Γρηγόριος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2012
• Θέματα: Ενσωματωμένα συστήματα; Οχήματα; Embedded systems; Vehicles; ZigBee PRO; 629.893 2

Ένα rover όπως το Sojourner είναι, ή τουλάχιστον περιέχει μέσα του, ένα ενσωματωμένο σύτημα. Με τον όρο ενσωματωμένο σύστημα εννοούμε κάθε υπολογιστικό σύστημα το οποίο είναι σχεδιασμένο να εκτελεί συγκεκριμένες λειτουργίες για τον έλεγχο ενός μεγαλύτερου και ευρύτερου συστήματος. Πρόκειται λοιπόν για ένα σύστημα που εξυπηρετεί έναν εξειδικευμένο σκοπό σε αντίθεση π.χ. με τους προσωπικούς υπολογιστές, που είναι γενικού σκοπού. Ένα τέτοιο ενσωματωμένο σύστημα επιχειρήσαμε να κατασκευάσουμε στα πλαίσια αυτής της διπλωματικής εργασίας, για να μπορέσουμε να ελέγξουμε ένα δικό μας όχημα. Το όχημα μας και το γενικότερο θέμα της διπλωματικής έχει ως πρότυπο το Sojourner, το πρώτο όχημα που κινήθηκε στην επιφάνεια του Άρη, και στο βαθμό που είναι εφικτό θα το αναπαράγουμε. Σε αυτό το σημείο είναι καλό να επισημάνουμε ότι παρά την ιδιαίτερη πηγή έμπνευσης αυτής της εργασίας, οι εφαρμογές που έχει ένα rover δεν περιορίζονται στη πλανητική εξερεύνηση. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε κάθε περίπτωση όπου η πρόσβαση για τον άνθρωπο είναι δύσκολη ή επικίνδυνη. Ένα κατάλληλα εξοπλισμένο rover για παράδειγμα μπορεί να αντικασταστήσει τα μάτια και τα χέρια του ανθρώπου στο εσωτρικό ενός πυρηνικού αντιδραστήρα ή ενός ηφαιστείου, όπου οι συνθήκες καθιστούν την ανθρώπινη παρουσία αδύνατη. Μια άλλη περίπτωση όπου ένα rover είναι χρήσιμο πάνως στη γη είναι σε αποστολές διάσωσης ανθρώπων σε συντρίμια κτηρίων όπου η απόκτηση εικόνας είναι δύσκολη. Εκτός αυτού οι δομές που θα υλοποιήσουμε και το hardware που θα χρησιμοποιήσουμε, είναι βασικές για κάθε ενσωματωμένο σύστημα. Οπότε πολλά επιμέρους κομμάτια της εργασίας έχουν αξία αφ’εαυτού τους. Για παράδειγμα η υλοποίηση ενός συστήματος ασύρματης επικοινωνίας έχει ευρύτατες εφαρμογές σήμερα. Το ίδιο ισχύει και για ένα λειτουργικό συστήμα που θα καλύπτει real time περιορισμούς, κάτι απαραίτητο για τη πλειοψηφία των ενσωματωμένων συστημάτων. Από αυτά γίνεται αντιληπτή η σημασία που έχει ο σχεδιασμός και η κατασκευή του οχήματος μας. Οι δυνατότητες που θέλουμε να έχει το δικό μας όχημα κινούνται στα 5 σημεία που αναφέραμε ότι είναι κοινά σε όλα τα rovers. Φυσικά κάποια στοιχεία όπως εξειδικευμένα επιστημονικά εργαλεία, τα οποία συλλέγουν δείγματα, δεν θα ενσωματωθούν. Δεν θα ενσωματωθούν ούτε μηχανισμοί προστασίας, προφανώς, από τις δύσκολες συνθήκες ( ακραίες θερμοκρασίες, ακτινοβολία ) που επικρατούν στο διάστημα και σε ξένους πλανήτες. Επίσης αν και θα προστεθεί ένας μηχανισμός ανίχνευσης εμποδίων, ώστε το σύστημα να γίνει αυτόνομο, δεν θα γίνει καμία αναφορά σε αυτό, στο παρών έγγραφο, καθώς αποτελεί αντικείμενο του δευτέρου μέρους αυτού του εγχειρήματος και κομμάτι άλλης διπλωματικής εργασίας. Ο στόχος λοιπόν αυτής της διπλωματικής είναι να κατασκευαστεί το όχημα με μία βασική λειτουργικότητα. Αυτό πρακτικά σημαίνει ότι θα χρειαστεί, πρώτον να δημιουργήσουμε ή να προμηθευτούμε τα μηχανικά μέρη που θα αποτελέσουν το σκελετό του οχήματος και να τον συνθέσουμε και δεύτερον να επιλεγεί το hardware που θα με το σωστό προγραμματισμό θα δίνει στο όχημα μας τις δυνατότητες που θέλουμε. Θα χρειαστεί δηλαδή να σχεδιάσουμε ένα βασικό λειτουργικό σύστημα που θα καλύπτει τις όποιες ανάγκες και περιορισμούς μας. Στο τέλος θα έχουμε ένα όχημα το οποίο θα μπορούμε να ελέγχουμε ασύρματα από έναν υπολογιστή. Το όχημα αυτό θα έχει τις βάσεις, είτε όσον αφορά το hardware, είτε όσον αφορά το software, ώστε να είναι δυνατή η προσθήκη επιπλέον υλικού, εξαρτημάτων και υπολογιστικών διεργασιών.