Automatic management system for the AtlasCar gearbox

Abstract

O veículo AtlasCar é um protótipo desenvolvido pelo Laboratório de Automação e Robótica do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Aveiro, e tem como principais objetivos o estudo de sistemas de segurança ativos e passivos, técnicas de apoio à condução e soluções para a condução autónoma. Até ao momento, uma das maiores limitações a nível da atuação de mecanismos essenciais para a condução autónoma, verificada no AtlasCar, era a ausência de um sistema que permitisse o controlo da caixa de velocidades. Embora o comutador de caixa estivesse já projetado e construído, não possuía nenhum sistema de controlo que permitisse a sua utilização. Com este trabalho pretende-se executar todo o projeto, a construção e a programação de baixo nível de um controlador robusto e eficaz para desempenhar o seu papel no âmbito do projeto AtlasCar. Um protocolo de comunicação fiável entre o firmware do presente mecanismo e o software do AtlasCar será também implementado, devido á grande responsabilidade do dispositivo em questão, de forma a permitir uma condução segura. Outros softwares acessórios á correta utilização deste mecanismo no âmbito do projecto AtlasCar, como um software de calibração e um nodo de ROS para comunicação com o mesmo serão apresentados. É também objetivo deste trabalho a realização de alguns testes de bancada, necessários de forma a comprovar o funcionamento correto quer da programação, quer do protocolo de comunicação criado, recorrendo a um simulador com Hardware-in-the-Loop simplificado, programado em Matlab.

The AtlasCar vehicle is a prototype developed by the Laboratory of Automation and Robotics at the Department of Mechanical Engineering at Aveiro University with the purpose of studying active and passive safety systems, assisted driving techniques and new solutions for autonomous driving. Until now, one of the major faults in what concerns to the actuation of the AtlasCar vehicle’s main driving systems was the absence of a mechanism that would allow the control over the AtlasCar gearbox. Although a mechanism had already been built for this purpose, it had no control system that would allow it to be automatically actuated. The purpose of this work is to present an electronic project for a robust and effective controller to this AtlasCar’s gear selector mechanism. The controller’s construction and its low-level programming is also executed. A reliable communication protocol between the firmware of the mechanism, and the AtlasCar software is also implemented, due to the high responsibility task to be performed by this actuator in the driving process. Other accessory software, like a calibrator for the gear selector mechanism and a ROS Node to perform the communication between the AtlasCar control PC and the mechanism, are also presented. It is also within the scope of this work the execution of several laboratory tests, in order to determine the robustness of both the programming and the communication protocol. These tests will be executed with a simplified Hardware-in-the-Loop simulator, written using Matlab.