Remote-controlled decontamination robot based on CODESYS for Raspberry Pi

Vid institutionen för tillämpad fysik och elektronik, Umeå universitet, bedrivs utbildning och forskning inom bland annat automation och robotik. Syftet med projektet är att skapa en robot där rapporten skall kunna användas för att förenkla framtida utlärningar inom de ämnen projektet tar upp. Projektets mål är att designa, skapa och programmera en saneringsrobotprototyp med hjälp av utvecklingsgränssnittet CODESYS. För att möjliggöra sanering används UVC-ljus. UVC är en kategori inom UV-ljus där endast ett spann av våglängder innefattas, vilka bevisats ha bakteriedödande effekt. Robotens design är ritad i CAD och är måttanpassad utefter den hårdvara som används. Vidare består robotens chassi av två plexiglasplattor som laserskärs med färdiga hålbilder. Chassit sätts ihop med hjälp av sex M6-gängstänger, vilket skapar två plan där komponenter kan skruvas fast i de laserskärda hålbilderna. Roboten använder sig av motorstyrningskort, servomotorer och mecanumhjul där styrning sker med hjälp av två stycken joysticks. Joysticksen i samband med teoretiska rörelseekvationer möjliggör omnidirektionell rörelse. Vidare används ett reläkort för styrning av både UVC-lampor och signallampa. Roboten programmeras i CODESYS som ett ”Function Block Diagram” (FBD) där en mängd nya programbibliotek blir implementerade. Genom användning av CODESYS visualiseringsverktyg skapas ett användargränssnitt som gör att roboten kan fjärrstyras via ett webbgränssnitt. Projektet uppnådde sju av åtta krav från kravspecifikationen vilka validerades via fem uppsatta testscenarion. Resultatet är en robot som kan styras i valfri riktning via WiFi genom exempelvis en smartphone. Reläets olika portar öppnas och stängs genom programmerade funktioner, knappar och en IR-sensor vars uppgift är att avläsa kroppslig värme. Vid fortsatt utveckling av roboten skulle en kamera kopplats in och använts i HMI-gränssnittet, vilket hade möjliggjort telestyrning. Fler styrningsalternativ hade också kunnat implementerats, exempelvis genom att lägga till en knapp som gör att roboten roterar 90 grader.At the Department of Applied Physics and Electronics, at Umeå University, education and research are conducted in areas such as automation and robotics. The purpose of the project is to create a robot, where the report can be used to assist future learning within the subjects covered by the project. The goals of the project are to design, create and program a decontamination robot prototype using the development interface CODESYS. UVC-light will be used to achieve this sanitation. UVC is a category of UV light which includes a limited range of wavelengths, that have been shown to have bactericidal effect. The robot is designed in CAD using the measurements of the hardware used. Furthermore, the robot's chassis consists of two plexiglass plates that are laser cut according to predetermined hole patterns. The chassis is assembled using six M6 threaded rods. The design constitutes two levels onto which the components can be mounted. The driveline consists of motor control boards, servomotors and mecanum wheels. Two joysticks are used to control the steering of the robot. The joysticks in relation with theoretical equations enables omnidirectional motion. Furthermore, a relay card is used for controlling both UVC and the signal lamp. The robot is programmed in CODESYS as a "Function Block Diagram" (FBD) where several new program libraries are implemented. By using CODESYS’ visualization tool, a user interface is created where the robot can be remotely controlled via a web interface. Seven out of eight requirements were achieved in the project. The achieved requirements were all validated through five test scenarios. Furthermore, the robot can be steered in any direction via Wi-Fi through inter alia a smartphone. The various ports of the relay are controlled by programmed functions and buttons, which can be overridden in the case of body heat being detected by an IR sensor. If the robot were to be further developed, a camera could be connected and used in the HMI, which would have enabled distance remote control. Furthermore, several control options could have been implemented, for example a button that allows the robot to rotate 90 degrees