Fenris, Mecanum bil
Abstract
I dette tverrfaglige bachelorprosjektet for ingeniørstudentene ved USN Kongsberg har formålet vært å bygge, koble og programmere en elektrisk bil med mecanumhjul fra bunnen av. Per 2024 er bilen i sin tredje iterasjon som bachelorprosjekt. For å sikre at det ikke blir nødvendig å bygge bilen opp igjen etter denne iterasjonen, er det lagt et stort fokus på å lage en god, solid og modulær base som kan utvikles videre. USN har hatt som ønske at bilen kan brukes som et demonstrasjonsobjekt for å kunne vises frem til nye studenter og andre besøkende, som et bevis på hva ingeniørstudentene ved USN Kongsberg kan få til ved slutten av bacheloren. Gjennom samarbeidet mellom maskin, elektro og data er bilen i den beste iterasjonen hittil.
Maskin har laget en ny modulær grunnmur for videre utvikling av prosjektet. Rammen er laget av aluminiumsprofiler, 3D-printede deler og finerplater. Det nye dempede hjulopphenget med innebygd motor og reduksjonsgir gir bilen mulighet for endring skulle det være behov. Alt av dette har blitt designet ved bruk av SolidWorks der hjulopphenget har blitt analysert. Resultatet av disse nye endringene har gjort bilen mer kompakt og modulær. Maskin har fått et sett med krav fra kunden, og disse har vært helt sentrale i utviklingen.
Elektro har utviklet et ledningsnett som er nødvendig for operasjon av bilen. Den har blitt utviklet for å være enkel å forstå og utvikle videre, samt tilfredsstille kravene fra oppdragsgiverne. Det har også blitt laget et hovedkort som inneholder mikrokontrollene med kommunikasjonsmoduler. Elektro-koblingsskjema er laget i KiCAD, og inneholder alt av nødvendig informasjon for videre bruk. Fokuset var på trygg og god funksjonalitet av produktet. Ledere er koblet med god mekanisk kontakt og beskyttet. Testingen av alle elektrokomponentene ble gjort før og etter oppkobling. Sikkerheten er forsterket med BMS og programmert i motorkontollerne.
Data har utviklet et komplisert styringssystem til mecanumbilen i Zephyr, som er et sanntids-operativsystem. Den kan kjøre i åtte laterale kjøreretninger, og rotere rundt sin egen akse. Disse styres trådløst ved hjelp av en joystickkontroller koblet til bilen med Bluetooth. For å oppnå trygg kjøring, sammenlignes joystick- og sensor-dataen fra fire ultrasoniske sensorer, for å unngå kollisjon med omgivelsene. Funksjonaliteten er fordelt på tre mikrokontrollere. Én for håndtering av sensorene, én for databehandling av sensor- og joystickverdier, og én for motorstyring, basert på den behandlede dataen. Dataflyten og kommunikasjonen mellom mikrokontrollerne er muliggjort ved hjelp av CAN-BUS, som er en prioritetsbasert kommunikasjonsprotokoll med høy datahastighet. Sammen utgjør alle disse funksjonalitetene en god base for styring og håndtering av bilen.