1697

В теле самой программ происходит проверка условий на первый вход-

ной ключ, который отвечает за выполнения определенного действия. После определения входных параметров они передаются в функцию и выполняются требуемые операции.

Всего используется шесть различных типов. При получении параметра

«33» выполняется поворот требуемого сервомотора, параметр «44» отвечает за набор определенного количества жидкости на дозаторе. Значение «55»

выполняет нажатие на синюю кнопку, которая является системной на дозато-

ре, параметр «66» производит сброс пипетки, параметр «77» выполняет нажатие на клавишу enter и, используя значение «99», мы можем изменить значение энергонезависимой памяти.

5.5 Принцип работы приложения для компьютера

Основной функционал программ для персонального компьютера со-

стоит в том, чтобы позволить управлять химической лаборатории в реаль-

ном времени, позволять создавать свои алгоритм и воспроизводить ранее написанные.

Так как всё управление происходит через COM порт, каждый раз необходимо указывать в какой именно порт необходимо отправить данные,

в противном случае программа не будет выполнять свой основной функци-

онал. Чтоб узнать номер порта необходимо подключить микроконтроллер и посмотреть в диспетчере устройств номер, к которому привязана платфор-

ма.

Для создания протокола управления микроконтроллером программа производит сбор информации с текстовых полей и формирует пакет, кото-

рый в дальнейшем отправляется на микроконтроллер. Процесс создания и отправления происходит только после нажатия соответствующей кнопки на форме. Таким образом, за раз можно управлять только одним сервомото-

ром. Это позволяет более точно скоординировать положение в простран-

стве.

В качестве считаемых параметров выступает угол поворота и время задержки в миллисекундах. Номер сервомотора присвоен каждой кнопке,

что делает достаточно наглядным процесс управления.

После отправки каждого пакета, он дублируется в специальный лог,

который в дальнейшем можно сохранить и повторить. Помимо этого, мож-

но полностью отчистить лог или поставить метки, а также исправлять ин-

формацию непосредственно в самой программе. Также имеется возмож-

ность оставлять комментарии, что позволяет структурировать полученные алгоритм.

Все выполнения алгоритм сохраняются в специальный файл, который создается при нажатие на клавишу, для сохранения алгоритма. За счет ис-

пользования текстового формата, полученные алгоритм можно исправлять в любом текстовом редакторе, а так же компоновать, ранее полученные ал-

горитмы.

Для отправления сформированного пакета данных используется функция serialPort1.Write() которая позволяет записывать указанное число байтов в последовательный порт, используя буфер в котором хранится ин-

формация о требуемом двигателе и угле поворота.

На форме присутствует возможность изменять объём жидкости элек-

тронного дозатора и производить нажатие на требуемые кнопки. Таким об-

разом, имеется возможность изменять значение, хранящееся в энергонеза-

висимой памяти, и задавать требуем объём, который измеряется в микро-

литрах и изменяет свое значение за раз на пять единиц. Максимальное зна-

чение 1000 микролитров, минимальное значение 50.

Для фиксации выбранного значения предусмотрены кнопки, позво-

ляющие произвести нажатие enter на дозаторе. Помимо этого есть кнопки,

позволяющие произвести сброс использованного наконечника и нажать си-

нюю кнопку, которая является системной.

Таким образом, было разработано программное обеспечение для управления химической роботизированной лабораторией, выполняющая

основной функционал, а так же написана программа для микроконтролле-

ра, которая позволяет принимать входную информацию с персонально компьютера и выполнять требуемые действия.

5.6 Практические результаты

В результате проделанной работ были изучен принципы работы микро-

контроллера, изучен способ передачи данных и управления платформ ардуи-

но с помощью компьютера, особенности работы с COM портом. Составлен специальный проток передачи данных, который позволяет управлять основ-

ными функциями химической лаборатории.

Благодаря универсальности протокола, возможно расширять структуру программ микроконтроллера и приложения для персонального компьютера.

Так же разработано программное обеспечение для микроконтроллера,

который позволяет принимать данные и обрабатывать, приводя в движение манипулятор и химический дозатор. Программа имеет модульную структуру,

что позволяет расширять и улучшать имеющиеся команды.

Для управления химическим дозатором использовались электронные ключи, которые подключаются непосредственно к самой вычислительной платформе и позволяет нажимать определённые кнопки. В проекте использо-

валось два мультиплексора, которые управляются с помощью четырёх вход-

ных сигналов. Благодаря этому имеется возможность набирать жидкость,

сливать выбирать требуемое количество жидкости и производить сброс ис-

пользованной пипетки.

Программа для персонального компьютера разработана, чтобы созда-

вать свои алгоритм и воспроизводить их в будущем. Благодаря данному про-

граммному обеспечению были написаны несколько библиотек, позволяющие производить некоторые стандартные операции, такие как открытие химиче-

ской посуды, захват дозатора и другие.

Также данная программа составляет пакет для управления данных, ко-

торые передаются на микроконтроллер и отображаются в логе. Для удобства

пользования имеется возможность редактировать, оставлять комментарии и сохранять написанные ранее алгоритмы.

Для начала работы с приложением необходимо выбрать соответствую-

щий ком порт, в противном случае не будут выполнять необходимые коман-

ды. Так же имеется кнопка для закрытия порта. Эта функция необходима для стабильной работы. Если отключить аппаратный комплекс от компьютера происходит сбой на платформе ардуино, поэтому необходимо производить ручное отключение в программе. На рисунке 20 изображен процесс выбора необходимого порта.

Рисунок 20 – Выбор требуемого порта

Программа имеет несколько вкладок, где первая вкладка предназначена для создания собственных алгоритмов, а вторая вкладка непосредственно для воспроизведения ранее написанных.

В первой вкладке имеет блок для управления каждым сервомотором,

где имеется возможность задать необходимый угол поворота и задержку.

При нажатии на клавишу происходит формирование сигнала и выполнение движения.

Второй блок предназначен для управления дозатором. Имеется воз-

можность задать необходимый объём для забора, который будет набран на дозаторе автоматически путем набора требуемых нажатий. Так же имеется область для изменения начального значения объёма, исходя из которых, бу-

дет вычисляться необходимые операции. Данная функция необходима, так

как иногда имеется возможность воспользоваться дозатором без микро-

контроллера, а так же заменить ранее используемый дозатор. Так же для удобства имеется дополнительные кнопки, благодаря которым можно изме-

нить некоторые параметры химического дозатора.

Третья область предназначена непосредственно для сохранения вы-

полненных алгоритмов, где имеется возможность редактирования каждой операции. Так же имеется кнопка для постановки метки, которая позволяет визуально разграничивать выполненные действия, при необходимости, воз-

можно, полностью отчистить рабочее окно. Интерфейс программ предостав-

лен на рисунке 21.

Рисунок 21 – Интерфейс программ для персонального компьютера.

Вторая вкладка имеет только одну кнопку, которая отвечает за воспро-

изведение написанных алгоритмов. Открывается ранее заданный файл и вос-

производит все операции, записанные в нем. Так же в данном окне имеется возможность изменить или скопировать все выполненные ранее операции.

Для воспроизведения другого алгоритма необходимо изменить содердимое исполняющего файла. На рисунке 22 показано содержание второй вкладки.

Рисунок 22 – Содержание вкладки «Воспроизвести» Программное обеспечение, используемое в микроконтроллере, распо-

знает несколько типов команд, что придает модульность конструкции и поз-

волит в дальнейшем расширить функционал, позволяя управлять другими устройствами.

В качестве основного устройства был использован манипулятор с ше-

стью степенями свобод, способный поднимать около пятидесяти грамм в вы-

тянутом состоянии. В дальнейшем была изменена конструкция, заменены серводвигатели на более мощные, что позволило увеличить вес поднятия до

150 грамм, а также было усиленно захватывающее устройство для более плотного захвата различных предметов.

Для переливания и дозирования жидкости использовался автоматиче-

ский дозатор, способный автоматически сбрасывать использованные пипет-

ки. Для управления данных устройством необходимо было заменить саму конструкцию. В результате модификации был удален встроенный аккумуля-

тор, выведен интерфейс подключения кнопок управления для дистанционно-

го взаимодействия, подключено отдельное питание и шина управления.

В результате выполненной работы был разработан химический мани-

пулятор, способный взаимодействовать с химическими элементами, а также производить забор, слив жидкости, сбрасывать использованные пипетки, от-

крывать и закрывать химическую посуду, захватывать и ставить в исходное положение химический дозатор.

В качестве управляемого органа служит платформа Ардуино, благода-

ря которой производятся различные вычисления и управления другими устройствами. Так же было написано программное обеспечение для микро-

контроллера и персонального компьютера, для удобного управления кон-

струкции, создания алгоритмов и воспроизведение ранее написанных. В ка-

честве питания используется блок с достаточным запасом мощности для всей конструкции и возможностью ее расширения в будущем.

Так же предполагается улучшение проекта, разработкой нового мани-

пулятора способного двигаться с высокой точностью, и поднимать большой вес. Так же предполагается изготовить модульную систему для более точных или быстрых задач.