Зарегистрирован: 12 фев 2010, 11:47 Сообщения: 21 Откуда: Москва
Всем привет!
Никогда раньше не занимался робототехникой, хотя с большим удовольствием наблюдал за чужими разработками в этой области. По вашему форуму тоже никогда не лазил, но, конечно же, натыкался на него несколько раз, когда искал какие-то примеры по AVR'кам. Но вот я заметил, что здесь проводятся OFFLINE-соревнования, плюс находятся люди, принимающие в них участие, к тому же (в большинстве случаев) не с конструкторами Лего, а с самыми настоящими самоделками . Эти факты не оставили меня равнодушным и я решил собрать свой лайн-трейсер чтобы тоже поучаствовать... и собрал! Ко дню окончания соревнований я, правда, не успел, но о роботе всё же расскажу.
Шасси собрано из пластика толщиной 1 мм. Если его равномерно прогреть, то он легко гнётся и потом сохраняет преданную ему форму. К тому же листы без труда режутся ножницами и склеиваются между собой. Конструкция разборная - все детали скреплены друг с другом винтами. Роль опорного/подруливающего колеса выполняет модифицированное прижимное колёсико из механической (шариковой) мышки. Как позже выяснилось, со своими функциями оно хорошо справляется, да и пылищи собирает совсем не много. Для того, чтобы робот не опрокидывался при сильном ускорении, сзади размещёна пружинящая опора в виде буквы S. На испытаниях стало ясно, что можно и без неё, но при резком старте с места нос задирается почти на сантиметр.
Электроника (датчик линий и робо-контроллер) размещена на двух самодельных двусторонних печатных платах.
Датчик линий
Сколько фотодатчиков поставить? Пришёл к выводу, что их число должно быть нечётным, чтобы в нейтральном положении на линию попадал лишь один (центральный). Ширина робота составляет 8.5 см, так что я решил поставить 7 датчиков с шагом в 1 см.
Готовых компактных фотодатчиков я не нашёл, так что использовал связку инфракрасный светодиод (KP-2012F3C) + фототранзистор (KP-3216P3C). Не был уверен, что длина волны у них совпадает, но в итоге всё заработало. Хотелось, чтобы датчик был умным, т.е. выдавал готовый сигнал чёрное/белое. Для этого отлично подошли четырёхканальные аналоговые компараторы LM339ADT. Очень помогли замечательные статьи: <эта> и <вот эта>. Расстояние между центрами светодиода и фототранзистора - 3.5 мм. Как показывает практика, такой датчик уверенно работает на высоте от 1 до 15 мм. над поверхностью.
Сначала пороговое значение напряжения для всех каналов компараторов подавалось одинаковое. По ходу тестирования выяснилось, что надо бы для каждого канала регулировать его отдельно.
Робо-контроллер
Основан на ATMega16A. Вся электроника (кроме драйвера двигателей) питается от 3.3в за счёт понижающего DC/DC преобразователя ADP3335ARM-3.3-RL7, способного выдать до 500мА. Драйвер двигателей - L293DD. Для теплоотвода используется ~40% обратной стороны печатной платы (которая занята землёй). Такая конструкция показала себя весьма хорошо - под нагрузкой микруха нагревается незначитально. Двигатели и драйвер запитываются напрямую от 4х батареек AA.
Прежде чем тестировать прошивки на контроллере не забывайте отключать JTAG во фьюзах, а не то можете потерять некоторое количество времени, выясняя почему некоторые пины работают не так как надо .
Двигатели и колёса
IE-BO2-48M (с пластиковым редуктором 1:48) + совместимые с ними колёса (диаметром 65мм) + шины. Всё это продукция фирмы INNOVATIVE EXPERIMENT. Как выяснилось, они совершенно не годятся для следования по линии, т.к. обладают огромной инерционностью (Но эти движки довольно мощные, так что, наверное, подойдут для сумо). После остановки моторов робот продолжает двигаться ещё сантиметров 4-5. А если поставить колёса меньшего диаметра, то скорость будет вообще никакая. Бороться с этим можно, если на короткий промежуток времени инвертировать напряжение на моторе. В обратную сторону он от этого вращаться не станет, но зато моментально остановится.
Результат
В итоге на трассе 1-34 удалось выжать 8 секунд (судя по раскадровке). Алгоритм самый обычный: скорость одного из двигателей снижается пропорционально отклонению от линии. На прямых робот едет с максимальной скоростью, так что если доработать алгоритм, то результат вряд ли улучшится значительно.
Ну вот, вроде бы, и все интересные моменты о которых я хотел рассказать. Если есть вопросы - спрашивайте. Если есть советы - пишите, пригодятся для следующих разработок.
Последний раз редактировалось ANT 01 май 2010, 03:53, всего редактировалось 4 раз(а).
Зарегистрирован: 23 авг 2008, 22:28 Сообщения: 1158 Откуда: Санкт-Петербург
ФИО: Сергей
хорошая работа выкладывай ролик в ветку соревнований, рядом клади исходник видео (для замера) - соревнования открыты перманентно, только дата завершения очередного сезона не объявлена.
ANT писал(а):
На прямых робот едет с максимальной скоростью, так что если доработать алгоритм, то результат вряд ли улучшится значительно.
ПИД алгоритм потенциально полезен, как показывает опыт участников соревнований.
фотки желательно здесь выкладывать - удобнее смотреть и соответствует правилам форума.
Зарегистрирован: 12 фев 2010, 11:47 Сообщения: 21 Откуда: Москва
SMT писал(а):
выкладывай ролик в ветку соревнований, рядом клади исходник видео
Ok, но ролик снимался на фотик в формате MJPEG, поэтому оригинал весит 20 метров. Так сойдёт или лучше перекодировать?
SMT писал(а):
фотки желательно здесь выкладывать - удобнее смотреть и соответствует правилам форума.
Дело в том, что пост получился довольно объёмным и если добавить в него ещё 6 фоток, то он становится нечитаемым, да и выглядит это не очень. Нужно либо уменьшить размер превьюшек, либо свернуть их тэгом spoiler (что обычно и делается). Но похоже, что в редакторе сообщений нельзя сделать ни то, ни другое.
galex1981, колёсико:
Вложение:
IMG_0431.jpg [ 135.55 КиБ | Просмотров: 4652 ]
Вложение:
IMG_0432.jpg [ 158.07 КиБ | Просмотров: 4643 ]
Вложение:
IMG_0439.jpg [ 123.98 КиБ | Просмотров: 4638 ]
Вложение:
IMG_0441.jpg [ 126.63 КиБ | Просмотров: 4642 ]
Подшипник, конечно, не помешал бы.
Ах да, чуть не забыл, расстояние между центрами светодиода и фототранзистора - 3.5 мм. Как показывает практика, такой датчик уверенно работает на высоте от 1 до 15 мм. над поверхностью. Добавил в первый пост.
Зарегистрирован: 12 фев 2010, 11:47 Сообщения: 21 Откуда: Москва
EdGull писал(а):
если сделаешь пошаговые инструкции для повторения, перенесем в золотой фонд.
Постараюсь написать. Только не сразу.
SMT писал(а):
в действительности подвес колеса проворачивается вокруг оси?
Да
Добавлено спустя 16 минут 4 секунды:
CALLIKA писал(а):
А можно узнать откуда пластик брался, сколько в итоге на робота денег ушло и сколько времени потрачено на сборку ?
Вот это самый главный вопрос: из каких материалов делать, где их брать и как(где,чем) обрабатывать. Тут есть несколько вариантов: осталось с советских времён; взял с работы; досталось по знакомству; откопал обрезки на строй-рынке; урвал последний кусок в магазине для авиа-моделистов; купил вскладчину ещё с несколькими людьми лист 2x3 метра на складе какой-нибудь конторы (нужное подчеркнуть). Т.е. универсального подхода нет и приходится изворачиваться. Так, можно использовать подручный материал (т.е. что-нибудь раскурочить ).
Окинув взглядом рабочий стол в поисках чего-нибудь пластмассового, плоского и тонкого, я выбрал DVD-бокс. Из его крышки можно вырезать большой плоский кусок пластика и ещё много уголков. Материал очень порадовал. Всего на шасси бота ушло, по моему, 5 DVD-боксов по 6 рублей каждый. Итого - 30 руб. Ещё супер-клей (для склеивания слоёв между собой), винты M3 и гайки к ним (примерно 2x40+40+40 = 160 руб).
В дальнейшем постараюсь развить эту идею: можно изготовить тонкую деталь довольно сложной формы, выравнять края и стыки холодной сваркой (авто. шпатлёвкой) и обклеить стеклотканью, пропитанной эпоксидкой. Потом если покрасить, то будет выглядеть будто с конвеера.
Идем дальше:
Код:
движки - 2x220 руб. колёса - 2x80 руб. шины - 2x40 руб. отсек для батареек - 40 руб. =720 руб.
Код:
текстолит двусторонний - 150 руб. различные штырьевые соединители и гнезда - ~100 руб. конденсаторы керамические - 50 руб. конденсаторы танталовые - 50 руб. резисторы - 80 руб. светодиоды красные и зелёные - 60 руб. =490 руб.
Код:
различные разъёмы питания - ~100 руб. переключатель сдвиговый - 15 руб. кнопка тактовая боковая - 10 руб. ATmega16A - 90 руб. драйвер двигателей L293DD - 75 руб. DC/DC преобразователь ADP3335ARM-3.3-RL7 - 70 руб. =360 руб.
Код:
компараторы LM339ADT - 2x3 руб. светодиоды инфракрасные - 40 руб. фототранзисторы - 40 руб. резистор подстроечный - 30 руб. =116 руб.
Код:
шлейф из разобранного сидюка - ~0 руб. колёсико из механической мышки - бесценно :D
Итого, компоненты для робота обошлись в сумму примерно 1900 руб. После сборки осталось много разной мелочёвки. Ещё понадобятся батарейки (или аккумуляторы + зарядник), программатор, отвёртка, большие ножницы, ножёвка по металлу, напильник, утюг, лазерный принтер с хорошим картриджем, ацетон, мелованная бумага, хлорное железо, дрель, свёрла по металлу, паяльник, припой, канифоль, флюс, растворитель канифоли, мультиметр (желательно), проволока или скрепки (для переходных отверстий в платах), кусачки... в общем то, что всегда должно быть в арсенале у электронщика .
По поводу затраченного времени:
Размышления о будущей конструкции и необходимых материалах, просмотр статей в инете - 1 неделя
Проектирование и сбор механической части - 2 недели
Проектирование печатных плат - 2 недели
Изготовление печатных плат - 1 неделя
Распайка компонентов на печатных платах - 4 дня
Сборка всей конструкции - 1 день
Написание прошивки, отладка и тестирование - 3 дня
Итого - примерно 2 месяца от идеи до готового бота. Работал, конечно же, не каждый день и в среднем тратил на него не более пары часов в день. Стоит отметить, что за это время я не раз вспомнил почему раньше не брался за робототехнику - весь этот процесс долгий и муторный. Особенно то, что касается механической части. Но для меня, как программиста, это хоть какое-то разнообразие .
Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 18
Вы не можете начинать темы Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете добавлять вложения
Вход
Регистрация
FAQ
Поиск
. Эти факты не оставили меня равнодушным и я решил собрать свой лайн-трейсер чтобы тоже поучаствовать... и собрал! Ко дню окончания соревнований я, правда, не успел, но о роботе всё же расскажу.
.
