roboforum.ru

Вводная информация:
Что такое "трассовые автомодели"?

История:
Значительное время занимался трассовыми автомоделями. Со временем, заметил одну нехорошую вещь: эволюция конструкции моделей, вобщем, прекратилась - существует базовая конструкция, и игра идёт на "мелочах" - грузик там чуть не так, подвижность чуть побольше, мотор чуть качественнее и т.д. Основная борьба идёт на фронте "качества пилота". И вот тут и возникла сложность - у человека есть "потолок", выше которого он вырасти не может или рост во времени идёт очень незначительный (прим. Вывод был сделан по себе). И потолок этот - скорость и адекватность реакции пилота на эволюции движения модели в процессе гонки. Возникла мысль: - "А что если некоторые рутинные процедуры драйв-контроля переложить на автоматику? Ведь уже существуют и эксплуатируються подобные примочки на "больших" автомобилях (АБС, Drive Control, и т.д.)? Дальше - больше: а почему, собственно, нужно вмешиваться в процесс вождения? Автоматика, в принципе, со всем должна справиться!
Так появилась мысль создания робота-водителя трассовой модели.

Задачи робота:
Основная: вести модель с максимально возможной скоростью, исключая её вылет с трассы (выпадение токосъёмника из паза дорожки).
Опциональная: максимально избегать столкновений с другими моделями.
Задача-максимум: при возникновении благоприятной ситуации, используя управляемый занос модели на повороте, боковым ударом выталкивать модели противников с соседних треков (правилами соревнований данное действие не запрещяеться).

В общих чертах, среда и условия функционирования:

Трассовая модель автомобиля:
Модель движеться по кольцевой дорожке трека. Направляющей служит паз на дорожке, по которому движеться токосъёмник, через него-же производиться подведение эл.энергии к ходовому двигателю, он-же служит передней точкой опоры. Две другие точки опоры - колёса заднего моста, он-же ведущий.
Моделью управляет оператор (пилот), посредством изменения подводимого к треку модели напряжения (либо регуляции тока), что в свою очередь, изменяет скорость движения модели.

Ориентировочные данные:
Масса модели: 55-140 г.
Подводимое к треку напряжение: мах 18 В
Трасса (пример. Украина, г.Киев, СЮТ "Сфера") Длинна дорожки: 50 м, треков - 8, прямых участков - 6, вираж - 1, среднее время прохождения круга для G-7: 2.152 сек.

Что уже сделано по этому проекту?
Пульт управления: ПК, через ЛПТ-порт - контроллер(преобразует байт в ШИМ) - силовая часть управления моделью (см.фото).

остальное - пока, "дрова":
Попытка реализации тахометра (снимать пульсации, возникающие при переключении ламелей коллектора): невозможно, сигнал сильно зашумлен помехами, вызваными дребезгом контакта в токосъёмнике.

Попытка организации радиосвязи с моделью: невозможно - сильные помехи двигателей других моделей.

Попытка организации ИК-связи и реализации системы ИК-локации положения модели на треке: упор в быстродействие и точность локаторов (моментальная скорость модели может достигать 130 км/час), частые потери сигнала.
На стадии усовершенствования.

В общем, проблем много. Если кого-то заинтересует - присоеденяйтесь!

P.S. Кстати, к разговору об организации соревнований - этот робот специально создаёться для участия в соревнованиях с человеком (пока).

Я так понимаю вес у этих машин очень важный фактор, тогда дополнительные примочки на шасси только ухудшат её динамику.
Как RC моделисту мне как то режет глаз отсутствие диференциала на ведущей оси и полное отсутствие амортизации, может стоит поработать в этом напревлении. Гарантирую поведение машины в повороте улучшется на много.

Kanoka писал(а):Я так понимаю вес у этих машин очень важный фактор, тогда дополнительные примочки на шасси только ухудшат её динамику.

Факт - ИК излучатель (де-то 4 г), на 6% увеличил среднее время круга

Kanoka писал(а):Как RC моделисту мне как то режет глаз отсутствие диференциала на ведущей оси и полное отсутствие амортизации, может стоит поработать в этом напревлении. Гарантирую поведение машины в повороте улучшется на много.

Все перешедшее в трасовики с RC, с этого начинали
Амортизация ненужна - трек гладкий (остальное резина компенсирует), диффер. тоже только утяжеляет/усложняет - радиус поворота ок 50 см, база 8 см, на одной деформации резины легко проходиться. Ко всему, поворот проходиться на пробуксовке (как картинге), диффер. только мешает.

Посмотрел по внимательнее на картинки с сайта... Сложно конечно что либо улучшить в этих шасси, уж очень все просто. Но алюминивые панели точно на карбоновые нужно менять, ну и с движками/передаточным числом экспериментировать... Хотя это и так всем понятно

Панели даже не алюминивые, а стальные (на некоторых со свинцовой загрузкой) - нужен доп.балласт, иначе взлетает. Об усовершенствовании шасси и речи не ведёться - оптимум даже по мат.моделям. А вот про пилота - очень даже стоит заменить человека на автоматику. За 2 с копейками секунды, курок пульта нужно раз 11 туда-сюда дёрнуть (при чём, для каждого поворота по-своему).

Ох незнаю... Врядли электроника сможет управлять лутше чем человек. Электроникой можно усранить пробуксовку, но в данном случае хорошо справится и мягкая резина с намазкой.
А вот баласт на машинах удивляет, может попробовать какие нить многоповерхносные антикрылья, или отступы от копийности нежелательны?

Немножко розкажу ситуацию:
Трасса - "липкая", намазку выбирает победитель предыдущих соревнований. Весь кузов модели - одно сплошное антикрыло (для класса G-7 нет понятия "копийность"), но оно не работает на малых скоростях, по этому, вешают балласты (экспериментально доказано, без них, увы, не обойтись). Балласты мешают проходить повороты, необходимо сбрасывать скорость, т.к. шины не удерживают модель. Сброс скорости ведёт к уменьшению центробежной силы, но в то-же время, снижает прижимную силу антикрыла (соответственно, и сцепление колёс с треком).

По этому поводу провёл серию экспериментов с "чемпионской" моделькой (той, на которой несколько раз зарабатывали первые места на чемпионатах Украины). Будем считать её эталоном.

Исследование велось так:
На трассе располагалось эн-ное количество контрольных точек прохождения модели (фотофинишей) связаных с ЭВМ, Пульт управления (курок), тоже связан с ЭВМ, команды с него преобразовывались в управляющее напряжение (имитировалась работа обыкновенного пульта). Так ЭВМ вела статистику управления пилотом модели, и её реакцию на это управление. Скорость модели между контрольными точками аппроксимировалось в функцию V(S), где S-положение модели на треке, в соответствии с командами с пульта.

И вот что получилось: для поворотов с малым радиусом, существует две безопасные скорости прохождения: V1 - меньшая (без заноса), та при которой центробежная сила компенсируеться сцеплением колёс (сила сцепления создаёться за счёт веса модели) Прохождение поворота со скоростью, меншей чем V1 всегда безопасно; V2 - (с заносом) несколько большая, чем V1, и имеет небольшой диапазон (экспериментально, 3-9% от абс.V2) при которой сопротивление вылету оказывают ещё и аэродинамика модели (кили), и кроме того, доп. противодействующее усилие за счёт управляемого заноса. Прохождение поворота с иной скоростью чем V<=V1; V~V2, заканчиваеться вылетом.

Пилот-образец (нынедействующий, многократный чемпион Украины, МСУ по трассовым), проходил описаный поворот так (статистика по 1000 кругам):
(V<=V1) - 31.2%
(V~V2) - 67.4%
(вылет) - 1.4%
такой-же тест, но на мне, показал следующее:
(V<=V1) - 74.5%
(V~V2) - 25.2%
(вылет) - 1.2%
при этом, не смотря на 2 лишних вылета (на вылете теряеться время, бликое к времени прохождения одного круга), время прохождения 1000 кругов у пилота-образца вышло на ~22% меньше моего, что весьма значительно (на чемпионате я даже в четвертьфинал не попадаю, т.к. разница между четвертьфиналистами порядка 11-16%).

После этого, провел контрольный эксперимент: ЭВМ вела модель по памяти, выбрав управляющюю последовательность команд (записи по образцовому пилоту) для наиболее скоростого варианта прохождения фрагмента при извесной текущей скорости модели (локатор и спидометр - по контрольным точкам).

Статистика для ЭВМ по тому-же повороту:
(V<=V1) - 0.0%
(V~V2) - 99.3%
(вылет) - 0.7%
При этом, ЭВМ на прохождение 1000 кругов, потратила на ~29% меньше времени, чем пилот-образец! Время, показаное ЭВМ, ~27% меньше, чем текущий рекорд трассы, на которой проводились испытания. (ИМХО - это рекорд сможет побить только другая ЭВМ, для человека это непосильно).

Предполагаю, что 0.7% вылетов для ЭВМ - число случайно малое, т.к. обратной связи с моделькой, кроме как по КТ, не было (предполагаемое для таких условий ~10%).

Я думаю, если-бы была информация об частоте вращения ведущего моста, и ускорении модели (нормальном и тангенциальном), то вылеты можно было-бы свести к ещё меньшему количеству, вплоть до 0, и (возможно) удалось бы достичь верхнего предела для V2, что в сумме дало-бы ещё 2-5% выигрыша по времени. А это уже недосягаемый для человека предел.

Согласен, я как то не учел тот факт что, в данном случае, машины едут почти в идеальных условиях да еще почти по рельсам. В принципе тут какихто не разрешимых задач с ходу не видно: снимать скорость вращения с оси не проблема, ускорение - тоже датчики есть, проблем с весом тоже нет, я так понял резервов по его уменьшению хоть отбавляй.
Либо не заморачиватся с обратной связью а расчитывать исключительно на компьютерную стабильность, то биш взять данные с телеметрии по прохождению лутшего круга и немного уменьшить скорость на отрезке начиная с точки входа в поворот и оканчивая аппексом. Ну а по чему синхронизироватся я думаю вы найдете.
К сожалению мне сложно обсуждать то чего я ни когда не видел, в Москва щас две новые фишки, это Mini от Kyosho и ДВС монстры восьмого масштаба, народ ударился в крайности

С весом особая ситуация - его не столько уменьшают, сколько опускают центр тяжести модели вниз (у "чемпионки" центр тяжести находиться на высоте 3.8-4.2 мм от земли), резервов как таковых, нет: мотор 17 г., кузов 1.3 г., колеса в сборе по 3.5 г, остальное - массивная рама, облегчать которую, технологически, несложно (можно довести вес вплоть до 6 г) но на общих характеристиках это довольно плохо отразиться, и вот почему:
На этапе разгон/торможение (при низких скоростях), необходимо обеспечить сцепление колёс с треком (как тут не извращалить - даже турбину-подсос из-под днища, типа воздушной подушки на оборот - эффективнее балласта ничего пока не придумали). Этот-же балласт работает в режиме V1. (разве-что, провести технореволюцию, тогда, может, что-то в конструкции и измениться ).
...
Тоже, сначала подумал, наглухо запрограмировать последовательность, синхронизацию по счётчику кругов (любой лицензированый трек таким оборудован) и на том остановиться... Но не так всё просто.

В процессе гонки, характеристики модели меняються (прогреваеться мотор, притираються/изнашиваються коллектор, шестерни, шини, намазка дорожки загрязняеться и разноситься).
Шини на модель устанавливают с некоторым запасом клиринса (что-бы полностью заезд выходили до износа). И тут появляеться ещё один интересный момент: немного износившись и нагревшись, резина становиться мягче и более цепкой, клиринс меньшим, у модели открываеться "второе дыхание" - величины для V1 и V2 значительно возрастают (а у некоторых моделей V2 только тогда и прявляеться), то есть, можно поехать и побыстрее. Пилоты этим пользуються, жёстко забитая программа - врятли угадает.

Вот как думаю развивать:
Нужно прослеживать положение модели на треке, укорение (нормальное и тангенциальное), частоту вращения ведущего моста. Пока, для качественных експеримантов, собираюсь ставить на борт модели двухосевой акселерометр, и тахометр на мост, информацию передавать по ИК-каналу (радиоканал заблокирован помехами). Этот-же ИК-сигнал использовать для локации модели. Ко всему, снимать ток мотора (амперметр ставить на пульт).

...И думать дальше. В принципе, полученой информации должно быть достаточно для полностью автоматического изучения трека и модели (тренировки), и проведения гонки, с учётом изменения состояния системы модель+трек (то есть, выполнения основной задачи).

Ну все логично, примерно это же и мне пришло на ум из чего следует что с этого и нужно начинать, более остроумные идеи должны придти потом.
Я вон с ходу наумничал с шасси роботота, получилось хорошее но контроллер собака, большей оказался, не лезет по размерам. Теперь или контроллер маленький искать или вообще из робота его убирать.

Да, неужели радиоканал помехами от двигателей и токоприемников забивается? А если модуляцию не AM/FM использовать а PCM?