www.robo.com.ua

Меня зовут Павел Алексеенко.
Я из г.Липецка, Россия. ( Lohmatik345#rambler.ru )

Описание робота "Flip-flop".

Робот разрабатывался для участия в соревнованиях Первой Российской Олимпиады роботов, проходившей в г. Москве с 18 по 21 октября 2005г.. Однако, ввиду произошедшей за несколько дней до начала неисправности микроконтроллера участвовать в ней не смог :(

Выбор микроконтроллера робота Мега16 был вызван наличием у него достаточного количества портов для подключения датчиков. Название робота "Flip-flop" т.е. "туда-сюда", говорит о том, что он способен с одинаковой легкостью ездить как вперед так и назад, и, как таковой, где у него передняя часть, а где задняя, знает только он сам J…

Робот имеет 8 инфракрасных приемников датчиков дистанции, расположены по периметру в горизонтальной плоскости через 45 градусов. (Небольшие черные квадратики, расположенные под материнской платой) Излучателей датчиков дистанции - 12. (Прозрачные светодиоды, расположенные сверху материнской платы). Это связано с тем, что угол действия ИК излучателя меньше, а, значит, для охвата всего периметра их нужно больше. В качестве приемников применены ИК датчики TSOP 1736, а в качестве излучателей - ИК светодиоды от пультов ДУ.

В качестве датчиков пола выступают оптопары от мышек. На фото видны светлые и темные квадратики - это, соответственно, излучатели и приемники. Приемники состоят из двух элементов, но использовать оба элемента в датчике на отражение достаточно сложно, поскольку ввиду конструктивных особенностей датчика один из элементов будет всегда засвечен сильнее другого, и чтобы их сбалансировать, необходимо менять ток излучателя, что не всегда удобно. На левой фотографии одно колесо снято.

На роботе также имеются датчики одометрии, позволяющие отслеживать пройденное расстояние для каждого колеса. Датчик также выполнен на оптопаре от мышек, но здесь используются оба элемента приемника. При этом можно определить в какую сторону вращается колесо. Точность датчика составляет: при пятидесяти отверстиях в колесе, расположенном на валу двигателя, передаточном числе около 5.5, и длине окружности колеса около 200 мм -> 50*5.5=275. ~200/275. То есть около полутора импульсов на миллиметр. Или около 275 импульсов на один оборот колеса (200 мм). На момент написания окончательная точность пока не выявлена. На левой фотографии колесо снято.

Двигатели робота применены от механизма загрузки магнитофона FUNAI. Они рассчитаны на 12 в., 1А. В роботе используется напряжение питания двигателя 6в. Этого вполне достаточно для быстрого движения робота по относительно гладкой поверхности. Двигатели смонтированы в блок, и подключаются вместе с остальными датчиками на разъемы, расположенные впереди и сзади (на фото они вверху и внизу). Сами разъемы установлены не на блоке двигателей, а на вставках, и прикручены болтами М3. Это позволяет, при необходимости, снять эти разъемы (для распайки или замены на другие)


Управление двигателями производится при помощи ключей IRF7309 на полевых транзисторах. Для унификации с другими моделями роботов (относится только к моим конструкциям), плата управления двигателями сделана в виде отдельного модуля с посадочными разъемами. (На фото: левый нижний модуль). При необходимости регулировки скорости можно использовать программный ШИМ.

При использовании датчиков от мышек необходимо усиливать и формировать уровень сигнала от приемников. Для этой цели используются модули компараторов. На модулях, кроме компараторов установлены резисторы, для подвешивания выходов датчиков на массовый провод. (Использован специфичный вид датчиков ), а также подстроечные резисторы для формирования тока на излучатели и потенциометр смещения компаратора. (на фото: правый нижний модуль).

В различных условиях использования может появиться необходимость калибровки датчиков, как ИК датчиков дистанции, так и пола. Для калибровки были созданы 2 модуля на светодиодах. На 4-х светодиодах происходит калибровка датчиков пола (линии и углов, по отдельности), а на 8-ми датчиках - ИК датчиков дистанции. (На фото: верхние модули).

Все модули располагаются на материнской плате, фиксирующейся на шасси при помощи 2-х разъемов с разных сторон. Это позволяет, при необходимости, использовать шасси с другими материнскими платами.

В роботе применены батарейные отсеки для батарей размера АА (R6). Общее питание составляет 7.5 в (5 элементов). Питание двигателей сделано отводом от 6в (4 элемента). На момент написания на роботе установлен модуль питания на основе только 4-х элементов. Пятый элемент не показан. (он должен располагаться в центре платы над микроконтроллером вместо модуля, на котором видны транзисторы и кнопки.). Это один элемент ААА (LR03). Он создает дополнительное напряжение для работы стабилизатора напряжения и питает только микроконтроллер и модули компараторов. Напряжение питания равно 5В.

Конструкция крепления плат датчиков пола при помощи специальных шарниров, выполненных из оргстекла и болтов М3 позволяет датчикам следить за полом даже при наличии на полу неровностей. То есть, когда колеса переезжают неровности (например стыки плит стола) датчики остаются плотно прижатыми к полу. Расстояние от пола до датчиков составляет 3-4 мм. Для облегчения скольжения на платы датчиков с нижней стороны наклеены гладкие пуговицы J. Бамперы выполнены из металлической пластины. В данном случае из корпуса блока питания компьютера J.

Колеса выточены на токарном станке из капронита имеют круглый профиль для надевания резинового кольца вырезанного из камера автоприцепа J. Колеса имеют диаметр 62 мм. Что дает длину окружности около 200 мм. По краю колеса сделан буртик, чтобы резина не слезала с колеса. На одной из сторон колеса сделана проточка под пассик привода. (видно на левом фото). В колеса вдоль оси с обоих сторон вставляются шариковые подшипники марки 80025 и все это скрепляется болтом М5 и прикрепляется к корпусу, выполненному из спаянных между собой по шву пластин фольгированного стеклотекстолита. При достаточной прочности конструкция получается легкой.

В данный момент робот имеет опору на две постоянные точки - это колеса, и металлические бамперы сзади и спереди. Использование бамперов скольжения не очень удачный вариант для робота, и в будущем он будет заменен на подпружиненные колеса, хотя и сейчас на гладкой поверхности бампер показывает себя хорошо. При использовании резины в покрытии макетного стола - бампер начинает создавать серьезные трудности для двигателей, поскольку трение достаточно большое.

На фотографии справа видна верхняя плата, на которой установлен микроконтроллер (левая фотография).

Схема робота

15.11.2005г.

bigmir)net TOP 100