Робот «Скутер»

Этот робот имеет недорогую конструкцию, а его электронные схемы предельно просты. Модульный электронный дизайн удешевляет проект еще и возможностью замены датчиков и перепрограммирования микроконтроллера PIC, в результате чего получается несколько различных роботов по цене, незначительно превышающей одного.

Ниже перечислены основные свойства робота «Скутер», однако никто не мешает добавлять и другие функции после сборки ключевых конструкций:
• корпус из готовой пластмассовой коробки;
• питание от батареи на 4,5 В или 4,8 В;
. три колеса: два задних приводных, один смещенный ролик впереди для простого управления;
• микроконтроллер PIC 16F690A;
• датчики: переключатель, адаптивные фотоэлементы;
• исполнительные механизмы: двигатель, светодиоды, зуммер/сирена.
Программы:
• сообщение «Hello, World» («Привет, мир»);
• калибровка компаратора;
• поиск источника света;
• фотоэлемент как датчик приближения;
• обход препятствий;
• использование АЦП.
Механика
Сборка робота из готовой коробки ускоряет процесс. Это также Удобно для тех, кто не слишком опытен (или не слишком заинтересован) в сборке «с нуля». Опытный образец робота был собран в пластмассовом пищевом контейнере с защелкивающейся крышкой, купленном в местном универсаме. Контейнер был квадратным с размером стороны около 120 мм и в 50 мм в высоту. Благодаря зеленой прозрачной пластмассе и оранжевой крышке, робот, бесцельно рыская по комнате, мигая светодиодами, выглядел довольно эксцентрично.
Магазины для моделистов предлагают множество пластмассовых коробок различных форм и размеров. Выберите квадратную, возможно немного большую, чем та, которую мы использовали для опытного образца.
При выборе коробки, избегайте тех, которые сделаны из ломкой пластмассы, наподобие ударопрочного полистирола. Пищевые коробки обычно делают из довольно жесткой, и при этом — слегка гибкой пластмассы, которая легко сверлится и режется. Именно этот тип пластмассы подходит для нашего проекта. Впрочем, иногда из-за тепловыделения при сверлении отверстия получаются с рваным краям, однако в целом аккуратно обработать пластмассу — не проблема.
Некоторые производители предлагают коробки с сеточной разметкой на крышке, что удобно при сверлении отверстий. Они также могут содержать выемки для монтажа печатных плат и встроенный батарейный отсек.

Колеса и управление движением
Робот «Скутер» — трехколесный, что придает ему устойчивости на немного неровных поверхностях.
Интересно противопоставить приводную систему «Скутера» с совершенно другой системой робота «Искатель». Два передних колеса «Скутера» установлены на одном валу, поэтому для приведения их в движение требуется только один двигатель и одна схема управления им.
Это упрощает и удешевляет робота.
Третье колесо — это ролик. Его конструкция зависит от используемого типа малых колес. Мы использовали пару колес из конструктора Lego* с шинами диаметром 25 мм. Колеса крепятся на двух выступах пластмассового кубика из конструктора со стороной 16 мм.
Второй кубик такого же типа крепится над первым, что дает возможность закрепить болтами колесную сборку на пластине из ПВХ (или медной полоске). Другой конец этой пластины крепится на болте, выступающем из крышки.
Робот управляется чрезвычайно простым механизмом. При движении вперед рычаг ролика выставляется в положение.
Робот «Скутер» всегда движется прямо вперед. Для того чтобы повернуться, он должен немного отъехать назад, что заставляет рычаг ролика повернуться в угловую позицию. В результате робот движется назад и поворачивается одновременно.
Если он сдаст назад несколько раз, то в результате опишет небольшую окружность диаметром около 400 мм.
Обычно поворот на небольшой угол прежде, после чего робот опять вперед, но уже в другом направлении.
Данную методику нельзя отнести к настоящему управлению движением робота, но зато ее легко реализовать, она действенна и проста в программировании. Вместо нее можно использовать управление с помощью двух двигателей.
В таком случае обращайтесь к описанию робота «Искатель». Его колесная и моторная системы могут легко быть установлены в пластмассовой коробке.

Сборка колесной системы
Мы выбрали типичную пищевую коробку с защелкивающейся крышкой. Ее углы закруглены.
Самый лучший способ использовать этот тип коробки — перевернуть ее. Крышка (теперь внизу) несет двигатель, приводные колеса и ролик.
Печатные платы и детали робота размещаются в коробке.
Электрические двигатели вращаются слишком быстро для того, чтобы управлять колесами напрямую, поэтому необходимо встроить в робот коробку передач. Мы выбрали двигатель постоянного тока на 6 В (номинальное напряжение), укомплектованный пластмассовыми передаточными шестеренками. Они собираются так, чтобы дать два передаточных понижающих коэффициента: 1:60 и 1:288. Мы собрали передачу 1:60, поскольку «Скутер» предназначен для достаточно быстрого перемещения. Ось двигателя расположена под прямым углом к приводному валу, который крепится с обеих сторон коробки передач. На его концах фиксируются колёса.
Постоянная проблема для создателей роботов заключается в том, что вал выбранного двигателя и ступицы колес — разного диаметра.
При этом крайне важно, чтобы колеса сидели на валу плотно, без проскальзывания. Это именно тот случай, когда необходима импровизация.
Мы выбрали пару колес «спортивного» вида от компании Tamiya диаметром 56 мм. Набор включает ступицы для установки колес на валу, но не включает вал. Для создания устойчивой базы приводные колеса должны быть разнесены приблизительно на 170 мм, однако выходной вал коробки передач недостаточно длинный. Для наращивания вала мы использовали с обеих сторон алюминиевые трубки диаметром 4 мм.
Они с одной стороны вставлялись в ступицы, а с другой надевались на выходной вал. Отрезок трубки должен быть достаточно длинным, чтобы удерживать колеса на приемлемом расстоянии от боковой стенки коробки.
Трубка диаметром 4 мм плотно садится на выходной вал и не нуждается в какой-либо поддержке. Сборка не скользит при вращении приводного вала, однако силы трения обычно постепенно ослабляют крепление. Для того чтобы предотвратить это, закрепите трубку на валу я просверлите сквозь них отверстие диаметром 1 мм (или меньшее). Заставьте в него короткий отрезок монтажного провода и загните его концы, чтобы он не выпал.
Рассмотрим альтернативу такой сборке. Как было отмечено выше, данный робот может двигаться прямо вперед или назад, поворачивая вправо. Пара основных колес может быть смонтирована под углом, в результате чего робот при движении вперед будет постоянно уходить влево. Для того чтобы придерживаться прямой, ему придется постоянно корректировать это смещение уходом на короткое расстояние назад, а затем вновь двигаться вперед. Для ухода вправо перед движением вперед необходимо проехать большее расстояние. Фактически, это обеспечивает управление типа «влево-вправо», что существенно важно, если робот будет пытаться двигаться вдоль стены.
В боковых стенках коробки прорезаются пазы, которые немного шире,- чем диаметр трубки.
Ролик можно собрать несколькими способами, однако главная его особенность заключается в том, что колесо (колеса) монтируются на рычаге, вращающемся на оси, закрепленной справа или слева от продольной оси робота. Ось колеса (колес) параллельна рычагу.
Колесный узел крепится болтами к рычагу, вырезанному из листового металла или пластмассы. Колеса установлены под прямым углом к продольной оси рычага. На другом конце рычаг вращается на болте. Длина болта и позиция рычага на нем откорректированы так, чтобы крышка, опираясь на приводные колеса и ролик, была в горизонтальном положении.
Рычаг может оседать под весом робота по двум причинам. Одна из них — слишком гибкая пластмасса крышки.
В этом случае укрепите крышку, прикрепив болтами к крышке в точке прохождения оси маленький квадрат более жесткой пластмассы.
Опытный образец робота «Скутер» не нуждался в таком укреплении.
Поскольку рычат должен поворачиваться на оси свободно, его нельзя крепить жестко, поэтому он 05кет проседать.
Как следствие, рычаг необходимо сделать толще.
На этом мы завершаем изучение механических аспектов данного робота, не считая монтажа печатных плат, когда они будут готовы, а также некоторых других деталей, наподобие светодиодов. Платы привинчиваются болтами к крышке и ко дну коробки болтами МЗ на 15 мм и соответствующими гайками
Источник: qwedr.com