| 0,0 → 1,321 |
|---|
| <!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd"> |
| <html> |
| <head> |
| <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"> |
| <title> 3Orbis </title> |
| <meta name="keywords" content="robot 3orbis čára"> |
| <meta name="description" content="Projekt MLAB, Robot na čáru 3Orbis"> |
| <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Head.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
| <link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB.css" type="text/css" title="MLAB základní styl"> |
| <link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB_Print.css" type="text/css" media="print"> |
| <link rel="shortcut icon" type="image/x-icon" href="../../../../../Web/PIC/MLAB.ico"> |
| <script type="text/javascript" src="../../../../../Web/JS/MLAB_Menu.js"></script> |
| <!-- AUTOINCLUDE END --> |
| <style type="text/css"> |
| img.Pic1 {position:absolute;margin-left:230px;margin-top:10px; } |
| img.Pic2 {position:absolute;margin-left:322px;margin-top:160px; } |
| img.Pic3 {position:absolute;margin-left:6px;margin-top:160px; } |
| img.Pic4 {position:absolute;margin-left:200px;margin-top:200px; } |
| img.Pic7 {position:absolute;margin-left:415px;margin-top:185px; } |
| img.Pic8 {position:absolute;margin-left:70px;margin-top:160px; } |
| img.Pic11 {position:absolute;margin-left:10px;margin-top:125px; } |
| img.Pic12 {position:absolute;margin-left:128px;margin-top:5px; } |
| </style> |
| </head> |
| |
| <body lang="cs"> |
| |
| <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Header.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
| <!-- ============== HLAVICKA ============== --> |
| <div class="Header"> |
| <script type="text/javascript"> |
| <!-- |
| SetRelativePath("../../../../../"); |
| DrawHeader(); |
| // --> |
| </script> |
| <noscript> |
| <p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p> |
| </noscript> |
| </div> |
| <!-- AUTOINCLUDE END --> |
| |
| <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Menu.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
| <!-- ============== MENU ============== --> |
| <div class="Menu"> |
| <script type="text/javascript"> |
| <!-- |
| SetRelativePath("../../../../../"); |
| DrawMenu(); |
| // --> |
| </script> |
| <noscript> |
| <p><b> Pro zobrazení (vložení) menu je potřeba JavaScript </b></p> |
| </noscript> |
| </div> |
| <!-- AUTOINCLUDE END --> |
| |
| <!-- ============== TEXT ============== --> |
| <div class="Text"> |
| <p class="Title"> |
| Robot 3Orbis |
| </p> |
| <p class=Autor> |
| Jakub Kákona |
| </p> |
| <p class="Subtitle"> |
| Čárový robot 3Orbis v vznikl po zkušenostech s předchozími roboty, |
| u kterých byl problém s dynamickými vlastnostmi podvozku. Předchozí |
| roboty (<i>Callis</i>, <i>Merkur</i>) měli ve dva stejnosměrné motory |
| na kterých se reguloval výkon a tím robot zatáčel. Nová konstrukce |
| se liší tím, že má aktivní zatáčecí kolo. |
| </p> |
| <p class="Subtitle"> |
| <img class="Pic0" width="605" height="454" src="Pictures/image005.jpg" |
| alt="Obrázek robota"> |
| </p> |
| <p> |
| <a href="../3Orbis.cs.pdf"><img class="NoBorder" |
| src="../../../../../Web/PIC/FileIco_PDF.ico" |
| alt="Acrobat"> PDF verze</a> |
| </p> |
| |
| <h1> Robot 3Orbis </h1> |
| |
| <p> |
| 3Orbis v vznikl po zkušenostech s předchozími roboty, u kterých byl |
| problém s dynamickými vlastnostmi podvozku. To bylo způsobeno tím, že |
| minulé verze našich robotů měli ve směs dva stejnosměrné motory |
| (Callis, Merkur) na kterých se reguloval výkon a tím robot zatáčel. |
| Hlavní nevýhody tohoto systému byly: |
| </p> |
| |
| <ul> |
| <li> |
| <i>Setrvačnost pohonů</i><br> |
| V prudké zatáčce bylo potřeba jedno z kol výrazně zpomalit, případně |
| zastavit. To není zcela bez potíží, protože použité pohony neměly |
| žádnou zpětnou vazbu, ze které by se dal získat nějaký údaj o |
| rychlosti. Takže jediným způsobem jak kolo dostatečně rychle zpomalit |
| bylo reverzovat motor na nějakou určitou dobu. Problém je v tom, že |
| tato doba se mění podle rychlosti robota. |
| </li> |
| <li> |
| <i>Nestabilita podvozku</i><br> |
| Robot musel v důsledku toho, že měl pouze dvě kola připojená na |
| motory mít ještě nějaké třecí elementy, které zaručovaly definovanou |
| vzdálenost senzorů od tratě. Robot měl určitou vůli v náklonu proti |
| podložce, takže nebylo možné na snímání čáry použít čidla s přesnou |
| optikou. |
| </li> |
| <li> |
| <i>Špatné využití výkonu pohonů</i><br> |
| Robot na rovné čáře nejel tak rovně jak by bylo třeba, ale čáru |
| křižoval. Dělo se to tím, že pohony měly nenulovou setrvačnost, takže |
| na změnu polohy čáry se nedalo dostatečně rychle reagovat. Navíc toto |
| křižování čáry mělo za následek to, že motory zdaleka nebyly využity |
| na maximum, protože jeden z nich byl vždy zpomalen. |
| </li> |
| </ul> |
| |
| <p> |
| Proto jsme se na letošní ročník soutěže ISTROBOT 2006 [3] rozhodli |
| postavit revolučního robota s úplně odlišnou konstrukcí. To se ale |
| později ukázalo, jako ne zrovna šťastný nápad, protože odladit nový |
| řídící systém zabralo mnohem víc času, než jsme čekali. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Rozhodli jsme se pro konstrukci tříkolého podvozku kde přední kolečko |
| je zatáčecí (zkoušeli jsme i opačnou variantu se zatáčecím zadním |
| kolečkem, ale ta měla horší výsledky, v zatáčkách měla příliš pomalou |
| odezvu). |
| </p> |
| |
| <p> |
| Obrázek robota s popiskami<br> |
| <!-- Vektorová grafika --> |
| <img class="Pic1" width="331" height="123" src="Pictures/image001.gif" |
| alt="Čárový popisek 2: Procesor a IR modul"> |
| <img class="Pic2" width="243" height="101" src="Pictures/image002.gif" |
| alt="Čárový popisek 2: Posuvný Registr +8LED"> |
| <img class="Pic3" width="131" height="121" src="Pictures/image003.gif" |
| alt="Čárový popisek 2: H-Můstek"> |
| <img class="Pic4" width="323" height="234" src="Pictures/image004.gif" |
| alt="Čárový popisek 2: Procesor a IR přijímač"> |
| <!-- Podkladový obrázek --> |
| <img width="605" height="454" src="Pictures/image005.jpg" |
| alt="Obrázek robota"> |
| </p> |
| |
| <h1> Konstrukce </h1> |
| |
| <p> |
| Robot 3Orbis má tedy tři kola, kde přední zatáčecí kolečko je ovládáno |
| modelářským servem HS-81 které je zrychleno externím převodem 2,5:1 |
| zadní kola jsou poháněna dvěma stejnosměrnými motory GRAUPNER Speed 300 |
| které jsou připojeny na kola o d=35mm přes převodovku 1:5. Všechny tyto |
| komponenty jsou přišroubovány na duralový plech T=2,5mm. Čidla na čáru |
| jsou navlečena na závitové tyči M3, která je na podvozek připevněna |
| konstrukcí z Al profilů. Na základní duralové desce jsou ještě tři |
| závitové tyčky, které slouží jako nosné sloupky pro kryt z hadr disku |
| Seagate ST125 :) na kterém je připevněna v podstatě veškerá |
| elektronika. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Tato mechanická konstrukce sice vyřešila většinu výše uvedených |
| problémů, ale na druhou stranu je mnohem obtížnější její řízení, je nutné |
| přesně vyladit softwarový diferenciál na zadních kolech (Při použití |
| vhodnějších motorů by se tento problém pravděpodobně dal vyřešit |
| zapojením do série.) Také není snadné správně nastavit úhly předního |
| kolečka, na tyto pokusy padlo několik těsnění 1/4“ 2x2mm. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Obrázek hlavní převodovky<br> |
| <img width="605" height="454" src="Pictures/image006.jpg" |
| alt="Hlavní převodovky"> |
| </p> |
| |
| <p> |
| Převody serva<br> |
| <!-- Vektorová grafika --> |
| <img class="Pic7" width="142" height="58" src="Pictures/image007.gif" |
| alt="Čárový popisek 2: IR LED"> |
| <img class="Pic8" width="234" height="75" src="Pictures/image008.gif" |
| alt="Čárový popisek 2: Servo HS-81 "> |
| <!-- Podkladový obrázek --> |
| <img width="605" height="454" src="Pictures/image009.jpg" |
| alt=""> |
| </p> |
| |
| <p> |
| Elektronická řídící jednotka je téměř celá poskládána z modulů |
| stavebnice MLAB[2]: |
| </p> |
| |
| <p> |
| Modul <i>PIC16F84DIL1801A</i> osazený procesorem <i>PIC16F88</i> (Slave) |
| je použit na zpracování dat z 470nm analogových čidel na snímání čáry + |
| IR čidla SFH-5110 na detekci překážky. Druhý modul <i>PIC16F84DIL1801A</i> |
| též osazený procesorem <i>PIC16F88</i> (Master) přebírá data z prvního |
| procesoru a na jejich základě řídí pohyb robota. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Motory jsou řízeny modulem <i>HBRIDGE01A</i> který je ovládán |
| softwarovou PWM z master procesoru. Master procesor je také přímo |
| připojen k servu HS-81. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Na sériové lince mezi oběma procesory je paralelně připojen modul |
| posuvného registru <i>LEDBAR01A</i> který slouží k zobrazení stavů čidel |
| a k ověření správné funkce sériové linky. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Napájení elektroniky je zajištěno modulem LEDROBOT01A. Modul |
| LEDROBOT01A také vizualizuje stav čidel na překážku. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Modulátor IR signálu pro přijímač SFH-5110 je postaven z obvodu HC4047. |
| IR vysílač a přijímač je třeba umístit tak, aby se jejich optické osy |
| protínaly ve vzdálenosti, na kterou má být detekována překážka.[1] |
| </p> |
| |
| <h2> Zapojení IR modulátoru </h2> |
| |
| <p> |
| <img width="506" height="292" src="Pictures/image010.gif" |
| alt="Zapojení IR modulátoru"> |
| </p> |
| |
| <p> |
| Zapojení elektroniky<br> |
| <!-- Vektorové popisky --> |
| <img class="Pic11 " width="110" height="284" src="Pictures/image011.gif" |
| alt="Čárový popisek 4: Trimry na nastavení regulátoru"> |
| <img class="Pic12" width="127" height="142" src="Pictures/image012.gif" |
| alt="Čárový popisek 4: Stabilizátor napětí"> |
| <!-- Podkladový obrázek --> |
| <img width="605" height="454" src="Pictures/image013.jpg" |
| alt="Zapojení elektroniky"> |
| </p> |
| |
| <h2> Propojení modulů stavebnice </h2> |
| |
| <p> |
| <img width="769" height="604" src="Pictures/image014.gif" |
| alt=""> |
| </p> |
| |
| <h2> Princip řízení </h2> |
| |
| <p> |
| Na řízení robota je použit softwarový proporcionální regulátor se sedmi |
| diskrétními stavy (tj. odchylce čáry od středního čidla odpovídá |
| výchylka předního kolečka). Zesílení regulátoru je pevně nastaveno |
| konstantami pro každý diskrétní stav. Stejně je vyřešen i softwarový |
| diferenciál na zadních kolech. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Experimentovali jsme i s použitím PD regulátoru, ale nepodařilo se |
| dosáhnou lepších výsledků než se samostatným P-regulátorem. |
| </p> |
| |
| <h2> Problémy konstrukce </h2> |
| |
| <p> |
| Stabilitu podvozku se podařilo zlepšit pouze částečně. Robot se teď při |
| velké rychlosti v zatáčkách překlápí, protože je v předu podpírán pouze |
| v jednom bodě. |
| </p> |
| |
| <p> |
| Použitá čidla z inkoustových tiskáren měla nedostatečný osvětlovací |
| výkon a také příliš malou hloubku ostrosti. Řešením by mohla být výměna |
| 470nm LED diod za diody s vyšší svítivostí a odbroušení fresnelovy |
| čočky před fototranzistorem. |
| </p> |
| |
| <h2> Zdroje </h2> |
| |
| <ul> |
| <li> [1] Novák, Petr : <i>Mobilní Roboty - pohony, senzory, řízení.</i> BEN r.v. 2005 </li> |
| <li> [2] <a href="http://www.mlab.cz/">www.mlab.cz</a> </li> |
| <li> [3] <a href="http://www.robotika.sk">www.robotika.sk</a> </li> |
| </ul> |
| |
| <h2> Poděkování </h2> |
| |
| <p> |
| Na závěr bych chtěl poděkovat panu Mgr. Milanu Novotnému ze SPŠ Strojní |
| a Elektrotechnické v Českých Budějovicích za to že, vyrobil podvozek |
| robota a vyfrézoval bezvadné převodovky. Dále Ing. Stanislavu Nedvědovi |
| za konzultaci a nastínění možného způsobu řízení. Pak Mgr. Šinknerové |
| za to, že mne uvolnila z několika desítek minut výuky angličtiny. |
| </p> |
| |
| </div> |
| |
| <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Footer.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
| <!-- ============== PATIČKA ============== --> |
| <div class="Footer"> |
| <script type="text/javascript"> |
| <!-- |
| SetRelativePath("../../../../../"); |
| DrawFooter(); |
| // --> |
| </script> |
| <noscript> |
| <p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p> |
| </noscript> |
| </div> |
| <!-- AUTOINCLUDE END --> |
| |
| </body> |
| </html> |
