<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3c.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="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;z-index:10;margin-left:230px;margin-top:10px; }img.Pic2 {position:absolute;z-index:10;margin-left:322px;margin-top:160px; }img.Pic3 {position:absolute;z-index:10;margin-left:6px;margin-top:160px; }img.Pic4 {position:absolute;z-index:10;margin-left:200px;margin-top:200px; }img.Pic7 {position:absolute;z-index:10;margin-left:415px;margin-top:185px; }img.Pic8 {position:absolute;z-index:10;margin-left:70px;margin-top:160px; }img.Pic11 {position:absolute;z-index:10;margin-left:10px;margin-top:125px; }img.Pic12 {position:absolute;z-index:10;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. Předchozíroboty (<i>Callis</i>, <i>Merkur</i>) měli ve dva stejnosměrné motoryna kterých se reguloval výkon a tím robot zatáčel. Nová konstrukcese 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 bylproblém s dynamickými vlastnostmi podvozku. To bylo způsobeno tím, žeminulé 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, případnězastavit. To není zcela bez potíží, protože použité pohony nemělyžádnou zpětnou vazbu, ze které by se dal získat nějaký údaj orychlosti. Takže jediným způsobem jak kolo dostatečně rychle zpomalitbylo reverzovat motor na nějakou určitou dobu. Problém je v tom, žetato doba se mění podle rychlosti robota.</li><li><i>Nestabilita podvozku</i><br>Robot musel v důsledku toho, že měl pouze dvě kola připojená namotory mít ještě nějaké třecí elementy, které zaručovaly definovanouvzdálenost senzorů od tratě. Robot měl určitou vůli v náklonu protipodložce, takže nebylo možné na snímání čáry použít čidla s přesnouoptikou.</li><li><i>Špatné využití výkonu pohonů</i><br>Robot na rovné čáře nejel tak rovně jak by bylo třeba, ale čárukřižoval. Dělo se to tím, že pohony měly nenulovou setrvačnost, takžena změnu polohy čáry se nedalo dostatečně rychle reagovat. Navíc totokřižování čáry mělo za následek to, že motory zdaleka nebyly využityna maximum, protože jeden z nich byl vždy zpomalen.</li></ul><p>Proto jsme se na letošní ročník soutěže ISTROBOT 2006 [3] rozhodlipostavit revolučního robota s úplně odlišnou konstrukcí. To se alepozději ukázalo, jako ne zrovna šťastný nápad, protože odladit novýřídící systém zabralo mnohem víc času, než jsme čekali.</p><p>Rozhodli jsme se pro konstrukci tříkolého podvozku kde přední kolečkoje zatáčecí (zkoušeli jsme i opačnou variantu se zatáčecím zadnímkolečkem, ale ta měla horší výsledky, v zatáčkách měla příliš pomalouodezvu).</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 class="Pic0" 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 ovládánomodelářským servem HS-81 které je zrychleno externím převodem 2,5:1zadní kola jsou poháněna dvěma stejnosměrnými motory GRAUPNER Speed 300které jsou připojeny na kola o d=35mm přes převodovku 1:5. Všechny tytokomponenty jsou přišroubovány na duralový plech T=2,5mm. Čidla na čárujsou navlečena na závitové tyči M3, která je na podvozek připevněnakonstrukcí z Al profilů. Na základní duralové desce jsou ještě třizávitové tyčky, které slouží jako nosné sloupky pro kryt z hadr diskuSeagate ST125 :) na kterém je připevněna v podstatě veškeráelektronika.</p><p>Tato mechanická konstrukce sice vyřešila většinu výše uvedenýchproblémů, ale na druhou stranu je mnohem obtížnější její řízení, je nutnépřesně vyladit softwarový diferenciál na zadních kolech (Při použitívhodnějších motorů by se tento problém pravděpodobně dal vyřešitzapojením do série.) Také není snadné správně nastavit úhly předníhokolečka, 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 modulůstavebnice 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 prvníhoprocesoru a na jejich základě řídí pohyb robota.</p><p>Motory jsou řízeny modulem <i>HBRIDGE01A</i> který je ovládánsoftwarovou PWM z master procesoru. Master procesor je také přímopřipojen k servu HS-81.</p><p>Na sériové lince mezi oběma procesory je paralelně připojen modulposuvného registru <i>LEDBAR01A</i> který slouží k zobrazení stavů čidela k ověření správné funkce sériové linky.</p><p>Napájení elektroniky je zajištěno modulem LEDROBOT01A. ModulLEDROBOT01A 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 osyprotínaly 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 sedmidiskrétními stavy (tj. odchylce čáry od středního čidla odpovídávýchylka předního kolečka). Zesílení regulátoru je pevně nastavenokonstantami pro každý diskrétní stav. Stejně je vyřešen i softwarovýdiferenciál na zadních kolech.</p><p>Experimentovali jsme i s použitím PD regulátoru, ale nepodařilo sedosáhnou lepších výsledků než se samostatným P-regulátorem.</p><h2> Problémy konstrukce </h2><p>Stabilitu podvozku se podařilo zlepšit pouze částečně. Robot se teď přivelké rychlosti v zatáčkách překlápí, protože je v předu podpírán pouzev jednom bodě.</p><p>Použitá čidla z inkoustových tiskáren měla nedostatečný osvětlovacívýkon a také příliš malou hloubku ostrosti. Řešením by mohla být výměna470nm LED diod za diody s vyšší svítivostí a odbroušení fresnelovyčočky 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 Strojnía Elektrotechnické v Českých Budějovicích za to že, vyrobil podvozekrobota a vyfrézoval bezvadné převodovky. Dále Ing. Stanislavu Nedvědoviza konzultaci a nastínění možného způsobu řízení. Pak Mgr. Šinknerovéza 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>