Самодельный робот: Шасси и управление приводами робота. Универсальное гусеничное шасси для робота Схема по управлению шасси робота

Платформа, отвечающая ряду требований: свободное движение, возможность установки дополнительного оборудования и расширения возможностей, а также умеренная стоимость. Вот такую робот- платформу или, просто, гусеничное шасси я и буду делать. Инструкцию, естественно, выкладываю вам на суд.

Нам понадобится:

Tamiya 70168 сдвоенный редуктор (можно поменять на 70097)
- Tamiya 70100 набор катков и гусениц
- Tamiya 70157 площадка для крепления редуктора (можно заменить на кусочек фанеры 4 мм)
- Небольшие куски листовой оцинковки
- Фанера 10 мм (небольшой кусочек)
- Arduino Nano
- DRV 8833
- LM 317 (стабилизатор напряжения)
- 2 светодиода (красный и зеленый)
- Резисторы 240 Ом,2х 150 Ом, 1.1 кОм
- Конденсатор 10v 1000uF
- 2 однорядных гребенки PLS-40
- 2 разъема PBS-20
- Катушка индуктивности 68мкГн
- 6 NI-Mn аккумулятора 1.2v 1000mA
- Коннектор папа-мама двух контактный на провод
- Провода разных цветов
- Припой
- Канифоль
- Паяльник
- Болтики 3х40, 3х20, гайки и шайбы к ним
- Болтики 5х20, гайки и усиленные гайки к ним
- Дрель
- Сверла по металлу 3 мм и 6 мм

Шаг 1 режем металл.
Для начала нам нужно вырезать из листового металла (лучше оцинковки) вырезать четыре детали. По две детали на гусеницу. По данной развертке вырезаем две детали:

Точками указаны места, где необходимо просверлить отверстия, рядом указан диаметр отверстия. Отверстия 3 мм нужны для навешивания катком, 6 мм – для продевания сквозь них проводов. После резки и сверления нужно напильником пройти все края, не оставляя острых углов. По пунктирным линиям согнуть на 90 градусов. Будьте внимательны! Гнем первую деталь в любую сторону, а вторую гнем в обратную сторону. Они должны быть симметрично согнутыми. Есть еще один нюанс: необходимо просверлить отверстия под саморезы, крепящие наши пластины к основе. Делать это надо, когда будет готова основа. Прикладыаем заготоку на основу и отмечаем места сверления так, чтобы саморезы попадали в центр ДСП. Делаем еще две детали по второй развертке:

Шаг 2 готовим основу.
Собираем редуктор по прилагающийся инструкции. Прикручиваем его на площадку. Если нет площадки вырезаем из фанеры 4 мм прямоугольник 53х80 мм и крепим на нее редуктор. Берем фанеру 10 мм. Вырезаем два прямоугольника 90х53 мм и 40х53 мм. Внутри маленького прямоугольника вырезаем еще один прямоугольник, так чтобы у нас получилась рамка с толщиной стенок 8 мм.

Скручиваем все как показано на фото:

В углах площадки сверли отверстия 6 мм и вставляем в них наши болтики 5х20 сверху накручиваем усиленные гайки. Они нужны для последующего крепления разных механизмов или плат. Для удобства сразу клеим светодиоды:

Шаг 3 электрика.
Для управления будем использовать Arduino Nano. Драйвер двигателей DVR 883. На монтажной плате собираем все по схеме.

L1 – катушка индуктивности и C1 нужны для стабилизации напряжения Arduino. Резисторы R1 и R2 перед моторами – токоограничивающие, их номинал надо подбирать под конкретные моторчики. У меня нормально работают при 3 Ом. LM317 нужна для заряда аккумуляторов. На вход можно подавать напряжение от 9.5 В до 25 В. R3 – 1.1 кОм R4 – 240 Ом. «Штырьки» слева используются для последующего подключения разного рода устройств (Bluetooth, модуля связи 433 МГц, IR, Servo и др.). Для питания будем использовать 6 аккумуляторов Ni-Mn 1.2v 1000mA спаянных последовательно и смотанных изолентой.

Шаг 4 собираем основу.
Берем нашу основу, на двусторонний скотч клеим на нее плату. Металлические детали по первой развертке нужно прикрутить на меленькие саморезики к основе по бокам, согнутыми частями наружу. Будьте внимательны прикручивать нужно так, чтобы крайнее 6 мм отверстие надевалось на выходную ось редуктора, низ детали должен быть параллелен основе и симметричен по отношения ко второй такой-же детали. В итоге должно получится:

Для придания нашей самоделке эстетичного вида добавим пару деталей. Это необязательно. Из белого пластика вырезаем прямоугольник 110х55 мм и гнем как показано на фото. Хвостик тоже необязателен, но мне понравилось как выглядит и прикольно трясется при движении:

Эта крышка прикрывает редуктор, чтобы в него не попадала грязь, да и шумит он так меньше. Далее тоже из белого пластика вырезаем прямоугольник 52х41 мм. Делаем отверстия для подключения Arduino и кнопки выключения как на фото:

Клеим все это на двусторонний скотч:

Наклейка для красоты.

Эти две детали можно изготовить практически из любого материала, который есть под руками. Это может быть толстый картон (который потом можно раскрасить), ДВП, тонкая фанера или листик пластика любого цвета. Не забываем про аккумуляторы. Приклеим их на двусторонний скотч на правой металлической части основы:

Шаг 5 гусеницы.
Здесь нам понадобятся наши заготовки по второй развертке. В 3 мм отверстия вставляем болтики с полуцилиндрической головкой 3х20. Надеваем шайбы и накручиваем гайки.

Мы ознакомились ZiChip-устройством 105-Bender, научились работать с программой Тюнером и создали несколько несложных сценариев. Для того чтобы двигаться дальше и показать как работает прошивка 105-Bender c моторами нам понадобится тележка.

Для отладки устройства я использовал своего, , но для Вас, читателей блога – это не очень подходящий вариант. Поэтому, было решено взять для демонстрации устройства готовую тележку для проектов на Arduino.

Тележку и модули под этот проект мне предоставил магазин DiyLab . В этом магазине Вы можете приобрести и много других интересных вещей.

Набор тележки выглядит следующим образом

Как Вы понимаете, внешний вид тележки не имеет значения. Можно использовать совсем другую конструкцию. Это может быть тележка с 4-мя приводными колесами или даже гусеничная тележка.

Кроме самой тележки нам еще понадобится:

— плата Arduino (Uno или Nano)
— драйвер двигателя L298N (или другого типа)
— фотоприемник и ИК-пульт (можно использовать бытовой пульт и TSOP4836)
— пьезоизлучатель или небольшой динамик
— светодиод
— макетная плата и соединительные провода (для удобства монтажа)

Сборка тележки и соединение модулей между собой не должны вызвать затруднений. Модули нужно соединять по схеме

Используйте для соединения макетку или сразу соединяйте все проводами – как сделал я. Компоновка модулей зависит только от Вас – делайте как удобней Вам.

В качестве фар использованы 3 ваттные светодиоды с родными коллиматорами. При использовании двух таких светодиодов включенных последовательно, нет необходимости в драйвере для них – при питании от 6 вольт ток не превышает номинала. Можно использовать и одноватные светодиоды. В качестве ключа для мощных светодиодов использован полевой транзистор. Динамик нужно включать через конденсатор 10 – 100 мкФ

Тележка собрана. В следующей статье мы ее запустим и научим подчиняться командам с пульта.

(Visited 4 275 times, 1 visits today)

Спасибо ArtemKAD за схему (см. форум).

Формат: pdf, Размер: 13Кб

Если масса робота растет, лучше использовать более мощные моторы. Одним из зарекомендовавших себя решений являются обыкновенные моторчики от стеклоподъемников.

Формат: jpg, Размер: 33Кб

Удобный LPT-драйвер, с примерами его использования в Delphi-проектах.

Формат: zip, Размер: 31Кб

Рабочая, собранная и протестированная схема. Представлены также схемы цоколевки и внешний вид деталей.

ДПМ-30 - реверсируемый электрический двигатель постоянного тока. Применяется в военной радиоаппаратуре (радиорелейные станции, и т.д.) для подстройки контуров системами автонастройки.Обладая небольшими размерами достаточно мощен.
Длина корпуса - 5,6 см.
Полная длина - 7 см.
Диаметр корпуса - 3 см.
Штатное напряжение питания - 24...27 В. Однако вполне уверенно работает и на 12 В,с некоторой правда потерей мощности. Однако рулевой машинки робота пойдёт.
Потребляемый ток - в районе 0,1 А.

Формат: jpg, Размер: 25Кб

За первый ярус принят остов робота. В задней части к прямоугольной квадратной раме основания крепится шасси: колеса, оснащенные моторчиками. Спереди монтируется треугольная рама рулевого механизма. Внутри рамы, на фанерном перекрытии, размещаются аккумулятор, и две платы: преобразователя напряжения и устройства управления двигателями. По углам несущей рамы устанавливаются круглые основания для стоек. Предполагается, что верхний каркас съемный (для более удобного доступа к системе шасси и питания в первом ярусе).

Формат: jpg, Размер: 93Кб

Схема взята из книги Хейзермана, от легендарного Бастера. Управление скоростью производится путем подачи на входы платы прямоугольных сигналов разной скважности. В Бастере это контролируется специальной схемой управления скоростью, однако может успешно эмулироваться с помощью LPT-порта.

Формат: jpg (несколько картинок)

Простейшая схема управления приводом. Четыре входящих провода от LPT порта управляют поворотом рулевого колеса направо или налево, и вращением ведущих двигателей назад или вперед.

Формат: jpg, Размер: 51Кб

Блок-схема рулевого механизма будущего робота. Используются: несущая рама, двигатель, датчики обратной связи, сработанные на основе схемы компьютерной мыши.

Формат: jpg, Размер: 30Кб

Дока по использованию LPT-порта. Представлены примеры схем подключения внешних устройств к данному порту, простейший вариант текста программы для тестирования.

Формат: html

Сегодня я начинаю публиковать статьи, посвященные созданию своего мобильного робота. На семейном совете ему решено было дать имя Роботоша, собственно поэтому, свой блог я назвал именно так. Целью его создания является изучение различных алгоритмов и элементов робототехнических систем на практике.

На текущий момент мой робот представляет из себя четырехколесную платформу с установленной на ней платой микроконтроллера и обвешенный некоторым количеством датчиков и интерфейсов для взаимодействия с пользователем. Программное обеспечение находится в самом зачаточном состоянии, поэтому я подробно буду разбирать что и почему именно так реализовано на текущий момент и постепенно двинусь дальше, добавляя функциональность и наделяя его «разумом». Это мой первый робот, поэтому, возможно, какие-то этапы его создания будут ошибочными или тупиковыми.

Идея

Идея в первом приближении выглядит следующим образом: автономный робот, обладающий следующими особенностями:

• 4-х колесная платформа
• Использование внутри помещения (квартиры)
• Бесконтактные способы определения препятствий для избежания столкновений
• Режимы управления:

1. автономный режим «случайного блуждания» с целью построения карты помещения
2. режим дистанционного управления
3. режим выполнения голосовых команд с распознаванием голоса

• Контроль заряда батареи и самостоятельная подзарядка
• Вывод информации на символьный LCD-дисплей
• Звуковая сигнализация

Шасси робота

В качестве шасси я решил использовать покупную четырехколесную платформу из чисто экономических соображений (как ни считал, по частям получалось дороже, а эта одна из самых дешевых, которую удалось найти). Мой выбор пал на шасси DAGU 4WD chasis kit, представляющее из себя 4-х колесную платформу с моторами. Вот так выглядит комплект поставки.

Площадки для установки различного навесного оборудования сделаны из красного акрилового стекла с большим количеством крепежных отверстий для установки датчиков, контроллеров, сервомоторов. Акриловое стекло, надо сказать, сверлится очень даже легко, поэтому, если даже что-то не попадет в будущем в готовые отверстия, всегда можно легко сделать дополнительные. Колеса прорезиненные. Моторы коллекторные с пластиковыми редукторами.

Платы

Размеры: 175 х 109 х 3 мм

Расстояние между платами (высота идущих в комплекте стоек): 24мм

Клиренс: 45 мм

Колеса

Диаметр колес: 67 мм

Ширина обода: 26 мм

Моторы

Напряжение: 4.5 — 7.2 В

Обороты холостого хода: 90 ± 10 об/мин

Ток холостого хода: 190 мА (макс. 250 мА)

Крутящий момент: 0.8 кг · см

Максимальный ток: 1 А

На сборку уходит минут двадцать. В собранном виде шасси выглядит вот так:

С двигателями, честно говоря, у меня вышла засада. Эти двигатели не предназначены для установки на них энкодеров, а для меня это важно, так как я планирую использовать энкодеры для обеспечения обратной связи для более точного позиционирования. Поэтому, скорее всего, если не удастся переделать эти, двигатели в дальнейшем буду менять на другие.

В целом, собранная платформа выглядит достаточно симпатично. Если бы не проблема с энкодерами, я был бы доволен на 100%.

Как вы оцениваете эту публикацию?

Конструктор послужит хорошей базой для целого ряда различных проектов. На платформе достаточно места для установки датчиков, сервомоторов, манипулятора, фар и многого другого. На его основе можно проводить различные конкурсы и соревнования.

1. Комплект деталей конструктора.

2. Установка крепления двигателя.

3. Крепление привинчиваются двумя винтами с гайками. Сильно затягивать крепление не надо, т.к. это помешает установке двигателя.

Ред.

4. Необходимо таким образом привинтить четыре крепления.

5. Установка стенки шасси.

6. Вид с днища шасси.

7. Необходимо таким образом установить четыре стенки, для этого понадобится четыре винтовых соединения.

8. Вид днища шасси после установки стенок.

9. Установка первой верхней платформы шасси. Крышка ставится в пазы, винты не используются на этом этапе.

10. Установка второй верхней платформы шасси. Для фиксации обоих платформ на данном шаге надо использовать шесть винтов с гайками.