+7-960-0655211 (Билайн)
+7-987-4207734 (МТС)

интернет-магазин
доставка по России и СНГ
нам уже 10 лет!

Ваша корзина
пуста
Перейти в корзину

Робот, следующий по линии, на основе Wixel: Два-Точка-Четыре

Робот, следующий по линии, на основе Wixel: Два-Точка-Четыре



Робот "Два-Точка-Четыре" - стал участником соревнований LVBots 2015 в категории следование по линии, хотя изначально он был создан для соревнований 2013 года, но с тех пор значительно усовершенствован. Робот разработан так, чтобы он был простым, маломощным и легким, работающим от 2-х элементов ААА, номинального источника питания 2,4 В, от которого он и получил свое название.

При разработке робота, после батарей, следует выбирать двигатели, так как они имеют решающее значение для эффективности и предопределяют все остальные компоненты. Хотелось чтобы этот робот был немного быстрее, чем робот Pololu 3pi, который использует Микро Металлические Мотор-Редукторы Pololu 30:1, поэтому ожидалось, что потребуется более низкое передаточное число, более мощные двигатели. Используя значения оборотов из таблицы Микро Металлические Мотор-Редукторы Pololu, составлена таблица всех этих двигателей сравнивающая их с двигателями робота Pololu 3pi:

МоторОтносительная скорость
к мотору робота Pololu 3pi
5:1 HPx14
10:1 HPx7
30:1 HPx2
10:1 MPx5
30:1 MPx1,6
5:1 LPx6
10:1 LPx3

Поскольку выбранное напряжение составляло примерно одну четвертую от 9,75 В на Pololu 3pi, нужен был мотор, по расчетам, более чем в четыре раза быстрее. Был выбран Микро Металлический Мотор-Редуктор Pololu 10:1 MP, давая роботу "Два-Точка-Четыре" ожидаемое преимущество над роботом Pololu 3pi примерно на 25%. Определившись с двигателями, стало понятно, что максимальный потребляемый ток будет составлять около 350 мА на канал, поэтому крошечный драйвер DRV8835, который может работать на 1,2 А, не будет иметь проблем с обработкой данной нагрузки. Кроме того, в отличие от многих драйверов двигателей, DRV8835 не требует минимального напряжения двигателя и отлично работает при 2,4 В.



Хотелось чтобы роботом управлял Wixel, модуль беспроводного микроконтроллера, основанный на микросхеме TI CC2511, из-за его легкой USB-программируемости и работы от 3,3 В (здесь не использовались его беспроводные функции). Для питания системы 3,3 В от 2-х батареек типа ААА имеет смысл использовать повышающий преобразователь на 3,3 В, для которого был выбран четырехконтактный преобразователь U1V11F3. Меньший и более дешевый U1V10F3, выпущенный после того, как робот был уже собран, вероятно, работал бы так же хорошо. Последним обязательным компонентом был набор датчиков линии; всё что вам действительно нужно для следования по линии - это массив с двумя датчиками, и простой способ получить его - использовать отсечную часть QTR-8A.

Вот электрическая схема показывающая все эти компоненты:



Обратите внимание на то, что слева входы направления вращения моторов не подключены. Следующему по линии роботу никогда не нужно двигаться назад, поэтому подключение их просто добавило бы вес и сложность.

Вместо того, чтобы использовать тяжелую макетку, большинство соединений сделано напрямую от платы к плате с помощью соединительных проводов М -> М. Для распределения питания использовался гнездовой разъем 3x7 со спаянными рядами штырьков, в основном в виде микро-макета; это удобный способ построения компактных реконфигурируемых схем. Схема ниже показывает, как все подключено:



Обратите внимание, что здесь нет кнопок, выключателя питания или какого-либо пользовательского интерфейса. Просто подключите разъем батареи, и он начинает работать сразу. Это означает, что значения калибровки датчика должны быть жестко запрограммированы.

Для шасси робота "Два-Точка-Четыре" первоначально использовалась первая попавшаяся акриловая платформа, вырезанная лазером, которая только нашлась, фактически часть прототипа шасси Romo. Использование этой версии позволило занять второе место в соревновании 2013 года в категории следование по линии; по этой ссылке вы можете посмотреть видео в действии. Но робот был усовершенствован, чтобы был меньше и быстрее для соревнования 2015 года, и для этого было разработано свое собственное, оригинальное, более минималистическое шасси, также вырезанное лазером из 3 мм акрила.

В дни, предшествовавшие соревнованию 2015 года, когда переделывался робот, появились новые 40 мм колеса, поэтому первоначальные 32 мм колеса были заменены на них, чтобы посмотреть, можно ли получить дополнительное повышение эффективности:



Эти колеса сделали робота быстрее, но он также стал заметно менее стабильным, которые уменьшили все преимущества, оставив только около 3% улучшения реального времени на трассе. Этих 3% было недостаточно, чтобы обыграть робота "Обычный-Красный-Болид", который занял первое место во второй раз подряд. Конкуренция также стала намного сильнее со времени последнего соревнования, и робот "Два-Точка-Четыре" оказался лишь на четвертом месте.

Хотите использовать данный дизайн в качестве отправной точки для своего собственного робота? Исходный репозиторий на GitHub содержит весь код, файлы дизайна шасси и монтажные схемы Fritzing.

Используемые компоненты:

  • Беспроводной программируемый модуль Pololu Wixel USB
  • Повышающий преобразователь напряжения Pololu U1V11F3 3,3В 1,2А
  • Драйвер моторов двухканальный Pololu на DRV8835 0-11В 1,2А
  • Датчик линии Pololu QTR-8A аналоговый
  • Колесо Pololu 40x7 (пара)
  • Микро Металлический Мотор-Редуктор Pololu 10:1 MP или аналог
  • Держатель батареи 2-AAA
  • Разъем гнездо прямое 3x7 шаг 2,54 мм
  • Аккумуляторная батарея Panasonic Eneloop NiMH AAA: 1,2 в 750 мАч


  • Данный перевод является собственностью интернет-магазина РОБОТОТЕХНИКА - www.robototehnika.ru

    Оригинал статьи Пола Грейсона (Paul Grayson) на английском: Paul's Wixel-based line following robot: Two Point Four