Новости Обратная связь Архив АТ Архив ВТ Поэты-энергеты Мы из МЭИ Угол архивариуса
На главную страницу

Выпускная работа, как игрушка.

   Однажды во время странствий в Интернете я наткнулся на сайт, посвященный мобильным роботам, там, в одной из статей рассматривался робот на основе детской игрушки. Робот представлял собой игрушечный "джип" с установленной на него платой контроллера. Кроме платы на игрушке стояли контактные бамперы, которые использовались как датчики столкновения. Алгоритм действия был очень простой, при столкновении робот определял, с какой стороны находится препятствие, и ехал в другую сторону.
   Я подумал, а почему бы мне ни сделать подобное? А может мой робот будет лучше? А тут еще подошло время выбирать тему выпускной работы. Думал не очень долго, решил собрать робота. К тому же хотелось как-то выделиться среди остальных бакалавров.
   Решить то я решил, а на основе чего собрать? Было несколько идей:
- гусеничный робот. Рассмотрел всякие варианты конструкции привода, могу выделить некоторые из них: гусеницы и двигатели от старых принтеров, двигатели и ремни в качестве гусениц от приводов компакт-дисков, автомобильные моторы от стеклоочистителя и приводной ремень газораспределительного механизма автомобиля ВАЗ. Кроме этого рассмотрел несколько вариантов расположения гусениц: классическое (как у трактора), треугольное (два колеса внизу, одно приводное вверху), шестигранник (три приводных колеса, три пассивных).
- колесный робот. Здесь тоже было достаточно вариантов: классический вариант мобильного робота (три колеса, два раздельных приводных и одно опорное поворотное), четырехколесный вариант как у автомобиля, четырехколесный каждое колесо индивидуально управляемое (индивидуальный поворот и привод).
- шагающий. Этот самый экзотический, здесь мы с другом придумали множество конструкций, но почти у каждой была своя проблема, мешающая реализации. В качестве примера могу привести одну из них: прямоугольная платформа, шесть моторов работающих на подъем шести ног, привод тросовый как у лифта, ноги поднимаются на полозьях, еще шесть моторов поворачивают ноги, двигая их вперед или назад. На одну ногу надо два мотора и два блока мощных ключей. В итоге каждый мотор в пике потребляет 10А при питании 12В и может поднять около 10кг, а сам весит 2.4кг. В качестве питания планировалось использовать автомобильный аккумулятор (весом 16кг). Итоговый вес робота получился около 150кг!!
Из всего перечисленного подходили только "гусеничный трактор" или "автомобиль". А тут еще в старых вещах я нашел игрушечный радиоуправляемый автомобиль. Было решено использовать именно его. Управление было изъято, в игрушке остались только моторы и механика.
Далее началось самое интересное. Прочитал еще раз статью о роботе-джипе, обратил внимание на то, что в качестве процессора используется микроконтроллер AVR фирмы Almel. Почитал немного статей про нее, сравнил с 8051, нашел много плюсов (один из них, самый важный - внутрисистемное программирование). Попросил у О. Е. микроконтроллер AVR, он мне дал две микросхемы AT90S1200. На сайте, где была статья о джипе, нашел еще пару интересных статей, про инфракрасный радар и управление моторами.
На основе AT90S1200 собрал схему управления игрушечным автомобилем. Она состояла из микроконтроллера, ключевой схемы управления моторами и ИК радара. Запрограммировал контроллер так, чтобы автомобиль ехал вперед при отсутствии помех, влево и назад при помехе слева, вправо и назад при помехе справа. Такой простой алгоритм позволил объезжать препятствия, стоящие спереди автомобиля.
Мне показалось мало, и после простого перепрограммирования контроллера автомобиль стал понимать команды, передаваемые пультом ДУ от телевизора, но здесь возникла проблема, одновременно работает только радар или только пульт.
На одной из консультаций с О. Е. родилась идея о собственно программном управлении, то есть в автомобиль оперативно с компьютера передается программа, а автомобиль ее выполняет. На этот раз я попросил более мощный микроконтроллер AT90S8535, в основном из-за большего количества портов. После этого стал собирать на макетной плате новую схему, также доработал автомобиль. Установил на него "фары" и "поворотники", сделанные из светодиодов, а также ИК приемник и светодиоды-передатчики.
Кроме автомобиля собрал схему ИК-приемопередатчика для ПК и написал программу для общения автомобиля и ПК.
Суть "программирования" состояла в передаче команд и записи их в память игрушки, а при подаче команды окончания передачи их последовательное выполнение.
Все было собрано, программы написаны, но тут возникла проблема, автомобиль после непродолжительной работы останавливался и сбрасывал полученную программу. Оказалось, что процессор сбрасывался из-за шумов, исходящих от дешевого мотора, с искрящим коллектором. Испробовал множество способов решения этой проблемы: емкости и индуктивности в цепи питания, резистор в цепи мотора, раздельное питание процессора и мотора, замена мотора. Помогло раздельное питание и замена мотора на более слабый (от CD-ROM). Автомобиль стал менее маневренный.
Теперь, кажется, все было готово, напоследок написал несколько программ действий автомобиля для показа на защите работы. Протестировал, все исправно работает.
На защите все прошло успешно, с компьютера передал программу "змейка", автомобиль успешно проехал "змейку" и напоследок поморгал фарами и "поворотниками". Как только автомобиль выполнил программу, все присутствующие начали аплодировать. Ни на одной из защит, на которых я присутствовал, такого не было. Получилось то, что я хотел, "выделился".
Дальнейшая судьба этого проекта: радиоуправляемый робот с возможностью автономной работы. Что планируется сделать: заменить ИК канал радио приемопередатчиком, установить видеокамеру с радиопередатчиком, а также датчики, необходимые для автономной работы, написать программы для ПК и робота. В данный момент почти все компоненты есть, не хватает времени и, соответственно, желания.

Поликарпов Александр (М-00), июль 2005 г.
Вопросы и пожелания - aver22 на Рамблере
Архивариус - О. Аверченков.
На главную страницу