123
Главная » 2013 » Май » 16 » МиниСумо на аналоговых элементах
00:28
МиниСумо на аналоговых элементах


РОБОТ МИНИСУМО - Как сделать робота-борца без использования микроконтроллеров. Турнир роботов "МиниСумо" могут показать, что этот тип робота более интересное занятие. Для тех, кто работает с  аналоговыми элементами, этот робот для них. Желание построить роботов, является желание многих начинающих в области робототехники. Но как только мы собрали первого простейшего  робота из нескольких компонентов, появляется желание сделать робота на микроконтроллерах. Это у новичков всегда - спешка.


 

Понимание микроконтроллера и его программирование - шаги, которые должны быть детально изучены.С другой стороны, привлечение создавать роботов для участия в любых соревнованиях робототехники важно для начинающих. И все же возможно, сделать роботов для участия в конкурсе без микроконтроллера. Робот "мини сумо" может иметь процессор или может быть полностью реализован на аналоговых элементах.

Сборка выполнена по статье из журнала Журнал Electronique_Pratique-304_2006-April, с.30. от автора F. Giamarchi. Статья публикуется с разрешения автора!
$CUT$


***

 1.ВИДЕОТЕСТЫ

На видео.1 показано тестирование робота Сумо на ринге. На видео.2 соревнования на ринге между тремя роботами сумоистами.


Видео.1



Видео.2








 2.ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.

Для робота Сумо есть минимальные требования в регулировках и настройках. Кроме того, размеры 10 см х 10 см и весом не более 500 г, Чтобы быть эффективным, робот должен обнаруживать противника, подойти к нему и вытолкнуть его из круга 77 см. Он должен обнаружить белое поле по кругу, чтобы не выйти за поле, и запускаться только через пять секунд. Поэтому предлагается для удовлетворения этих различных критериев решить это с помощью аналоговых схем.

На фото.1, фото.2 собранный по инструкциям робот минисумо.

нажимайте фото для просмотра в полном размере

Фото.1

Фото.2

Механическая часть робота не является целью данной статьи. Мы не сомневаемся, что после того, как сделан это робот, вы захотите улучшить ходовую часть, шины или колеса для увеличения силы сцепления, например, в первую очередь. Механические использует блок из двух двигателей и двух колес. Выбранный дизайн зависит от вашей фантазии и наличия материалов. Не стесняйтесь представить себе различные конструкции.

 Буквенные обозначения приведённые в схемах робота зарубежного журнала отличаются от общепринятых. Будьте внимательны!


 2.СТРУКТУРА

Для обнаружения противника используются два инфракрасных датчика отражения, но вполне можно использовать более продвинутые датчики типа Sharp GP2D12. Чтобы обнаружить белые границе черного круга, используем два датчика, отражающего инфракрасное излучение.

Первая плата(материнская плата).
Она крепится на борту робота. На ней установлены разъемы для остальных плат. Эта последняя плата  обеспечивает различные соединения между платами и датчики, двигателями и батарей, и дополнительно содержит стабилизатор с напряжением стабилизации 5 вольт для питания всей схемы.

Вторая плата(драйвер моторов) – управление двигателями который получает команды скорости и направление вращения от первых двух плат.

Третья плата(датчики обнаружения противника) обрабатывает сигналы с датчиков обнаружения противника. Каждый из датчиков будет увеличивать скорость противоположного двигателя, когда он обнаруживает что-то. Задается фиксированная скорость движения робота и величина ускорения.

Четвёртая плата(плата позиционных датчиков). Каждая пара датчиков определяют действие робота. Первый датчики определяют контур круга, который окрашен в белый цвет, в то время как остальная часть круга в черный. Если один или оба датчики обнаруживают край  белый, то нужно изменить направление вращения двигателей робота, чтобы вернуть его обратно. Но полная функция позволяет роботу выполнять небольшим поворотом на себя перед движением вперед.




КОМПОНЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ РОБОТА

1.Плата двигателей (драйвер).
2.Плата движения назад и разворота.
3.Плата регулировки скорости.
4.Материнская плата.
5.Фотоприёмник.
6.Корпус.
7.Разъёмы соединения.
8.Привод от игрушки-танка.
9.Колесо.
10.Светодиоды инфракрасного спектра свечения.


Примечание 1. Плата датчика обнаружения противника расположена внутри корпуса рядом с ковшом, поэтому не видна на фото.3. Обнаружение осуществляет фотоприёмник с цифровым выходом IS471F.
Примечание 2. Обнаружение края ринга осуществляется с помощью аналоговой оптопары SG-2BC. Оптопара крепиться отдельно от печатной платы на днище робота и соединяется через разъёмы с материнской платой.

фото.3.нажимайте фото для просмотра в полном размере.



 3.МАТЕРИНСКАЯ ПЛАТА

Эта карта является связующим звеном между всеми элементами робота. Здесь находятся различные разъемы для плат управления и платы питания, датчиков, батарей и двигателей. Четыре разъема для датчиков распределены по два разъема, также подает напряжение питания 5 вольт. Третий разъем для  подключения аккумуляторной батареи. Три разъема для плат управления и два для двигателей. Стабилизатор можно использовать любой на 5 вольт. После сборки материнской платы, можно проверить ее, подав напряжения, светодиод должен загореться.


 фото.4


 Табл.1. Список радиокомпонентов материнской платы.
Позиция
Наименование
Примечание
Количество
R1
1кОм
мощность 0,125Вт
1
C1
470мкФ16В

1
C2,C3
0,1мкФ

2
C4
22мкФ или 47мкФ16в

1
D1
L3014GD
или аналогичный светодиод в корпусе диаметром 3мм зелёного цвета свечения1
CI1
LM2940-5
или стабилизатор 7805
1
S1
малогабаритный микровыключатель
подходящий по габаритным размерам
1
K1 и K3, K7 и K10
однорядные штыревые линейки 3pin
используется часть от штыревой линейки, только 3 вывода
4
K4, K5, K6
однорядные гнездовые линейки 10pin
используется линейка на 10 разъёмов
3



 4.ПЛАТА ДВИГАТЕЛЕЙ (ДРАЙВЕР)

Эта плата должна быть как можно более простой для управления двигателем. Причина в том напряжение. Если напряжение от батареи низкое или большое (6 или 9 вольт), использование драйвера  L393D не эффективно для  производительности двигателей. Двигатели, хотя и небольшие, не очень эффективны и потребляют много при большой нагрузке. Поэтому мы должны использовать транзисторы Дарлингтона, включенные параллельно для каждого двигателя. Схема ULN2803 содержит 8 транзисторов этого типа 500 мА каждый. Мы будем использовать два реле для смены направления вращения электродвигателей. После сборки можно поставить ее в материнскую плату и подать напряжения, двигатели будут вращаться.


 фото.5


 Табл.2. Список радиокомпонентов платы драйвера двигателей.
Позиция
Наименование
Примечание
Количество
R1
1кОм
мощность 0,125Вт
1
C1
470мкФ16В

1
D1L3014URD или аналогичный светодиод в корпусе диаметром 3мм красного цвета свечения1
CI1
ULN2803
 
1
RE1,RE2
реле G5V-2-H1
реле постоянного тока с рабочим напряжением обмотки 5 вольт, имеет две пары переключающих контактов
2
K1
однорядные штыревые линейки 10pin
используется штыревая однорядная линейка на 10 разъёмов1



 5.ПЛАТА РЕГУЛИРОВКИ СКОРОСТИ.

На этой плате используем микросхему LM324.  Нет необходимости в микроконтроллер для этого. На первом элементе задается частота с помощью  R5 и С2, примерно  10 кГц (рис. 7). Еще одна особенность этой платы является 22 мкФ конденсатор C1, который будет блокировать запуск двигателей около 5 секунд. На плату приходят аналоговые сигналы от датчиков, такие как Sharp GP2D12. Но на нашей схеме стоят IS471F. Регулировка сводится к установке скорости двигателей на среднем уровне, что бы он медленно двигался вперед.


 фото.6


 Табл.3. Список радиокомпонентов платы регулировки скорости.
Позиция
Наименование
Примечание
Количество
R1,R4
330 Ом
мощность 0,125Вт
2
R2,R3220кОммощность 0,125Вт2
R5
10кОм
мощность 0,125Вт1
RV1,RV2
10кОм
резисторы переменного сопротивления вертикальной установки
2
C1
22мкФ16в

1
C2
4,7нФ

1
C3
33мкФ16В

1
CI1
LM324

1
S1
малогабаритный микровыключатель
подходящий по габаритным размерам
1
K1
однорядные штыревые линейки 10pin
используется штыревая однорядная линейка на 10 разъёмов4



 6.ПЛАТА ДВИЖЕНИЯ НАЗАД И РАЗВОРОТА РОБОТА.

Это особенно важно потому, что необходимо предотвратить выход робота с поля. На этой плате реализовано два генератора регулируемой частоты на двух микросхемах NE555. При попадании датчиков линии на белое поле, сигнал подается на драйвер двигателя и переключает реле в обратное направление движения двигателей. Один из генераторов задает время движения назад, второй задает поворот робота, отключая один из двигателей.


 фото.7


 Табл.4. Список радиокомпонентов платы движения назад и разворота.
Позиция
Наименование
Примечание
Количество
R1
4,7кОм
мощность 0,125Вт
1
R2,R447кОммощность 0,125Вт2
R3,R5
1кОм
мощность 0,125Вт2
RV1
47кОм
резисторы переменного сопротивления вертикальной установки
1
RV2,RV3220кОм
резисторы переменного сопротивления вертикальной установки2
C1,C2,C3
10мкФ16в

3
C4
 0,1мкФ

1
D1,D2
1N4148
замена на КД521 или КД522, но с учётом полярности !!!
2
D3,D4
L3014URD или аналогичный светодиод в корпусе диаметром 3мм красного цвета свечения2
CI1,CI2
NE555

2
K1
однорядные штыревые линейки 10pin
используется штыревая однорядная линейка на 10 разъёмов4



 7.ДАТЧИКИ.

Два датчика используются для обнаружения белой линии и два датчика для обнаружения противника. Датчики белой линии подключаются напрямую к материнской плате. Датчики обнаружения противника собираются на небольшой плате. Датчик обнаружения белые линии использует отражающий оптический эффект -SG-2BC содержащий  инфракрасный диод и фото транзистор (рис. 13). Для оптимального использования этого компонента, диод включен последовательно с сопротивлением 220 Ом.  Обнаружение противника осуществляется с помощью IS471F. Этот компонент является датчиком препятствия с релейным выходом. Он включает в себя сложную электронику, но требует внешнего инфракрасного светодиода.


фото.8

фото.9

На фото.8 показаны датчики в сборке. На фото.9 датчики установлены в передней части робота за ковшом. Белой стрелкой помечена установленная плата датчиков.


 Табл.5. Список радиокомпонентов платы датчики.
Позиция
Наименование
Примечание
Количество
R1,R2
1кОм
мощность 0,125Вт
1
R3,R4
220 Ом
мощность 0,125Вт1
RV1,RV2
10кОм
резисторы переменного сопротивления вертикальной установки2
C1,C1
1мкФ16В
2
D1,D2
LD271
или любые светодиоды инфракрасного спектра свечения
2
CI1,CI2
IS471F
фотоприёмник с модуляцией сигнала
2
OP1,OP2
SG-2BC
аналоговая оптопара с открытым каналом2



 8.УСТАНОВКА МОТОРОВ И АККУМУЛЯТОРОВ.

Для проведения состязаний робот миниСумо должен развивать некоторое усилие на колёсах, потому устанавливать моторы необходимо с редуктором. В нашем варианте использован редуктор от игрушечного танка. Разберите игрушку-танк, аккуратно извлеките редуктор, разберите его и распилите корпус редуктора ровно пополам. Установите шестерёнки на свои места. Далее используйте каждую из половинок корпуса редуктора для двух моторов (правого и левого). Собранные и установленные на свои места половинки редуктора можно видеть на фото.10.

Источник питания (аккумулятор) расположите в нижней части робота и закрепите любым доступным способом (фото.11).

нажимайте фото для просмотра в полном размере

фото.10

фото.11


Теперь у вас есть готовый  робот. Результат сборки часто зависит от используемых радиодеталей и качества монтажа печатных плат.
Сборка выполнена по статье из журнала Журнал Electronique_Pratique-304_2006-April, с.30. от автора F. Giamarchi. Статья публикуется с разрешения автора!
Сборка окончена!


В архиве: монтажные чертежи для сборки, термокопии в отдельной папке для лут-перевода.
Архив к статье Мини Сумо: пароль не требуется. Все чертежи в точных размерах, не изменять, не редактировать! Размер архива 1,25Mb Скачать архив  


Если у ВАС возникли вопросы пишите на ФОРУМЕ или в Online чат по робототехнике мы их обсудим!
автор nemo www.servodroid.ru
© Внимание! Полное либо частичное копирование материала без разрешения администрации запрещено!
Категория: Роботы для соревнований | Просмотров: 10048 | Добавил: MSA-Beam-Robotics | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 6
avatar
1 вахтанг • 12:55, 27.08.2013
а что сделали с реле G5V-2-H1? или аналог поставили?
avatar
2 nemo • 17:31, 29.08.2013
Нет именно такие и стоят. Но в принципе можно подобрать на 5 вольт срабатывания.
avatar
3 nemo • 17:32, 29.08.2013
Крышку просто срезали. Места не хватало.
avatar
4 вАнО007 • 17:07, 10.07.2014
помогите плиз мне для робота нужны мозги робот с 2 мотороми
avatar
5 вАнО007 • 11:16, 04.06.2015
чертижи не вточных размерах лично у меня скажите в какой программе точно рисовали и версию точные размеры печатных плат плиз
avatar
6 вАнО007 • 11:51, 04.06.2015
angry angry angry angry
avatar