Многие опытные программисты скажут, зачем нам эта примитивная платформа, ее даже роботом не назовешь. Ответ заключается в развитии технологий. Давайте посмотрим на развитие платформ рис 1. На первом этапе мы имеем платформу, которая автоматически по программе выполняет маневры 1 рис 1. 

Рис. 1

Рис. 2. Электрическая схема. Нажать для увеличения.

Рис.3.Чертёж монтажной платы.

  Рис 3 имеет габариты 45Х60 мм, плата имеет двухстороннюю разводку платы рис 3 а,б,в и произведена с учетом деталей поверхностного монтажа. На плату устанавливаются реле К1-К3 Omron6R4-2F предназначены для поверхностного монтажа, потому они устанавливаются с стороны разводки платы. Плата удерживается двумя стойками. Она должна быть выполнена из двух стороннего текстолита или гетинакса, так как имеет разъемы, к которым соединены источник питания и двигатели. Разъем SL4 для USART и SL5 для подключения внешних датчиков, может выполнять несущую функцию крепления дополнительной платы мастер. Под платой, к передней части, устанавливаются микровыключатели фото 1. 

Фото 1.

Для этого в плате сверлятся четыре отверстия диаметром 1,7 мм. Корпуса микровыключателей крепятся винтами М1,6 длиной 10 мм. Микровыключатели устанавливаются в противоположных углах платы, по отношению к их месту установки на монтажной плате. Это необходимо для того, что бы к микровыключателям присоединить усики большой длины. Если усики короткие, то при столкновении с препятствием, микровыключатель не замкнется из-за малого веса робота. С длинными усиками рычаг нажатия обеспечивает усилие, необходимое кнопке.

4.ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ.

Аккумуляторы можно позаимствовать от мобильных телефонов, или купить специализированные, для электронных плат. Автор купил LIR3048 3,6V 280 mAh. Электродвигатели фирмы Mitsumi R-141161 серии М25Е. Остальные детали перечислены в таблице 1.

Табл.1. Список радиокомпонентов.

5.СОФТ

   Листинг 1 листинг 2 записывается через ISP соединение с компьютера через программатор. Использовался программатор AVR Dragon. Программа имеет в начале вектор прерывания, указывающий на адрес соответствующего прерывания в программе. Далее идет настройка портов ввода – вывода и маска прерывания, эти настройки указывают в какой конфигурации они должны быть. Так как программа использует подпрограммы, то настраивается стек, в котором будет сохранятся адрес, на момент прерывания. В начале программы формируется траектория движения платформы. В данном случае движение прямо, влево, вправо. До момента столкновения.

   Между маневрами прямо, влево, вправо  задается время паузы. Время паузы создается программно, с помощью подпрограммы zader  которая в свою очередь вызывает подпрограмму zader2 несколько раз. Это необходимо для регулировки времени паузы. В подпрограмме zader2 организован программно цикл отсчета чисел, когда заданное число уменьшается до нуля, происходит выход из цикла. Так поочередно маневр – задержка, выполняется пошагово основная программа.

   Как только робот столкнулся с препятствием, срабатывает контактный датчик, который замыкает контакты S1 или S2. Контакты при замыкании формируют нулевой уровень, который поступает на вход МК. Срабатывает прерывание INT0 или INT1.  Программа прерывается, и переходит по вектору прерывания на заданную подпрограмму прерывания. В зависимости от подпрограммы прерывания, робот выполняет маневр назад влево, или назад вправо. После чего подпрограмма прерывания возвращается в основную программу, на то место, где была прервана основная программа. Пока робот не обойдет препятствия, он будет выполнять маневры вперед, назад до бесконечности. Основная задача настроить последовательность маневров, так что бы робот обошел препятствие.

Исходники находятся в архиве, в конце статьи.

6.КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ

   Платформы имеет небольшие габариты. Почему? Прежде всего, для сборки робота необходимо иметь плату управления. Именно габариты платы задают основу платформы. Второй фактор, это привод платформы. Наиболее распространенные электродвигатели для платформы, это электродвигатели бывших в употреблении CD проигрывателей. Так как компьютерная техника постоянно модернизируется, то CD проигрыватели уже никто не использует. А огромное количество техники попадает на свалку.

   В проигрывателях, достаточно мощный электродвигатель, который может на прямом приводе двигать платформу. Добавим к выше сказанному: габариты платформы задаются еще и габаритами электродвигателей. И последний фактор, это аккумуляторы. 70% веса конструкции составляют аккумуляторы. Хотя аккумуляторы литиевые, все равно, вес платформы значительно прибавляется. Вот тут и стает вопрос, потянет электродвигатель тяжелую платформу? 

Для сборки конструкции понадобятся детали. Первая деталь- основание, рис 4 изготовлено из жести консервной банки (например, банки от кофе). 

Рис. 4

Две детали привода колес, позаимствованы от кассетного плеера. От привода плеера отрезаны стойки с шестеренками фото 2. 

Фото 2

Детали с шестеренками крепятся винтами М1,2 к электродвигателям рис 5. Необходимы два винта М3 длиной 3,5 см и гайки М3. В основании делаются скобы, которые будут удерживать двигатели. Для этого на трубу подходящего диаметра накладываются и сгибаются отводы от основания. 

Рис. 5

Винтами сжимаются скобы рис 6.

Рис. 6

7.СБОРКА И НАСТРОЙКА

Двигатели вставляются внутрь скоб и зажимаются винтами рис 6. Необходимо что бы двигатели имели соосность осей. Провода от двигателей, желательно вывести к верхней части платформы, поближе к плате управления.  Винты устанавливаются вверх по отношению к днищу платформы фото 3. 

Фото 3.

После крепления двигателей, устанавливается передняя стойка с колесиком. Далее на основание крепится стяжками аккумуляторы рис 6 фото 4. 

Фото 4.

Для этого изготавливают аккумуляторный отсек из твердой обложки. В отсеке делают отверстия, через которые проходит стяжка фото 4. На оставшуюся резьбу винтов устанавливается плата управления рис 7 фото 4. 

Рис. 7

Аккумуляторы имеют плоскую поверхность. Над аккумуляторами установлена плата управления двигателями. В случае доработки схемы над платой будет установлена плата мастера с фотодатчиками. От аккумуляторов к плате управления подается питание через провода на разъем SL1. При включении питания S3 на плате управления засветится светодиод LD1, что указывает на правильность подключения фото 5. 

Фото 5.

   Во время настройки необходимо скоммутировать электро двигатели. Для этого платформу помещают на коробку, так что бы колеса, не касались поверхности. После чего, включают питание и определяют правильность вращения колес. Если колеса вращаются не по направлению движения платформы вперед, то необходимо, отпаять провода и поменять их местами на контактах электро двигателей.

   На платформу устанавливаются микро выключатели (датчики столкновения) фото 1. Далее проверяются срабатывание датчиков столкновения. Для этого, в включенном состоянии платформы, необходимо нажать на контакт и проверить, изменит направление вращения вал электро двигателя, или вращение будет прежним. Если направление вращения не изменяется, надо проверить соединение микро выключателя с платой управления. При настройке функций движения платформы, можно изменить в программе направление движения и паузы между маневрами.

8.ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

По истечению заряда аккумулятора, робот будет двигаться медленно и возможно совсем остановится. Что бы зарядить аккумуляторы, необходимо выключить работа кнопкой S3 и подключить источник с напряжением 7,5 – 9,0 В к разъему SL5 фото 6. Во время заряда, будет светиться светодиод LD2. По мере заряда свечение светодиода будет уменьшаться. Когда светодиод будет тускло гореть, значит, аккумуляторы заряжены. Робота можно снова эксплуатировать.

9.ЭКСПЛУАТАЦИЯ   

Стоимость платформы указана в таблице 1 и составляет примерно 25 евро. Робот устанавливают на середину стола или пола, на ровную поверхность, перед препятствием. Включается питание на плате управления. Как только робот начал движения прямо и столкнулся с препятствием, он его начинает обходить. Если препятствие имеет возвышенность, робот может перевернуться фото 7.  

Переписывая программы траектории движения, добиваемся управлением роботом в лабиринте и направляем по заданной траектории. Таким образом, устраиваются соревнования по программированию. Робот первый, преодолевший все препятствия и вышедший на финишную прямую, считается выигравшим. Для будущих разработок можно использовать разъем SL6. К этому разъему  можно подключить инфракрасные или ультразвуковые датчики. К разъему SL4 подключается связь с платой мастер. Плата мастер обдумывает движения робота и контролирует питание системы. Попробуйте самостоятельно придумать соревнование. Фантазия это полезное занятие. Удачи в освоении МК техники!

Литература:

Datasheet. Lowsignalrelay. OmronelectroniccomponentsLLC. May 2009

Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Tiny. Руководство пользователя. М: Додэка-XXI, 2007.