$2 za prototyp PCBs
Witam!
Chciałem przedstawić moją pierwszą konstrukcję na tym forum, no i chyba pierwszą zrobioną z taką dbałością przeze mnie. Tak jak w temacie jest to robot wyspecjalizowany do tego, aby jeździć po linii. Jest już po swoich pierwszych zawodach na bionikaliach 2008, gdzie zajął 5 miejsce.
Nazwa Patriota wynika z tego że jego główna część podwozia (tzw. „żelazko”
) powstało 11 listopada, był to też pierwszy element tego robota. Jest to już mój drugi robot zbudowany na FTL, jednak pierwszy nigdy nie startował w zawodach, w rezultacie posłużył jako prototyp, źródło wielu doświadczeń i okazji do nauczenia się kilku nowych rzeczy (szczególnie jeśli chodzi o budowę mechaniczną).
Jak widać na zdjęciach podwozie robota jest bardzo proste i raczej mało oryginalne koncepcyjnie, jednak moim zdaniem jest to najlepsza forma jeśli chodzi o roboty FTL, ponieważ zapewnia dużą zwrotność i umiarkowaną wagę. Główna płyta podwozia została wykonana z poliwęglanu, są do niej zamocowane dwie mniejsze, zagięte płytki, na których umocowane są silniki (HL149 z przekładnią 10, na 6V). Wszystko jest łączone przy pomocy śrubek i nakrętek, Niektóre otwory są gwintowane: np. te na śruby utrzymujące płytkę z czujnikami. Koła są wykonane z tekstolitu (przez mojego wujka – tokarza) i mają „opony” zrobione z dwóch oringów 5mm. Muszę przyznać że zapewnia to całkiem dobrą przyczepność. Biorąc pod uwagę uzyskanie jak najmniejszego momentu bezwładności, najcięższe elementy są umiejscowione na osi kół (baterie).
Jeśli chodzi o część elektroniczną to schematy są zamieszczone w załączniku. Mózgiem robota jest ATmega88, chodzi ona na 3,3V. Napięcie takie wybrałem z dwóch powodów: moduł radiowy który używam jest do niego przystosowany (na 5V były spore problemy), oraz mniejsze zużycie prądu. Wybór takiego „niestandardowego” napięcia wymusił zastosowanie innego sterownika silników (H-bridge), dlatego został nim MPC17531A – ponieważ był pierwszym jakim mi Google wypluło, oraz freescale nie szczędzi z wysyłaniem jego darmowych sampli. Poza tym ma lepsze parametry niż stary, wysłużony ld293. Niestety ten mostek nie posiada oddzielnych wejść enable dla każdego kanału dlatego żeby to obejść zastosowałem bramki NAND.
Jak już wcześniej wspomniałem na płytce znajduje się gniazdo do modułu komunikacji bezprzewodowej. Jest to RFM12b – jest całkiem tani i prosty w obsłudze, może prędkość transmisji nie powala, ale do tych zastosowań jest w zupełności wystarczająca. Używam go do monitorowania parametrów z robota (na razie zaimplementowana jest tylko komunikacja jednokierunkowa). Specjalnie do tego napisałem w C++ Builderze program ułatwiający interpretację danych.
Część logiczna i czujniki są zasilane ze stabilizatora liniowego, który dostałem kiedyś jako sample. Zasilanie silników może pochodzić z dwóch źródeł (wybierane za pomocą zworki), albo bezpośrednio z baterii lub ze stabilizatora impulsowego MAX5035D (znów próbki
). Jest on regulowany, na płytce został umieszczony potencjometr precyzyjny, dzięki któremu można regulować napięcie w zakresie około 5-7V. Czemu stabilizator impulsowy? – bo ma wysoka sprawność i wystarczającą stabilność napięcia dla silników. Do reszty jest zwykły regulator Liniowy, bo tutaj zależało mi na stabilności napięcia (testy z stabilizatorem impulsowym dawały np. duże wahania na odczytach z czujników)
Kolejnym elementem jest płytka z czujnikami, tutaj są stare, poczciwe TCRT1000. Na schemacie widać że są łączone po dwa. Miało to na celu zmniejszenie zużycia prądu (te czujniki są strasznie prądożerne). Dzięki takiemu rozwiązaniu mniej energii jest tracona na opornikach. Możliwa też jest regulacja mocy świecenia diod, co dodatkowo może pozwolić zaoszczędzić trochę energii i dopasować czujniki lepiej do danych warunków.
Ostatnią rzeczą jest oprogramowanie. Od razu mówię że go nie udostępniam, głównie dlatego że jest ono niedopracowane (szczególnie jeśli chodzi o algorytm regulacji jazdy). Powiem jednak w skrócie że są zaimplementowane algorytmy kalibracji czujników, dane potem są przechowywane w eepromie. Dzięki temu np. nie musze pisać oddzielnego algorytmu do linii białej lub czarnej, oraz ustawiać jakiś stałych dla danego podłoża itp. Samo sterowanie to algorytm filtracji odczytu z czujników, wyostrzenia ich, m.in. przy pomocy stałego śledzenia linii, dalej jest liczony uchyb i przepuszczane jest to wszystko przez regulator PD (był PID, ale działał gorzej). I tutaj była największa słabość mojego robota, nie udało mi się znaleźć optymalnych nastaw ze względu na brak czasu.
Koszty wbrew pozorom nie były takie duże. Kilka kluczowych elementów jak już wcześniej wspomniałem pochodziły z darmowych próbek. Jeśli chodzi o elementy elektroniczne to znaczącą cenę miały jedynie rfm12b – 16zł oraz atmega88 ~ 4zł i TCRT1000 (7 x 3zł), niemniej jednak reszta (oporniki, rezystory itd.) kosztowały łącznie około 10zł. Całkiem sporo pieniędzy poszło na śrubki i inne „wykończeniowe” duperele. Łącznie myślę, że zamknąłem się w kwocie około 50-70zł. Resztę rzeczy miałem wcześniej m.in. poliwęglan (góra skrawków kupiona za 5zł w firmie produkującej reklamy), silniki dostałem od kumpla za darmo (pochodzą z demontażu urządzeń).
Mam nadzieję że projekt się podoba, niemniej jednak proszę o wszelkie konstruktywne uwagi.
Obiecany filmik, z pierwszego przejazdu na bionikaliach - przejazd nie zaliczony bo jak widać na skrzyżowaniu robot źle pojechał, co było spowodowane wielką muldą w tamtym miejscu, za drugim i trzecim razem po wygładzeniu przejazd był już poprawny, niestety nie mam filmiku z pozostałych przejazdów.
http://pl.youtube.com/watch?v=93CSpYHfWVw
Fajne! Ranking DIY
