Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Projekt robota na pracę inż. - W tym temacie będę umieszczał ew. pytania.

orson_lol 01 Apr 2013 17:13 4875 19
Bosch
  • #1
    orson_lol
    Level 9  
    Witajcie.

    Wymyśliłem sobie temat pracy inżynierskiej - "Projekt i wykonanie robota na podwoziu rocker bogie z sondą indukcyjną na wysięgniku" i już zabrałem się za jego realizację. Staram się projektować tak, aby każdą część można było wykonać z ogólnodostępnych prefabrykatów (konkretnie z wachlarza profili aluminiowych/stalowych) dlatego całość będzie może nieco siermiężnie wyglądać i trącić radziecką myślą techniczną :D Jako, że wielu rzeczy muszę się dopiero nauczyć, natykam się co jakiś czas na problemy, na których rozwiązanie może mnie nakierujecie :)

    1) Jaka jest średnica wałka wyjściowego w serwie HS-311? Planowałem osadzić na nim wałek docelowy na wcisk (po wcześniejszym rozwierceniu).

    2) Poniżej pokazana jest część. Jako materiał wyjściowy ma posłużyć pręt aluminiowy o przekroju prostokątnym o szerokości 30 mm. W tym szerokim otworze ma być osadzone łożysko (przez wąski otwór ma wychodzić wałek). Problem w tym, że rozwiercone musi być jedynie na pewną głębokość co wymaga jako takiej precyzji w związku z czym obawiam się o koszta.
    Projekt robota na pracę inż. - W tym temacie będę umieszczał ew. pytania.

    Tutaj obrazek całego złożenia (jest to fragment podwozia z kołem skrętnym). Łożysko osadzone na wyżej pokazanej pokrywie będzie również wciśnięte w taki sam otwór w profilu.
    Projekt robota na pracę inż. - W tym temacie będę umieszczał ew. pytania.

    3) Kwestia napędu. Moment będzie przyłożony na koła środkowe po obu stronach. Zależy mi jedynie na momencie obrotowym, obroty nie mają takiego znaczenia (w granicach rozsądku rzecz jasna). Ciężko mi oszacować masę docelową ale myślę że zatrzymam się w okolicach 20 kg. Robot musi być zdolny pokonywać umiarkowane nierówności terenu czy wzniesienia.

    Najkorzystniejsze wydają mi się silniki od wycieraczek - banalny montaż, samohamowność i duży moment na wyjściu. Czytałem również o silnikach od wkrętarek ale taki już nieco trudniej jest dostać z przekładnią i ciężej go zamontować (zalezy mi, aby oś silnika była pod kątem prostym względem osi koła).

    znalazłem również takie modele:
    http://botland.com.pl/mikro-silniki-pololu/728-silnik-pololu-hp-1000-1.html
    oraz silniki tego producenta:
    http://www.discotech.pl/produkty.html

    Co byście doradzili?
  • Bosch
  • Helpful post
    #2
    Madrik
    moderator of Robotics
    1) Do serwa HS-311 masz dostępne tzw. orczyki. Do wałka montujesz taki orczyk, a orczyk do serwa. Na serwie jest wieloklin, nie wałek. Poza tym, orczyki powinien być przykręcony do osi serwa, bo mają tendencję do spadania.

    2) Jeżeli uczelnia ma warsztat mechaniczny, to zrobisz to byle frezarce z frezem cylindrycznym. Z dokładnością do setnej milimetra, a są maszyny o jeszcze większej dokładności. Jeżeli frezer ma jakiekolwiek kwalifikacje, to wykonanie tego to pryszcz.
    Dlatego szukaj po prostu frezera z frezarką. Warsztaty mechaniczne itp.
    Najlepszym zapleczem są warsztaty szkolne, jeżeli tylko są. Mają narzędzia, maszyny i materiały.

    Jak znajdziesz zaprzyjaźnionego frezera, to zrobi ci to za przysłowiowe piwo. Nie jest to skomplikowana robota. Ustawić materiał w imaku, założyć frez, ustawić głębokość, włączyć posuw i maszynę. Poczekać aż skończy.

    Nie trzeba zaraz szukać CNC i obrabiarek numerycznych.

    Można też zrobić to metodą ślusarską, mając tylko wiertarkę. Dwie płytki, jedna o grubość wpustu, druga o ... pozostałej grubości. Obie płytki skręcasz ze sobą i przewiercasz mniejszy otwór na wylot. Potem płytki rozkręcasz i tą o grubości wpustu, rozwiercasz na wymaganą średnicę. Potem obie skręcasz. Jak się zrobi gwinty w jednej z płytek i wpuszczane śruby, to element jest równy jak płytka frezowana.
  • #3
    zdziwiony
    Level 25  
    Robot o masie 20kg i oś skrętu osadzona na wałku serwa HS311? Zapomnij, za słabe, bez łożysk,
    z plastikową przekładnią, rozleci się w try miga.
  • #4
    orson_lol
    Level 9  
    ależ jest łożysko :) na załączonych renderach go nie widać bo jest zabudowane - małe 8x19x6. Serwo przenosi jedynie moment skręcający, wszelkie siły poprzeczne oraz ciężar weźmie na siebie łożysko.

    Czy 20 kg będzie - naprawdę nie mam pojęcia, podałem tę wartość totalnie od czapy. Jeśli uda mi się faktycznie zbudować 90% z aluminium to będzie dużo, dużo mniej. W dodatku kół skrętnych jest 4 + 2 napędowe więc przy prawidłowo zaprojektowanym podwoziu ciężar odpowiednio się rozłoży.
  • Bosch
  • #5
    Madrik
    moderator of Robotics
    Sugeruję raczej układ kierowniczy i przeniesienie napędu z serwa na zwrotnicę w systemie push-pull.
  • #7
    orson_lol
    Level 9  
    Co do powyższego to nie jestem pewien - jest tam jakieś sprzężenie zwrotne? Jak nie ma to lipa, bo zależy mi dokładnym wychyleniu kół. Na płaskiej powierzchni może nie będzie z tym problemu ale na nierówności jak kółko wskoczy w jakiś rowek to może mi niedokładnie przekręcić.

    A wracając do tematu - popełniłem takie o to cuś:
    Projekt robota na pracę inż. - W tym temacie będę umieszczał ew. pytania.

    Póki co, tylko podwozie jest zaprojektowane. Teraz rozkminiam jak by tu najprościej zrobić "pudło". Jest to projekt wstępny, oczywiście będę to optymalizował gdzie się da.

    Niby jakoś to skleciłem ale ilość różnorodnych części trochę mnie zniechęca. To wszystko przez brak dostępnych małych opraw do łożysk (średnica 19 mm) :(

    Całe podwozie waży jakieś 1,8 kg więc może nie będzie tragedii z masą. Całość mam nadzieję zamknąć w okolicach 10 kg.
  • #8
    adas597
    Level 10  
    jedno podstawowe pytanie czy kiedykolwiek wykonywales cos z zakresu robotyki, bo patrzac na twoj projekt jest calkowicie nie przemyslany technicznie pod wzgledem napedu i podwozia. Taka konstrukcje mozna wykonac o masie nie przekraczajacej 1kg a spelniajaca wszystkie twoje zalozenia. Pamietaj aby nie porywac sie z motyka na ksiezyc
    pozdrawiam

    Dodano po 56 [sekundy]:

    dodajac silniki ktore pokazales moga napedzac male konstrukcje a nie robota o masie 10kg
  • #10
    orson_lol
    Level 9  
    Dodam jeszcze, ze silniczki te są z przekładnią co daje dość przyzwoity moment na wyjściu - na w miarę płaskich powierzchniach (trawniki, grunty o niewielkich nierównościach) spokojnie robota uciągną.

    W całym projekcie bardziej chodzi o sterowanie niż możliwość jazdy po ugorze dlatego są one wystarczające.

    Quote:
    Taka konstrukcje mozna wykonac o masie nie przekraczajacej 1kg a spelniajaca wszystkie twoje zalozenia.


    moje podwozie waży 1,8 kg więc po redukcji śrub i odchudzaniu spokojnie zejdę kilkaset gram w dół.
  • #11
    Madrik
    moderator of Robotics
    Podwozie powinno spokojnie wytrzymać kilka kilogramów obciążenia. Chyba, że robisz je z balsy. :)
    Ta konstrukcja dość dobrze rozkłada masę na 6 kół. Zresztą konstrukcję zawieszenia można spokojnie przetestować na obciążenie, bez napędów i sterowników. Po prostu platforma z podwoziem i obciążenie do wartości, gdy zaczyna trzeszczeć. Potem można sprawdzić co jest najsłabsze i wymienić.
    Tak krótkich elementów ze stali lub aluminium, samo obciążenie do 10kg na element nie uszkodzi.

    Najbardziej podatne na uszkodzenie są tylko mocowania osi kół do prowadnic. Jednopunktowe mocowanie, wysunięte poza wektor obciążenia. Robi się dźwignia. I tu bym zwrócił uwagę na ewentualne zmiany. Zastanów się, czy nie zrobić obejmy "C", tak by ośka była trzymana z obu stron koła.

    Jest jeszcze jedno wrażliwe miejsce, ale może tak chciałeś zrobić. Jeden z "wózków" skrajnych będzie miał problem z pochylaniem. Chyba, że ma być na sztywno. To będzie dobrze.
  • #12
    orson_lol
    Level 9  
    Quote:
    Najbardziej podatne na uszkodzenie są tylko mocowania osi kół do prowadnic. Jednopunktowe mocowanie, wysunięte poza wektor obciążenia. Robi się dźwignia. I tu bym zwrócił uwagę na ewentualne zmiany. Zastanów się, czy nie zrobić obejmy "C", tak by ośka była trzymana z obu stron koła.


    Oczywiście masz rację i tak też zrobię. Obecny wariant jest podyktowane wyłącznie względami estetycznymi (fajniej moim zdaniem wygląda) ale rozwiązania konstrukcyjne jakie tam zastosowałem (zwłaszcza przy kołach napędowych) od początku budzą moje wątpliwości (przekombinowanie spowodowane brakiem gotowych części).

    Quote:
    Jest jeszcze jedno wrażliwe miejsce, ale może tak chciałeś zrobić. Jeden z "wózków" skrajnych będzie miał problem z pochylaniem. Chyba, że ma być na sztywno. To będzie dobrze.


    Mógłbym prosić o rozjaśnienie bo nie bardzo rozumiem o co chodzi :)
  • #13
    Madrik
    moderator of Robotics
    Po przeanalizowaniu, jednak nie ma problemu. Opacznie zrozumiałem schemat.
    Wszystko w porządku.
  • #14
    orson_lol
    Level 9  
    Projekt robota na pracę inż. - W tym temacie będę umieszczał ew. pytania.

    takie coś wymodziłem. Ale to na razie schodzi na dalszy plan ponieważ z promotorem uzgodniłem, ze nie ma sensu wykonywać kompletnego modelu na pracę inżynierską (dopiero na magisterkę).

    Niemniej mam zrobić elektronikę, aby zaprezentować koncepcję działania robota. I tu zaczynają się schody bo moja wiedza w tym zakresie leży i kwiczy, jakoś mnie to nie pociągało nigdy (myślałem, że szybko to przyswoję ale się nieco przeliczyłem i temat mnie przerósł)

    Proszę o pomoc w doborze mikrokontrolera/ów.

    Wejścia:
    Sonar (do sterowania wysokością sondy nad powierzchnią) - standardowy moduł HC-SR04

    sonda indukcyjna (na potrzeby pracy inżynierski to zwykły czujnik indukcyjny będzie więc sygnał będzie jedynie 0/1)

    4 przyciski (w tym reset) - o tym niżej

    2 enkodery od silników napędowych

    Moduł od sterowania radiowego (jeszcze nie wybrałem)

    Wyjścia:
    6 serwomechanizmów - przy czym przeciwległe serwa na rogach (te od kół) mogą chyba być sterowane jednym sygnałem czyli redukuje się liczba potrzebnych kanałów do 4

    2 silniki napędowe

    2 wyświetlacze 7 segmentowe

    1 głośniczek sygnalizujący obecność metalu

    Jak to ma działać

    Będą 4 tryby pracy:

    1) Sonda nie pracuje, sterowanie radiowe - czyli zwykły samochodzik zabawka

    2) Sonda pracuje, sterowanie radiowe - jw + wysięgnik wykonujący ruchy wahadłowe (obrót po osi prostopadłej do gruntu) i działająca regulacja wysokości sondy

    3) Tryb autonomiczny - sonda pracuje, zadajemy odległość w linii prostej i robot jedzie przeszukując grunt, naciśnięcie dowolnego przycisku pilota generuje przerwanie i przełącza w tryb I

    4) Tryb autonomiczny - Podajemy wymiary obszaru prostokątnego, naciśnięcie dowolnego przycisku pilota generuje przerwanie i przełącza w tryb I, sonda pracuje robot przeszukuje cały obszar zaczynając od rogu, porusza się po trakjektorii:
    Projekt robota na pracę inż. - W tym temacie będę umieszczał ew. pytania.

    Z powodu mojego braku doświadczenia w temacie programuję w BASCOMIE. Później przerobię to na C (jak już go opanuję). Promotor nie widział w tym żadnego problemu więc tego się trzymam.

    Z napisaniem programu nie mam problemu, nie wiem natomiast jak się zabrać do doboru mikrokontrolera dlatego pytam:

    czy Atmega128 będzie dobrym wyborem? Kierowałem sie głównie ilością kanałów PWM. Wiem, że można tą ilość programowo zwiększyć ale wolałbym zrobić to najprościej jak się da.
  • #15
    dondu
    Moderator on vacation ...
    Aby odpowiedzieć na Twoje pytanie, czy ATmega128 wystarczy powinieneś zacząć od rozpisania niezbędnych pinów. Czyli każdą funkcjonalność rozpisujesz pod kątem ilości pinów i konkretnych ich funkcjonalności (np. PWM, INT, itd). Dopiero na tej podstawie można myśleć o wstępnym wyborze mikrokontrolera.


    orson_lol wrote:
    Z powodu mojego braku doświadczenia w temacie programuję w BASCOMIE.
    Później przerobię to na C (jak już go opanuję).

    To najgorsze podejście jakie można zrobić ... będziesz tego żałował :)
  • #16
    orson_lol
    Level 9  
    Quote:
    To najgorsze podejście jakie można zrobić ... będziesz tego żałował Smile


    Wiem ale fizycznie nie zdążę się nauczyć C. 6 Stycznia muszę oddać wstępny program i projekt płytki więc mam nóż na gardle.


    Dziekuję za wskazówkę. Rozpiszę to jutro, ocenicie czy poprawnie.
  • #17
    orson_lol
    Level 9  
    Projekt robota na pracę inż. - W tym temacie będę umieszczał ew. pytania.

    Zrobiłem jakiś wstępny schemat. Pojawiło się kilka niejasności, które chciałbym... wyjaśnic :)

    - Jako że ma to być sam model elektryczny, kupuję najtańsze silniki i enkodery. Planuję użyć tego enkodera optycznego:
    http://www.pololu.com/product/2590

    Tylko nie jestem pewien co do podłączenia go do uC. Przekopałem internet i niewiele znalazłem. Zarówno OUTA jak i OUT B każdego enkodera wpiąłem do ADC. Może być?

    - Nie przesadziłem z filtrowaniem zasilania?

    - Zasilanie serw - to samo 5V, które napędza atmegę. Nie będzie tak, że przy rozruchu popłynie zbyt duży prąd, który narobi mi zamieszania? Może lepiej serwa zasilać osobno a mikrokontroler napędzać z tylko dedykowanego jemu napięcia?

    - Dalej o serwach - mam mozliwość sterowania jednym sygnałem PWM dwoma serwami tylko nie wiem czy mogę to tak banalnie zrealizować jak na schemacie ("serwa skrętne") czy jednak będzie wymagany jakiś mostek/przkeaźnik.

    - Wyświetlacze. Wszędzie gdzie nie patrzyłem dekoder był wpinany do pinów od PD0 do PD3 (w atmega8) jednak nie znalazłem uzasadnienia takiego wpinania więc wpiąłem do PC0-PC3. Stanowi to jakąś różnicę?

    - Pytanie niemal zasadnicze - czy taka jedna Atmega wystarczy? Pytam ze względu na dużą ilość silników.

    Za wszelkie wskazówki/naprowadzenia bardzo dziękuję.
  • Helpful post
    #18
    dondu
    Moderator on vacation ...
    Może drobnymi kroczkami. Najpierw sprawa zasilania:

    1. Czy ten akumulator 9V jest już ostateczną decyzją, czy możesz zmienić na niższe?

    2. Stosuj regulatory LDO z tych powodów: http://mikrokontrolery.blogspot.com/2011/03/Regulatory-napiecia-wydzielane-cieplo.html

    3. Filtrowanie zasilania należy wykonywać tuż przy elementach ich wymagających. Takim jest uC ale także pozostałe układy scalone. Dodaj do nich po 100nF na każdy pin zasilający. Dodatkowo L293D na pinie VCC2 powinien mieć lokalny magazyn energii w postaci kondensatora elektrolitycznego. A do uC dodaj 22uF.

    4. Podobnie jak w pkt. 3 należy postąpić z anodami wyświetlaczy LED.

    5. Punkty 3 i 4 niwelują potrzebę stosowania dużych kondensatorów elektrolitycznych na wyjściach regulatorów napięcia.
  • #19
    orson_lol
    Level 9  
    Ok, porobiłem poprawki i dziekuję za pomoc.

    Odpowiadając na pytanie - 9V jest/było podyktowane właśnie spadkiem napięcia na stabilizatorze. Czytałem o LDO ale... nie wiem gdzie je dostać. W sklepach i na allegro nawet 7805 oznaczają jako LDO więc się nieco pogubiłem. Dlatego postawiłem na pewniaka.

    Projekt robota na pracę inż. - W tym temacie będę umieszczał ew. pytania.
  • #20
    dondu
    Moderator on vacation ...
    orson_lol wrote:
    Odpowiadając na pytanie - 9V jest/było podyktowane właśnie spadkiem napięcia na stabilizatorze. Czytałem o LDO ale... nie wiem gdzie je dostać. W sklepach i na allegro nawet 7805 oznaczają jako LDO więc się nieco pogubiłem. Dlatego postawiłem na pewniaka.

    7805 na pewno nie jest LDO :)

    Nie wiem, czy jest jakaś konkretna granica parametru Dropout Voltage (LDO mają inną budowę i są w innych grupach w sklepach), ale w uproszczeniu powinieneś przyjmować, że regulator jest LDO, gdy parametr ten jest poniżej 1V.

    Najłatwiej znaleźć je za pomocą wyszukiwarek Farnell lub TME (parametr ten można w nich użyć do wyszukiwania), a kupić gdziekolwiek.


    Wklejając schematy korzystaj z eksportu do pliku graficznego: http://mikrokontrolery.blogspot.com/2011/03/eagle-tips-and-tricks.html
    i nie ciągnij tych "makaronów" tylko użyj etykiet: http://mikrokontrolery.blogspot.com/2011/04/jak-projektowac-czytelne-schematy.html