Freestyle Robot inspekcyjny

[spook 43]

Jakiś czas temu opisałem budowę pojazdu zdalnie sterowanego. Przypomnę, efekt końcowy wyglądał mniej więcej następująco:

Już w poprzednim poście wypunktowałem wszystkie wady powyższego projektu - zaczynając od sterczących wszędzie kabli, anten mocowanych na taśmę izolacyjną, ogromnego Leonardo z shieldem sterującym silnikami w charakterze kontrolera, a wszystko na DIY płytce aluminiowej: działać działało, ale wyglądało... no, nazwijmy rzecz po imieniu, tragicznie. Postanowiłem więc zabrać się za temat trochę bardziej poważnie - a że w międzyczasie wyposażyłem się w drukarkę 3D, miałem spore pole do popisu.

Zmienił się też charakter projektu. Zamiast czujnika zbliżeniowego zdecydowałem się zamontować kamerkę z przekaźnikiem wideo - ze zdalnie sterowanego pojazdu powstał więc w mały robot inspekcyjny.

Na pierwszy ogień poszły komponenty. Leonardo wyleciało do innego projektu, gdzie miało o wiele więcej sensu, a w jego miejsce trafił Teensy 3.6 (pod linkiem 3.5 dostępny w Botlandzie - różnią się głównie mocą obliczeniową). Shield zastąpiłem dwoma osobnymi dwukanałowymi sterownikami silników DRV8833. Zasilanie szło z dwucelowego akumulatora LiPo, więc konieczny był też zakup przetwornic step-down, ale nauczony doświadczeniem kupiłem dwie: jedna zasilała Teensy i odbiornik RC, zaś druga - dwa mikro serwa, które sterowały położeniem kamerki. Sterowniki silników dostały napięcie bezpośrednio z akumulatora, bo obsługiwały je bezpośrednio, podobnie nadajnik video.

Drugim krokiem było zaprojektowanie płytki. Miałem już dosyć sterczących wszędzie kabli, więc zacisnąłem zęby, siadłem do Eagle'a i zacząłem dziergać płytkę. Pomierzyłem wszystko dokładnie, zamówiłem w JCLPCB i światło dzienne ujrzał taki oto kawałek włókna szklanego:

Przede wszystkim zaprojektowałem od razu otwory, którymi mogłem przeprowadzić spod spodu przewody od silników - odpowiednie pady znalazły się zaraz obok, co znacząco ułatwiło lutowanie. Pamiętałem też o tym, by ścieżki, którymi będzie płynął największy prąd zasilający silniki i nadajnik video, były odpowiednio szersze od pozostałych. Nie są to wprawdzie dramatycznie wysokie wartości, ale po co ryzykować.

Oprócz dedykowanych złącz na dwa serwa, wyprowadziłem jeszcze dwie dodatkowe serie pinów 5V+GND+SGN w razie, gdybym chciał podłączyć jeszcze więcej serw albo na przykład czujnik odległości.

Teraz trzeba było zaprojektować obudowę. Zdecydowałem się na prosty, prostopadłościenny kształt - elegancki, funkcjonalny i - co najważniejsze - dopasowany dokładnie do podwozia, które miałem do dyspozycji. Co ważne, okazało się, że przy odrobinie wysiłku projekty w Fusion 360 można synchronizować z płytkami zaprojektowanymi w Eagle - dzięki temu mogłem "wywiercić" otwory dokładnie w tych miejscach, w których było to potrzebne.

Potem pozostało wydrukowanie wszystkiego - długie godziny - i zmontowanie.

Dzięki temu, że miałem pod ręką płytkę, montaż był banalnie prosty. Wszędzie przylutowałem żeńskie złącza goldpinowe, serwa przypiąłem kątowymi męskimi pinami (dzięki temu nie miałem problemu ze zmieszczeniem wtyków w obudowie), wszystkie płytki wskoczyły w swoje sloty i to właściwie był koniec. I dobrze, bo mam straszną alergię na lutowanie...

Programowania też nie było zbyt dużo, ponieważ mogłem wykorzystać całkiem sporo kodu z poprzedniego projektu. Całość możecie ściągnąć z mojego repozytorium na GitLabie. Jest jednak jedna istotna różnica: zdecydowałem się zrezygnować z odbierania danych z odbiornika RC poprzez PWM, ponieważ FrSky umożliwia odbiór kompletu danych poprzez port szeregowy - SBUS. Pewnym problemem jest to, że jego standard jest... nieco niestandardowy (jest to podobno "odwrócony" UART, czyli tam, gdzie w UART jest 1, w tym formacie jest 0 i vice versa), ale na szczęście istnieje odpowiednia biblioteka, która automatycznie odczytuje dane, przy czym uwaga: nie działa ona na wszystkich mikrokontrolerach zgodnych z Arduino (ale na szczęście działa na Teensy).

Co ciekawe, nie nadziałem się w tym projekcie na żadne większe problemy. Było jednak kilka mniejszych, na przykład montaż akumulatora - pierwotnie miał on znajdować się w dedykowanej rynience, ale się w niej najzwyczajniej w świecie nie zmieścił. Nie zależało ni jednak jakoś specjalnie na tym, by się tam ona znajdowała, więc skończyło się na najzwyklejszym rzepie. Musiałem też raz przeprojektować montaż anten odbiornika RC (powinny one znajdować się względem siebie pod kątem 90 stopni dla najlepszego odbioru), ale ogólnie jestem z niego bardzo zadowolony, bo anteny wskoczyły w odpowiednie sloty i trzymają się w nich pod wpływem grawitacji - nie musiałem montować ich na klej, śrubami czy w inny tego typu sposób.

Po złożeniu całości okazało się też, że robot bardzo mozolnie porusza się do przodu i dziwnie przy tym terkocze. Okazało się, że oryginalne felgi umieszczały opony bardzo blisko podwozia, przez co opony o nie tarły. Niewiele myśląc, zwymiarowałem felgi dokładnie i wydrukowałem własne - z odpowiednim dystansem. Na powyższych zdjęciach widać już te wydrukowane.

Poniżej możecie zobaczyć robocika podczas pierwszych testów w moim starym mieszkaniu.

Moja półtoraroczna córka nazywa go "brum brum", ale finalnie ochrzciłem go zgodnie z przyjętą jakiś czas temu konwencją, więc otrzymał imię "Lynx", czyli "Ryś". Koncepcja opierała się na nazywaniu pojazdów zwierzętami, które mniej więcej oddają sposób ich poruszania się - na przykład zbudowane przeze mnie wcześniej quadrokoptery po starcie musiały zawsze w jakiś sposób wylądować (planowo lub nie), uznałem, że tak naprawdę nie latają, tylko kicają, więc otrzymały nazwy "Pchła" (najmniejszy, kupiony w sklepie), "Zając", "Królik" i "Kangur" (ostatni mierzył pół metra - od śmigła do śmigła, a latał na śmigłach 12,8"). Ot, taka ciekawostka.

Ale projekt koniec końców się udał! Czego życzę również wszystkim innym amatorom budowania elektronicznych projektów DIY.

[Treker 2300]

@spook dzięki za opis kolejnego ciekawego projektu! Właśnie zatwierdziłem opis, więc jest już widoczny publicznie