Line follower Etiopczyk – najstarszy

[sam.podolsky]

Poniżej prezentuję pierwszego lf z rodziny Etiopczyków. W kolejnych dniach dodam jego młodszych braci.

Podwozie

W całości wykonane ze sklejki 3mm, łączonej za pomocą drewnianych kształtowników,
metalowych dystansów. Ogółem za dużo materiału, zbyt masywna konstrukcja i o za dużej masie.

Robot w całości złożony ważył 850 gram.

Zasilanie

Akumulatorki AA Energizer 1800mAh oraz baterie jednorazowe AA Duracel i Energizer. Układ

pobierał prąd o natężeniu ponad 1 amper, przy blokowaniu się kół prądy teoretycznie mogłyby

dochodzić do kilku amperów. Z materiałów do których dotarłem wynika, iż maksymalny prąd

rozładowywania dla baterii typu AA to 2 ampery. Nie potwierdziłem tego w praktyce. Wzrosty

natężenia powodowały drastyczne spadki napięcia w układzie, przez co układ napięciowo był

bardzo niestabilny. W dodatku układ zasilany z 8 baterii, co w rezultacie daje dodatkowe 200 gram

balastu. W kolejnej konstrukcji na pewno użyję pojedynczego pakietu Li-Pol 350mAh o wadze 30

gram.

Koła

Koła zapożyczone z różnych zestawów klocków Lego. Zamocowane do osi 3mm za pomocą

orczyków z kontrą. Mocowanie sprawdzało się doskonale. Opony najpierw wykonane z kawałka

dętki rowerowej, ostatecznie założone opony z Lego (lepsza przyczepność).

Silniki

Niemieckie silniki modelarskie prądu stałego Graupner Speed 280 z przekładnią dwustopniową.

Pierwszy stopień to przekładnia czeskiej firmy Mp-Jet o redukcji 5:1, stanowiła zarazem korpus

montażowy dla silnika. Drugi stopień przełożenia wykonany w całości przeze mnie w oparciu

o zębatki od helikopterów zdalnie sterowanych o redukcji 8:1 (mniejsza 15 zębów (metalowa),
natomiast większa 120 zębów (plastikowa)). Prędkość znamionowa silnika wg producenta wynosi

14 000 obr/min. Uzyskałem przełożenie 40:1, co dało ostatecznie prędkość obrotową na wale

drugiej przekładni 350 obr/min. Przy kołach średnicy 62 mm mogliśmy uzyskać prędkość liniową

rzędu 114 cm/s. Zarówno mocy jak i momentu obrotowego robot miał zdecydowanie za dużo.

Silniki powinny być zasilane 6V, otrzymywały około 8V, przez co prędkość liniowa dochodziła

do 150 cm/s. Ze względu na błędy w konstrukcji wykorzystywaliśmy około 50% możliwości

robota. Przez błędy w konstrukcji (umieszczony zbyt wysoko środek ciężkości robota,
nierównomiernie obciążone koła, za mały rozstaw kół w porównaniu do ich średnicy) robot nie

dawał się poprawnie wysterować.

Sterowanie silnikami

Mostki L298N ze zmostkowanymi wejściami i wyjściami w celu podniesienia amperażu. Na płytce

znajdują się dwa mostki H. Sygnał PWM na mostki wychodzi z Amtegi8. PWM zorganizowane

na licznikach 8-bitowych. Sterowanie kierunku na podstawie dwóch sygnałów Input1 i Input2.

Hamowanie realizowałem przez obracanie koła w stronę przeciwną. Rozwiązanie to okazało

się dość słabe, gdyż robot drgał, delikatnie odrywał się od podłogi

i tracił płynność ruchu.

Czujniki

Najmocniejszą stroną robota są jego czujniki czarnej linii LTH 1650-01 (oryginalnie używane

w maszynach drukarskich). Zakres działania od 1.5mm do 5mm. Czujniki umieszczone są w jednej linii

na przodzie robota – 9 sztuk. Sygnał analogowy z czujników przekazywany jest na układ A/D

i następnie jako sygnał cyfrowy wędruje na wejście mikrokontrolera.

Układy elektroniczne

Początkowa wersja płytki. Zamontowana w robocie była trochę zmieniona i uzupełniona o układ odczytu czarnej linii.

Płytki drukowane

Zaprojektowane przeze mnie w programie Eagl'e, wykonane w firmie Satland Prototype. Ze

względu na jakość nie chciałem ich sam wytrawiać. Na mniejszej płytce znajduje się

mikrokontroler Atmega8, układ stabilizacji napięcia (układ 7805, 5V, na 2 ampery), dwa switche

i wejścia/wyjścia komunikacji programatora. Na dużej płytce umiejscowiłem dwa mostki L298N

(zmostkowane kanały by zniosły 3A DC) oraz układ do konwersji analogowego sygnału

z czujników na cyfrowe.

Sterowanie

Tutaj chciałbym zaznaczyć, iż przy programowaniu mikrokontrolera Atmega8 pomagał mi mój

kolega Tomek Blukis z kierunku informatyka. Sterowanie jest naszym wspólnym pomysłem,
natomiast zaimplementowany kod jest dziełem Tomka. Robot sterowany jest algorytmem opartym

o sterownik PID. Człon proporcjonalny (odpowiednio wyliczona wartość na podstawie wskazań

czujników) zapewnia trzymanie się linii przez robota, człon różniczkujący (badający zmianę różnic

kolejnych wartości wskazań czujników) wygładza trajektorię robota a człon całkujący I (który jest

sumą kolejnych różnic z członu D) pozwala na korekcję położenia robota w poprzek linii (czy

częściej przebywa po prawej czy lewej stronie). Ostatecznie na silniki podawane jest napięcie

na mostku H, o wartości sygnału PWM obliczanego na podstawie wartości PID, gdzie

PID = kP * P + kD * D + kI * I . Na jeden z silników podawane jest napięcie proporcjonalne

do wartości sygnału MAX, a na drugi silnik MAX - PID.

[Dżony]

Bardzo fajny LF 😉 Masz jakiś filmik z jego działania ❓

[sam.podolsky]

Niestety mam tylko zdjęcia.

[Treker (Damian Szymański)]

Startowałeś nim w jakiś zawodach 😉?

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[agrala]

Te śrubki widoczne na ostatnim zdjęciu robią za slizgi?

[sam.podolsky]

Treker - tak, we Wrocławiu daw razy utknąłem na łączeniach płyt. Były tylko dwie próby.

agrala - niestety tak. Nie polecam.

[agrala]

Czy nazwa ma coś wsólnego z Haile Gebrselassie?

[sam.podolsky]

nie

[Treker (Damian Szymański)]

sam.podolsky, a od wydziału ETI 😉?

Kiedy przedstawisz nowsze wersje Etiopczyka 😉?

[sam.podolsky]

tak, od eti. niebawem