Line follower Tsubame

[Sabre]

Od początku mojej przygody z robotyką chciałem zrobić niewielkiego linefollowera, który byłby w stanie konkurować pod względem prędkości ze znacznie większymi konstrukcjami. Powstało kilka mniej lub bardziej udanych płytek, ale żadna konstrukcja nie spełniała moich założeń w 100%. Po ukończeniu Stridera2 i poznaniu jego słabych stron wróciłem do pomysłu małego robota, którego ucieleśnieniem jest właśnie Tsubame.

Tsubame jest właściwie prototypem, spytacie dlaczego, dlatego, że większość rozwiązań w tym linefollowerze to dla mnie nowość. Począwszy od felg i opon, przez przetwornicę zasilającą silniki, gęstsze ustawienie czujników, a skończywszy na mostku H. Tak dużo zmian w jednym robocie nie dawało mi pewności, że wszystko będzie działać, tak jakbym chciał, ale miało dać mi nowe doświadczenie do budowy nowego linefollowera.

Przyznaję szczerze, że jestem zaskoczony, że wszystkie zastosowane przeze mnie nowinki spełniły swoje zadanie i to nawet lepiej niż zakładałem. Opony wykonane z poliuretanu mają niesamowitą przyczepność, gdy łapałem robota na torze wykonanym na brystolu 100x70cm to brystol zaczynał się przesuwać po podłodze. Zastosowana przetwornica obniżająca napięcie do zasilania silników przez mostek H nawet nie jest ciepła po długiej jeździe, mostek H też spisuje się rewelacyjnie. Czujniki ustawione gęściej zmniejszyły znacznie drgania całego przodu, bo zniknęła martwa strefa pomiędzy czujnikami.

Tsubame jest młodszym bratem Stridera2, i powstał w dużej mierze na tej konstrukcji.

Kilka szczegółów technicznych:

- procesor: Atmega328P@20MHz

- czujniki: 8 sztuk KTIR0711S

- zasilanie: 2 akumulatorki li-pol 350mAh

- mostek H: układ TB6612

- robot napędzany jest silnikami z pololu, przekładnia 10:1, 3000obr/min, wersja silnika HP

- sterowanie silników: 2 kanały PWM z procesora, plus 4 linie odpowiedzialne za zmianę kierunku obrotu

- na płytce jest miejsce na odbiornik podczerwieni TSOP348 (w tej płytce odbiornik nie został jeszcze użyty)

- wymiary: rozstaw osi 70mm, szerokość przodu 55,6mm, szerokość tyłu 58,4mm (sama płytka), długość 90mm (bez wystających kulek)

- z przodu zamontowane są 2 kulki ceramiczne

- masa robota gotowego do jazdy - 71,4g

- kod w całości napisany w Bascomie

Czas na część przyjemniejszą dla oka:

Zdjęcia przedstawiają proces odlewania opon z poliuretanu. Pomiędzy formy a felgi wstrzyknąłem strzykawką przez dość grubą igłę jeszcze płynny poliuretan. Drugie zdjęcie przedstawia koła wyciągnięte z formy. Chciałbym podziękować Bobby'emu, to dzięki niemu powstały formy i felgi 🙂.

Schemat oraz widok płytki:

Płytka przed lutowaniem i pierwsze przymiarki:

Prawie skończony robot, jeszcze bez kulek z przodu:

W pełni gotowy robot, wraz z akumulatorkami:

Na koniec krótki filmik przedstawiający jedną z pierwszych jazd testowych:

Przejazd z prędkością powyżej 1m/s:

Przejazd z prędkością i ustawieniami jak film wyżej, za to ten nagrany w 240fps (frame per second - klatek na sekundę) odtwarzany z prędkością 30 fps, więc film pokazuje ruch 8 razy wolniej, widać każdy szczegół, każdy błąd:

[michal]

NO NO.

Cieszy oko 🤯 .Tylko ten plaster psuje troszkę.

[Sabre]

Tylko ten plaster psuje troszkę.

Wiedziałem, że ktoś prędzej czy później zwróci uwagę na to, więc aby rozwiać wszelkie wątpliwości już piszę co to jest. To jest papierowa taśma malarska, a dlatego jest przyklejone taką taśmą a nie przeźroczystą, ponieważ ta nie zostawia kleju po odklejeniu w przeciwieństwie do zwykłej taśmy biurowej. Prostota nie zawsze idzie w parze z elegancją 🙂.

[pawcio0928]

Gratuluje udanej konstrukcji!! Robot ładny i schludny. Osiąga niesamowitą prędkość. Jak sobie radzi z pętlami?

[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

[Sabre]

Jak sobie radzi z pętlami?

Rozwiń pytanie bo nie bardzo wiem o co ci chodzi. Czy chodzi o skrzyżowania przy pętlach?

[Oxygen]

Gratuluję robota!🙂 Konstrukcja bardzo estetyczna i jest tak szybki, że nie wyrabia na zakrętach 🤯

[Sabre]

Na filmie jedzie około 60cm/s więc bardzo wolno, zakręty pokonuje tak a nie inaczej ponieważ algorytm PID nie jest jeszcze dobrze wyregulowany a i nie ma też żadnych podprogramów do jazdy po kątach prostych, to co widać na filmie to czysty PID.

[pawcio0928]

Czy chodzi o skrzyżowania przy pętlach?

Tak właśnie oto mi chodzi.

[Treker (Damian Szymański)]

Gratuluje kolejnej udanej konstrukcji 😉

Na jakim PWM jest robot na tym filmiku? Algorytm to czysty PID czy są jakieś dodatki do kątów prostych?

Jak wygląda sprawa momentu w tych silnikach przy takim przełożeniu, jest jeszcze jakiś zapas? Ile czasu na jednym ładowaniu aku'sów można jeździć? Dlaczego zrezygnowałeś z LCD? Wszystkie ustawienia będziesz wprowadzał przez rs'a?

To chyba na razie tyle 😉

[TIMONek]

Na filmie jedzie około 60cm/s więc bardzo wolno, zakręty pokonuje tak a nie inaczej ponieważ algorytm PID nie jest jeszcze dobrze wyregulowany a i nie ma też żadnych podprogramów do jazdy po kątach prostych, to co widać na filmie to czysty PID.

Nie wydaje mi się, aby była to kwestia wyregulowania PID'a ani podprogramów do obsługi kątów prostych - przy dobrze napisanym kodzie - te są zbędne. Po prostu Twoje roboty jeżdżą w charakterystyczny sposób - co pewnie jest ich atutem na obłych trasach.

[Sabre]

Tajemnicy robił nie będę, na tym filmiku jeździ na PWM równym 60. Już napisałem wyżej, że jest to czysty PID, niezestrojony jeszcze zbyt dobrze. O dziwo w ogóle nie czuć, że to są silniki 10:1, fakt, że to są HP i robot jest lekki, ale mimo wszystko mają dość duży zapas mocy. Podczas testów gdy łapię go, to przesuwa się kartka o sporej powierzchni. Co do czasu jazdy, to trudno mi to ocenić, wszystkie dotychczasowe testy były na jednym ładowaniu, ale z niskim PWMem i bez hamowania przeciwprądem. Wstyd się przyznać, ale zajeździłem jeden akumulatorek z tej pary, rozładował się poniżej 2V bo były nierówno naładowane. Na szczęście nie uległ uszkodzeniu, naładował się poprawnie, nie spuchł. Z LCD zrezygnowałem dlatego, że to jest mały robot, lcd by się nie zmieścił, a i zabrakłoby mi pinów mikrokontrolera na wyświetlacz. Do sterowania kierunkiem obrotów poszły 4 linie. RS został wyprowadzony m.in. jako zastępstwo za LCD, ale nie planowałem wprowadzać żadnych danych przez RSa, służy mi tylko do wyprowadzania danych jak narazie.

Sabre napisał/a:

Czy chodzi o skrzyżowania przy pętlach?

Tak właśnie oto mi chodzi.

Nie robiłem jeszcze testów na skrzyżowaniach, ale powinien przejeżdżać prosto, jak zrobię nowy tor to wrzucę na niego jakąś pętlę i wrzucę nowy filmik.

[nes86]

Koła wyglądają rewelacyjnie. Zobaczymy jak się spiszą na zawodach.

Zastosowałeś dwie różne przetwornice, bo chciałeś obie wypróbować, czy z jakiegoś innego powodu? ST1S10 wymaga mniej elementów zewnętrznych, więc jest wygodniejsza w użyciu. Na płytce strasznie rzucają się w oczy kondensatory elektrolityczne przewlekane. Szkoda, że nie wykorzystałeś kondensatorów SMD (np. tantalowych - mają małe prostokątne obudowy).

Inna rzecz, która mnie zastanawia to środek ciężkości "daleko" z przodu. Przy tak rozłożonej wadze na kołach masz ok 60% wagi robota. Tracisz przez to dużo na przyczepności i zwrotności robota. Na razie przy prędkość 60cm/s nie widać tego ale może Ci to zacząć przeszkadzać przy prędkościach powyżej 1m/s. Oczywiście to tylko poje przypuszczenia 🙂

[Sabre]

Nie użyłem dwóch ST1S10PHR ze względu na ich cenę, sporo tańszy jest układ LM2594, który jest dedykowany na 5V, marnotrawstwem też byłoby używanie układu o wydajności 3A do zasilania mikrokontrolera i kilku diod. Co do użycia elektrolitów to również kwestia ekonomiki, kondensatory tantalowe o niskiej impedancji są dość drogie, a elektrolity mam za grosze.

[ridzi]

Świetna robota 😉

Czekam na ukończenie konstrukcji 😉

[Patryk614]

Fajny robocik. 😉

Jeśli można wiedzieć jaka jest odległość między tymi 6 czujnikami po środku?

I czy te dwa po bokach służą do lepszego wykrywania lini na kątach prostych?