Micromouse Bunio

[MatManiak]

Witajcie, postanowiłem opublikować moją pierwszą konstrukcję jaką jest robot "Bunio". W sumie nie wiedziałem w jakiej kategorii go sklasyfikować, ale jako że na zawodach wziął udział w kategorii "MicroMouse" to taką też wybrałem, choć robot ten to bardziej moja "platforma testowa" do różnych zabaw z robotyką, zanim zbuduję coś poważnego.

Parę tygodni temu rozpocząłem swoją przygodę z robotyką od kupienia platformy miniQ z trobota. Zastanawiałem się, co kupić na początek, by nie utknąć już na wstępie na problemach natury mechanicznej. Uznałem, że ta platforma ma dobrą cenę w stosunku do możliwości - na dzień dzisiejszy kosztuje 89zł, a zestaw zawiera podróbki silników pololu 1:50 (zwykłe, nie HP), których cena jest wyższa niż cena całej platformy (podwozie, silniki, mocowania silników, metalowa kulka podporowa).

Silniki mają parametry:

- 13000 rpm @ No load

- 50:1 Gear ratio

- 260 rpm @ 6V

- 40mA @ 6V

- 360mA stall current @ 6V

- 10 oz inches torque @ 6V

Są więc nawet teoretycznie trochę lepsze niż pololu 1:50, ale oczywiście zdaję sobie sprawę, że pololu są bardziej trwałe niż podróbki.

Jako zasilania robota użyłem 6 akumulatorków AA, co daje łączne napięcie około 7 - 8,4V, w zależności od naładowania. Mostek H to oklepany L293D - jako, że silniki nie są HP, to mogłem zastosować jeden, bez obaw o wysoki prąd zwarcia obu silników. Silniki zasilam bezpośrednio z baterii, bo biorąc pod uwage bardzo wysoki spadek napięcia na tym mostku, to akurat zasilanie jest odpowiednie przy 100% PWM. Proszę się nie śmiać z tych baterii - wiem, że to kiepski pomysł i że zajmują 3/4 całej objętości robota - w planach miałem użycie lipola 2S, ale w Polsce są wysokie ceny, a na HK przesyłka długo idzie, więc czekam na razie.. Tak więc paluszki to tylko zastępcze zasilanie. Swoją drogą, mogłem użyć AAA (tak jak w robocie 3pi), ale akurat miałem dużo w domu AA, a zmieściły się na robota 😉

Jako mikrokontrolera użyłem Atmegi8 (zamiennie z 328P, bo taką też mam, a jest kompatybilna) taktowaną 16 Mhz z wgranym bootloaderem arduino - od arduino zacząłem swoją przygodę z elektroniką, więc już z przyzwyczajenia najłatwiej mi się pisze w tym środowisku, z użyciem bilbiotek wiring. Atmega jest zasilana z tych samych paluszków co silniki, tylko że przez również oklepany regulator 7805. Kod (napisany w C++/arduino) wrzucam po UART do atmegi poprzez ft232rl.

Tydzień po kupieniu platformy miniQ, zauważyłem, że na zawodach Robotic Tournament w Rybniku (do którego mam dość blisko) będzie rozgrywana konkurencja MicroMouse. W szczególności zainteresował mnie fakt, że można dotykać ścianek (rzadko spotykane w tej konkurencji), oraz, że labirynt będzie można przejść regułą lewej/prawej dłoni. Pomyślałem, że spróbuję zbudować prostego robota "wall-follower" który będzie używał czujników dotykowych (krańcówek) do wykrywania ścian. Kupiłem parę krańcówek i na 3 dni przed zawodami (!) zacząłem budowę i pisanie programu.

Zastosowałem 3 krańcówki (pololu, długie)- jedną z przodu do wykrywania przedniej ściany, oraz dwie z lewej strony do kontrolowania dystansu od lewej ściany. Nie śmiać się, że są poklejone taśmą - były za krótkie i przedłużałem je jakimś drutem czy kawałkiem metalu który miałem pod ręką i kleiłem taśmą klejącą.

W moim założeniach było, by robot w ogóle dojechał do mety, więc po prostu przechodziłem labirynt metodą lewej dłoni, tzn zawsze dotykając lewej ściany. 2 lewe czujniki miały pewną różnicę pomiędzy sobą w wychyleniu, zatem zasada poruszania się była bardzo prosta:

- jeśli bardziej wysunięta krańcówka dotyka ściany, a mniej wysunięta nie, to jedź prosto

- jeśli obydwie dotykają ściany, to odjedź trochę w prawo

- jeśli tylko mniej wysunięta krańcówka dotyka ściany, to ostro kontruj w prawo (teoretycznie sytuacja ta nie powinna mieć miejsca)

- jeśli żadna nie dotyka ściany, to skręcaj w lewo (albo za bardzo robot odjechał w prawo, albo skończyła się ściana - bez znaczenia)

Oraz oczywiście:

- jeśli przednia krańcówka dotyka ściany to się zatrzymaj i odwracaj w miejscu w prawo aż krańcówka przestanie dotykać ściany.

Te parę prostych "IFów" w programie pozwoliło mi przejechać labirynt - niestety całego robota złożyłem i napisałem do niego program na dzień przed zawodami (chyba w okolicy godziny 21), więc praktycznie nie było czasu na testy różnych ustawień krańcówek, odgięcia ich w odpowiedni sposób, oraz na regulację PWM lewego i prawego silnika w zależności od rodzaju skrętu (skręt w lewo ma inne ustawienia PWM niz w prawo). No trudno, cieszyłem się, że w ogóle działa.

Niestety na zawodach okazało się, że krańcówki są źle umiejscowione i robot ciągle się zacina w labiryncie, przez co musiałem go dotykać (jest to dozwolone w regulaminie - każde dotknięcie robota to 5sekund kary do końcowego czasu). Nie mniej jednak, udało się przejechać cały labirynt (2-krotnie, bo 2 rundy były) uzyskując czas 5 minut i 15 sekund za pierwszym razem i poniżej 5 minut za drugim razem (nie pamiętam dokładnie) dotykając robota (aż!) 5 razy (co ciekawe, blokował się zwykle w tych samych 5 miejscach w labiryncie, niezależnie skąd był start). 5 minut to dość wolno - był to najwolniejszy robot z wszystkich które wystartowały (zgłoszonych było 6, ale 1 nie dojechał, 1 się zepsuł zanim postawiono go w labiryncie, więc w praktyce były 4 roboty), ale zajął na zawodach 3 miejsce , pokonując robota Stuart, który był szybszy w drugiej rundzie od Bunia, jednak w pierwszej rundzie pogubił się w labiryncie (bo raz zahaczył o scianę) i nie udało mu się dojechać do mety. To po prostu pech Harnasia - szkoda, bo jego robot był zdecydowanie lepszy oczywiście, no ale przez to potknięcie, mój robot nie był najgorszy, a nawet dostał medal (oraz parę nagród) za zaszczytne 3 miejsce 😉

Podsumowując (dla tych co nie lubą dużo czytać 😉 ):

Podwozie: DFRobot miniQ (trobot.pl)

- silniki 1:50 (260rpm) (klon pololu)

- koła 42mm (klon pololu)

- podstawa 12x12cm (klon pololu)

- metalowa kulka podporowa

Elektronika:

- Atmega8/328P (z bootloaderem Arduino), 16Mhz, 5V

- Stabilizator 7805

- Mostek H L293D

Czujniki:

- 3 krańcówki pololu

Zasilanie:

- 6 x AA 1,2V

Schemat:

Zdjęcia:

filmiki:

Pierwsza jazda robota, po złożeniu i napisaniu programu:

Podczas pierwszych testów na zawodach RT2012 w Rybniku (niestety filmiku z przejazdu eliminacyjnego/finałowego nie mam):

P.S: Miałem dylemat czy umieszczać opis w "nasze sukcesy", czy w "konstrukcje początkujących", bo z jednej strony robot z bateriami AA zamiast lipolów, z prostymi krańcówkami, oraz płytką uniwersalną polutowaną na szybko średnio pasuje do profesionalnych konstrukcji w tym dziale, ale z drugiej strony w konstrukcjach początkujących 3/4 robotów to beam, często bez mikrokontrolera. Decyzję o "nasze sukcesy" podjąłem na podstawie argumentu, że robot wystartował w zawodach i nawet przejechał labirynt;)

(P.S2: Wiem wiem, brakuje kondensatorów 100nF na silnikach, oraz między AVCC i AGND. Nie ma też dławika. )

[ps19]

Fajny robot, miałem okazję widzieć 2 przejazdy w Rybniku (Robotic Tournament 2012) potem wywiało mnie do minisumo.

Film z jednego z przejazdów, miałem ich kilka ale gdzieś się zapodziały

[Harnas]

Miałem okazje z tobą rywalizować na Robotic Tournament 2012. Gratuluje takiego sukcesu po 3 dniach zabawy z robotyką i życzę dalszych postępów.

Oby każdy początkujący tak szybko się uczył 🙂.

[MatManiak]

@ps19 - dzięki za filmik! Oglądając te filmy, widać, że robot jeździł coraz gorzej.. najlepiej mu szło w domu, podczas pierwszych testów 😉 W przejeździe na Twoim filmiku co sekundę się blokował o ściankę...

@Harnas - no ja sam się zaskoczyłem, że on w ogóle zadziałał i to za pierwszym razem.

[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

[Naelektryzowany]

Jak na taki czas wykonania i ogólne koszta to robot wyszedł rewelacyjnie. Zastanów się, czy nie warto dodać kilka prostych czujników optycznych, led ir + foto tranzystor/dioda z filtrem i do tego ulepszyć algorytm i można startować w zawodach anty dotykowych i wallfolowerowych. 😉

[MatManiak]

Jak na taki czas wykonania i ogólne koszta to robot wyszedł rewelacyjnie. Zastanów się, czy nie warto dodać kilka prostych czujników optycznych, led ir + foto tranzystor/dioda z filtrem i do tego ulepszyć algorytm i można startować w zawodach anty dotykowych i wallfolowerowych. 😉

Czujniki już zrobiłem 🙂

Fotka:

tylko co prawda narazie tylko jedną stronę (po jednej sztuce na przód i w bok) - teraz jeszcze polutować muszę drugi taki sam i będę testował co z tego wyjdzie. Muszę jeszcze się zastanowić jak program napisać do obsługi tego, bo nigdy czegoś takiego nie pisałem.

P.S: Z enkoderami też mam zamiar popróbowac - jako że nie mam silników z przedłużoną osią, pozostaje mi zastosowanie enkoderów na koła - te które są w zestawie są identycznymi jak te pololu z zestawu z enkoderami (http://botland.com.pl/kola-pololu/66-zestaw-kol-z-enkoderami.html , http://electropark.pl/kola-gasienice/1107-zestaw-kola-pololu-42x19mm-z-enkoderami-5901001107001.html ) jednak te enkodery są dość drogie, to zrobiłem sobie własne:

Wzorowałem się na tych oryginalnych z pololu - jedyna różnica to zastosowanie większych oporników smd (1206) oraz brak komparatora z potencjometrami - brak wynika z faktu, że nie było miejsca, bo 1 tak jak wspomniałem użyłem 1206 a w oryginale są mniejsze no i mam ścieżki sporej szerokości bo to była moja pierwsza wytrawiana płytka więc się bałem robić mniejszych. Wiem, że niechlujnie polutowane i sporo kalafonii, ale pierwszy raz lutowałem SMD, w dodatku bez topnika, bezpośrednio do miedzi (płytka nie jest pocynowana), zwykłym grotem (nie wiem jaki rozmiar, ale standardowy z lutownicą kupiony), cyną 1mm... nie polecam - no ale jakoś wymęczyłem te enkodery. Oczywiście komparator i potencjometry sobie zrobię na osobnej płytce.

No ale tak jak pisałem, Bunio to taka bardziej platforma testowa, by się nauczyć robić roboty no i rozeznać co i jak, a potem się wziąć za jakieś porządne konstrukcje, bo do MM to po pierwsze jest za szeroki (tylko po 2,5cm zapasu od ścian), a po drugie enkodery będą mieć zbyt małą rozdzielczość.. Nawet jak się okaże, że je przylutowałem idelanie dobrze (w co wątpie) i jeden KTIR jest przesunięty względem drugiego o pół odczytu enkodera to bym miał 48 impulsów na obrót koła (badając obydwa zbocza), co przy kołach o średnicy 42mm daje mi jakieś 3mm dokładności... trochę mało. No ale to tylko do testów - by wiedzieć z czym się je enkodery i czy w ogóle zadziałają i czy będę z nich potrafił korzystać.

[BŁACHY]

Masz film z jak robot działa na nowych czujnikach ???

[MatManiak]

Masz film z jak robot działa na nowych czujnikach ???

Narazie nie, bo chwilowo przerwałem pracę nad MM.. mam za to film jak Bunio ma zamontowany czujnik ultradzwiekowy (HC-SR04) na serwie (Tower Pro 9g micro):

Wiem, że to trochę offtop, bo tematem jest MicroMouse, ale po prostu w wolnym czasie zamontowałem na robota sonar by go przetestować w praktyce.

Robiłem też wstępne pomiary enkodera i tak jak przypuszczałem, przylutowanie KTIRów minimalnie krzywo powoduje, że 2 kanały enkodera nie uzupełniają się - narastające zbocze pojawia się praktycznie jednocześnie na obu czujnikach.