Freestyle Robot "Orangutan"

[Nawyk]

Dawno nie opisywałem na forum moich robotycznych wypocin, więc łącząc przyjemne z pożytecznym chciałbym opisać robota, którego stworzyłem jakiś czas temu, na potrzeby pewnego artykułu, do którego link znajdziecie na samym dole.

Założenia były proste - miałem do dyspozycji trochę podzespołów rodem z Pololu i musiałem z tego złożyć coś, co każdy będzie mógł sam złożyć w swoim domu korzystając z tego samego zestawu części. "Każdy" - mowa przede wszystkim o ludziach nieobeznanych w światku elektroniki, a preferujących "łatwiejszą" drogę do celu, kosztem zasobów portfelowych. Chodziło oczywiście o platformę rozwojową, która dostarczy nieco więcej zabawy i pozwoli stopniowo zgłębiać tajniki podstaw programowania i elektroniki, przy czym należało (w miarę możliwości) unikać zabaw z klejami, spawarkami i innymi narzędziami, poza tymi najbardziej podstawowymi - śrubokrętami, lutownicą, piłą/nożem i (mini)wiertarką.

Zdecydowałem, że zadaniem robota miało być - w miarę możliwości - płynne omijanie przeszkód.

Zacznę może od zaprezentowania efektu końcowego, a później opiszę co, jak i dlaczego.

Tak robot wygląda:

A tak jeździ:

Chciałbym też w tym miejscu podziękować sklepowi KAMAMI za zasponsorowanie większości części:

1. Sterownik

Zacząłem od szukania odpowiedniego sterownika. Do wyboru były osobne moduły mostków i moduły z uC, ale po podliczeniu kosztów zdecydowałem się na gotową płytkę Orangutan SV-328. Cena, na pierwszy rzut oka, może zniechęcać, ale wystarczy porównać możliwości płytki np. z modułami Arduino: Arduino Uno + Arduino Motor Shield + moduły z buzzerami, wyświetlaczem LCD, przyciskami itd. Co prawda Orangutana programuje się inaczej, bo przez standardowe 6-pinowe złącze ISP, ale programiści Pololu przygotowali specjalne biblioteki do darmowego środowiska Atmel Studio 6, które niesamowicie upraszczają całą sprawę. Po pierwsze - nie martwimy się o konfigurację i inne czysto sprzętowe zagadnienia, bo wszystko jest już gotowe. Nie przypisujemy żadnych pinów, nie zastanawiamy się który port co robi, tylko po prostu programujemy. Przykładowy kod do obsługi silników wygląda tak:

set_motors(255, 127)

Co oznacza tyle, że jeden silnik obraca się o połowę wolniej od drugiego (tzn. w przybliżeniu, silnik nie ma liniowej charakterystyki obroty-napięcie). Jeśli damy wartości ujemne, to silniki będą się obracać w przeciwnym kierunku.

Obsługa serwa też jest śmiechu warta, bo wystarczą dwie linijki:

set_servo_speed_b(0, 100);
set_servo_target_b(0, 1300);

Pierwsza linia to wybór kanału (0) i prędkość obrotu serwa, druga to wybór kanału i pozycja.

W podobny sposób można obsłużyć wszystkie podzespoły - szybko, łatwo i przyjemnie. Gdy już nabierze się wprawy, wystarczy zrezygnować z bibliotek i tworzyć program samemu od zera, zgodnie ze "sztuką" - mamy do dyspozycji schematy i pełną dokumentację.

2. Podwozie

Postawiłem na gąsienicowe podwozie Zumo i dwa popularne mikrosilniki Pololu z przekładnią 150:1.

Wybór podwozia w owym czasie nie był łatwy (albo było drogie, albo nie było dostępne) i być może dzisiaj wybrałbym nieco inaczej - skusił mnie wbudowany koszyk na baterie; kombinowałem, że pozwoli to uprościć całą konstrukcję... Później okazało się, że i tak 4 baterie AA to jednak trochę za mało, a do koszyka ledwo mieściły się dwa ogniwa LiPo. To, co mnie pozytywnie zaskoczyło, to przyczepność ogumienia - guma jest bardzo miękka, podobna w dotyku do tej na popularnych oponach z Pololu. Silniki okazały się minimalnie za szybkie, ale ograniczyłem ich prędkość w programie i ostatecznie wszystko było ok. Moment obrotowy i przyczepność sprawia, ze robota bardzo trudno jest zatrzymać.

Do podwozia musiałem dorobić z laminatu uchwyt na mikroserwo modelarskie, które miało później obracać "głową" robota.

3. Czujniki

• Czujniki są tylko dwa (nie licząc przycisków...), a wolne porty uC zachęcają do dalszych eksperymentów. Nie mniej jednak dwa dalmierze optyczne GP2Y0A41SK0F okazały się wystarczające, by robot podołał zwojemu zadaniu. Dlaczego dwa, a nie jeden? Dalmierze pracują w sposób "różnicowy" - program ciągle porównuje który sygnał wyjściowy jest większy i dzięki temu wie, po której stronie od robota znajduje się przeszkoda. Umieszczenie ich na orczyku serwa umożliwiło dodatkowo poszerzenie kąta widzenia niewielkim kosztem.

Robot został zaprogramowany w sposób opisany w punkcie pierwszym, cały kod, wyjaśnienia i ogólnie opis budowy są przedstawione na portalu mikrokontroler.pl: http://mikrokontroler.pl/content/robot-orangutan-budowa-krok-po-kroku

Mam nadzieję, ze robot się spodoba

[Mechano]

"Silniki okazały się minimalnie za szybkie"

Co chcesz przez to powiedzieć? Gąsienice nie nadążały czy dla Ciebie było za szybko?

[Nawyk]

Jeśli przeszkód było dużo i znajdowały się zbyt blisko, to na maks. prędkości robot z trudem się wyrabiał ze zmianą "kursu" i obracaniem czujników. Poza tym, na zwykłych akusach NiMH spadek napięcia podczas pracy silników był na tyle duży, że robot czasami się resetował.

[baca]

Zapewne materiały do budowy toru nie są przypadkowe

[BlackJack]

Fajna konstrukcja Bardzo ciekawy robocik, nawet dla początkujących sądzę.

[Nawyk]

baca, masz rację

BlackJack, dzięki, powstawał właśnie z myślą o początkujących i praktycznie wszystko jest gotowe do kupienia i zaprogramowania

[marcelos]

Mam pytanie, czy można uzyskać podobny efekt z jednym czujnikiem sharp ?

- przepraszam dopiero teraz doczytalem :]

[Nawyk]

Myślę, że jak najbardziej - tylko potrzeba trochę innego algorytmu