Jaki napęd i jakie czujniki do robota zamiatającego własnej konstrukcji?

[mavros]

Witam,
jestem w trakcie budowy robota mobilnego autonomicznego odkurzającego. Jako bazę (podwozie) ze szczotką wykorzystam odkurzacz: MPM PRODUCT FD-SDJ01 Marysia --> linki poniżej:

Oczywiście obudowa będzie przerabiana, aby znalazł się w niej napęd dzięki, któremu robot poruszałby się.

Wybrałem MOBOT-MBv2-AVR - sterownik robota mobilnego z procesorem 8-bit:

http://www.mobot.pl/index.php?site=products&type=853&details=8049,

chciałbym również kupić czujniki i silniki. Prośiłbym, abyście mi doradzili jakich czujników potrzebuję (w jakiej ilości poszczególne z nich) oraz silników.

Zakładam, że ostatecznie robot będzie ważył podobnie jak komercyjne roboty tego typu, tzn. ok 3,5 kg.

Tutaj moja propozycja silnika:

http://www.trobot.pl/Silniki/Z-przekladnia/Silnik-25Dx54L-751-HP-z-enkoderem [silnik 25Dx54L 75:1 HP z enkoderem]

Koła jakie wybrałem to:

1) http://botland.com.pl/kola-pololu/22-kola-pololu-60x8mm-czarne-para.html [Koła Pololu 60x8mm - czarne]

lub

2) http://botland.com.pl/pozostale/39-kola-sportowe-tamiya-70111-dwie-sztuki.html [Koła sportowe Tamiya 70111].

Prędkość poruszania miałaby być taka jak komercyjnych robotów tego typu albo delikatnie wolniejsza.

Jeśli chodzi o czujniki to wiem, że mogę wybierać spośród takich:

a) http://www.mobot.pl/index.php?site=products&type=854&details=7766 [MOBOT-USv2 -sonarowy czujnik odległości [5 - 350cm]];

b) http://www.mobot.pl/index.php?site=products&type=854&details=7759 [GP2D12 -czujnik małych odległości [10 - 80cm]].

Z dokumentacji sterownika MOBOT-MBv2-AVR oraz sonaru MOBOT-USv2 wynika, że maksymalnie można podłączyć 2 czujniki wykorzystujące sygnały w paśmie podczerwieni oraz do 8 czujników działających w niesłyszalnym paśmie akustycznym w oparciu o przetworniki piezoelektryczne (sonar).

Szczegóły mojej obudowy i wnętrze:

Obudowę chcę uciąć w ten sposób (zostawiając ściankę od zbiornika na kurz):

Do tej ścianki przykręciłbym blachę, na której znalazłyby się silniki, sterownik oraz akumulator(/-y). Silnik od napędu szczotki zamocowałbym nieco wyżej z zachowaniem odpowiedniego naciągu paska.

Na tym zdjęciu możecie zaznaczyć proponowane umiejscowienie czujników i ich kierunki:

Ja proponuję czujniki podczerwieni usadowić na przodzie jak kierunkowskazy w samochodzie, dbające o to, aby przedni róg lewy oraz prawy od boku nie uderzył w przeszkodzę. Kilka sonarów patrzących do przodu. Pisząć "kilka" mam na myśli to, aby pokryć szerokość robota (29 cm), czy coś więcej potrzebne to nie wiem.

Dokładne wymiary obudowy przed ucięciem:

(29 [szerokość] x 21 [długość]) cm.

Oś napędowa robota nie będzie znajdowała się w centrum obudowy (wysunięty przód ze szczotką) dlatego mam tyle wątpliwości.

Jeśli popełniłem jakieś błędy w swoich rozważaniach to proszę o wyrozumiałość, ponieważ dopiero zaczynam swoją przygodę z amatorską robotyką.

__________

Komentarz dodany przez: Treker

Część podpisu niespełniająca wymogów regulaminu została usunięta.

[kuba_snk]

Witam.

Myślę że o wiele lepszym rozwiązaniem były by dwie szczotki obracające się przeciw bieżnie i napęd gąsienicowy z powodu łatwości przekazania napędu do szczotek.

Pozdrawiam.

[Bobby]

kuba_snk, szczotka ma działać niezależnie od napędu, najlepsze by były jakieś koła o stosunkowo wysokiej przyczepności z bieżnikiem (żeby kurz nie dawał się zbyt mocno we znaki). Może jakieś gumowe koła z samolotów? Np. to: http://www.emodel.pl/kolo-polipropylen-38mm-p-1953 , tylko musiałbyś dobrać sobie średnicę, by prędkość Ci odpowiadała. Silniki są ok, ale mostek na płytce jest do nich za słaby. Najlepiej byłoby złożyć coś samemu na jakiejś atmedze + VNH3SP30 na przykład. Chociaż atmega może mieć lekki problem z wyrobieniem się z enkoderami. Zdecydowanie lepszy byłby stm32 ze sprzętowym wsparciem enko.

[kuba_snk]

Myślę że zastosowanie kół skomplikuje cała konstrukcje, robot będzie dość szeroki i przy skręcie będą występowały duże różnice prędkości na poszczególnych kołach. Wymagało by to zastosowania dyferencjału i skrętnych kół albo dość skomplikowanego programu.

Nie rozumiem dlaczego napęd szczotek nie może być przekazywany przez gąsienice są paski zębate posiadające zęby z obu stron, elektrosprzęgła i przekładnie. Nauka Radziecka zna odkurzacze z napędem na siłę mięśni gdzie z kuł przekazywany był napęd na szczotki. Ponadto gąsienica zawsze będzie mieć większą przyczepność niż koła z powodu powierzchni styku z podłożem. Zrezygnował bym też z enkoderów wydają mi się zupełnie zbędne, za to zastosował bym silniki krokowe co ułatwiło by jazdę po ściśle określonej trasie jak również uprościło program sterujący.

__________

Komentarz dodany przez: Sabre

Proszę poprawić błędy.

[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

[Bobby]

kuba_snk, 2 napędzane koła będą najprostszym rozwiązaniem, zarówno mechanicznie, jak i programowo. Silniki krokowe są ciężkie i prądożerne, lepiej skorzystać z DC nawet bez enkoderów (chociaż lepiej je mieć, niż nie mieć). Skrętne koła i dyferencjał dopiero sprawiłby, że program byłby skomplikowany.

[mavros]

@kuba_snk:

Powołam się na fragment artykułu, który rozjaśni umysł, nawet tym zatwardziałym konserwatystą 😉:

"(...) Do napędzania konstrukcji gąsienicowych potrzeba silników o większej mocy niż w przypadku konstrukcji kołowych. Pojazdy gąsienicowe są znacznie wolniejsze od pojazdów kołowych i bardziej skomplikowane w budowie. Ich konstrukcja zawiera zazwyczaj wiele części ruchomych. Minusem jest również ich znacznie większa waga. Jest to spowodowane ciężarem elementów systemu zawieszenia, który może dochodzić do 30% całkowitej masy pojazdu. ... " [https://www.forbot.pl/forum/topics20/mechanika-zawieszenie-kolowe-i-gasienicowe-przeglad-dla-laikow-vt4024.htm]

Jeśli chodzi o skrętne koła i dyferencjał to niepotrzebne komplikowanie sobie życia.

No więc do rzeczy:

Wybrałem inne silniki ze względu na ograniczenie mostków na płycie sterownika:

http://www.kamami.pl/index.php?ukey=product&productID=195709 [Pololu 1444 - 50:1 Metal Gearmotor 37Dx54L mm with 64 CPR Encoder] - te pobierają 5 Amperów, ale niezbędne będzie dodanie radiatorów na mostki z uwagi na pracę na granicy parametrów.

Koła:

http://www.emodel.pl/kolo-polipropylen-50mm-p-1955 [Koło polipropylen 50mm] - tylko nie wiem jakie są szerokie, ale pewnie minimum z 2,5 cm.

Obliczenia szybkości dla różnych silników z tej serii przy zastosowaniu koła o średnicy 5 cm:

Potrafi ktoś powiedzieć o ile spadną obroty silnika przy obciążeniu?

Czy zaproponowany przeze mnie silnik jest wystarczający?

[Nawyk]

Potrafi ktoś powiedzieć o ile spadną obroty silnika przy obciążeniu?

Przy jakim obciążeniu? Uwzględnij jeszcze parametr zwany momentem obrotowym - to on pozwala określić, z jaką siłą silnik jest w stanie obracać np. kołem. Na ogół im niższe przełożenie (większe obroty) przy takim samym silniku, tym mniejszy moment obrotowy - i na odwrót. Czyli prędkość obrotowa z i bez obciążenia będzie najbardziej zbliżona dla najwolniejszych obrotów (największe przełożenia przekładni).

Ogółem poczytaj o tarciu tocznym, poszukaj momentu obrotowego wybranego silnika, określ całkowitą masę robota i sam będziesz w stanie oszacować jaki będzie stosunek momentu obr. silnika względem oporów ruchu. Im większy, tym mniej zmieni się prędkość. Aby poznać dokładną wartość, trzeba uwzględnić odpowiednie charakterystyki z dokumentacji technicznej silnika + uwzględnić straty na przekładni + uwzględnić spadki napięcia na źródle zasilania podczas pracy i jeszcze kilka parametrów... Zależy do czego potrzebujesz te dane.

[mavros]

Nie wspominałem o momencie obrotowym, ponieważ link z silnikiem zawiera tabelę z modelami silników i ich momentami. Sugerowałem się (przeczytałem) też tym, że gdzieś ktoś na tym forum doradzał komuś kto planuje zbudowanie 5-kilogramowego robota - silnik:

http://www.trobot.pl/vmchk/Silniki/Z-przekladnia/Silnik-25Dx54L-751-HP-z-enkoderem

[25Dx54L 75:1 HP z enkoderem] - MOMENT OBROTOWY: 9,4 kg*cm.

A takie dane do niczego innego nie są mi potrzbne jak do podjęcia decyzji o zakupie silników. Dlatego proszę Was o pomoc w moim wyborze. Wolę kupić z przewymiarowanym momentem obrotowym niż za niskim. Domyślam się też, że jeśli moment będzie przewymiarowany to pobór prądu przez silniki powinien być mniejszy.

Ja szacuję wagę swego robota na ok. 3 kilogramy. Chcę wybrać spośród tych dwóch silników, ponieważ prędkość uzyskana przy kole o średnicy 5 cm mi odpowiada (teoretycznie):

1) http://www.kamami.pl/index.php?ukey=product&productID=196003 [Pololu 1445 - 67:1 Metal Gearmotor 37Dx54L mm with 64 CPR Encoder] - MOMENT OBROTOWY: 14 kg*cm

lub

2) http://www.kamami.pl/index.php?ukey=product&productID=195709 [Pololu 1444 - 50:1 Metal Gearmotor 37Dx54L mm with 64 CPR Encoder] - MOMENT OBROTOWY: 12 kg*cm

[Nawyk]

Z momentem 12kg*cm wciągniesz prawie dwa takie roboty po ścianie pionowo w górę 😉 Więc w zupełności wystarczy. Zauważ, że jak masz dwa silniki, to ciężar się rozkłada po połowie (przy jeździe prosto).

[mavros]

@Nawyk:

Dzięki Kolego za pomoc 🙂

Wybrałem następujące części do swojego robota (podsumowanie):

1) http://www.mobot.pl/index.php?site=products&type=853&details=8049 [MOBOT-MBv2-AVR - sterownik robota mobilnego z procesorem 8-bit],
2) [MOBOT-Charge v2 - Moduł ładowarki do robota mobilnego],
3) http://allegro.pl/show_item.php?item=3432207436 [Dwa akumulatory żelowe 6V 3.2 Ah (połączę je szeregowo, aby uzyskać napięcie 12 V],
4) http://www.kamami.pl/index.php?ukey=product&productID=195709 [Dwa silniki Pololu 1444 - 50:1 Metal Gearmotor 37Dx54L mm with 64 CPR Encoder wraz z hub'ami i mocowaniami],
5) http://www.emodel.pl/kolo-polipropylen-50mm-p-1955 [Dwa Koła polipropylenowe 50 mm],
6) http://botland.com.pl/cyfrowe-czujniki-odleglosci/1622-sharp-gp2y0d805z0f-cyfrowy-czujnik-odleglosci-5cm-z-podstawka-pcb.html [Czujniki Sharp GP2Y0D805Z0F - Cyfrowy czujnik odległ. 5cm z podstawką PCB] - tylko nie wiem ile ich... 7 sztuk? Skoro robot ma szerokość ok 30 cm (29 cm) to umiejscowić je co 5 cm?

Czujnik ma informację w nocie katalogowej, że jest to typowy czujnik do robota sprzątającego 🙂

"■Applications

1. Touch-less switch

(Sanitary equipment, Control of illumination, etc.)

2. Robot cleaner"

Tutaj konstrukcja analigiczna do tego co ja chcę wykonać (niedawno znalazłem):

Źródło:

http://basicrobot.blogspot.com/2012/01/homemade-vacuum-cleaner-robot.html