Microsumo MicroMamut

[mcwo82]

Wstęp

MicroMamut to nasz drugi robot. Tym razem postawiliśmy na kategorie MicroSumo.

Założenia dla robota były takie by był w miarę szybki i oparty o czujniki Sharpa GP2Y0D340K. Jest to pierwszy nasz robot z elektroniką zbudowaną w technologii SMD. Najwiekszym wyzwaniem dla robota było zmieszczenie wszystkich elementów w ramach wymiarów 5x5x5 cm.

Robot został złożony na 3 godziny przez zawodami Robotic Arena 2013, ale od razu zajął tam 3cie miejsce. Później na większości zawodów, na których startował też plasował się na podium.

Lista sukcesów w sezonie 2013/2014:

III miejsce na Robotic Arena 2013

II miejsce na T-BOT 2014

I miejsce na Robomaticon 2014

II miejsce na ROBO~motion 2014

I miejsce na ROBOXY 2014

Projektowanie

Robot został zaprojektowany przy pomocy programu SketchUP. Dzięki wykorzystaniu tego programu udało się w miarę wszystko upakować zgodnie z zamierzeniami. Dodatkowo obudowa zaprojektowana w programie została wydrukowana na drukarce 3D co przyspieszyło prace.

Schemat i płyki

Robot ma trzy płytki które poza miescem na elektronikę stanowią także poziome elementy konstrukcyjne robota.

Dolna płytka jest podstawą robota do której przytwierdzone są silniki. Dodatkowo przylutowane są do niej czujniki linii. Połączona jest ona kablami z górną płytką.

Średnia płytka jest podstawą dla akmulatorów. Zawiera ona stabilizator liniowy oraz mostek H. Jest połączona kablami z płytą górną.

Górna płytka jest płytką, na której znajduje się procesor. Zbiera ona sygnały z pozostałych płytek oraz z czujników. Znajdują się też na niej diody oraz są do niej przytwierdzone moduł startowy oraz przyciski. Dodatkowo ma ona wyprowadzone złącze programatora oraz układu debugu przez RS-232.

Projekt schematu i płytki zostały wykonane w Eaglu. Płytki zostały wykonane na zlecenie.

Elektronika

Podstawowe elementy wykorzystane w układzie to:

1. Procesor Atmega 16 - sterowanie całym robotem

2. 3 czujniki 40 cm Sharp GP2Y0D340K - czujniki przeciwnika, jeden patrzący na wprost i dwa ustawione pod kątem 30 st.

3. 3 czujniki linii - KTIR0711S - do wykrywania linii oczywiście.

4. TB6612- dwukanałowy mostek H dla silników, sterowany sygnałami PWM z procesora

5. Stabilizator napięcia lm1117 dla zapewnienia 5V zasilania dla układów.

Generalnie elektronika spełnia dobrze swoje zadania, dzięki zastosowaniu technologii powierzchniowej udało się zaoszczędzić dość dużo miejsca.

Zasilanie

Zdecydowaliśmy się na zasilanie 7,4V z dwóch cel. Aby odpowiednio upakować układy i dobrze rozłożyć ciężar wykorzystaliśmy dwa ogniwa jednocelowe z których poprzez odpowiednie połączenie został stworzony pakiet dwucelowy.

Mechanika

Jak wspomniano wcześniej podstawa robota to dolna płytka elektroniczna. Silniki to kultowe Pololu 30:1. Ponieważ są one dosyć dużo i nie mieszczą się w jednej osi na szerokość, trzeba było znaleźć sposób na odpowiednie ich ułożenie. Zdecydowaliśmy się na ułożenie silników jeden za drugim i przekazanie napędu jednego z nich na oś za pomocą kół zębatych.

Było to trudne technicznie ale zapewnia dobre właściwości jezdne robota. Koła zostały odlane z silikonu.

Wszystkie płytki elektroniczne połączone są przewodami na stałe. Rezygnacja ze złącz to duża oszczędność miejsca, utrudnia to jednak mocno prace konserwujące robota.

Obudowa została wykonana w technologii druku 3D, i ze względu na dostęp do robota jest sklejona taśmą klejącą zamiast klejem.

Przednia obudowa pełni funkcję "noża", nie jest ona jednak w tym zbyt efektywna.

Robot dociążony jest odważnikami z ołowiu zaprojektowanymi w 3D i odlewanymi specjalnie dla niego, oraz dodatkowo dwoma odważnikami stalowymi na przedniej obudowie. Pomimo tego ma tendencje do przewracania się na tył.

W maju 2014 robot przeszedł gruntowny przegląd, i zostały wymienione przewody wewnętrzne które powodowały czasami przerwy w działaniu. Problemy były związane bardzo krótkim czasem budowy, ale zostały już rozwiązane.

Program

Początkowo program był bardzo prosty. Na przełomie 2013 i 2014 program został przepisany na nowszy, bardziej czytelny i dający większe możliwości rozwoju.

Obydwa programy bazują na programie z robota FlyingMamut.

Program stworzony jest w oparciu o konkretne reguły odpowiadające staną czujników oraz stanowi logiki. Na podstawie stanu czujników i stanu obecnego ustalany jest stan następny.

Program został napisany w języku C. Używałem WinAVR. Programuję przez USBAsp. Do debugowania programu używam złącza RS-232, którego moduł z układem MAX232 podpisany jest dodatkowo do robota.

Podsumowanie

Robot jest kolejnym etapem w naszej przygodzie z robotami sumo. Tym razem podeszliśmy do tematu już bardziej profesjonalnie i korzystaliśmy z projektowania 3D oraz technologii SMD.

Robot świetnie spisywał się przez cały sezon 2013/2014, choć pod koniec sezonu zaczął już częściej przegrywać z innymi konstrukcjami.

Zaletami robota jest jego szybkość oraz dobre czujniki. Wadami są złe rozłożenie wagi oraz brak noża.

Robot po małych ulepszeniach będzie startował dalej ponieważ ma jeszcze potencjał. W planie jest kolejna konstrukcja microsumo bazująca na doświadczeniach z tego robota.

[zuba1]

Naprawdę fajna maszyna =D Na ile walk wystarcza akumulator?

[Gelten]

Ładny robocik Interesują mnie jednak te zębatki od drugiego silnika z kołem. Na ostatnim zdjęciu wydaję mi się, że zębatka nie jest nałożona na wał silnika:P Może to tylko złudzenie. I jeszcze jedno pytanie. Dlaczego wybraliście opcje "kanapki"?

Pozdrawiam :]

[mcwo82]

@zuba1

Nie sprawdzałem na ile walk dokładnie ale na pewno na kilkanaście rund spokojnie, ponieważ walki trwają zazwyczaj kilka sekund.

Akumulator są malutkie (110 mAh) wiec staram się je doładowywać jak najczęśniej

@Gelten

Może źle widać ale zębatka jest jak najbardziej nałożona na wał przedniego silnika. Koło które widać jest zespolone z drugą zębatką.

Dlaczego wybraliście opcje "kanapki"?

Generalnie chodziło o to żeby wszystko jakoś pomieścić. Dodatkowo płytki stanową też "szkielet" robota wraz z obudową zapewniając sztywność.

Btw. jak masz jakieś pomysły jak inaczej to upchać to chętnie usłyszę - może będziemy robić kolejną wersję uSumo

[Gelten]

Osobiście wolę stosować mniejsze mikrokontrolery, jak np. ATtiny13 Jednak do 3 Sharpów i czujników linii plus sterowanie silnikami może być ciężko bez rejestrów przesuwnych lub innych "pomocników". Dlatego zrobiłbym coś w stylu:

-Spróbować zmieścić wszystko na dolnej płytce, powinno się udać

-Zastosować mniejszy mikrokontroler, zamiast ATmega16 to ATmega8, ATmega88 czy ATmega328 (zmiana z 12,25 x 12,25 mm na 9,25 x 9,25 mm).

-Mostek można zastąpić tb6552, jeżeli stosujemy silniki Pololu 30:1 (zmiana z 7,6 x 8,3 mm na 6,4 x 5,5 mm).

-Zastosować gotowy moduł stabilizatora LINK

Ot takie małe zmiany, które powinny pomóc w zmniejszeniu:P Nad resztą bym musiał się poważniej zastanowić.

Pozdrawiam :]