Roboti

Podvozek je postaven na originálním podvozku od bugyni Overlander fy. Tamyia. Pro potřeby soutěže jsme ho mírně vytunili lepším regulátorem motoru a odstraněním tlumičů a pružení. Na uzávěrku diferenciálu už nedošlo, i když by to výrazně prospělo.

Elektronika hardwaru byla postavena na stavebnici vlastní výroby založené na procesorech ATMEGA8. Tahle stavebnice se starala o snímání dat ze sensoru a komunikaci s PC.

Použité sensory byly nakonec pouze dvě IRCéčka na předních kolech s rozlišením 156 pulzu na otáčku a webkamerka s rozlišením 240x320 s velmi špatným obrazem. Rozlišení by nevadilo, ale ty barvy :-(

Kompas jsme už nestihli dotáhnout do použitelné podoby a GPS jsme po několika pokusech odstranili, protože nepřesnost byla tak velká, že pro nás nebyla použitelná ani orientačně.

Přesnost IRCéček daleko předčila jakékoli jiné sensory. Při testech v Brněnských Lužankách jsme podle dat z IRC byli schopni projet kilometrovou trasu bez zabloudění na křižovatkách a bez vyjetí z chodníku. Ale chodníky byly více ohraničeny (opravdu šedý chodník a ostrá hrana trávníku bez listí).

Vlastní High Level řízení se odehrával v notebooku, kde běžely Windows a soft byl napsaný v Delphi.

Bender se měl chovat (a nakonec se tak i choval) asi takhle:

A popis meho robota:

Stavba byla řízena maximální jednoduchosti a rychlosti. Byla vetšina dílů z mého robota použivaného na soutěži Eurobot. S tím souvisí příliš malá velikost, jejíž problémy se samozřejmě na nerovném terénu projevily.

Technický popis:

tříkolý diferenciální podvozek pohon 2 stejnosměrné motory řady 540 s převodovkou 50:1 pohonná kola z koloběžky pr. cca 100mm maximální rychlost 1,5 m/s optické enkodéry s rozlišením 1000 impulsů na otáčku na kolech pohony jsou řízeny PI regulátorem s frekvencí 500Hz realizovaný samostatným procesorem ATmega8 16MHz

hlavní řidicí počítač ATmega128 16MHz se stará o sběr dat ze snímačů (kompas, gyro), výpočet pozice s použitím odometrie a řízení dráhy podle předem určené mapy

komunikace obou počítačů je po sběrnici RS485 s rychlostí 115200bd kompas je připojen na sběrnici I2C modelářské gyro na vstup 16bitového čítače

napájení: pohony - olověný akumulátor 12V/7Ah elektronika - 2 články LiON 18650

Plánovaný způsob řízení. 1. Mapování trasy při ručním řízení robota po trase, záznam odometrie, kompasu a gyra 2. Ruční tvorba navigační mapy z nasbíraných dat 3. Samostatný pohyb robota dle sestavené mapy

Realita. 3. Fungovala bez problémů, robot nakonec jezdil dle mapy bezchybně 2. OK 1. Díky chybě v softwaru se nedařilo zaznamenat více než cca 30m jizdy, tudíž nebylo možno sestavit mapu (chyba doteď nebyla nalezena). Takže nakonec bylo z 6 pokusů zaznamenáno pouze cca 75m trasy.

Pro sestavení mapy bylo použito odometrie pro určení vzdálenosti a kompasu pro směr. V posledním pokusu robot dokázal téměř nemožné a pouze podle takto vytvořené mapy s použitím odomerie a kompasu ujel 80m do vyjetí. Teoreticky to ukazuje, že pokud by byla k dispozici celá mapa a robot vždy dokázal stejný výsledek, tak by byl schopen projet celou trasu (samozřeme s možnosti ručního zásahu dle pravidel). Samotného mě překvapilo, že kvalita řízení je dostatečná i na daném velmi nerovném povrchu.

Rám robota je svařený z ocelových jeklů 40x10 (spodní patro) a 20x10 (horní patro a spojky mezi patry).

Pohon tvoří náhradní díly na elektrickou koloběžku - motory 24V/250W a kolečka o průměru cca 30cm (obvod kola téměř přesně 1metr). Převod z motoru na kolo je řetězem, převodový poměr 6:1.

Zdrojem energie je autobaterie 12V/44Ah. Silový rozvod začíná čtveřicí autorelé (pro přepínání tlumených a dálkových světel), následují můstky podle http://www.micer.wz.cz/clanky/c007/regser.html rozšířené o transily. Další transil je paralelně s cívkami autorelé, jejich rozpínání způsobovalo rušení komunikace. Můstky jsou preventivně aktivně chlazeny ale větráčky spíš slouží pro vizuální indikaci napájení můstků. Na vývodech motoru jsou těsně u pouzdra motoru přidány odrušovací kondenzátory (mezi vývody a proti kostře motoru).

Slaboproudá alektronika je založena na síti destiček propojených sběrnicí RS-485. Jedna slouží pro řízení motorů (PWM) a snímání inkrementálních enkodérů na přdních kolech (200 tiků na otáčku kola), druhá je rozhraním pro joystick a poslední (na věžičce) pro kompas.

Rozhraní pro řídící PC tvoří převodník z USB FT232BM následovaný optickým oddělením a budičem linky MAX485

Na robotovi se nachází USB hub, který slučuje robota a přijímač GPS do jednoho kabelu

Komunikace s robotem je paketově orientována, pakety jsou adresovány, na data tak reaguje pouze čip, kterému jsou určena.

Původní algoritmus byl následující

Pro homologaci to fungovalo dobře, v soutěži se mi robot zatvrzele cpal do trávníku. Proto jsem rychle vyrobil modifikovaný program fungující pouze na základě odometrie a kompasu (místo gps). Ani to se neosvědčilo, asi sluníčko ovlivňovalo enkoděry.

No a pak mi něco shořelo, nejspíš deska pro řízení motorů.

KR

Kdyby nekdo chtel v nekterych casteh konstrukce nasledovat (nejsem si jisty, jestli to muzu doporucit), tak jeste nejaky soupis cen (orientacne)

jekly na ram : 1000 motor: 1200 (4x) kolo 300 (4x) retez 150 (4x) autobaterie (1500)

rele 400 kompas 1200 mega deska 300 (3x) mustek 100 (4x) prevodnik USB/485 1000 USB hub 300 drobny material a jine zapomenute veci odhadnu na 2000

takze to dela neco jako jako 15000

plus GPS, kterou jsem mel pujcenou (cca 3000) a notebook, ktery neni jen na robota (repase asi 10000) no a samozrejme nepocitane casu

KR

Náš U.T.A.R.2 je postavený na diferenciálnom podvozku, čo znamená, každý pár kolies má svoj vlastný pohon - svoj motor, ktorý cez reťazové prevody dáva celé "autíčko" do pohybu. Každý motor má výkon 250W a na sebe nesie inkrementálne čidlo (to je čidlo, ktoré slúži pre regulátory výkonu ako "feedback" - spätná väzba). Spomínaný regulátor výkonu motorov je duálny, teda pre každý motor zvlášť. Ako driver je použitý špeciálny IO SI9978 riadený uC ATMEL AVR. Na detekciu prekážok je použitý špeciálny laserový skener značky SICK s dosahom detekcie do až do 80m. Uhol natočenia je sledovaný cez špeciálny 3 osový inclinometer, ktorý dokáže spozorovať resp. detekovať zmenu polohy v ose x,y a z. Hrubý odhad polohy, rýchlosť a čiastočne aj smer pohybu zabezpečuje GPS prijímač. Na autíčku sme inštalovali aj malú informatívnu web kameru značky GENIUS. Všetky senzory teda laserový skener, GPS, a DRIVER motorov sú pripojené k riadiacemu počítaču cez RS232. Inclinometer a webcam sú pripojené cez USB rozhranie. Spomínaný riadiaci počítač je použitý špeciálny "mobilný" počítač firmy NEXCOM s procesorom Intel Pentium Mobile 1,4GHz s pasívnym chladením a v celohliníkovom prevedení… Počítač je spojený cez wireless wifi 2,4GHz s iným počítačom na ktorom je spustená vzdialená plocha a dá sa tak jednoducho a konfortne ovládať bez nutnosti mechanického pripájania monitoru, klávesnice a myši k UTARovi. Napájací zdroj napätia je tvorený dvomi olovenými akumulátormi 12V s kapacitou cca 26Ah. A ešte len tak pre zaujímavosť, hmotnosť celého robota je cca 74kg… Čo sa týka cien za jednotlivé komponenty, tak iba poviem, že naša konštrukcia nie je vhodná pre začiatočníkov nakoľko je very very vysoká a ani sa neopovážim ju sem napísať ;)

V prípade Vašich akýchkoľvek dotazov ma môžete kontaktovať na mojom maile xjavor09stud.feec.vutbr.cz alebo javorcekgmail.com prípadne poskytnem aj maily ostatných kolegov.

Na celej konštrukcii sa podieľali:

Zamestnanci UAMT menovite Ing. Luděk Žalud, Ph.D. Ing. Tomáš Neužil Ing. Lukáš Kopečný Ing. Ing. Ondřej Jež Študenti VUT FEKT: František Burian Martin Haltuf Tomáš Madron Roman Koňarik Michal Prejžek Martin Javorček

Foto na webe:

http://fest.stud.feec.vutbr.cz/~xjavor09/utar.zip

S pozdravom za celý tím tvorcov UTARa2 Martin Javorček.