Показаны сообщения с ярлыком шасси. Показать все сообщения
Показаны сообщения с ярлыком шасси. Показать все сообщения

20 Апрель 2008 г.

Недорогие запчасти

Сборка робота - занятие не только трудоемкое, но и очень дорогое. Покупать готовые сервоприводы, колесные узлы, моторы - многим просто не по карману. Ниже представлено несколько ссылок на наиболее удачные способы подмены покупных запчастей подручными материалами:

  1. Статья MegaBIZON Они выделяли фенол, или в помощь начинающему - классная статья, повествующая о том, как, потратив 200 рублей и 1 час времени, получить готовое и вполне работоспособное шасси для небольшого робота.
  2. Вообще, использование машинок в качестве шасси для робота - идея далеко не новая. Обычно радиоуправляемая машинка уже содержит все необходимые детали, моторы, редукторы и т.п. Если присмотреть машинку побольше, то готовое шасси для Вашего робота - обойдется не такими уж и большими деньгами (по крайней мере, сборка аналогичного шасси из заказных запчастей будет стоить никак не дешевле, и потратит, к тому же, кучу Вашего драгоценного времени). Вот например, такую машинку я видел в магазине:

    Стоимость машинки - немаленькая, около 5 тыс. рублей. Однако и сама она достаточно большая, примерно 1.2м длиной, и 35-40 см шириной - т.е., вполне достаточна для изготовления робота даже на основе не самого легкого ноутбука...
  3. Изготовление дубликатов шестерней - прекрасный способ изготовления шестерней. Шестерни всегда очень часто требуются, и обычно в контексте их дублирования. Ведь всегда очень сложно найти два одинаковых редуктора. А так, потратив около 100 рублей, мы получаем материала на несколько десятков шестерней, которые могут быть отлиты по любым образцам.
  4. Где взять моторы? Это очень частый вопрос, возникающий при проектировании ходовой части робота. Изготовление редукторов вроде бы достаточно решаемая проблема (благодаря ссылке в предыдущем пункте), а вот где взять моторы - вопрос пока не решенный. Впрочем, все не так уж и плохо! Традиционный метод получения моторов - выламывание их откуда-нибудь. Сейчас наиболее популярны три способа: а) моторчики из игрушечных моделек; б) моторы из автомобиля (от стеклоподъемников, стеклоочистителей, регуляторов фар и т.п.); в) шаговые моторы из принтеров.

    Проблемой при выламивании моторчиков из игрушечных моделек становится их непарность. Ведь в большинстве случаев всегда требуется, чтобы имелось в наличии два и более одинаковых моторов.
    В случае использования автомобильных запчастей, эта проблема также имеет место: несмотря на то, что в автомобиле все симметрично, замена каких либо моторчиков требуется только тогда, когда один из них выходит из строя. Жертвовать же полностью работоспособный комплект моторчиков - жалко, да и дорого: ведь, например, комплект стеклоподъемников для передних стекол стоит никак не меньше 2500 руб... С другой стороны, автомобильные моторчики - всегда очень мощные.
    Наконец, последний вариант - шаговые моторчики из принтеров. Как правило, старые принтеры - это не такая уж большая редкость. Если Вы - системный администратор, их у Вас должно быть вообще навалом; в других случаях, стоит сходить в фирму, где занимаются заправкой картриджей и ремонтом принтеров - у них наверняка есть пара-тройка принтеров на выброс. Основной недостаток: шаговыми моторами не очень-то просто управлять - для этого следует использовать специальную схему (подробнее расскажу в одном из следующих сообщений).

Несколько из перечисленных выше ссылок указывает на РобоФорум. Это активный форум робототехников России, если Вы увлекаетесь роботами - очень рекомендую этот форум посетить. Там можно найти много интересных и уникальных практических решений. Одним из перспективнейших направлений работы ребят является создание Wiki по материалам форума. Это очень важное и хорошее начинание, т.к. темы форума все таки сами по себе мало структурированы, а wiki эту ситуацию, бесспорно, исправит.

12 Март 2008 г.

Необычные разработки шасси для роботов.

Вообще на первый взгляд роботы бывают всего лишь двух типов (из тех, которые умеют передвигаться):

  • мобильные
  • шагающие

И вроде как все... А вот и нет! Типов шасси - десятки.

Во-первых, существуют смешанные модели мобильно-шагающих роботов. Часто это встречается, кстати, у планетоходов, которые сначала обретают просто индивидуальные подвески для каждого из колес, а потом уже начинают учиться эти колеса поднимать...

Во-вторых, есть вообще говоря гусеничные роботы, которые тоже в принципе мобильные, но гораздо интереснее, нежели чем колесные. Кстати, недавно наткнулся на интересную статью по истории развития шасси... танков!

Наконец, есть роботы, в определенной степени вообще не подпадающие ни под понятие шагающих, ни под понятие мобильных. Смотрим: робот ездит на лыжах.

Робот ездит на велосипеде.

Робот прыгает. Обратите внимание, как сделаны его ноги. Очень серьезная разработка - на мой взгляд.

11 Март 2008 г.

Первый марсоход (ПрОП-М). Устройство шасси

В прошлом своем сообщении о космических роботах я писал об экспедициях аппаратов Марс-2 и Марс-3, и о первых в мире марсоходах, достигших красной планеты - хотя и не передавших, к сожалению, никаких данных на Землю.

Я затронул эту тему, но она оказалась еще более интересной, чем на первый взгляд. Во-первых, на сайте Space-Ru.Com я нашел детальное описание аппарата Марс-2, особенно хорошо описан состав научных приборов и сведения, собранные КА Марс-2 во время полета. Во-вторых, сайт Austronaut.ru предоставил очень хорошее описание спускаемого модуля аппаратов Марс-2 и Марс-3, вместе с его подробной схемой. Между прочим, в прошлом сообщении я совершил досадную ошибку, о чем уже написал в комментарии - ведь спускаемый модуль Марса-3 на самом деле все-таки достиг поверхности Марса, успешно приземлился, и даже начал передавать оттуда картинку (с очень хорошего сайта Teddy Stryk'а) - но через 20 секунд вышел из строя, предположительно, из-за сильной пылевой бури.

Марсоходы ПрОП-М

А вообще, все это в принципе к роботам отношения имеет мало, и самым интересным моментом для меня было, бесспорно, обнаружить сведения о марсоходах. Напомню, на борту каждого из аппаратов находились миниатюрные, весом всего 4.5 кг, устройства, называемые ПрОП-М (Прибор оценки проходимости - Марс), и предназначенные для исследования грунта Марса в непосредственной близости от поверхности. Приборы связывались с посадочной ступенью информационным кабелем, поэтому способны были удаляться не более чем на 15 метров от места посадки.

Здесь я натолкнулся на ряд проблем. А конкретно - не смог найти четкой схемы ПрОП-М. Только несколько не самых детализированных изображений и немножечко информации... Отправил запрос во «ВНИИтрансмаш», где были разработаны эти марсоходы - но ответа пока не получил. Но, все по порядку - и вы поймете, почему я так заинтересовался этими марсоходами!

История

Как сообщает сайт Института истории естествознания и техники РАН, во время подготовки аппарата Марс-3, ведущий специалист «ВНИИтрансмаш» В.В. Громов предложил заменить балансировочный груз на прибор оценки проходимости. Эта идея была поддержана, и достаточно быстро реализована, хотя и потребовала дополнительных усилий: реализации самого марсохода, его наземной отработки, реализации устройства выноса марсохода на поверхность, обеспечения его электропитания и связи с посадочным модулем, и т.п.

Вот фотография устройства для спуска аппарата ПрОП-М:

Именно из-за того, что марсоход заменил балансировочный груз - его масса согласно техническим требованиям не должна была превышать 5 кг. Поэтому сам марсоход получился очень простым и, кстати сказать, вполне реализуемым в домашних условиях (к чему я собственно и веду!!).

После завершения миссий КА Марс-2 и Марс-3, когда два марсохода были безвозвратно потеряны, неожиданно нашли третий - на Земле. Ведь стоили эти аппараты не так много, и произвести третий экземпляр для каких-либо проверочных нужд не представляло труда. Этот самый, третий экземпляр - находится поныне в музее ГДЛ Петропавловской Крепости в Санкт-Петербурге. Так что, кто будет в Питере - не забудьте заглянуть в этот музей, и полюбоваться на аппарат собственными глазами, потом мне расскажите :)

Устройство шасси

Крайне интересен способ перемещения первых в мире марсоходов — лыжно-шагающий. Как можно увидеть на рисунке, каждый аппарат представлял из себя небольшой ящичек с лыжами по обеим сторонам. Движение осуществлялось следующим образом: опираясь на лыжи, переносился вперед корпус, аппарат садился на днище и лыжи перемещались на следующий шаг вперед. Поворот осуществлялся перемещением лыж в разные стороны. В случае, если аппарат встречал препятствие (касание двухконтактного бампера спереди), он автономно осуществлял объезд согласно следующему алгоритму: отход назад, поворот на некоторый угол, движение вперед.

В книге Александра Леоновича Кемурджиана «Планетоходы» я нашел пару слов о преимуществах данного вида шасси (с. 318-319, доступна для скачивания, например, с AstroLib.Ru): «лыжно-шагающий движитель обеспечивает высокие тягово-сцепные свойства на сыпучих грунтах». Также, я подозреваю, подобный аппарат может ползти по очень тонкому льду и не проваливаться. Главный недостаток аппарата - бесспорно, малая скорость.

В любом случае, честно признаюсь, загорелся я реализовать это устройство в домашних условиях! Разве ж не интересно? - собрать дома прототип первого марсохода... К сожалению, четкой схемы устройства нет (все еще надеюсь получить ответ от «ВНИИтрансмаш»), но она, как я предполагаю, крайне простая. Далее идут мои предположения:

В самом «черном ящике» располагались, помимо научных приборов для собственно оценки проходимости грунта - следующие компоненты:

  • Микроконтроллер
  • Приемник устройства связи для управления марсоходом (связь производилась по кабелю спускаемого аппарата)
  • Приемник блока питания (тоже по кабелю) - питание шло как минимум на три схемы: схему управления и 2 схемы двигателей
  • Двигатели - по одному на каждую лыжу, причем, как видно на рисунке - лыжа крепилась к корпусу в трех местах. Я думаю, что только к двум передним креплениям были подведены редукторы двигателя, а заднее крепление было «холостым». Также хочу отметить, что моторчики должны были быть достаточно мощными, чтобы приподнимать и переносить всю массу марсохода.

Микроконтроллер был настроен на объезд препятствий и плюс выполнение команд либо последовательностей команд оператора. А вот как я представляю крепление лыжи и механизм ее присоединения к мотору:

Напоследок приведу ссылку на сайт NASA: там у них есть список электронных компонентов, которые вообще используются в космических аппаратах - по сути, список наиболее качественных и надежных (и дорогих) компонентов.

18 Декабрь 2007 г.

Роботы и mini-ITX

Сделать мобильного робота - на самом деле достаточно просто, если есть две вещи:

  1. Готовая база для «шасси»
  2. Готовая база для «мозгов»

Конечно нужно еще много что (собственные мозги, желание, возможности...) - но это уже все вполне реально, если есть упомянутые выше два основных пункта.

В качестве базы для шасси я обычно рекомендую выбирать игрушечную модель, лучше всего - на гусеничном ходу.

Еще один интересный вариант шасси недавно предложил мой давний знакомый falanger. Он предлагает использовать... инвалидное кресло. Судите сами: моторы, редукторы, колеса, аккумуляторы - там уже есть. Грузоподъемность - как минимум вес взрослого человека, а это более, чем достаточно. Водрузить на такую "тележку" ноутбук или компьютер, и еще кучу грузов - никаких проблем. Конечно, инвалидное кресло весьма громоздко для передвижения робота в домашних условиях, и вообще, не очень ассоциируется с робототехникой...

Собственно, почему делается такой упор на высокую грузоподъемность? - спросите Вы. Все очень просто. Лично я уже обжегся на использовании игрушечной модели. Она оказалась слишком малой, чтобы выдержать вес ноутбука и кучи аккумуляторов. В результате мой робот мог ездить автономно всего лишь 15-20 минут, и то - весь стонал под непомерной тяжестью и еле передвигал колесами :)

Почему нужно использовать ноутбук или компьютер, а например - не микроконтроллер или кпк? Про КПК и робота я уже писал, а насчет микроконтроллеров и так скажу - их использование оправдано только при наличии готового кода, так как писать код на любом ассемблероподобном языке - это муторное и трудоемкое занятие, сопряженное с большими трудностями при отлове багов. Можете мне поверить, я на ассемблере написал в свое время много чего, в том числе собственную операционную систему, но - не суть...

А вот при использовании ноутбука или компьютера - мы имеем все возможности современного высокоуровневого программирования, включая ООП, визуальное программирование, возможности программной интеграции - и еще очень много всего. Что чрезвычайно удобно для создания сложного поведения робота, к чему мы и стремимся.

Не так давно я буквально натолкнулся - на, казалось бы, вполне логичное решение проблемы уменьшения веса нашего устройства. Суть решения сводится к использованию самых маленьких из доступных видов компьютеров - тонких клиентов. А именно, компьютеров на основе материнской платы miniITX.

Одним из производителей таких материнских плат является компания VIA. В интернете можно найти множество обзоров материнских плат форм-фактора miniITX, например, oбзор минисистем VIA EPIA-M10000 и VIA EPIA-800. Привожу описания этих плат, взятые из обзора:

VIA EPIA M10000
Цена
  $138 (около 3600 рублей)
Процессор 
  VIA C3 1000 МГц
Чипсет
  VIA CLE266 North Bridge/VIA 
Память
  1 DDR266 DIMM до 1 Гб
Видеосистема
  VIA CastleRock
Порты ввода/вывода
  IDE UltraDMA 66/100/133
u PS/2 разъемы для подключения клавиатуры и мыши
  1 VGA выход
  1 S-Video выход
  1 параллельный порт
  1 последовательный порт
  1 RJ-45 LAN port 
  1 IEEE 1394 Firewire (опционально)
  4 разъема USB 
Разъёмы
  1 PCI слот

VIA EPIA 800

Цена
  $96 (около 2500 рублей)
Процессор 
  VIA C3 800 МГц
Чипсет
  VIA Apollo PLE133 / VIA 
Память
  2 разъема памяти 168-pin DIMM 
  поддержка PC100/133 SDRAM 
Видеосистема
  VIA CastleRock 
Порты ввода/вывода
  3 аудиогнезда - Line-out, Mic-in and Line-in
  4 USB порта 
  1 EPP/ECP 
  2 х PS/2 
  2 порта TV output (S-Video или опционально RCA TV out)
  1 S/PDIF out 
  1 RJ-45 LAN порт
  1 слот PCI
Разъёмы
  1 PCI слот

Также, дополнительную информацию по материнским платам от VIA можно получить на сайте www.via-c3.ru. От себя скажу, что интересны могут быть также карточки серии VIA EPIA EN, хотя, конечно, и дороже. Например, такую можно купить на сайте www.ret.ru. Помимо материнской платы, можно еще купить корпус, особенно если Вы будете использовать данный компьютер не только для робота, но и для просто домашней или офисной работы.

Что касается реальных цен (розничных, с учетом доставки и накруток магазинов), я интересовался у знакомого, который занимается поставкой компьютерного оборудования в г. Костроме (я там живу). Вот его ответ: мать стоила что то в районе 160-170, плюс корпус 70-80, в итоге выходило 240-250. Если перевести в рубли, получается максимум 6500 рублей. Не забывайте - ни ноутбук, ни компьютер не нужно покупать исключительно под использование в качестве мозгов робота! Вы можете в любой момент отключить и поставить «мозг» робота себе на рабочий стол.

Возвращаясь к miniITX, как видим, конфигурация для робота очень даже подходящая. Портов - в изобилии. Все поддерживается. При этом размеры очень небольшие (форм-фактор miniITX предполагает размер материнской платы равным 17х17см). Просто-таки сказка...

Вообще, использовать miniITX в роботостроении не я первый додумался. Вот например, можно почитать статью о применении mini-ITX в роботах, в которой описывается коммерческий робот PC-BOT 904, построенный с использованием этой платформы. Описание, конечно, очень поверхностное, и каких-либо технических деталей не предоставляется. Кстати, заметьте, PC-BOT чудовищно напоминает R2D2 :)

Отмечу некоторые недостатки использования материнских плат форм-фактора miniITX в домашнем роботостроении:

  • Врядли такая материнка, в отличие от старого ноутбука или компьютера, завалялась у Вас на антресоли. Именно поэтому я так серьезно подошел к ценовому вопросу. Такую вещь наверняка придется покупать.
  • Если б/у компьютер или ноутбук можно купить буквально за бесценок, то старых карточек miniITX и корпусов к ним найти гораздо сложнее. Хотя, объявления встречаются.
  • Как показывает практика, корпуса тонких клиентов на карточках VIA EPIA очень любят стрелять статическим электричеством. Может быть, не совсем минус, но неприятно.

Подводя итог, очень рекомендую при возможности использовать miniITX при построении робота, хотя, конечно, на сегодня самой удобной базой для «мозга» робота является ноутбук.