Робот схема: Робот схема

Содержание

Как построить робота – конструкция и схема

Добавлено 24 января 2018 в 05:51

Сохранить или поделиться

Как построить робота (от Travis Fagerness)

Начнем собирать робота, который будет следовать за линиями или стенами и избегать препятствий!

Обзор

Это первая часть в серии статей о моем опыте создания робота, который может делать разные вещи. Я думал, что было бы замечательно создать робота, которого легко было бы собрать лишь с одним паяльником, и комплектующие к нему были бы доступны. Я составил следующий список требований к этому роботу:

  1. Многие наборы стоят дорого, поэтому он должен быть относительно недорог.
  2. Он должен быть простым в сборке, не требуя специального оборудования.
  3. Он должен быть простым в программировании, не требуя сложных IDE и программатора.
  4. Он должен быть мощным для расширяемости.
  5. Он должен запускаться от простого источника питания.
  6. Он должен быть способен следовать за линией или за стеной и избегать препятствий.

В этой статье я расскажу, как я решил выполнить эти требования.

Выбор компонентов

Первый шаг в любом проекте – выяснить, какие необходимы комплектующие. Чтобы быть полезным, роботу нужно несколько ключевых вещей: способ двигаться, думать и взаимодействовать с окружением. Чтобы снизить стоимость, мне нужно обойтись двумя колесами. Этот означает, что мне нужно управлять двумя отдельными двигателями, которые могут работать независимо друг от друга. Мне также нужна шаровая опора, на которую робот может опираться, чтобы скользить. У этого решения есть недостаток: робот не может перемещаться ни по каким поверхностям, кроме гладких полов. Я хочу, чтобы мозги были построены на базе какой-либо известной микроконтроллерной платформы. Так ему не понадобится программатор или руководство по использованию средств разработки. У робота должны быть датчики, которые позволяют ему знать о линиях, стенах и препятствиях. Я также хочу свести к минимуму количество разных мест для покупок, чтобы снизить итоговую стоимость доставки. Наконец, компоненты должны быть небольшими, потому что я хочу спроектировать плату для недорогого производства и оставаться в пределах бесплатной версии Eagle CAD.

Механика: двигатели, шестеренки, колеса

Я нашел пару веб-сайтов, которые предлагают различные двигатели и компоненты для роботов, но я остановился на Polulu из-за их цен и наличия всего необходимого. Продукты Tamiya выглядели неплохо. Комплект 70168 Double Gearbox Kit поставляется с шестеренками, двигателями и валами, что значительно упрощает механику. И он очень дешев! В нормальном режиме двигатели работают от 3В, но могут работать и от большего напряжения за счет сокращения срока службы. Поддерживается несколько передаточных чисел, поэтому я могу точно настроить скорость робота. Я остановился на самых дешевых колесах, которые подойдут к валу из этого комплекта, Tamiya 70101 Truck Tire Set. Этот комплект поставляется с четырьмя колесами, а мне нужны только два, но он стоит дешево, а запасные части лишними никогда не будут! Переднее колесо – это просто шаровая опора или пластиковый винт, чтобы робот мог скольких по полу.

Мозг робота: Teensy

Мозги: микроконтроллер

Существует несколько различных микроконтроллерных платформ, которые довольно популярны. Основываясь на популярности, очевидным выбором является какая-либо Arduino. Другие варианты: Teensy, Launchpad и Raspberry Pi. Pi слишком большой и прожорливый, Launchpad тоже слишком большой. В прошлом я использовал Teensy, и это был хороший опыт. Teensy немного дороже, чем Arduino Mini, но предлагает гораздо более мощную платформу. Последняя плата Teensy снабжена Cortex M4, который обладает достаточной мощностью для простого робота. Бонусом к Teensy является встроенный стабилизатор на 500 мА, который может быть использован для питания всех датчиков.

Взаимодействие: датчики

Для следования за линией и следования за стенами требуются разные датчики. Датчики для следования за линией – это обычно рефлектометры, которые изменяют выдаваемое напряжение в зависимости от того, сколько света отражается от земли. Это делается с помощью светодиода и фотодиода или датчика освещенности. Детекторы стен и препятствий – это обычно датчики расстояния. Оба типа этих датчиков были доступны в удобных DIP корпусах в том же магазине, что и двигатели, что позволило мне сэкономить на доставке и легко их припаивать. По поводу датчика линии, я нашел датчик с тремя сенсорами, которые позволяют роботу в любое время центрироваться относительно линии. По поводу датчика расстояния, я решил использовать инфракрасный датчик высокой яркости, так как в данном проекте я имел дело более низким напряжением, чем ожидалось.

Питание: драйвер двигателя, батарея

Драйвер двигателя должен иметь возможность управлять трехвольтовыми двигателями, выбранными ранее. Я также хотел, чтобы он был масштабируемым на случай, если я захочу в будущем заменить двигатели. Я нашел драйвер всё в том же магазине. Он может работать с напряжениями 0–11 В и обеспечивать достаточно большие токи для двигателей, которые я захотел бы поставить в будущем. По поводу аккумулятора, я бы предпочел, чтобы робот работал на чем угодно. Teensy работает с напряжениями до 5,5 В, что означает, что можно использовать литиевый аккумулятор. Однако для лития требуется зарядное устройство, а я не хочу увеличивать расходы. Использование двух обычных батарей AA обеспечивает довольно много энергии без необходимости зарядного устройства. Недостатком является то, что они обеспечивают только ~3 В и большие по размеру. Входное напряжение 3 В неже линейного стабилизатора Teensy на 3,3 В. Робот всё равно будет работать, потому что все компоненты, выбранные для Teensy, могут работать на более низком напряжении. Тем не менее, встроенный на Teensy стабилизатор напряжения стабилизировать не будет.

Дополнительные элементы

В какой-то момент я захотел, чтобы роботом можно было бы управлять через смартфон, и поэтому добавил на схему устройство BLE. Это не обязательно, чтобы следовать за линиями или стенами, но я подумал, что это будет отличное дополнение. Я также хочу, чтобы элементы можно было легко отключить, поэтому для подключения всего буду использовать на плате разъемы (мама).

Полный список компонентов

Обязательные компоненты

Тип компонентаМодель компонентаСтоимость
МикроконтроллерTeensy 3.219.80
ДвигательTamiya 701689.25
Драйвер двигателяDRV88354.49
Шаровая опораTamiya 701445.99
Датчик отражателяQTR-3RC4.95
КолесаTamiya 701014.10
Датчик расстоянияPololu 38kHz5.95
Печатная платаElecro 10x10cm14.00
Держатель батарейДержатель батарей 2-AA0.79
Общая стоимость без доставки$49.52

Дополнительные компоненты

Тип компонентаМодель компонентаСтоимость
Беспроводной модульnRF51 Dongle52.39
РазъемыШтырьковые разъемы5.00

Схема

Для рисования схемы и макета я использую бесплатную версию Eagle CAD. Я создал пользовательские условные обозначения и площадки для монтажа для всех элементов, кроме платы Teensy, доступной для скачивания во второй части из данной серии статей. У Teensy есть библиотеки для Eagle. Вы можете заметить, что на схеме отсутствуют какие-либо простые устройства, такие как резисторы и конденсаторы. Это связано с тем, что каждая из этих плат является уже готовой платой с выводами, чтобы сделать сборку максимально простой. Любой современный чип, скорее всего, будет для поверхностного монтажа, что для любителя может вызвать затруднения. Схемы для каждой из этих плат доступны у соответствующих продавцов. Вот несколько ключевых моментов к этой схеме:

  • Я поместил перемычку между батареей и остальной частью схемы. Это полезно для отключения питания без снятия батарей, измерения тока или защиты с помощью диода от обратной полярности.
  • Все интерфейсы являются цифровыми, за исключением двух. Существует UART соединение между nRF51 и Teensy через выводы 9/10. Контроллер двигателя работает через ШИМ, который поступает через выводы 6 и 4 Teensy.
  • На схеме нет светодиода. Светодиод, который находится на Teensy, может использоваться для отладки или индикации.
  • Здесь нет кнопки. Я подумал о том, чтобы поставить кнопку на линию сброса Teensy, но решил сэкономить.
  • При программировании Teensy через USB вы должны либо разрывать небольшую дорожку, соединяющую Vin/Vusb, либо убедиться, что, когда подключен USB, батареи отключены.
Схема печатной платы роботаСкачать материалы

Заключение

В данной статье я изложил требования к роботу и мои варианты конструкции, которые удовлетворяли бы эти требования. Эти варианты привели к созданию схемы и перечня элементов, чтобы оценить затраты на проект. Во второй статье из данной серии я нарисую печатную плату, чтобы ее можно было изготовить!

Оригинал статьи:

Теги

MCUTeensyДатчикДрайвер двигателяМикроконтроллерРобототехника

Сохранить или поделиться

Как работает роботизированная коробка передач — ДРАЙВ

Чтобы ответить на этот вопрос, придётся вспомнить устройство обычной механической коробки передач. Основу классической «механики» составляют два вала — первичный (ведущий) и вторичный (ведомый). На первичный вал через механизм сцепления передаётся крутящий момент от двигателя. Со вторичного вала преобразованный момент идёт на ведущие колёса. И на первичный, и на вторичный валы посажены шестерни, попарно находящиеся в зацеплении. Но на первичном шестерни закреплены жёстко, а на вторичном — свободно вращаются. В положении «нейтраль» все вторичные шестерни прокручиваются на валу свободно, то есть крутящий момент на колёса не поступает.

Перед включением передачи водитель выжимает сцепление, отсоединяя первичный вал от двигателя. Затем рычагом КПП через систему тяг на вторичном валу перемещаются специальные устройства — синхронизаторы. При подведении муфта синхронизатора жёстко блокирует на валу вторичную шестерню нужной передачи. После включения сцепления крутящий момент с заданным коэффициентом начинает передаваться на вторичный вал, а от него — на главную передачу и колёса. Для сокращения общей длины коробки вторичный вал часто делят на два, распределяя ведомые шестерни между ними.

Упрощённая схема работы 5-ступенчатой механической коробки передач.

Принцип действия роботизированных коробок передач абсолютно тот же. Единственное отличие в том, что смыканием/размыканием сцепления и выбором передач в «роботе» занимаются сервоприводы — актуаторы. Чаще всего это шаговый электромотор с редуктором и исполнительным механизмом. Но встречаются и гидравлические актуаторы.

Роботизированная КПП SensoDrive применяется на автомобилях марки Citroen.

Управляет актуаторами электронный блок. По команде на переключение первый сервопривод выжимает сцепление, второй перемещает синхронизаторы, включая нужную передачу. Затем первый плавно отпускает сцепление. Таким образом, педаль сцепления в салоне больше не нужна — при поступлении команды электроника всё сделает сама. В автоматическом режиме команда на смену передачи поступает от компьютера, учитывающего скорость движения, обороты двигателя, данные ESP, ABS и других систем. А в ручном — приказ на переключение отдаёт водитель при помощи селектора КПП или подрулевых лепестков.

Фирма Ricardo на примере «робота» Easytronic от модели Opel Corsa предложила заменить раздельные актуаторы для сцепления и выбора передачи одиночным электромагнитным актуатором. Благодаря этому уменьшились размеры и масса агрегата. И самое главное — механизм выбора передачи стал работать в восемь раз быстрее, а общий период разрыва потока мощности сократился до 0,35 с. Вверху — серийный Easytronic, внизу — рисунок разработки Ricardo.

Проблема «робота» — отсутствие обратной связи по сцеплению. Человек чувствует момент смыкания дисков и может переключить скорость быстро и плавно. А электроника вынуждена перестраховываться: чтобы избежать рывков и сохранить сцепление, «робот» надолго разрывает поток мощности от двигателя к колёсам во время переключения. Получаются дискомфортные провалы на разгоне. Единственный способ достичь комфорта при переключениях — сократить их время. А это, увы, означает рост цены всей конструкции.

Пионером массового использования преселективных коробок стал концерн Volkswagen, использующий DSG (S tronic у Audi) как на переднеприводных, так и на полноприводных моделях с продольно и поперечно установленными двигателями. Аббревиатура DSG (Direct Shift Gearbox — коробка прямого включения) стала нарицательным для коробок с двумя сцеплениями — хотя на самом деле это просто товарный знак.

Революционным решением стала появившаяся в начале 80-х трансмиссия с двумя сцеплениями DCT (dual clutch transmission). Рассмотрим её работу на примере 6-ступенчатой коробки DSG концерна Volkswagen. У коробки два вторичных вала с расположенными на них ведомыми шестернями и синхронизаторами — как у шестиступенчатой «механики» Гольфа. Фокус в том, что первичных валов тоже два: они вставлены друг в друга по принципу матрёшки. Каждый из валов соединяется с двигателем через отдельное многодисковое сцепление. На внешнем первичном валу закреплены шестерни второй, четвёртой и шестой передач, на внутреннем — первой, третьей, пятой и заднего хода. Допустим, автомобиль начинает разгон с места. Включается первая передача (муфта блокирует ведомую шестерню первой передачи). Замыкается первое сцепление, и крутящий момент через внутренний первичный вал передаётся на колёса. Поехали! Но одновременно с включением первой передачи умная электроника прогнозирует последующее включение второй — и блокирует её вторичную шестерню. Именно поэтому такие коробки ещё называют преселективными. Таким образом, включены две передачи сразу, но заклинивания не происходит, — ведущая шестерня второй передачи находится на внешнем валу, сцепление которого пока разомкнуто.

Состояние DSG при движении на первой передаче. Муфтами блокированы шестерни 1-й и 2-й передач.

Когда машина достаточно разгонится и компьютер решит повысить передачу, размыкается первое сцепление и одновременно замыкается второе. Крутящий момент теперь идёт через внешний первичный вал и пару второй передачи. На внутреннем валу уже выбрана третья. При замедлении те же операции происходят в обратном порядке. Переход происходит практически без разрыва потока мощности и с фантастической скоростью. Серийная коробка Гольфа переключается за восемь миллисекунд. Сравните со 150 мс на Ferrari Enzo!

Состояние DSG после переключения на 2-ю передачу. 3-я передача ожидает своей очереди.

Коробки с двойным сцеплением экономичнее и быстрее традиционных механических, а также более комфортны, чем «автоматы». Главный их недостаток — высокая цена. Вторую проблему — неспособность передавать большой крутящий момент — решили с появлением DSG фирмы Ricardo на 1000-сильном купе Bugatti Veyron. Но пока удел большинства суперкаров — «роботы». Хотя, например, коробка Ferrari 599 GTB Fiorano — не чета опелевскому Изитронику: время переключения у суперробота исчисляется десятками миллисекунд.

Роботизированная коробка AMG Speedshift, устанавливаемая на новейший SL 63 AMG, представляет собой модифицированный мерседесовский «автомат» 7G-Tronic. Только крутящий момент вместо тяжёлого и инертного гидротрансформатора передаёт одинарное многодисковое «мокрое» сцепление. Благодаря применению сложных электрогидравлических актуаторов время переключения составляет 0,1 с.

Сегодня коробки DCT есть не только у Фольксвагена, но и у компаний BMW, Ford, Mitsubishi и FIAT. Преселективные коробки признали даже инженеры Porsche, которые используют в своих машинах только проверенные технологии. Аналитики прогнозируют, что в будущем наиболее распространёнными трансмиссиями станут DCT и вариаторы. А дни третьей педали, похоже, сочтены — скоро она исчезнет даже из самых драйверских спорткаров. Человечество выбирает то, что удобнее.

Не удается найти страницу | Autodesk Knowledge Network

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}}*

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}}/500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$item}} {{l10n_strings.PRODUCTS}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}  

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.LANGUAGE}} {{$select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.AUTHOR}}  

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

СХЕМА САМОДЕЛЬНОГО РОБОТА

   У нас в школе недавно создали радиокружок, и я, как отличившийся по сборке различных радиосхем, должен был сделать какую-нибудь электронную игрушку или спаять схему, после чего написать доклад к этой игрушке или схеме. Долго думал, что спаять, и решил сделать робота самого простого, который уежает от света в темноту. 


   Сделан он на шести транзисторах, в моем случае вышло именно 6 транзисторов, но число их можно сократить, если взять более чуствительные фотодиоды, правда у меня не было их, так что пришлось поставить фд256. После фотодиодов стоит пара транзисторов кт315, после них стоят помощнее — кт940, они в придачу еще греются, если долго гонять робота, так что лучше поставить маленький кусочек алюминия. 

   Собрав внутрености, думал из чего сделать корпус. Сначала хотел его в старый нерабочий прибор засунуть, но места там было мало. А тут нашел в сарае нерабочую компьютерную мышь, убрав внутрености, убрав перегородки — получил достаточно места для конструкции. Пришлось заказывать двигатели для него, у меня не было двух одинаковых.

   Освободив в корпусе мышки места под двигатели, закрепил их под углом. Моторы приклеил на клей «момент», пока сох клей — сделал дырки под фотодиоды. Сначало разместил их снизу, но потом передумал и поставил их верх. С виду получились, как глаза. 


   Клей засох, начал сбору всего робота, для питания конструкции поставил 2 аккумулятора от телефона, но при испытаниях робот еле-еле ехал. Потом поставил 3 аккумулятора — он резво начал ездить, почти летать, но в корпус третий АКБ не вмещался. Поэтому пришлось приподнять заднюю крышку верх, а щель закрыть куском изоленты.


   Собрав до конца, склеил корпус клеем, вывел 2 провода для зарядки. Фото внутреностей не сделал, потому что корпус заклеен. В конце сборки и успешных испытаний, покрасил робота автомобильной матовой краской из балончка, перед этим заклеил фотодиоды, чтоб они не закрасились тоже. Разъёмы X1, X2, X3, X4 — это выводы к моторам.


Видеоролик работы простого робота на фотоэлементах:

   Управление происходит фонариком. Всё, простейший самодельный робот готов. Кстати, на конкурсе мне дали третье место и диплом 3 степени! Материал подготовил — Александр Иванов.

   Форум по робототехнике

   Форум по обсуждению материала СХЕМА САМОДЕЛЬНОГО РОБОТА



Робот без логической схемы и аккумулятора проехался по оптимальному маршруту

Min Wang et al. / Advanced Intelligent Systems, 2021

Американские инженеры создали простого робота, получающего энергию для движения из алюминиевой поверхности, по которой он ездит. Несмотря на то, что в нем нет процессора или других логических схем, он может маневрировать и ездить по маршруту, оптимальному для получения энергии. Статья опубликована в журнале Advanced Intelligent Systems.

Классические роботы обычно используют энергию, запасенную в аккумуляторе и пополняют ее при помощи человека. Причем это касается и большинства биомиметичных роботов, конструкция которых частично заимствована у живых существ, хотя те самостоятельно извлекают энергию из своей среды обитания. Среди роботов, которые все же умеют снабжать себя энергией самостоятельно, можно выделить две заметные группы: большие роботы, которые, как правило, добывают электрический ток из солнечного света, и микророботы, получающие энергию из химических соединений окружающей среды.

Инженеры из Пенсильванского университета под руководством Джеймса Пикьюла (James Pikul) создали большого робота, который получает энергию из окружающей среды химическим способом и при этом сам направляется в сторону от областей без возможности для получения энергии, не используя логические схемы.

В основе робота лежит каталитический источник энергии, который образован как из частей робота, так и из окружающей среды. Всего таких источника два — по одному на мотор. Со стороны робота установлен катод — газодифузионная углеродно-платиновая пластина. К нему прикреплен гидрогель, выступающий в качестве электролита. А анодом в этом источнике энергии выступает металлическая поверхность, по которой ездит робот.

Схема выработки энергии и работы двигателей

Min Wang et al. / Advanced Intelligent Systems, 2021

При контакте робота с металлической поверхностью (авторы использовали алюминий) этот метал окисляется в присутствии гидроксид-ионов гидрогеля, в результате чего в цепи появляются электроны. Они проходят через металлическую поверхность и электромотор к катоду, где в присутствии платинового катализатора и воды из гидрогеля восстанавливают молекулы кислорода до новых гидроксид-ионов. Таким образом, в цепи возникает ток, проходящий через электромоторы и заставляющий их двигаться.

Компоненты робота

Min Wang et al. / Advanced Intelligent Systems, 2021

Благодаря тому, что инженеры использовали в роботе два отдельных источника энергии, связанных с отдельными моторами, им удалось реализовать простую автономность без необходимости в датчиках и процессоре. Они показали это на примере нескольких препятствий — веществ на поверхности алюминия, имеющих меньшую реакционную способность и уменьшающих выработку энергии. Например, они разместили на пути езды робота медную пленку. После того как робот наехал на нее одной из гидрогелевых поверхностей, ток в соответствующем моторе уменьшился, из-за разной тяги робот начал поворачивать вбок и в итоге сместился гидрогелевой поверхностью обратно на алюминий. Таким же образом им удалось реализовать более сложные маневры, при которых робот дважды поворачивал в разные стороны, чтобы проехать внутри трассы с краями из полиимидной пленки, полностью прекращающей выработку энергии.

Ранее другая группа инженеров сумела создать шагающего робота без электромеханических компонентов, управляющих движением ног. Вместо них в роботе применяется пневматическая система, которая одновременно работает как источник движения и логическая схема.

Григорий Копиев

Устройство (схема) промышленного робота. Приводы промышленных роботов. Механизмы промышленных роботов.

Устройство современных промышленных роботов довольно сложно. Этим объясняется то, что производители выполняют их обслуживание и ремонт практически всегда сами.

Устройство промышленного робота может быть различным в зависимости от типа робота: шарнирный робот, дельта робот или SCARA робот. Рассмотрим схему промышленного робота на примере шарнирного робота. Упрощенно робот состоит из следующих компонентов:

  • блока управления с пультом;

  • опорной конструкции;

  • привода руки манипулятора;

  • руки манипулятора;

  • запястья манипулятора;

  • захватного устройства.

Компоненты робота-манипулятора соединяются с помощью суставов (обычно от 4-х до 6). Каждый элемент представляет собой полую металлическую конструкцию с проложенными внутри коммуникациями. Каждое сочленение робота приводится в движение при помощи шаговых двигателей, которые позволяют частям робота перемещаться очень точно, при этом одинаково точно независимо от количества циклов.

Исполнительный механизм робота манипулятора представляет собой открытую кинематическую цепь, звенья которой последовательно соединены собой и обладают, как правило, одной степенью свободы. Подвижность робота определяется сочетанием и взаимным расположением сочленений, при это условно сочленения подразделяются на две группы: выполняющие транспортную функцию, предназначенные для вывода манипулятора в нужную позицию, и выполняющие ориентирующую функцию, отвечающие за ориентацию рабочего органа.  

На конце манипулятора промышленного робота устанавливается исполнительный (рабочий) орган. В качестве рабочего органа чаще всего выступает захват или иной специализированный инструмент. Как уже было сказано выше, самым распространенным видом исполнительного органа является схват, предназначенный для захвата и перемещения груза. Подробнее о захватах для промышленного робота вы можете прочитать по ссылке.

В общем виде все захватные устройства подразделяются на схватывающие, поддерживающие и удерживающие.

В качестве рабочего органа промышленного робота могут использоваться сварочные клещи, пульверизатор, фреза, дрель, нож, сварочная головка, отвертка и т.д.

Приводы промышленных роботов предназначены для приведения в движение звеньев манипулятора и бывают: электрические, гидравлические и пневматические. Об электрических приводах промышленных роботов мы немного сказали выше. Скажем еще, что электрические приводы роботов являются наиболее распространенными ввиду своей точности. Гидравлические приводы промышленных роботов обеспечивают большее усилие и быстродействие, однако они устанавливаются лишь на роботах очень большой грузоподъемности. Пневматические приводы не обладают большими развиваемыми усилиями и применяются на небольших роботах, когда необходимо обеспечить высокую скорость работы.

Следует отметить что механизмы промышленных роботов всех основных производителей обладают высокой износоустойчивостью, обеспечивая ресурс работы до обслуживания в несколько тысяч часов и более.

Контроллеры промышленного робота состоят из блока управления и пульта управления. Блок управления предназначен для управления роботом, при этом он может одновременно управлять несколькими роботами. Пульт управления предназначен для программирования робота или оперативного внесения изменений в его работу.

Если у вас есть какие-либо вопросы по устройству (схеме) промышленного робота вы всегда можете обратиться к специалистам компании АЛЬФА ИНЖИНИРИНГ. Мы будем рады проконсультировать вас по всем вопросам работы промышленного робота и в случае необходимости выполним внедрение робототехнической ячейки на базе роботов FANUC «под ключ».

Схемы роботов

Схема робота lego ev3 Для движения по черной линии с двумя датчиками подробная инструкция для сборки робота ev3 для движения по черной линии

Инструкция по сборке робота ev3 для кегельринга

Схема робота ev3 для сумо Инструкция по сборке мощного полно приводного робота lego ev3 сумо

Инструкция для сборки захвата лего ev3

Инструкция для сборки робота lego ev3  на гусеницах Схема робота ev3 танк для прохождения полосы препятствий

Инструкция по сборке шагающего робота nxt

Инструкция по сборке шагающего робота lego ev3

Инструкция для сборки лего робота nxt для сумо

Инструкция по сборке робота лего танка ev3

Таранный робот сумоист лего ev3 Инструкция по сборке робота лего сумо

Схемы крепления инфракрасного и ультразвукового датчика расстояния к роботу lego ev3

Схемы крепления датчика цвета к роботу lego ev3

Как построить робота — Дизайн и схема

Начните создавать робота, который может следовать по линиям или стенам и избегать препятствий!

Статьи по теме

Как построить робота:

Часть 2: Дизайн печатной платы

Часть 3: Тестирование оборудования

Часть 4: Последователь линии

Часть 5: Избегание препятствий

Часть 6: Робот, идущий по стене

Обзор

Это часть 1 из серии статей о моем опыте создания робота, который может делать разные вещи.Я подумал, что было бы здорово создать робота, который можно было бы легко собрать с помощью одного паяльника, а также был бы доступным по цене. Я составил для своего робота следующие требования:

  1. Многие комплекты дорогие, поэтому они должны быть относительно недорогими.
  2. Он должен легко собираться без специального оборудования.
  3. Он должен легко программироваться без использования сложной среды разработки или программирования.
  4. Он должен быть достаточно мощным для расширения.
  5. Он должен работать от простого источника питания.
  6. Он должен следовать за линией или стеной и избегать препятствий.

В этой статье я расскажу о том, как я решил соответствовать этим требованиям.

Выбор комплектующих

Первый шаг в любом проекте — выяснить, какие элементы требуются. Роботу нужно несколько ключевых вещей, чтобы быть полезным: способ двигаться, думать и взаимодействовать с окружающей средой. Чтобы снизить затраты, мне нужно обойтись двумя колесами. Это означает, что для управления мне нужны два отдельных двигателя, которые могут работать независимо.Мне также нужен шарнир, на который робот может опереться, чтобы скользить по нему. У этого есть досадный недостаток: робот действительно не может двигаться по любым поверхностям, кроме гладких полов. Я хочу, чтобы мозги были чем-то вроде известной микроконтроллерной платформы. Таким образом, не потребуется программиста или руководства по использованию инструментов разработки. У робота должны быть датчики, которые позволяют ему распознавать линии, стены и препятствия. Я также хочу свести к минимуму количество разных мест, где я покупаю вещи, чтобы снизить стоимость доставки.Наконец, компоненты должны быть небольшими, потому что я хочу спроектировать плату для недорогого производства печатных плат и оставаться в рамках бесплатной версии Eagle CAD.

Механические: двигатели, шестерни, колеса

Я нашел пару веб-сайтов, которые предлагают различные моторы для хобби и запчасти для роботов, но остановился на Pololu, потому что их цены были приличными, и у них было все, что мне нужно. Продукция Tamiya выглядела неплохо. Комплект сдвоенной коробки передач 70168 включает шестерни, двигатели и валы, что значительно упрощает механику.К тому же это очень дешево! Двигатели обычно работают от 3 В, но могут работать и выше за счет сокращения срока службы. Поддерживаются несколько передаточных чисел, поэтому я могу точно настроить скорость робота, когда получу ее. Я выбрал самые дешевые колеса, которые подошли бы к валу этого комплекта, — комплект шин для грузовых автомобилей Tamiya 70101. В этом наборе четыре колеса, а мне нужно только два, но это дешево, и запчасти никогда не повредят! Переднее колесо — это просто шарнир или пластмассовый винт, чтобы робот мог скользить по полу.

Мозги: Микроконтроллер

Существует несколько различных платформ микроконтроллеров, которые довольно популярны. Очевидный выбор — это какая-то Arduino по полярности. Другие варианты — Teensy, Launchpad и Raspberry Pi. Pi слишком большой и энергоемкий, а Launchpad слишком большой. Я использовал Teensy в прошлом и добился хороших результатов. Teensy немного дороже, чем Arduino Mini, но предлагает гораздо более мощную платформу. В последней версии Teensy есть Cortex M4, которого достаточно для простого робота.Бонусом является то, что Teensy имеет встроенный регулятор на 500 мА, который можно использовать для всех датчиков.

Взаимодействие: датчики

Различные датчики необходимы для следования по линиям и стенам. Датчики, следующие за линией, обычно представляют собой рефлектометры, которые изменяют напряжение в зависимости от того, сколько света отражается от земли. Это делается с помощью светодиода и фотодиода или светового датчика. Детекторы стен и препятствий обычно представляют собой своего рода датчик расстояния. Оба этих типа были доступны в удобном DIP-разъеме в том же магазине, что и моторы, что позволяет мне сэкономить на транспортировке. и можно легко паять! Что касается линейного датчика, я нашел тот, у которого есть 3 датчика, которые позволяют линии всегда центрироваться на роботе.В качестве датчика расстояния я остановился на ИК-датчике высокой яркости, так как я работаю при более низком напряжении, чем ожидалось.

Питание: драйвер двигателя, аккумулятор

Драйвер мотора должен иметь возможность управлять моторами 3V, указанными выше. Я также хотел, чтобы его можно было масштабировать на случай, если я захочу модернизировать двигатели в будущем. Я нашел один из того же магазина, что и здесь. Он может работать от 0-11 В и обеспечивать достаточный ток для любого двигателя, который я хотел бы добавить в будущем. Что касается батареи, я бы предпочел, чтобы робот работал практически на чем угодно.Вход для Teensy принимает напряжение до 5,5 В, что означает, что можно использовать литиевый элемент. Однако для литиевых батарей требуется зарядное устройство, и я не хочу добавлять это к расходам. Использование двух обычных батареек AA дает довольно много энергии без этой необходимости. Обратной стороной является то, что они подают только ~ 3 В и большие. Входное напряжение 3 В ниже линейного стабилизатора 3,3 В. Teensy. Робот по-прежнему будет работать, потому что все компоненты, выбранные для Teensy, могут работать при более низком напряжении. Однако бортовой регулятор на Teensy будет работать нерегулируемым образом.

Дополнительные элементы

Мне нужен способ управлять платой через свой смартфон в какой-то момент, поэтому я включил устройство BLE в схему. Это не обязательно, чтобы следовать линиям и стенам, но я подумал, что это будет классное дополнение. Мне также нужен способ легко удалять элементы, поэтому я собираюсь использовать женские заголовки для подключения всего к плате.

Полный список материалов

Необходимые материалы
Дополнительные материалы

Схема

Я использую бесплатную версию Eagle CAD для рисования схемы и макета.Я создал собственные символы / посадочные места для всех предметов, кроме устройства Teensy, доступного для загрузки во второй части этой серии. Здесь у Teensy есть библиотеки для Eagle. Вы могли заметить, что на схеме отсутствуют какие-либо простые устройства, такие как резисторы или конденсаторы. Это связано с тем, что каждая из этих плат представляет собой отделяемую плату, которая максимально упрощает сборку. Любой недавний чип, скорее всего, будет монтироваться на поверхность, что трудно сделать любителю. Схемы каждой из этих плат доступны у соответствующих продавцов.Вот некоторые ключевые моменты этой схемы:

  • Я поставил перемычку между аккумулятором и остальной схемой. Это полезно для отключения питания без извлечения батарей, для измерения тока или для защиты схемы от обратной полярности с помощью диода.
  • Все интерфейсы цифровые, кроме двух. Между nRF51 и Teensy имеется соединение UART через контакты 9/10. Контроллеру мотора требуется ШИМ, который проходит через контакты 6 и 4 Teensy.
  • На схеме нет светодиода.Светодиод на Teensy может использоваться для отладки или индикации.
  • Нет кнопки. Я подумал о том, чтобы поставить кнопку на линии сброса Teensy, но не стал делать этого, чтобы снизить затраты.
  • При программировании Teensy через USB, вы должны либо вырезать небольшую дорожку, соединяющую Vin / Vusb, либо убедиться, что батареи не подключены, пока USB подключен.

Файл схемы

teensy_robot.zip

Заключение

В этой статье я изложил требования к роботу и мои варианты конструкции, отвечающие этим требованиям.Этот выбор привел к созданию схемы и ведомости материалов (BOM) для суммирования затрат по проекту. Во второй части этой серии я нарисую печатную плату, чтобы ее можно было изготовить!

Следующая статья в серии: Как построить робота — Дизайн печатной платы

Схема конструкции робота. | Скачать научную диаграмму

Контекст 1

… другие компоненты — 14 светодиодов и зуммер для индикации. Принципиальная схема робота представлена ​​на рисунке 1.Всего API робота состоит из 21 оптического датчика для обнаружения линий на земле, 2 двигателей постоянного тока, серводвигателя, который контролирует наклон камеры, датчика расстояния, а также 14 светодиодов и зуммера, служащих индикаторами (Таблица 2) . …

Контекст 2

… дескриптор нормализует свои ячейки на общее количество точек, которые представляют руку, а также нормализует компонент распределения формы [41]. Этот подход дает дескриптор, который хорошо подходит для нашей цели, поскольку он глобален, быстро вычисляется, не зависит от масштаба и зависит от позы (рисунки 9 и 10).Эта последняя функция позволит нам решить во время тренировки, следует ли рассматривать две разные позы как один и тот же жест или разные жесты (рисунок 11). …

Контекст 3

… подход дает дескриптор, который хорошо подходит для нашей цели, потому что он глобален, быстро вычисляется, не зависит от масштаба и зависит от позы (рисунки 9 и 10). Эта последняя функция позволит нам решить во время тренировки, следует ли рассматривать две разные позы как один и тот же жест или разные жесты (рисунок 11).После определения возможных жестов сохраняется несколько дескрипторов различных кадров каждого жеста. …

Контекст 4

… эффективность всего процесса (сегментация и распознавание) сильно зависит от количества различных жестов, которые необходимо различать, и различий между жестами из-за различий в морфологических характеристиках и позы (рисунок 12). Во время обучения алгоритма можно выполнять распознавание с учетом инвариантности позы, группируя одну и ту же фигуру в разных позах как один и тот же жест и увеличивая количество кадров, захваченных на один жест….

Контекст 5

… в общем, мы можем утверждать, что для данного количества жестов, которые необходимо различать, большее количество кадров на жест в базе данных приведет к более высокой точности. Можно выделить несколько различий между гистограммами каждого примера (рисунки 9 и 10) в отношении первой части гистограммы, представляющей компоненты FPFH, закодированные как набор угловых вариаций, таких как шаг (α), крен (H). и рыскание (θ) (Рисунок 8). Все они рассчитываются с использованием одинакового количества повторений для каждого значения….

Контекст 6

… из них вычисляются с использованием одинакового количества повторений для каждого значения. На рис. 9 показано представление «0 пальцев» с помощью жеста закрытой руки, а на рис. 10 показаны пять примеров наиболее распространенных представлений от 1 до 5, которые могут быть представлены жестами руки путем вытягивания пальцев. Сравнение первой и пятой выборок на фиг.10 относительно первой части гистограмм показывает изменения в дисперсии угловых вариаций….

Контекст 7

… 9 показывает представление 0 пальцев посредством жеста закрытой руки, а на рисунке 10 показаны пять примеров наиболее распространенных представлений от 1 до 5, которые могут быть представлены рукой. жесты вытягиванием пальцев. Сравнение первой и пятой выборок на фиг.10 относительно первой части гистограмм показывает изменения в дисперсии угловых вариаций. Таким образом, первый образец показывает, что есть больше интервалов без нулевых значений, а гистограмма имеет большее распределение угловых значений….

Контекст 8

… другими словами, первая выборка имеет большую дисперсию, чем четвертая или пятая выборка. Но также пятый образец показывает, что угловые значения более сконцентрированы вокруг трех интервалов, чем в остальных образцах на Рисунке 10. Подводя итог, эта концентрация возникает для разных значений на каждой гистограмме, что приводит к резким концентрациям на энтропийном фоне. …

Контекст 9

… что они меньше связаны с морфологией жеста (т.е.е., с формой рисунка руки, воспроизводимой пользователем). Эти вариации можно увидеть на рисунке 12, который представляет собой наложение трех жестов. …

Контекст 10

… скриптовый API, можно создавать поведения для робота. В эксперименте, описанном ниже, верхний ряд из 12 отражающих оптических датчиков CNY70 с транзисторным выходом используется для выполнения стратегии движения по линии (рис. 13). Цель состоит в том, чтобы реализовать простое отслеживание линии путем получения положения первого датчика (слева) для обнаружения линии….

Контекст 11

… система была обучена с использованием базы данных из 250 образцов на жест в обоих экспериментах (таблицы 3 и 4). Все жесты фиксировались сенсором Kinect в реальном времени из разных сред и разных пользователей (примеры показаны на рисунках 4, 5 и 14). …

Контекст 12

… затем была измерена ошибка как отклонение между центральным датчиком (рис. 1) и датчиком считывания. Поскольку имеется 12 датчиков (с метками x в диапазоне от 0 до 11, где центральные датчики пронумерованы 5 и 6), формула для этой ошибки отклонения:…

Контекст 13

… общее движение робота контролируется контроллером разомкнутого контура на основе трехмерных данных, полученных с помощью внешнего датчика RGBD, а путь робота контролируется замкнутым -контроллер контура на основе данных с датчиков, установленных на роботе; они используются, например, чтобы позволить роботу следовать черной линии на полу, чтобы переходить из одной комнаты в другую. На рисунке 15 показано поведение недорогого робота, идущего по пути между двумя комнатами, по команде человека-пользователя с помощью жеста руки.Сначала распознается жест, и соответствующая команда отправляется роботу; затем робот активируется и движется, чтобы достичь своей цели. …

Контекст 14

… движение робота контролируется его датчиками, так что он выдерживает определенное расстояние по отношению к желаемой траектории (изогнутой или прямой). На рисунке 15а показано отклонение от желаемой траектории. В этом случае датчики 5 и 6 (рисунок 1) демонстрируют колебания из-за ошибок измерения и скорости робота….

Контекст 15

… 15a показывает отклонение от желаемого пути. В этом случае датчики 5 и 6 (рисунок 1) демонстрируют колебания из-за ошибок измерения и скорости робота. Как для прямых, так и для кривых траектории имеют тенденцию к колебаниям примерно с ε = 0,5. …

Контекст 16

… есть начальные пики с отклонением ε = 3,5 (38,5%), эти случаи не представляют проблемы для робота при отслеживании своего пути для достижения своей цели.В общем, алгоритм применяет больше мощности к двигателю, противоположному положению обнаруженной линии, как показано на рисунке 15b, для корректировки положения по отношению к желаемому пути. …

Контекст 17

… эксперимент описывает пример использования полной системы (рис. 16) по месту жительства иждивенца (рис. 17). …

Контекст 18

… Эксперимент описывает пример использования полной системы (рисунок 16) по месту жительства иждивенца (рисунок 17)….

Контекст 19

… переходы определяются списком предыдущих состояний и условием запуска, определяемым жестами. На рисунке 16 показан пример действий, связанных с состояниями и последовательностью жестов. Таким образом, SM указывает, что необходима последовательность из трех жестов для левой руки, чтобы перейти из состояния ВЫКЛ в состояние ВКЛ. …

Context 20

… видно, робот не может просто воспроизводить отмеченные траектории; его также можно запрограммировать на выполнение действий по-другому с помощью распознавания жестов в нескольких позах.Через беспроводную сеть дома можно получить доступ к видеопотоку с камеры робота с помощью простого веб-браузера, предоставляя пользователю обратную связь от первого лица (рисунок 18). Увеличение сложности обнаружения жеста за счет включения конечного автомата между ними, улучшает отклонение ошибочных обнаружений и делает вывод более надежным (таблица 8). …

Контекст 21

… отфильтровать любые оставшиеся ошибки до изменения состояния машины, выполняется оценка трех входящих жестов на основе голосования, и жест с наиболее идентифицированными вхождениями принимается как задумано.На рис. 19 показан набор используемых жестов, которые были выбраны потому, что они легко имитируются кем угодно (эргономичны) и обеспечивают хороший результат распознавания. Кроме того, он показывает отклоненные жесты, которые не были учтены по нескольким причинам, таким как сложная имитация, чрезмерное сходство с другими жестами (вероятность успеха дескриптора в процессе распознавания значительно снижается) или жест не интуитивно понятен; то есть пользователю было бы трудно запомнить действие в соответствии с формой и положением….

Контекст 22

… критерием было выбрать самый надежный жест для левой руки и наиболее интуитивно понятный для правой руки. Рис. 19. Жесты, используемые для управления роботом в наших экспериментах. …

Схема и теория мозга робота

У всех роботов есть мозг, даже наземные вездеходы размером с насекомых отлично справляются с перемещением по пересеченной местности с помощью всего лишь нескольких переключателей датчиков. Этих маленьких роботов интересно создавать и демонстрировать основы робототехники.

Продвинутый мозг робота

Более продвинутые роботы обладают так называемой несенсорной активностью. Эти действия запрограммированы и выполняются в определенном порядке или по повестке дня. Для этого необходимо упорядочить порядок выполнения обязанностей. То, что требуется от такого секвенсора, весьма требовательно. Помимо основных функций (перемещение, предотвращение столкновений, преодоление рельефа), существует ряд сложных команд обработки, которые секвенсор должен учитывать.

  1. Любому блоку, не являющемуся датчиком, должно быть разрешено удерживать счетчик часов до тех пор, пока не будет завершена нормальная функция обработки.
  2. Должен быть доступ, позволяющий любому блоку, не активированному датчиком, переводить счетчик часов на следующий этап.
  3. Секвенсор должен иметь любой нечувствительный к датчику блок для сброса счетчика часов.
  4. Секвенсор должен обеспечивать возможность изменения порядка выполняемых функций.

Эти четыре элемента обеспечивают эффективность робота и выполнение процедур в надлежащем порядке.Описанный здесь мозг имеет порты доступа для перехода к следующему этапу, для удержания этапа, для сброса часов и даже для управления их скоростью. Была предоставлена ​​диаграмма секвенсора, чтобы показать рабочую взаимосвязь между часами и 4017-разрядным счетчиком.

Блок-схема

Также представлена ​​блок-схема, иллюстрирующая порядок работы функций. Два источника питания необходимы, чтобы сбои, создаваемые двигателями или другими компонентами, потребляющими большой ток, не мешали работе компьютера.Поскольку ни один робот не работает постоянно, внешняя система переключения может установить заранее определенное время работы. Должны быть включены как главный выключатель, так и выключатель со звуком. Переключатель звука дает роботу чувство слуха и делает его более связанным с окружающим миром. Выключатели света также сделают вашего робота более восприимчивым к окружающей среде.

Хотя используется 10-ступенчатый секвенсор, для прототипа робота требуется только 5, поэтому количество этапов увеличивается вдвое. Этап 1 — это контроль головы и перемещение головы из стороны в сторону.Далее идет база мобильности, которая позволяет вашему роботу передвигаться. Помимо измерительных переключателей, мобильная база должна также иметь три визуальных датчика, левый и правый датчик и датчик целостности заземления. Этот последний датчик был установлен после того, как очень дорогой робот упал с необнаруженной лестницы. Детектор целостности заземления проиллюстрирован, чтобы подробно описать этот спасательный круг. Световой дисплей — это не более чем модный элемент дисплея, но мы все хотим, чтобы наши роботы выглядели впечатляюще.

Система манипулятора стоит следующей в списке секвенсора и управляется собственным компьютером и сенсорной системой, которая должна быть способна приостанавливать счет секвенсора до тех пор, пока рука и манипулятор не выполнят свою задачу.Пятый этап последовательности — это голос и опять же может быть какой-то диктофон, но я лично предпочитаю генератор случайных тонов, который кажется более интересным. Три элемента изменения голоса могут придать голосу достаточно разнообразия, чтобы он оставался интересным. Во-первых, это голосовой датчик, который останавливает болтовню, когда слышит громкие звуки. Датчик приближения, который распознает людей и датчики света, контролирующие качество голоса.

Схема

Для основной платы была выбрана 22-контактная компьютерная плата с краевым разъемом.Триммер часов и порт доступа к таймеру позволяют любому подключенному устройству определять базовую скорость привода

мозг, чтобы держать часы, пока предписанная обязанность не будет выполнена. В качестве привода часов был выбран четырехъядерный процессор 4001 из-за его универсальности. Он также может быть продвинут внешним сигналом, и он может быть сброшен внешним сигналом. Функции секвенсора были возложены на счетчик 4017-декадных значений из-за его стабильности, а также его универсальности. Пользовательский программатор — это не что иное, как жесткая связь между секвенсором и приводом.

График импульсов работы

Тем не менее, он может обеспечивать другой порядок последовательности (с разными настраиваемыми модулями) и с устройством, оцениваемым лентой, расширяться до более продвинутых единиц программирования. Поскольку печатная плата компьютерного типа, ее можно легко снять и проверить. Распределительная перегородка используется с краевым соединителем для обеспечения максимальной гибкости при добавлении новых схем.

Реле

Реле 1 подключает 6-вольтовую фонарную батарею к основным приводным электродвигателям.Схемы обнаружения препятствий и заземления являются частью мобильной базы. 10-ступенчатый дисплей показывает, в каком режиме работы компьютер находится в данный момент. Реле 2 управляет движением головы, которое в прототипе предназначено только для улучшения демонстрации, как и световой дисплей. По мере знакомства с мозгом можно добавлять более сложные модули.

Строительство

При построении этой схемы не требуется ничего необычного или необычного, и вы, конечно же, должны соблюдать надлежащие методы построения схем.Из-за сложности схемы рекомендуется приходить на проект с некоторым опытом электромонтажа. Все ИС устанавливаются в гнезда, а также 10-ступенчатый программатор и реле номер 1. Этапы с 5 по 9 подаются на порты доступа, которые могут быть распределены по вашему усмотрению. Все транзисторы и реле 2 спаяны для обеспечения надежной работы.

Схема

Порты доступа позволяют устройствам контролировать собственное время работы. Добавленные схемы могут принимать форму камер с дистанционным управлением, средств управления руками и манипуляциями рук или любых других схем, которые вы можете себе представить.

Программатор P-T 100

ИС программатора предназначена для выбора требуемых схем и порядка работы. P-T 100 — это устройство, состоящее из печатной платы размера IC и небольших скоб. Когда цепь была завершена, ее поместили в небольшую форму, заполненную сургучом, чтобы сформировать работоспособный пакет. У ваших поставщиков также есть пустые корпуса для микросхем, которые могут упростить этот процесс. При создании нескольких таких программаторов убедитесь, что вы помечаете их для обозначения различных функций.

Еще одно устройство программирования можно сделать, прикрепив 10-жильный ленточный кабель к каждой стороне корпуса ИС, что приведет к более обширному интерфейсу. Некоторые из расширенных функций — это функция дистанционного управления, камера, дистанционно управляемая рука, а также сигнализация и наблюдение по времени. Это делает ваш мозг уникально универсальным и способным к постоянному обновлению и расширению.

Тестирование

Секвенсор легко тестируется. Просто подключите 9-вольтный источник питания к рабочим клеммам устройства.Поверните подстроечный резистор на большую скорость, и десятиступенчатый светодиодный дисплей должен двигаться быстро. Уменьшите скорость и проверьте напряжение на выходных клеммах каждой функции. Можно услышать щелчки ступеней, активирующих реле. Положительный зонд может использоваться для запуска доступа к порту, чтобы увидеть, отвечают ли они

Цикл событий

Таймер цикла событий определяет, как долго робот активен. Его можно настроить на один или несколько циклов, в зависимости от того, что вам нужно.Резисторы R2 и R3, а также конденсатор С1 обеспечат несколько

минуты работы, но если вам требуется больше или меньше времени, чем может предоставить схема, просто измените значение любого или всех этих компонентов. Имейте в виду, что вам, возможно, придется потратить некоторое время на эксперименты, если вам нужна точная временная база. Также должен быть включен байпасный переключатель для выполнения определенных задач.

Звуковой выключатель

Переключатель звука позволяет роботу реагировать на звуки вокруг него.Когда робот обнаруживает звук, он сбрасывает последовательность. Чтобы настроить реакции и сделать своего робота более сложным, вы можете запрограммировать переключатель звука для активации любого из ваших входных портов. Также следует включить обходной переключатель, чтобы привлечь внимание, когда необходимо выполнить важные функции.

Выключатель света

Вам может понадобиться датчик освещенности для активации вашего робота. Этот вид срабатывания в сочетании с системой сигнализации полезен для сторожевых роботов и является эффективным средством защиты от краж со взломом.

Головка управления

Элементы управления

Head в первую очередь предназначены для наведения фотоаппаратов или светочувствительных устройств. Устройства дистанционного управления могут быть включены автоматически, чтобы оператор мог наблюдать за опасными ситуациями, такими как обезвреживание бомбы.

Контроль

Роботы, управляемые этим типом секвенсора, могут работать независимо, с помощью дистанционного управления или их комбинации. Благодаря портам ввода, таким как продвижение, удержание и сброс, любую систему дистанционного управления в сочетании с подходящим программатором можно легко адаптировать для управления роботом.С

можно управлять очень сложными системами.

Рычажные системы

Есть много систем рук, которые можно адаптировать к мозгу. Даже руки со сложными подсистемами могут работать, пока есть соответствующий программатор рук.

Голосовая система

Для прототипа голос представлял собой просто серию тонов, управляемых тремя разными входными портами. Это устройство было в первую очередь демонстрационным элементом, но можно использовать и другие системы, такие как сигналы тревоги или голосовые инструкции.

Световой дисплей

Мигающие огни в прототипе, ничего не означающие, также использовались в демонстрационных целях. Могут быть заменены более информационные световые дисплеи.

Заключение

Конфигурации робота можно запрограммировать для бесконечного множества функций и задач. Несмотря на простоту этой схемы, она настолько универсальна, что может работать с большим количеством сложных функциональных схем благодаря возможности ввода секвенсора.Вы можете определить, как будет работать ваш робот. Можно добавить почти все, ваши собственные датчики реакции, рабочие функции, камеры наблюдения, а с двигателями на эффекте Холла его можно даже использовать в опасных условиях, таких как взрывоопасные газовые среды. Каким бы ни был ваш выбор, вы сможете создать робота со сложными возможностями, который вы сможете модифицировать, чтобы приспособить его как сегодняшние, так и завтрашние потребности.

Мы не можем найти эту страницу

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}} *

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}} / 500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$ item}} {{l10n_strings.ПРОДУКТЫ}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.LANGUAGE}} {{$ select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.AUTHOR}}

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$ select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}} Роботы

теперь могут читать схемы с инструкциями

Роботы, наделенные определенным здравым смыслом, скоро смогут строить вещи, следуя инструкциям по схемам.

Изучая картинки для сборки мебели из IKEA или деревень LEGO, люди, естественно, хорошо понимают, как добраться из пункта А в пункт Б.С другой стороны, роботов обычно нужно тщательно запрограммировать с точными инструкциями о том, как двигаться. «Даже когда вы пытаетесь научить роботов демонстрацией, они просто повторяют те же движения, которые вы им показываете, а не концепцию, лежащую в их основе», — говорит Дилип Джордж, исследователь искусственного интеллекта и нейробиологии из компании Vicarious AI из Сан-Франциско.

Подпишитесь на последние новости

Science News

Заголовки и резюме последних новостей науки статей, доставленных на ваш почтовый ящик

Спасибо за регистрацию!

При регистрации возникла проблема.

Джордж и его коллеги разработали операционную систему для роботов, которая может понимать основные идеи, изложенные в схематических инструкциях, и воплощать их в жизнь. Эти здравомыслящие роботы, описанные в Интернете 16 января в журнале Science Robotics , могут работать с более широким кругом задач в условиях, отличных от машин, ограниченных явно закодированными инструкциями или физическими демонстрациями.

Новая роботизированная система изучила более 500 общих понятий, таких как «складывать зеленые объекты справа» и «располагать объекты по кругу», изучая изображения до и после каждого типа действия.Получив новый набор инструкций с диаграммой до и после, полностью обученная система рассматривает все изученные концепции, выбирает и выполняет маневры, которые помогут ей достичь своей цели.

Команда Джорджа протестировала операционную систему на двух роботах-захватах, которые перемещали объекты по поверхности стола. Роботы изучили инструкции с картинками, а затем выполнили задачи, такие как отделение лимонов от лаймов и размещение разноцветных банок в ряд. Машины также хорошо работали, когда исследователи меняли такие условия, как тип перемещаемых объектов или цвет поверхности стола.

Планирование пути робота с использованием обобщенных диаграмм Вороного.

Планирование пути робота с использованием обобщенных диаграмм Вороного.

Введение

На этой странице я даю краткий обзор своей работы над разработкой эффективного и надежного алгоритма расчета безопасных путей для мобильный робот. Я специально разработал алгоритм для использования в автономный автомобиль для исследования и навигации в городских условиях Проект среды (AVENUE). Окружающая среда в настоящее время исследован кампус Морнингсайд-Хайтс Колумбийского университета, но в конечном итоге будет распространен на другие городские районы.В общем задается двумерная карта сложной области в котором будет работать робот. Такая карта включает в себя множество полигональные препятствия, которых следует избегать. Чтобы определить пути по которую робот может безопасно перемещать в этой среде, я использую подход, основанный на обобщенной диаграмме Вороного для плоской области с указанными препятствиями. После того, как эта диаграмма была построена, я можно искать его, чтобы найти пути роботов, которые проходят с максимальным зазором, вокруг препятствий.


Двумерная карта тестовой зоны робота,
северная половина кампуса Морнингсайд Колумбии.

Метод

Двумерная область, в которой движется робот, будет содержать здания и другие типы преград, каждый из которых может быть представлен выпуклым или вогнутым многоугольным препятствием. Чтобы найти обобщенную диаграмму Вороного для этого набора многоугольников, можно либо точно вычислить диаграмму, либо использовать приближение, основанное на более простая задача вычисления диаграммы Вороного для набора дискретные точки.В своей работе я использую последний метод. Сперва я аппроксимировать границы многоугольных препятствий с большим количество очков, которые возникают в результате разделения каждой стороны исходный многоугольник на небольшие сегменты. Во-вторых, я вычисляю диаграмма для этого набора аппроксимирующих точек. Однажды это построена сложная диаграмма Вороного, затем я устраняю те Ребра Вороного, у которых одна или обе конечные точки лежат внутри любой из препятствия. Остальные ребра Вороного хорошо аппроксимируют обобщенная диаграмма Вороного для исходных препятствий на карте.На этой диаграмме Вороного я вижу точки запуска и остановки робота. точек, а затем вычислить вершины Вороного, которые наиболее близки к эти два момента. Затем я использую прямые линии, чтобы соединить начальная и конечная точки к этим ближайшим вершинам. Специальный рассматриваются те ситуации, в которых один или оба соединительные прямые проходят через препятствие. Однажды у меня есть определены начальная и конечная вершины на диаграмме Вороного; Я могу реализовать стандартный поиск, такой как алгоритм Дейкстры, для найти «лучший» путь, который является подмножеством диаграммы Вороного и который соединяет начальную и конечную вершины.Затем этот путь может быть расширен до пути между исходным запуском и остановкой робота. точки. Метод генерирует маршрут, который по большей части остается равноудалена между ближайшими к роботу препятствиями и дает относительно безопасный путь для робота.


Точки, которые приблизительно соответствуют
полигональных препятствий.

Диаграмма Вороного для всех В приближении получено
баллов.

Диаграмма Вороного после
шаг исключения.

Примерный путь, выбранный вдоль
Диаграмма Вороного по алгоритму поиска.

Пример

Ниже представлен Java-апплет, демонстрирующий планирование пути. алгоритм в действии и дает пример пользовательского интерфейса. В красным — карта кампуса, а зеленым — обобщенная диаграмма Вороного. вычисляется для этой карты (которую апплет предварительно вычислил).Чтобы вычислить пути, сначала щелкните начальную точку, а затем щелкните остановку точка. Наконец, нажмите «Вычислить путь». Несмотря на небольшой внешний вид, эта карта фактически состоит из тысяч точек. Поэтому это вычисление пути может занять до 30 секунд, в зависимости от скорости твой компьютер.

Нажмите вот для апплета.


Пол Блаер
[email protected]
Схема подключения

для робота, перемещающегося вперед и назад

Как вы видели на видео, где робот движется вперед и назад на предыдущей странице, это довольно простая конструкция.

Схема робота

Back-And-Forth.

B1: Источник постоянного тока (DC) с напряжением от 4,5 В до 18 В. Этот диапазон был выбран от минимального требования к источнику питания микросхемы (IC1) до верхнего предела входных контактов. Вы должны выбрать аккумулятор в этом диапазоне напряжений, который обеспечивает желаемую скорость в зависимости от вашего двигателя (M1).

SW1: Выключатель питания. В выключенном состоянии аккумулятор электрически отключен.Это означает, что ток не течет, и робот ничего не делает.

M1: Мотор-редуктор (не простой двигатель) с достаточной мощностью, чтобы толкать и тянуть платформу робота на умеренной скорости. Если робот движется слишком быстро, он врезается в препятствия из-за импульса, прежде чем он успеет изменить направление на основе нажатия переключателя.

Плоский прямоугольный мотор-редуктор

Escap M915 L61.

Убедитесь, что ваш двигатель не потребляет ток более 400 мА, иначе IC1 не сможет обеспечить достаточную мощность для вращения двигателя.Я выбрал симпатичный маленький компактный моторчик для бега, который я купил и использовал на eBay. (Прежде чем написать мне — нет, к сожалению, я не знаю, где взять еще.)

IC1: IXDI604 (или устаревший IXDI404) двойной инвертирующий драйвер. Убедитесь, что имя чипа начинается с «IXDI» — НЕ «IXDN», НЕ «IXDF» и НЕ «IXDD». Для работы этой схемы абсолютно необходимо, чтобы выходы генерировали сигналы, противоположные (инвертирующие) входам.

Эта микросхема официально предназначена для управления транзисторами MOSFET. Пока вашему двигателю не требуется более 400 мА непрерывно, с микросхемой все будет в порядке. Но если ваш мотор отказывается вращаться или чип нагревается, значит, ваш мотор или робот слишком велик для этой схемы.

R2 и R3: резисторы 22 кОм. Эти резисторы возвращают сигналы с выходов на противоположные входы (подробно описанные на следующих нескольких страницах).Относительно высокое сопротивление позволяет сигналам, поступающим от переключателей на бампере (R2 и R3), отменять выходные значения. Если вы знакомы с подтягивающими или понижающими резисторами, то можете думать, что эти резисторы выполняют ту же функцию. Резисторы обеспечивают значения по умолчанию для входных контактов, когда переключатели не нажаты.

SW2 и SW3: Нормально разомкнутые (отключенные) переключатели. Я выбрал переключатели мгновенного действия, потому что они имеют большой привод и требуют очень небольшого усилия для активации.Подойдут любые переключатели, если у робота достаточно силы, чтобы нажать их при контакте с препятствием. Вы даже можете подключить дополнительные переключатели параллельно, чтобы обеспечить большую зону обнаружения препятствий.

Как работает робот?

Когда переключатель питания (SW1) включен, аккумулятор подключается к контакту источника питания (Vcc) микросхемы драйвера двигателя (IC1). При включении микросхемы выходные напряжения возвращаются на входные контакты, чтобы обеспечить начальное состояние по умолчанию.(Технически, начальное состояние случайное. Вы можете добавить резистор 220 кОм между контактом 6 и контактом 7, чтобы гарантировать, что при запуске всегда выбирается прямое состояние.)

Помогает посмотреть упрощенная схема подключения, где не появляется посторонний текст и детали.

1. Прямое состояние. Бамперы не прижаты.

Чтобы сделать пример конкретным, предположим, что напряжение питания 6 В. На IC1:

  1. Вход A (контакт 2) низкий (0 В).Чип инвертирует это, чтобы установить выход A (вывод 7) на высокий уровень (6 В).
  2. Выход A (вывод 7) высокий (6 В). Этот сигнал проходит через R3 на вход B (контакт 4) и устанавливает на нем высокий уровень (6 В).
  3. Вход B (контакт 4) высокий (6 В). Чип инвертирует это, чтобы установить Выход B (вывод 5) на низкий уровень (0 В).
  4. Выход B (контакт 5) низкий (0 В). Этот сигнал проходит через R2 на вход A (контакт 2), который уже имеет низкий уровень. Ничего не меняется. Все стабильно.

Выходы A и B также обеспечивают питание двигателя (M1).Двигатель вращается вперед, потому что он получает высокий уровень (6 В) на одной клемме и низкий (0 В) на другой клемме. Робот продолжит движение вперед, потому что выходные контакты продолжают передавать те же значения входным контактам.

Ни один из переключателей (SW2, SW3) не нажат.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *