Nanoroboty koncepcja i realizacja robota nanosumo

Podobne dokumenty
Raport z budowy robota typu Linefollower Mały. Marcin Węgrzyn

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

MozhePoyedzye. Robot klasy MiniSumo. Konrad Bednarek Michał Rataj

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Robot mobilny klasy mini-sumo Żubr

Raport z budowy robota Krzysio

Autonomiczny robot mobilny LF3 klasy linefollower. Jacek Jankowski

Podstawy budowy robotów

CHŁOPCZYK Robot typu Line Follower

TIGER Autonomiczny robot mobilny typu Line Follower

Krótka informacja o bateriach polimerowych.

PROJECT OF FM TUNER WITH GESTURE CONTROL PROJEKT TUNERA FM STEROWANEGO GESTAMI

Robot mobilny klasy minisumo Wojak Wszechmocny. Robert Budziński

HELMUT Robot klasy mini sumo

Zastosowanie silników krokowych jako napęd robota mobilnego

ROBOT MOBILNY TYPU LINE FOLLOWER JACK. Michał Rybczyński

REGULAMIN KONKURSU WIEDZY TECHNICZNEJ W ZAKRESIE PROJEKTOWANIA I KONSTRUOWANIA ROBOTA W KATEGORII SUMO, MINISUMO, LEGOSUMO ORAZ NANOSUMO

MCAR Robot mobilny z procesorem AVR Atmega32

REGULAMIN ZAWODÓW ROBOTÓW RCRE LEGO CHALLENGE 2014

Projekt i wykonanie robota klasy Micromouse

Rysunek 1 Schemat ideowy sterownika GSM

KAmodQTR8A. Moduł QTR8A z ośmioma czujnikami odbiciowymi

Linefollower Torpeda. Magdalena Kaczorowska

Nowy MULTIMETR z czujnikiem Halla

Notatka lekcja_#3_1; na podstawie W.Kapica 2017 Strona 1

REGULAMIN KONKURSU WIEDZY TECHNICZNEJ W ZAKRESIE EPROJEKTOWANIA I KONSTRUOWANIA ROBOTA W KATEGORII LEGO SUMO

Generator tonów CTCSS, 1750Hz i innych.

SIMSON. Raport. Robot moblilny klasy Line follower. Łukasz Kaźmierczak. Dawid Kwaśnik. Małgorzata Lewandowska. Wrocław, r.

Jak przygotować projekt pod kątem montażu elektronicznego?

Touch button module. Moduł przycisku dotykowy z podświetleniem LED

BEZDOTYKOWY CZUJNIK ULTRADŹWIĘKOWY POŁOŻENIA LINIOWEGO

Raport Robot mobilny klasy micromouse. Adrian Gałęziowski Paweł Urbaniak

Scenariusz zajęć pozalekcyjnych w ramach Innowacyjnej Szkoły Zawodowej Zespół Szkół Rolniczych w Namysłowie Prowadzący mgr Włodzimierz Kupniewski

WIZUALIZACJA DANYCH SENSORYCZNYCH MINISTACJA METEOROLOGICZNA

W semestrze letnim studenci kierunku Aplikacje Internetu Rzeczy podczas ćwiczeń z programowania CAD/CAM

APPLICATION OF ADUC MICROCONTROLLER MANUFACTURED BY ANALOG DEVICES FOR PRECISION TENSOMETER MEASUREMENT

Analogowy sterownik silnika krokowego oparty na układzie avt 1314

UNO R3 Starter Kit do nauki programowania mikroprocesorów AVR

Proste układy wykonawcze

Funkcjonowanie i budowa modelu układu regulacji temperatury. Jakub Rotkiewicz AIR 2018

REGULAMIN KONKURENCJI MISJA

REGULAMIN KKONKURENCJI minisumo

Wizualizacja stanu czujników robota mobilnego. Sprawozdanie z wykonania projektu.

Programator ZL2PRG jest uniwersalnym programatorem ISP dla mikrokontrolerów, o budowie zbliżonej do STK200/300 (produkowany przez firmę Kanda).

DROGA ROZWOJU OD PROJEKTOWANIA 2D DO 3D Z WYKORZYSTANIEM SYSTEMÓW CAD NA POTRZEBY PRZEMYSŁU SAMOCHODOWEGO

a) dolno przepustowa; b) górno przepustowa; c) pasmowo przepustowa; d) pasmowo - zaporowa.

MOBOT RoboSnake. Moduł wieloczłonowego robota

Regulamin konkurencji Sumo (NanoSumo, MicroSumo, MiniSumo, Sumo, LegoSumo)

ZASTOSOWANIE PRZETWORNICY BUCK BOOST W UKŁADZIE ZAPŁONOWYM CDI

Badanie dławikowej przetwornicy podwyŝszającej napięcie

SDD287 - wysokoprądowy, podwójny driver silnika DC

REGULAMIN KONKURSU WIEDZY TECHNICZNEJ W ZAKRESIE PROJEKTOWANIA I KONSTRUOWANIA ROBOTA W KATEGORII MICROMOUSE

Spis treści. Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

Rurka do wizualizacji przyśpieszenia

Laboratorium Analogowych Układów Elektronicznych Laboratorium 4

Płytka laboratoryjna do współpracy z mikrokontrolerem MC68332

Uniwersalna płytka generatora tonów CTCSS, 1750Hz i innych.

Konstrukcja mostka mocy typu "H" opartego o układ HIP4081A Robert Szlawski

WIZUALIZACJA I STEROWANIE ROBOTEM

IMPLEMENTATION OF THE SPECTRUM ANALYZER ON MICROCONTROLLER WITH ARM7 CORE IMPLEMENTACJA ANALIZATORA WIDMA NA MIKROKONTROLERZE Z RDZENIEM ARM7

Obługa czujników do robota śledzącego linie. Michał Wendland czerwca 2011

KAmduino UNO. Płytka rozwojowa z mikrokontrolerem ATmega328P, kompatybilna z Arduino UNO

TECHNO Instrukcja montażu i użytkowania

Instrukcja obsługi i montażu Modułu rezystora hamującego

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Generator relaksacyjny

HiTiN Sp. z o. o. Przekaźnik kontroli temperatury RTT 14 DTR Katowice, ul. Szopienicka 62 C tel/fax.: +48 (32)

Ćwiczenie nr 2: OPRACOWANIE SCHEMATU ELEKTRYCZNEGO UKŁADU ELEKTRONICZNEGO

Wprowadzenie do programu AutoCAD

1 105,07 PLN brutto 898,43 PLN netto

MODELOWANIE ZŁOŻONEGO NAPĘDU MOTOCYKLA

SDD287 - wysokoprądowy, podwójny driver silnika DC

LABORATORIUM ELEKTRONIKA I ENERGOELEKTRONIKA BADANIE GENERATORÓW PRZEBIEGÓW PROSTOKĄTNYCH I GENERATORÓW VCO

4 Adres procesora Zworkami A0, A1 i A2 umieszczonymi pod złączem Z7 ustalamy adres (numer) procesora. Na rysunku powyżej przedstawiono układ zworek dl

Mateusz Skiba Jakub Szymaczek. LINEFOLLOWER WiX

Politechnika Białostocka

- WALKER Czteronożny robot kroczący

SPECYFIKACJA PRZETWORNIK RÓŻNICY CIŚNIEŃ DPC250; DPC250-D; DPC4000; DPC4000-D

AUTONOMOUS GUARDIAN ROBOT AUTONOMICZNY ROBOT WARTOWNIK

Stworzenie prototypu robota, pomagającego ludziom w codziennym życiu

SPECYFIKACJA PRZETWORNIK RÓŻNICY CIŚNIEŃ

Projekt stanowiska robota przemysłowego IRB 120

Zasilacz do zegara ( audio-clocka )

Parametry częstotliwościowe przetworników prądowych wykonanych w technologii PCB 1 HDI 2

Dalsze informacje można znaleźć w Podręczniku Programowania Sterownika Logicznego 2 i w Podręczniku Instalacji AL.2-2DA.

ZL4PIC. Uniwersalny zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów PIC

Tester samochodowych sond lambda

Parametryzacja przetworników analogowocyfrowych

Regulamin zawodów. 1. Organizacja zawodów

Jak zbudować robota minisumo?

Robot mobilny klasy minisumo Buster

Arduino jako wyłącznik z opóźnieniem

(62) Numer zgłoszenia, z którego nastąpiło wydzielenie:

Zastosowanie procesorów AVR firmy ATMEL w cyfrowych pomiarach częstotliwości

DTR PICIO v Przeznaczenie. 2. Gabaryty. 3. Układ złącz

Projekt Układów Logicznych

Projektowanie i symulacja systemu pomiarowego do pomiaru temperatury

ELEMENTY ELEKTRONICZNE. Układy polaryzacji i stabilizacji punktu pracy tranzystora

Transkrypt:

Grzegorz PIECUCH Koło Naukowe Automatyków i Robotyków ROBO, Politechnika Rzeszowska, Polska Nanoroboty koncepcja i realizacja robota nanosumo Wstęp Zawody robotów w Polsce cieszą się coraz większym zainteresowaniem zarówno ze strony konstruktorów, jak i osób postronnych, dla których kontakt z robotem jest czymś nowym, do niedawna nieznanym. Pierwsze zawody robotów odbyły się w Japonii w 1989 r. W Polsce zawody nie mają jeszcze takich tradycji, ale mimo wszystko polscy konstruktorzy są jednymi z najlepszych w Europie. Na zawody robotów składa się duża liczba różnych konkurencji, z których najpopularniejsze to wyścigi robotów (ang. Line Follower) poruszających się po trasie wyznaczonej linią, a także walki robotów sumo w różnych kategoriach wagowych. 1. Założenia Robot sumo ma za zadanie zepchnąć przeciwnika (drugiego robota) z ringu zwanego dohyo, nie używając przy tym żadnej dodatkowej agresji poza przepychaniem. Wymiary robotów w kategorii nanosumo nie mogą być większe od sześciennej kostki o krawędzi 25 mm i wadze nieprzekraczającej 25 g. Nanosumo porusza się po czarnym ringu o średnicy 19,25 cm. Obszar walki wyznacza dodatkowo biały pas o szerokości 0,625 cm znajdujący się na skraju ringu. Wszystko po to, aby robot rozpoznał koniec ringu i samoczynnie z niego nie wypadł. Regulamin walk jest dość obszerny i różniący się w szczegółach w zależności od zawodów. Są jednak pewne stałe i niezmienne wymogi, jak np. wymóg odczekania przez robota czasu 5 sek. od włączenia do rozpoczęcia walki. Jest to czas dla konstruktorów i sędziów na odsunięcie się od robotów i ringu na odległość bezpieczną, po to aby nie zakłócić przebiegu walki przypadkową sytuacją, gdy robot zamiast swojego przeciwnika wykryje człowieka. Odrębnym zagadnieniem jest przygotowanie strategii walki dla robotów sumo i odpowiednie ich zaprogramowanie. Niemal każdy zawodnik w trakcie trwania zawodów wprowadza do programu (strategii walki) modyfikacje, dostosowując własną strategię do przeciwnika. Tego rodzaju czynności wykonywane są w strefach serwisowych zob. rys. 1. Na rys. 2 przedstawiono uproszczony algorytm strategii walki, który po odliczeniu regulaminowych 5 sek. działa w pętli nieskończonej. 301

Rys. 1. Zawodnik w strefie serwisowej Rys. 2. Przykładowy algorytm strategii walki dla robota nanosumo 2. Koncepcja konstrukcji mechanicznej Do zaprojektowania robota nanosumo posłużył w pełni profesjonalny pakiet inżynierski Autodesk Inventor 2011 Proffesional dostępny w wersji akademickiej. 302

Opracowując konstrukcję robota, na początek należy dokładnie zwymiarować wszystkie posiadane części i każdą z osobna przenieść na płaszczyznę wirtualną. Niektóre detale z punktu widzenia projektu nie są istotne, dlatego też rezygnujemy z ich wirtualizacji, minimalizując czas poświęcony na modelowanie 3D. Poniżej dla przykładu przedstawiono w rzutach prostokątnych model użytego silnika z ważniejszymi wymiarami rys. 3. Oprócz silnika należy na płaszczyznę wirtualną przenieść: akumulator, czujniki, koła (rys. 4) oraz zaprojektować obudowę, do której zostaną zamocowane wszystkie elementy. Rys. 3. Model silnika zastosowanego w robocie nanosumo Rys. 4. Wirtualne modele zastosowanych w projekcie elementów zaprojektowane w Autodesk Inventor 2011; w kolejności od lewej: silnik, koło, akumulator, czujnik O ile zaprojektowanie gotowych elementów jest dość proste, to zaprojektowanie obudowy, która to wszystko scali, jest już nieco bardziej kłopotliwe. Mając na uwadze maksymalnie 25 g wagi do wykorzystania, trzeba znacząco ograniczać fantazję konstruktorską. Rys. 5. Projekt obudowy robota nanosumo Rys. 6. Wirtualny model nanosumo 303

Do wykonania rzeczywistej obudowy wybrano metodę druku 3D, która niestety posiada pewne ograniczenia. Drukarka obiera odpowiedni układ współrzędnych i drukuje element od dołu do góry, nakładając kolejne warstwy ciekłego plastiku. Dlatego też żaden fragment obudowy nie może wisieć w powietrzu. Projekt obudowy do wykonania metodą druku 3D pokazano na rys. 5, natomiast na rys. 6 pokazano wirtualny model robota. 3. Realizacja części elektronicznej Aby zaprojektować schemat, a w następnej kolejności również płytkę drukowaną, najpierw trzeba przemyśleć dokładnie, jakich elementów elektronicznych użyć, aby zmieścić się w wymaganych wymiarach i wadze. Na początku projektujemy schemat ideowy robota. Do tego celu możemy użyć darmowego oprogramowania Eagle. Do poprawnego i zgodnego z założeniami działania potrzebne są: dwa miniaturowe silniki o możliwie dużym momencie obrotowym. Silniki takie najlepiej pozyskuje się z popularnych mikroserw modelarskich; mostek H sterujący pracą silników dzięki niemu możliwa jest zmiana kierunku obrotów silników; dwa transoptory odbiciowe pełniące funkcję czujników linii; czujniki odległości cyfrowe lub analogowe, działające w oparciu o podczerwień; mikrokontroler sterujący całym robotem; akumulator litowo-polimerowy o małej pojemności; drobne elementy elektroniczne, takie jak rezystory, kondensatory itp. Na rys. 7 pokazano schemat ideowy jednostki kontrolnej nanorobota. O ile przygotowanie schematu jest stosunkowo proste, to problematyczne staje się zaprojektowanie płytki drukowanej. Jak się okazuje przy tak małych wymiarach, niemożliwością jest zmieszczenie tylu elementów na jednej płytce drukowanej nawet dwustronnej. Elementy trzeba więc rozmieścić na dwóch lub nawet trzech dwustronnych płytkach w zależności od przewidywanego kształtu robota. W prezentowanym projekcie wszystkie elementy zmieszczą się na dwóch płytkach. Znając dokładne wymiary obudowy, można przystąpić do projektowania na podstawie schematu płytek drukowanych. W projekcie przyjęto, że jedna z płytek będzie jednocześnie podwoziem robota, a druga znajdzie swoje miejsce między czujnikami identyfikowania przeciwnika a akumulatorem. Ze względu na ograniczoną powierzchnię płytek, a przez to i mniejszą ilość kombinacji ułożenia elementów, kilka połączeń musiało być zrealizowane za pomocą przewodów. Takie samo rozwiązanie z oczywistej przyczyny zostało zastosowane do połączenia elektrycznego obu płytek. Na rys. 8 pokazano rysunek mozaiki na obu płytkach drukowanych nanorobota. 304

Rys. 7. Uproszczony schemat mikrokontrolera robota nanosumo Rys. 8. Układ mozaiki na płytkach drukowanych nanorobota; w kolejności od lewej: warstwa Bottom i Top płytki pierwszej jednocześnie podwozie robota, warstwa Bottom i Top płytki drugiej z mikrokontrolerem Na tak małej powierzchni udało się więc zmieścić filtrowanie zasilania wraz z diodą informującą o podłączeniu napięcia. Dodatkowo do przetwornika ADC (ang. Analog to Digital Converter) mikrokontrolera podłączono + z zasilania celem dokładnego pomiaru wartości napięcia na akumulatorze. Jest to konieczne ze względu na to, iż zastosowano akumulator litowo-polimerowy, który ulega nieodwracalnemu uszkodzeniu w momencie nadmiernego rozładowania, dlatego też należy na bieżąco monitorować jego stan. Informacja o napięciu jest przetwarzana w mikrokontrolerze, a ten informuje o stanie naładowania poprzez mruganie diodą z różną częstotliwością w zależności od przekroczenia wytyczonych progów napięciowych. Podpięte czujniki odległości mają zasięg 6 cm i mają wyższy priorytet od czujników wykrywających linię. Jeśli więc robot będzie widział przeciwnika i będzie próbował go wypchnąć z ringu równocześnie widząc linię, to nie będzie na nią zważał, nawet gdy sam zjedzie z obszaru 305

walki. Przegrywa bowiem ten, który wypadnie z dohyo pierwszy, w sytuacji gdy wypadną oba roboty. Zakończenie W niniejszym artykule pokrótce przedstawiono podstawowe zasady budowy robota nanosumo. Jest to jedna z najmniejszych kategorii wymiarowo-wagowych dla robotów tego typu. Z tego względu zbudowanie takiego robota jest prawdziwym wyzwaniem dla konstruktorów. W Polsce niewielu zawodników podejmuje się konstrukcji robotów w kategorii nanosumo, stąd ich liczba nie przekracza kilku egzemplarzy. Planując udział w zawodach sumo, należy dokładnie zapoznać się z regulaminem organizatora zwodów, by dostosować konstrukcje i oprogramowanie do obowiązujących przepisów. Uniknie się w ten sposób nieporozumień. Literatura Kardaś M. (2011), Mikrokontrolery AVR. Język C. Podstawy programowania, Szczecin. http://www.atmel.com/images/doc2486.pdf Streszczenie Artykuł został poświęcony w całości zagadnieniom związanym z projektowaniem i konstruowaniem robota nanosumo. W skrócie przytoczono główne punkty regulaminu zawodów nanosumo, na podstawie których pokazano sposób projektowania konstrukcji mechanicznej i elektronicznej robota. Słowa kluczowe: nanosumo, mikrokontroler, druk 3D. Nanorobots concept and realization of the robot Nanosumo Abstract This article talk about the problems which connected with designing and building nanosumo robot. In brief quote the main points of the nanosumo competition rules and show how design the mechanical and electrical parts of robot. Key words: nanosumo, microcontroller, 3D printing. 306