[Wielozadaniowy] Groszek - worklog

[_ender88]

Jestem programistą, obecnie mam kilkumiesięczne wakacje między kolejnymi wyjazdami do pracy w Krzemowej Dolinie. Szukając sobie zajęcia, postanowiłem wrócić do porzuconego hobby z dzieciństwa - elektroniki. Zacząłem się uczyć na początku grudnia. Skonstruowałem pierwszego robota, ale tu okazało się, że muszę się jeszcze podszkolić z mechaniki - robot nie miał przekładni, a silniki przyklejone były wprost do płytki drukowanej, przez co był raczej "prototypowy". Postanowiłem więc najpierw skonstruować platformę z prawdziwego zdarzenia, a dopiero w oparciu o nią budować kolejne roboty. W tym wątku będę więc opisywał głównie aspekty mechaniczne.

Mechanika - projekt:

Zaprojektowałem platformę w Inventorze. Poniżej rysunki, a w załączniku cały projekt.

Kadłub i koła zostały wycięte z plexi. Dla obniżenia kosztów cięcia zrezygnowałem z zakładanych początkowo zaokrąglanych kształtów.

Dla polepszenia przyczepności (niestety kosztem estetyki) do kół przykleiłem opony z gumy modelarskiej.

Platforma jest napędzana czterema silnikami wymontowanymi z uszkodzonych w transporcie drukarek HP.

Wałki wyciąłem ze szprychy o średnicy 2 mm i spiłowałem końce, aby ułatwić wciskanie wałka w łożyska i zębatki.

Do zamocowania wałka zastosowałem łożyska kulkowe. Łożyska są przyklejone do otworów w plexi za pomocą zwykłego kleju cyjanoakrylowego ("Kropelka"), a wałek jest wciśnięty za pomocą imadła i nakrętek, które popychały łożysko.

Do przenoszenia napędu zastosowałem zębatki 10T i 64T.

Mechanika - montaż i testy:

Poniżej zdjęcia przedstawiające proces montażu. Początkowo planowałem, że wałek wcisnę w łożyska i zębatki już w miejscu docelowym, tj. po umieszczeniu całości w odpowiednich otworach w plexi. Niestety potrzebna do tego była znaczna siła, więc napęd złożony został osobno i konieczne było wyłamanie, a potem ponowne przyklejenie wewnętrznej ścianki kadłuba.

Czas na pierwsze testy: przekładnia.

https://www.youtube.com/watch?v=35Wdm5fA9aw

Na początek, dla obniżenia przyczepności i co za tym idzie prędkości, jazda po dywanie; zasilanie 18 V.

https://www.youtube.com/watch?v=h0KbueZU3Gc

I w końcu jazda po podłodze; zasilanie 9 V.

https://www.youtube.com/watch?v=U9e6C9vKo7s

Wygląd po dodaniu opon.

I jeszcze raz jazda po dywanie, tym razem z oponami i zasilaniem tylko 3.6 V!

https://www.youtube.com/watch?v=GQdOIg92nRQ

Mechanika - pochodzenie i koszt elementów:

Mimo, iż mam praktycznie nieograniczony budżet, staram się zbudować robota jak najmniejszym kosztem. Uważam, że kupowanie gotowych rozwiązań to nie sztuka, dużo ciekawiej i ambitniej jest wymyślić i wykonać możliwie dużą część samemu.

Plexi: została wycięta i sklejona przez agencję reklamową Topmar za 65 zł (15 zł koła, 25 zł kadłub, 25 zł pokrywa).

Silniki: wyciągnięte z 2 uszkodzonych drukarek kupionych na Allegro z odbiorem osobistym; każda po 10 zł.

Wałki: szprycha kupiona w sklepie rowerowym za 1.70 zł.

Łożyska: 8 łożysk 2x6x3 mm kupionych na Allegro; każda po 1 zł + przesyłka. Nie jestem za bardzo zadowolony z ich jakości.

Zębatki: 4 plastikowe zębatki 10T i 4 po 64T kupione w Wobit; małe po 0.37 zł, duże po 1.48 zł + przesyłka.

Opony: 4 sztuki gumy modelarskiej kupione w helipad.pl; każda po 0.50 zł.

Śrubki, dystanse: zestaw śrubek M3x6 kupionych na Allegro za 1.10 zł + przesyłka. Garść nakrętek M3 kupiona w Castoramie za ok. 2 zł. 4 metalowe dystanse 20 mm kupione w Aprovi; każdy po 1 zł.

Elektronika - projekt:

Poniżej projekt 3D po dodaniu baterii i płytek PCB. Po kolei: uchwyt na baterię, widok z ukosa, z przodu, z tyłu, z góry, z dołu.

Planuję zamontowanie następujących elementów:

=> akumulatory Li-Po 4950 mAh (dwa połączone szeregowo, razem 7.2 V)

=> mikrokontroler ATmega16A + kwarc 16 MHz + złącze programatora

=> Bluetooth BTM-222

=> miernik stanu baterii (ADC)

=> dwa mostki H L293D (PWM)

=> fotorezystor (ADC)

=> diody LED kontrolne: bateria (czerwona, żółta, zielona), fotorezystor (żółta), silniki (czerwona, czerwona), Bluetooth (niebieska, zielona)

=> diody LED z przodu (żółte) i z tyłu (czerwone)

=> diody LED "kierunkowskazy" (pomarańczowe)

=> diody LED "szperacz" (białe)

=> dioda IR (PWM) + TSOP (INT)

=> czujnik Halla (ADC)

Oprócz tego dam złącza do zasilania i wszystkich pinów Atmegi dla umożliwienia łatwej rozbudowy.

Poniżej schematy i układy PCB, a w załączniku projekt Eagle.

Płyta główna:

Płytka z Bluetoothem:

Płytka z tylnymi światłami i anteną:

Płytka z przednimi światłami, nadajnikiem i odbiornikiem IR i czujnikiem Halla:

Elektronika - montaż i testy:

Tym razem postanowiłem sam wyciąć elementy z plexi. Kupiłem tanią wyrzynarkę i brzeszczot do metalu. Poszło dosyć dobrze:

Ale niestety klej do plexi nie wytrzymuje siły po przykręceniu śrubek. Póki co prowizorycznie przylutowałem kable do złącz akumulatorów. Planuję zamiast dociskania złącz bezpośrednio śrubkami dać miniaturowe sprężynki, ale jeszcze nie wymyśliłem skąd takie wziąć / z czego zrobić.

Wyciąłem odpowiednie kawałki laminatu:

Mozaikę przeniosłem za pomocą termotransferu (metoda żelazkowa, jak na razie najmniej udana część mojego robota) i poprawiłem markerem do płyt CD:

Wytrawiłem płytki i wstępnie zmazałem tusz:

Wywierciłem wszystkie otwory i zamocowałem płytki na próbę do kadłuba:

Następnie pocynowałem ścieżki:

I w końcu przylutowałem elektronikę:

Potem przygotowałem odpowiednie przewody (zacisnąłem łącznie 40 końcówek):

W końcu czas na testy - na początek światła:

https://www.youtube.com/watch?v=osHK6NEU-CA

Silniki:

https://www.youtube.com/watch?v=XwXz9G3x51g

I czujnik przeszkody:

https://www.youtube.com/watch?v=WJmTRuH37qc

Elektronika - pochodzenie i koszt elementów:

Plexi: arkusz plexi 200x200x3 mm kupiony na Allegro za 4.50 zł + przesyłka. Klej do plexi (Acrifix 192, 100 g) kupiony na Allegro za 28 zł + przesyłka.

Laminat: arkusz 205x110 mm kupiony w Jacktronic za 4.50 zł. Wytrawiacz kupiony w Aprovi za 6 zł. Preparat do bezprądowego cynowania kupiony na Allegro za 14 zł + przesyłka.

Akumulator: dwa akumulatory Li-Po 4950 mAh (tak, wiem że na pewno to jest na wyrost) do telefonów Nokia kupione na Allegro; każdy za 8.85 zł + przesyłka.

Mikrokontroler: Atmega16A + podstawka kupiona w Jacktronic za 13 zł + 0.50 zł.

Kwarc: 16 MHz kupiony w Aprovi za 2 zł.

Mostek H: dwa mostki L293D + podstawki kupione w Aprovi; każdy za 4.90 zł + 0.20 zł.

Bluetooth: BTM-222 kupiony w Kamami za 64 zł z przesyłką.

Bufor: dwa bufory 74LS07 + podstawki kupione w Jacktronic; każdy za 3 zł + 0.20 zł.

Odbiornik IR: TSOP1733 kupiony w Aprovi za 5.89 zł.

Czujnik Halla: A3361UA kupiony na Allegro za 6.15 zł + przesyłka.

Stabilizator: LD1117#33 kupiony w Aprovi za 5 zł. Stabilizator TS2940-5.0 kupiony w Jacktronic za 3.50 zł.

Złącza: dwa złącza oczkowe M3 kupione w Aprovi; każdy za 0.30 zł. Złącze antenowe BU-SMA-H kupione w Aprovi za 9 zł. Złącze programatora BH10S kupione w Jacktronic za 0.35 zł. Złącze do płytki z Bluetoothem PBD-10S kupione w Jacktronic za 0.70 zł.

Śrubki, dystanse: śrubki M2.5x10 + nakrętki, M3x3, M3x6 kupione na Allegro; każdy zestaw po ok. 1.50 zł + przesyłka. Garść śrubek M3x10 i M3x20 kupiona w Castoramie za ok. 2 zł. 2 metalowe dystanse 10 mm i 5 metalowych dystansów 5 mm kupionych w Aprovi; każdy za 1 zł.

Program - projekt:

Program został napisany w C. Składa się z następujących modułów (wg kolejności powstawania):

=> światła (w tym fotorezystor)

=> silniki

=> menedżer dostępu do ADC

=> miernik baterii

=> czujnik magnetyczny

=> czujnik przeszkody

=> komunikacja (Bluetooth)

Kod źródłowy dostępny jest na serwerze Google Code.

Elektronika (Eagle).zip

Mechanika (Inventor).zip

[Bobby]

Skoro chcesz wykonywać obudowę z pleksi, to podejrzewam, ze taniej będzie zlecić to cięcie jakiejś firmie wykonującej materiały reklamowe, wycięcie czegoś takiego na laserze powinno być tańsze, a montaż możesz sobie ułatwić przez wykonanie odpowiednich wycięć i wypustek, zobacz jak to było rozwiązane w robocie BlackHole. Mam jeszcze też jedną małą uwagę co do zębatek z wobitu - średnio nadają się do większych obciążeń, miejmy nadzieję że nie posypią Ci się zęby. No i małe coś to przełożenie w efekcie wyjdzie, 6,4:1, dobrze byłoby zastosować co najmniej jeszcze jeden stopień.

[_ender88]

montaż możesz sobie ułatwić przez wykonanie odpowiednich wycięć i wypustek, zobacz jak to było rozwiązane w robocie BlackHole

Nie znalazłem takiego robota na forum Forbot; Google znajduje coś takiego: http://robotwars.wikia.com/wiki/Black_Hole O to chodziło? Na tych zdjęciach nic nie widać. Będę wdzięczny za rozwinięcie uwagi o wycięciach i wypustkach. 😉

małe coś to przełożenie w efekcie wyjdzie, 6,4:1

To prawda, cały czas jeszcze rozważam dodanie jeszcze jednego stopnia też 6.4:1, to da przełożenie momentu 6.4 * 0.9 * 6.4 * 0.9 = 33 (0.9 to sprawność przekładni). Z drugiej jednak strony zakładając obroty silnika 3 000 RPM (nie znam dokładnej wartości, znalazłem jedynie podobne silniki na stronie producenta) szybkość robota przy obecnym przełożeniu to 3 000 / 60 sekund / 6.4 * 4 cm * pi = 98 cm/s = 1 m/s. To chyba dobra szybkość dla robota.

[grabo]

Z doświadczenia mogę Ci powiedzieć, że szprycha rowerowa jest materiałem za miękkim na wykonanie osi...

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[KD93]

https://www.forbot.pl/forum/topics7/sumo-robot-rico-vt3463.htm

Bobby się pomylił, Rico i Black Hole to bliźniaki, ale na forum zaprezentowany jest Rico.

[_ender88]

Po tygodniu oczekiwania dostałem wycięte elementy z plexi i prace znowu ruszyły. Udało mi się zmontować całość i przeprowadzić wstępne testy. Dodałem do oryginalnego wpisu sporo zdjęć i filmiki.

[piotreks-89]

_ender88 jakieś ogumienie planujesz? Najlepsze to by były jakieś gąsienice 😉 Ewentualnie jakaś guma modelarska czy odlewanie silikonowych/kauczukowych opon.

[Nawyk]

Albo oklejenie krawędzi kół uszczelką do okien - też powinno zdać egzamin

[mog123]

elegancko wyglada 🙂

Nie mialbys na odsprzedanie tych zebatek 10T(3-4 szt)?

[_ender88]

Dodałem w załączniku do oryginalnego postu projekt w Inventorze, być może komuś się przyda.

jakieś ogumienie planujesz? (...) jakaś guma modelarska

Albo oklejenie krawędzi kół uszczelką do okien - też powinno zdać egzamin

Planowałem właśnie oklejenie kół uszczelką do okien / drzwi, ale rzeczywiście guma modelarska byłaby lepszym rozwiązaniem. Nie wiedziałem, że jest coś takiego - jak na razie wszystkie sklepy modelarskie w jakich byłem w Gdańsku sprzedają tylko gotowe modele RC...

Nie mialbys na odsprzedanie tych zebatek 10T(3-4 szt)?

Sam zastanawiam się nad dokupieniem kilku do nowego robota. 😉 Przy zakupie w Wobicie proś o przesyłkę pocztą a nie kurierem - nie mówią o tym, ale jest taka możliwość i wychodzi dużo taniej.

[mog123]

ale chodzi o to że wobit ma minimalne zamówienie, co mi nie odpowiada 😋

[_ender88]

Dodałem opony. Zaktualizowałem oryginalny post (nowe zdjęcie i film).

wobit ma minimalne zamówienie

Myślę, że to też kwestia dogadania się.

[piotreks-89]

_ender88 od razu widać dużo lepszą przyczepność do dywanu 😉 Polecam co jakiś czas wyczyścić ogumienie acetonem/rozpuszczalnikiem w celu usunięcia zabrudzeń i przywrócenia właściwości pierwotnych.

[pawcio0928]

Acetonem lepiej nie ponieważ aceton lubi gumę nadtopić, co może doprowadzić do ich zniszczenia. Spirytusem owszem ale niczym mocniejszym.

[bartek1333]

Nie boisz się, że gdy silniki się zatrzymają to mostek może nie wytrzymać? W końcu 600mA na kanał to nie jest dużo. Może jakiś mostek na MOSFET?

Ile pobierają te silniki?