Архив Галактики

2. РОБОТРАФФИК: конструируем шасси для робота или "нежно разложенные педагогические грабли"

KosachenkoSV's blog / 26.07.2014

Продолжение. Предыдущий пост РОБОТРАФФИК: планируем робота для всероссийских соревнований

Образовательная робототехника появилась недавно, но уже имеет свои устойчивые традиции при конструировании роботов. Одним из таких традиционных подходов является «танковая схема» шасси робота. Роботы, собранные по такой схеме, осуществляют повороты, прокручивая вперед только одну гусеницу или колесо (если шасси собрано на колесах). В случае использования колес в шасси, для третьей точки опоры робота на землю часто применяют «флюгерное колесо» или специальную шариковую опору. Но в РОБОТРАФФИКе требования однозначно регламентируют использование поворотного механизма шасси, такое же, как в «больших автомобилях». Механизм несложный, но алгоритм автоматического управления таким роботом был для нас новым, необычным, а потому обещал быть интересным. К тому же выяснилось в новой редакции правил, что дополнительные баллы будут давать за применение в конструкции дифференциала на задней оси шасси робота.



Приступили к конструированию шасси с учетом требований регламента. Уже первый прототип показал, что конструкция будет крупной, а потому нужно сразу решить проблему транспортировки робота к месту соревнований. Для упрощения упаковки робота перед транспортировкой можно было бы разъединить робота на несколько крупных частей. Решили собирать отдельно передний мост с механизмом управления и задний мост с дифференциалом и двигателем, которые двумя винтами скреплялись бы между собой.

В этот момент мне пришла в голову идея "нежно разложить педагогические грабли" для стимулирования конструкторских находок, а именно: "подсунуть" лицеистам не один, а два робонабора, причем с несовместимыми друг с другом деталями. Так к шасси из набора HUNA TOP предложил ребятам подсоединить дифференциал от ресурсного набора LEGO. Проблема, которую нужно было решить ребятам - это найти простой и надежный способ для состыковки между собой оси с колесами от набора HUNA TOP (шестигранная, на фото черная) и оси от дифференциала LEGO (крестообразная, на фото серая), к которой потом нужно было еще подсоединить электродвигатели от HUNA TOP.



На решение этой проблемы ушло полторы (!) недели. От двигателей HUNA TOP в итоге решили отказаться в пользу электродвигателя от LEGO Technik, который легко соединили с дифференциалом стандартными LEGO-шестеренками, собрав готовый цельный модуль. И вот теперь этот модуль предстояло совместить и скрепить с деталями HUNA TOP.

Решения ребятами предлагались разные: напечатать стыковочные муфты на 3D-принтере (точность нашего 3D-принтера оказалась недостаточной), использовать слепленную муфту из термопласта, который размягчается при нагревании в горячей воде, потом твердеет (получалось грубо, ненадежно и некрасиво) и т.д. Однако, самым простым и удачным оказалось предложение использовать соединительную муфту из резиновой трубки. Трубку подходящего диаметра искали долго, опрашивали родителей. Медсестра предложила отрезок резиновой трубки от списанного аппарата для измерения давления, а водители лицея подарили ребятам небольшой кусочек от медицинского трубчатого жгута из автомобильной аптечки, который идеально подошел к обеим осям. Задний мост собрали так, чтобы строго соблюдалась соосность оси дифференциала и осей задних колес, иначе часть мощности двигателя тратилась бы на преодоление деформации резиновой трубки при вращении колес и скорость робота на трассе замедлится.



На задний мост прикрутили ранее распечатанную на 3D-принтере платформу для крепления Arduino. В конечной версии конструкции робота эта платформа будет заменена и место ее крепления сдвинется вперед, а пока она по решению юных робототехников смотрелась таким образом:



Передний мост с рулевым управлением было бы здорово нам собрать с углами Аккермана, но на расчеты у нас не оставалось времени, поэтому собрали поворотный механизм так, чтобы передние колеса при разных углах поворота всегда оставались параллельными друг другу. В нашей конструкции шасси поворотную тягу приводил в движение серводвигатель от HUNA TOP. Разъединенные мосты выглядели так:



Я рад, что ребята смогли собрать прототип шасси по новой для себя схеме поворотных колес, познакомились на практике с принципом работы дифференциала, нашли способ соединения между собой деталей двух разнотипных робонаборов. Уже только для этого нам стоило принимать вызов участия в соревнованиях РОБОТРАФФИК!
Теперь нам предстояло собрать электрическую схему робота с датчиками линии, ультразвуковыми дальномерами, шилдами, приемным инфракрасным модулем IrDA-сигналов. Но об этом расскажу в следующих постах.