ALFA 3.0

Základem mobilního robota Alfa 3.0 je stavebnice Alfa, vyráběná firmou Merkur Toys. Je postaven na jeho podvozku a využívá všech jeho základních částí, ovšem přidává i několik vylepšení.  Tato vylepšení doplňují původní možnosti Alfy o mnohem dokonalejší způsob rozpoznávání překážek. A když už jsem byl v přestavbě, doznala Alfa i několika vylepšení vizuálních v podobě nosných spoilerů.

Rozšíření

Hlavním vylepšením Alfy 3.0 jsou tři otočné dálkoměrné senzory, umístěné na hřídelích servomechanismů (dále jen servo). Ty Alfě, díky natáčení senzorů,  umožňují vidět a sledovat mnohem větší prostor a více objektů v okolí. Další – velmi důležitou – novinkou je použití novějšího mikrokontroléru PICAXE-20X2, který je výkonnější a má k dispozici více paměti než původní PICAXE-20M. Na zadním spoileru má Alfa 3.0 umístěn sériový LCD displej a za ním je svisle upevněn ještě držák pro 4xAAA baterie, které tvoří přídavný zdroj energie. Dozadu se také přestěhoval původní digitální dálokoměrný senzor, který je u původní Alfy umístěn vpředu. Předek upravené Alfy nyní chrání vysunutý a zvětšený nárazník, který zabraňuje poškození předního dálkoměru, umístěného na servu.

Nová konstrukce

Dálkoměry jsou na půdorysu Alfy 3.0 rozmístěny do tvaru pomyslného trojúhelníku s jedním vrcholem vepředu a dvěma na bocích. V každém z vrcholů tohoto trojúhelníku je otočně umístěn na servu dálkoměrný senzor. Dálkoměry typu GP2Y0A21 , které pracují na principu odrazu infračerveného záření, měří vzdálenost překážky v rozsahu 10-80 cm. Jejich výstupem (měronosnou veličinou) je stejnosměrné napětí, které je svou velikostí úměrné vzdálenosti překážky. Protože potřebujeme znát velikost napětí v celém rozsahu, jsou výstupy dálkoměrů připojeny přímo na analogové vstupy PICAXE.

Na unašeče serv jsou dálkoměry upevněny kovovými univerzálními držáky tvaru L . Serva umožňují rotaci senzoru (rozhlížení) a sběr dat o okolním prostředí. Boční serva jsou na základnu robota připevněna přes nově navržený dílek pro uchycení serv. Přední servo je připevněno podobným způsobem na pásky držící přední nárazník, jen jsou k jeho upevnění použity ještě distanční sloupky, které zajišťují patřičnou výšku montáže. Jak už bylo zmíněno, digitální dálkoměrný senzor z původní Alfy se přesunul do zadní části. Je montován napevno, protože umí rozeznat polohu překážky vpravo, vlevo a uprostřed. S přesnějším určením polohy překážky tomuto senzoru ještě pomáhají senzory na boku, které se v takovém případě otočí směrem dozadu a mrtvý úhel mezi nimi doplňuje právě původní digitální dálkoměr. Na zadní části Alfy 3.0 je nyní především spoiler nesoucí LCD displej, který svým designem navozuje zdání „rychlého stroje“ a zároveň zvyšuje zatížení opěrné ostruhy robota.

LCD displej, který je na spoileru upevněn, má velikost 2×16 znaků a PICAXE s ním komunikuje prostřednictvím sériové linky. Před displejem je na připevněna další baterie, tentokrát určená pro napájení serv. Skládá se z nosné desky a plastového držáku pro čtyři články velikosti AAA.

Předku Alfy 3.0 dominuje mohutný přední nárazník. Dopředu je protažený pomocí čtyř pásků a do boku přes skoro trojúhelníkovou desku.

Elektronika

Kromě serv je veškerá nová elektronika připojitelná přímo na vstupy a výstupy elektronické desky Alfy, která také dodává stabilizované napájecí napětí 5V. Pro připojení serv je nutné připojit každý signál pro servo přes 330 ohmový odpor. U serv je připojení poněkud komplikovaněší, protože řídící signál se připojuje na hlavní desku elektroniky, ale napájecí napětí se odebírá z výše zmíněného pomocného zdroje (4xAAA). Zemní spoj napájecího zdroje a řídící desky jsou pochopitelně spojeny. Pro toto rozšíření mi dobře posloužil malý kousek univerzálního plošného spoje na který jsem připájel konektory pro serva spolu s konektory pro PICAXE a pro připojení externího napájení.

Rozšířené možnosti

Hlavní výhodou takto rozšířené Alfa je možnost detekce překážky v celém obvodu. Stejně tak snadno může Alfa  jedním senzorem hlídat boční vzdálenost od zdi  a ostatními hlídat zbývající prostor kolem ní. Mnohem lépe si nyní vede i při jízdě ve volném prostoru, kdy senzory sleduje okolní prostor a překážkám se vyhýbá mnohem elegantněji a snadněji.

V módu sledování čáry („stopař“) nyní může velmi snadno objet překážky na trati a prohledávat okolní prostor podél čáry. A už se teď také nemusí bát couvat, protože její zadní čidla sledují i tento prostor. Na displeji může zobrazovat stavové zprávy ale i nám sdělit jakou má právě náladu.

Závěr

Rozšíření stavebnice Alfa do podoby Alfy 3.0 je jen jedním z mnoha možných rozšíření. Je zaměřeno především na zvětšení jejích možností v oblasti senzoriky. Místo původního jednoho digitálního čidla, které vidělo jen dopředu, je nyní doplněna o otočná čidla hlídající celou oblast okolo robota.

Veškerý materiál pro konstrukci lze zakoupit na shop.snailinstruments.com.

Fotogalerii robota Alfa 3.0 naleznete na flickr.com.