Tlapbot je mobilní robot na pásovém podvozku s tříosým manipulátorem, řízený mikrokontrolérem PICAXE. Celá konstrukce slouží především ke zkušebním a testovacím účelům.
Dvěma hlavními směry testů jsou:
– vyzkoušení nové platformy Picaxuina (porobnosti v AXE401 shield base)
– centrování robota proti objektu ke zvednutí.
Tlapbot
Picaxuino
Platforma Picaxuina je, kromě montážních děr, téměř přesnou kopií Arduina, takže trpí stejnými neduhy jako Arduino. Především je to nedostatek konektorů pro připojení zemí a kladných pólů přímo na desce a obtížná montáž kvůli osazení součástek příliš blízko k montážním otvorům. U Picaxuina se k těmto problémům přidává ještě velmi slabý stabilizátor pro 5V a absence USB převodníku. Protože se AXE401 dodává jako stavebnice, je mezi slabiny nutno započítat i zmatenou a místy i chybnou technickou dokumentaci.
Ale abych jen nekritizovat. Mezi hlavní klady tohoto projektu patří: hotová platforma pro stavbu robota, zachování kompatibility s Arduino shieldy, možnost přímo na desce jumpery (zkratovacími spojkami) přepínat komunikaci z PC mezi programovacími vývody a standardními vstupy a výstupy PICAXE.
Na Picaxuinu (AXE401) je osazen mikrokontrolér PICAXE 28X2
Detekce zvedaných objektů
Druhý úkol Tlapbota přinesl více ovoce, než Picaxuino. Pomocí dvou digitálních senzorů GP2Y0D805 , které snímají vzdálenost překážky do 5 cm, a ultrazvukového dálkoměru SRF05, je snímán prostor před robotem. Ultrazvukový dálkoměr slouží k detekci vzdálenosti od zvedaného objektu, který musí být nejméně 7 cm před robotem, aby manipulátor Tlapbota na objekt pohodlně dosáhl. Jakmile robot uvidí překážku na vzdálenost 15 cm, zpomalí a dorovná se k ní na vzdálenost 7 cm k překážce. A pak přicházejí na řadu oba digitální senzory. Aby robot mohl zahájit zvedací proces, musí být objekt v přesné poloze mezi oběma senzory. Dorovnávání probíhá snadno – pokud je objekt jen před levým senzorem, tak robot zatočí mírně doprava a pokud je jen před pravým, tak mírně doleva. Dokud není objekt přesně 7 cm před robotem a mezi oběma digitálními senzory, robot se snaží dorovnávat stále znovu. Až jsou všechny podmínky pro umístění objektu splněny, zahájí robot zvedací sekvenci.
Protože je v plánu postavit Tlapbot II, který bude mnohem větší, budou digitální infračervené senzory nahrazeny analogovými a senzory bude osazen i Tlapbotův manipulátor. Stejně tak mu přibudou i další senzory pro detekci překážek a hledání objektů.
Stavba:
Veškeré potřebné součásti jsou z dílny Hobbyrobot a lze je objednat na e-shopu. Některé nosné prvky jsou ze stavebnice Merkur, které lze také objednat na e-shopu.
Seznam dílů:
- Manipulátor ROB1-3N
- Podvozek Tank 02
- 12x Distanční sloupky KDI6M3X40
- 12x Distanční sloupky KDR 5mm
- Ocelová deska Merkur 70×100 mm – 1075z
- Ložiskový dílec zahnutý Merkur – 1102
- MPSH-11 univerzální držák senzorů
- Klips na 4ks AAA články
- 2x klips na 4ks AA články
- 4x AAA články
- 8x AA články
- 2x nepájivé kontaktní pole Pololu 1491
- 1x ultrazvukový dálkoměr SRF05
- 2x Infračervené digitální čidla GP2Y0D805
- Vývojovou desku Picaxuino
- H-můstek 2x2A
- Sériový převodník s 16F68
- Nabíjecí deska se spínačem
- PICAXE 28X2
Jednotlivé konstrukční detaily jsou vidět nejlépe vidět na přiložených fotografiích, takže zde popíšu stavbu jen stručně.
Nejprve jsem si sestavil podvozek Tank 02.
Poté jsem si postavil manipulátor ROB1-3N. Z manipulátoru jsem odmontoval spodní díl a přes čtyři distanční sloupky jsem ho uchytil dopředu na podvozku. Pod točnu manipulátoru jsem přimontoval pomocí univerzálního držáku senzorů dálkoměrný senzor SRF05. Pod ním jsou na předku robota uchycena dvě digitální čidla, připevněná na ložiskovém dílci ze stavebnice Merkur. Takto sestavený celek jsem přišrouboval na předek podvozku. Následně jsem na čtyři distanční sloupky přišrouboval ocelovou desku z Merkuru. Na ní jsem nalepil první kontaktní pole a vedle něj přimontoval H-můstek 2x2A, určený k ovládání motorů tanku. Opět přes čtyři distanční sloupky jsem uchytil další patro z ocelové desky Merkuru. Na něm je oboustrannou lepící páskou přilepen držák na čtyři články velikosti AAA a přilepeno druhé kontaktní pole. Jako poslední jsem na čtyři distanční sloupky vztyčil další patro. Na něm je přišroubováno Picaxuino a nabíjecí deska se spínačem. Všechny elektronické desky jsou při montáži podloženy plastovými distančními sloupky KDR05, které jsou navlečenu na upevňovacích šroubech. Na každý bok této konstrukce jsem pomocí stahovacích pásků přichytil pouzdro se čtyřmi AA články.
Elektronika
Elektronika využívá především hotové moduly, které jsem měl k dispozici. Hlavní výpočetní jednotkou je PICAXE 28X2, na desce AXE401. Z této desky jsou přímo napájena všechna čidla a jejich výstupy jsou napojeny přímo na piny Picaxuina. Na prvním kontaktním poli je sestaveno zapojení sériového převodníku pro ovládání pohonných motorů. Jeho vstup je připojen pomocí sériové linky na Picaxe a výstupy z něj jsou spojeny s můstkem 2x2A. Na druhém kontaktním poli jsou připojena serva. Napájecí a zemní vývody všech serv jsou spojeny dohromady a spojeny na napájecí baterii, řídící linky jsou přes 330ohmové oddělovací rezistory napojeny na Picaxe. Zemní vodiče obou obvodů jsou pochopitelně propojeny. Zbývajících 8 AA článků napájí motory a stabilizátor Picaxuina. Na Picaxuinu je za stabilizátorem připojen kondenzátor o velikosti 470mF. Ten slouží pro udržení napětí i v případě kdy si motory odebírají víc. Nabíjecí deska slouží pro rozvod napětí a obsahuje spínač.
Za manipulátorem se nacházejí patra s elektronikou.
Závěr
S robotem lze získat v začátcích mnoho zkušeností v oblasti manipulace s objekty a v obsluze manipulátoru. Protože manipulátor, který robot nese, se velice snadno ovládá, lze ho doporučit i začátečníkům. Jeho spojení s pohyblivým podvozkem ovšem značně rozšířilo jeho možnosti. Trochu složitější je naučit robota dorovnat se před zvedaný objekt tak, aby ho vždy uchopil. Senzorová výbava je v tomto projekty omezena na naprosté minimum kvůli omezenému místu na malém podvozku. Omezení počtu senzorů má však naopak výhodu v jejich snadnějším ovládání a jednodušším programu.
Pro většího robota lze s úspěchem využít tuto konstrukci s přesnějšími senzory a osazením senzorů případně i na manipulátoru.
Veškerý materiál pro konstrukci lze zakoupit na http://shop.snailinstruments.com/ .
Celou fotogalerii robota naleznete zde .