пятница, 24 февраля 2017 г.

Текущее состояние разработки, и что сделано в данный момент.

Итак, что на сегодняшний день представляет собой мой робот, и каковы его возможности.

Как вы наверное видите - это ведро (в нем лежат мячи, которыми робот стреляет), и ствол с платой управления. В ведре также есть механизм подачи мячей к стволу.
Изюминкой является возможность управления роботом с помощью приложения на Android устройстве (телефон или планшет) через Bluetooth. Для работы приложения необходимо устройство, поддерживающее Bluetoth Low Energy стандарт (фактически минимальная версия Android 4.4). Само приложение написано на Xamarin Forms Фреймворке с максимально возможной поддержкой кроссплатформенности. Это значит, что в будущем, если у проекта будут какие то осязаемые перспективы, можно будет довольно быстро дописать пару модулей и получить аналогичное приложение для IOS. Что то из задуманного еще предстоит дописать , но в принципе уже можно вполне комфортно пользоваться.
Приложение позволяет быстро настроить параметры выстрела, сохранить выстрел (пресет) в памяти программ робота и создать до 5 программ, каждая из которых может содержать до 200 пресетов. Мне кажется этого вполне должно хватить для любого спортсмена. В планах есть идея написать модуль, который бы автоматически создавал программу с заданными программами, но случайным образом. Любую программу можно сохранить в приложении, и в нужный момент загрузить в память робота.
Кроме того, для того чтобы пользоваться роботом в зале, не обязательно даже иметь телефон. Можно загрузить созданные программы в память робота дома, и уже в зале запускать их с помощью ИК пульта от телевизора, аудиосистемы, кондиционера, и вообще любого пульта. Фишка в том, что робот может обучиться командам с любого пульта, запомнить их, и реагировать на них в дальнейшем. То есть покупать отдельный путь нет необходимости.
Также из приложения можно тонко настроить режимы работы двигателей, сервомашинок, звука перед выстрелом и т.п. О настройках я напишу отдельную статью позже.

Вообще, при продумывании конструкции и всего остального я старался использовать максимальное число готовых изделий, которые можно купить на рынке, aliexpress или строительном супермаркете. Так используется ведро, пластиковые канализационные трубы и фитинги, сервомашинки, двигатели. Часть деталей распечатана на 3D принтере.

Ну а теперь немного более подробно про отдельные части робота.

Ствол и электроника.


Выстрелы мячами делает ствол, как бы странно это не звучало :-) . Он изготовлен по технологии 3D печати, и может выполнять повороты:

  • вверх на 40° - этого должно хватить, чтобы имитировать мячи-парашюты, когда мяч падает с высоты на стол

  • вниз на 25° . Я думаю, что большой диапазон наклона ствола вниз не сильно нужен, поскольку роботу достаточно просто перебросить мяч через сетку, либо сымитировать подачу

  • влево и вправо на 25°. Этого должно хватить, чтобы сделать выстрел в любую точку стола за сеткой (то есть на стороне тренирующегося человека)

Я отказался от использования коллекторных (щеточных) моторов, поскольку щетки быстро стираются, эти моторы тяжелые, и крутящий момент на низких скоростях слабоват.
Выстрелы осуществляются с помощью двух бесколлекторных моторов, которые обычно используются  в квадрокоптерах. Это действительно классные и относительно недорогие моторы, которые имеют широкий диапазон скоростей (700-9000 оборотов в минуту), причем управлять скоростью их вращения можно с точностью до 20-30 оборотов в минуту. У меня в приложении в силу ряда причин шаг изменения скорости мотора установлен в 50 оборотов в минуту. Это дает очень плавно настраивать параметры выстрела. Также двигатели легко и быстро реверсируются (меняют направление вращения на противоположное), а значит можно создавать выстрелы с очень сильным вращением.
Всем хороши эти двигатели, кроме одного - ими очень непросто управлять. Здесь нельзя просто подключить батарейку, чтобы мотор начал вращаться. Для этого используется сложнейший алгоритм управления, и непростая схема управления (электроника). Тем не менее на сегодняшний день я решил большинство проблем, и получил стабильно работающую схему с программой управления. Работающий прототип платы выглядит сейчас так:
Вообще изначально плата задумывалась так, чтобы быть универсальной для любой конструкции робота - будет это установка робота на столе, как большинство недорогих роботов Buddy, на треноге (как например Фора Снайпер), или вариант робота с рециркуляцией (повтором - когда отбитые мячи снова выстреливаются роботом). Главное чтобы механизм подачи мячей успевал подталкивать их к стволу. А уже датчик в стволе сам определит, есть ли мяч для выстрела. Момент выстрела плата управления в этом случае выберет сама. Это позволяет плавно настраивать интервал между выстрелами. Приложение позволяет задать интервал в диапазоне 0,5-30 секунд. Это время для каждого выстрела свое, поэтому можно создавать программы с пресетами, в которых паузы между выстрелами меняются от выстрела к выстрелу. Так можно сымитировать какой либо стиль игры и отработать данный стиль на тренировке.

К плате можно подключить до 3 сервомашинок, которые отвечают за поворот ствола. В текущей конструкции используется только две.
Сервомашинки и электронная плата являются частью конструкции ствола, поэтому получился полностью съемный и компактный узел, который можно применять в любой конструкции робота - хоть в любительской, хоть в более менее "фабричной". Вообще, сам ствол одевается на пластиковую канализационную трубу, через которую и подталкиваются к нему мячи от механизма подачи. В общем, большой простор для творчества и роботостроения в дальнейшем :-)

Также плата может управлять двумя типами двигателей механизма подачи:

  • двигателем постоянного тока (обычно с редуктором).

  • биполярным шаговым двигателем.
В обеих вариантах можно настроить скорость вращения двигателя из мобильного приложения, чтобы обеспечить наиболее удобный режим подачи мячей.

Механизм подачи

Я ранее уже писал о том, какие бывают механизмы подачи. Сейчас я использую механизм "вертушку". Он в принципе работает, но обнаружились пара слабых мест, с которыми я сейчас разбираюсь. Механизм собран из канализационной пластиковой муфты 110мм, пары заглушек на эту муфту и  пластиковой канализационной трубы 50мм. Ну и пара деталей распечатаны на 3D принтере.
Таким образом, получился еще один независимый узел, который можно заменить, не меняя ничего в конструкции ствола. Сейчас этот узел вставлен в ведро, но можно использовать его и отдельно, как вот в этом видео
Пример работы робота на длинные дистанции показан здесь

Мне очень хочется сделать конструкцию, которую можно было бы использовать для непрерывной подачи мячей, как настольных роботах более высокого класса. Поэтому конструкция с ведром подходит для этих целей как нельзя лучше. Можно просто ствол разместить сделать вот так:
Думаю, что тот кто видел хоть раз работу робота с непрерывной подачей мячей, поймет о чем тут речь: ствол находится над столом, а ведро с мячами под сеткой, которая улавливает мячи.
Но это пока еще дело будущего...

Мобильное приложение
Позже я напишу отдельную статью о приложении, а пока вот несколько скриншотов:





Комментариев нет:

Отправить комментарий