latikovar/mipt_fab_bot

Arduino based vehicle with remote radio control

MIPT_FAB_BOT

Задача

Разработать передвигающегося робота для преодоления полосы препятствий, включающей (в порядке прохождения):

• Бассейн с зефирками
• Эстакаду
• Проезд по тунелю, выход из которого открывается светом
• Лопанье шарика.

Робот не должен быть гусеничным или иметь абсолютно круглые колеса. Приветствуется сделать максимально интересного робота.

Решение

Шагающие машины, несмотря на их интересность, были отвергнуты из-за их сложности в изготовлении и отсутствие гарантии успешного решения задачи в условиях ограниченного времени.

В ходе планирования КБ "Инвалид" было принято реализовать классическую, надежную как швейцарские часы схему с полным приводом, двумя двигателями (по одному на 2 колеса каждой стороны) и жестко закрепленными колесами - поворот осуществляется разностью скоростей на правой и левой стороне.

Для преодоления бассейна требовалась большая устойчивость и проходимость. Поэтому центр тяжести был опущен переносом аккумуляторов под днище и установкой больших колес для увеличения дорожного просвета, передаточное отношение двигатель-колесо 1:3.

Колеса из нескольких слоев 3мм фанеры с сапогами на ободе, отсюда одно из рабочих названий - "Пошло поехало". В роли полуосей выступают болты М5. Слоеное колесо зажимается гайками на полуоси. Крепление колес к кузову напечатано на 3D принтере, полуоси в нем фиксируются контргайками так, чтобы свободно вращаться.

Ведомые шестерни располагаются на колесах и зажаты дисками с обеих сторон. Диски фиксируют ведущую шестерню и исключают ее боковые перемещения. Ведущая шестерня вообще говоря может перемещаться по валу двигателя, но держится плотно.

Для увеличения жесткости, кузов сделан двухслойным, верхний слой стоит на стойках на расстоянии от днища. Напечатать стойки не получилось, они были заменены на набор вырезанных из фанеры шайб.

Для открытия туннеля были реализованы огни на светодиодных лентах. А именно: автоматические поворотники и тормозные огни, габариты, включающиеся с пульта фары.

Пульт был собран на макетной плате, без корпуса. Управление осуществлялось двумя джойстиками, каждый управлял "газом" со своей стороны. Нажатия на джойстики активировали фары и пушку.

Пробитие шарика осуществлялось пушкой. Конструкция основана на таковой у страйкбольных приводов: шестерня с отсутствующими зубьями оттягивает подрезиненную рейку пока зубья не закончатся, после чего рейка отстреливает. На конце рейки закреплено лезвие. В результате испытаний оказалось что PLA не выдерживает таких ударных нагрузок, рейку разрывает и ее кусок отстреливает вместе с лезвием, что добавляет эффектности и поражающей способности. Поэтому рейка была склеена для единственного реального выстрела, с чем справилась.

Крепилась пушка стяжкой из-за нехватки времени. На случай отказа к передней части робота была прикреплена спица из проволоки.

Оборудование и материалы

• Arduino UNO x2 - пульт и "мозги" машины

• Сервопривод постоянного вращения FS5103R - привод шестерни пушки

• Коллекторные двигатели x2 - привод колес

• Motor shield - подключение коллекторных двигателей

• 2x 18650 с блоком - питание

• Адресная светодиодная лента WS281X - огни

• Радио модуль NRF24L01 - передача и прием сигнала

• 3D принтер Creality Ender-3 S1 Pro + PLA - печать креплений колес и двигателей, пушки

• GCC Laser Pro Spirit GLS 4.10 - лазерная резка 3мм фанеры: колеса и корпус.

• Болты M5 - полуоси

• Болты M3x8, M3x50 - крепление двигателей, корпуса, аккумуляторного блока, сборка пушки.

• Freecad, Solidworks - проектирование деталей под 3D печать

• CorelDraw, Inkscape - проектирование деталей под лазерную резку.