Robotų intelektas – H-tiltas

H-bridgeH-tiltas (angl. H-bridge) – vienas iš populiariausiai naudojamų elektronikos komponentų robototechnikoje.  Kas tai ir kam jis reikalingas?

Su H-tiltu galime keisti poliariškumą apkrovai, o tai labai patogu valdyti pastovios srovės kolektorinius variklius. Kam naudojami varikliukai robototechnikoje manau nereikia pasakoti 🙂

Kodėl pavadintas H-tiltu? Pažiūrėjus į principinę schema – jungimas labai panašus į H raidę, nuo to ir kilo pavadinimas.

h-bridge-swich

S1-S4 – jungikliai, M – kolektorinis variklis. Sakysim, kad S1=0 – jungiklis išjungtas, S1=1 – jungiklis įjungtas.

Kai {S1,S4}=1 ir {S2,S3}=0 – variklis sukasi pagal laikrodžio rodyklę (sąlyginai)

h-bridge-switch-right

Kai {S2,S3}=1 ir {S1,S4}=0 – variklis sukasi prieš laikrodžio rodyklę

h-bridge-swich-left

Reikšmių lentelė:

S1 S2 S3 S4 Rezultatas
1 0 0 1 Sukasi pagal laikrodžio rodyklę
0 1 1 0 Sukasi prieš laikrodžio rodyklę
0 0 0 0 Laisvas variklio sukimasis
0 1 0 1 Variklio stabdymas
1 0 1 0 Variklio stabdymas
1 1 0 0 Neleistinas jungimas
0 0 1 1 Neleistinas jungimas

Toks jungimas deja turi savo trūkumų – yra valdymo kombinacijų, kurių naudoti draudžiama – gaunamas trumpas schemos jungimas.

Supaprastintas H-tilto pavyzdys – elektrinė schema kurioje naudojamos dvi rėlės (R1, R2) ir 2 jungikliai (S1, S2):

h-tiltas-relay

Čia valdymas kur kas paprastesnis. Kai S1=1 ir S2=0 – variklis sukasi pagal laikrodžio rodyklę

h-bridge-relay-right

ir kai S1=0 ir S2=1 – variklis sukasi prieš laikrodžio rodyklę

h-bridge-relay-left

Reikšmių lentelė:

S1 S2 Rezultatas
1 0 Sukasi pagal laikrodžio rodyklę
0 1 Sukasi prieš laikrodžio rodyklę
0 0 Variklio stabdymas
1 1 Variklio stabdymas

Rėlinis variklių valdymas retai kur naudojamas, nebent reikia apkrauti didelio galingumo pavaras. Jų minusas tas, kad nėra galimybės reguliuoti variklio apsukų. Bet šiuolaikinėje radioelektronikoje H-tiltai daromi tranzistoriniai o kai kuriais atvėjais naudojamos specializuotos mikroschemos, pvz L29Xx

Robotų intelektas – robotuko principinė schema

Linijos sekimo robotuko princinė struktūrinė schema

Robotuką sudaro 5 atskiri komponentai

1. Maitinimas (AKB) – akumuliatoriaus blokas – 2 x TR18650 akumuliatoriai, dėl masės, patogumo ir dydžio sumontuoti 1-mame aukšte. Planuose pastatyti akumuliatorių įtampos matuoklį. Maitinimas paduodamas tiesiai į kontrolerį ir varikliukų valdymo H-tiltą.

2. Linijos sekimo infraraudonųjų spindulių davikliai (IR) – linijos vietos nustatymui. Gauti duomenys perduodami tiesiai į kontrolerį.

3. Kontroleris (MK) pagal gautus duomenis iš IR siunčia valdymo signalus į H-tiltą

4. 2 x H-tiltas – varikliukų valdymo blokas, juo galima iš kart valdyti 2 varikliukus

5. 2 varikliukai (M), kurie suka per reduktorių vikšrinę važiuoklę.

Testinės aikštelės maketas

Robotų intelektas   Linijos sekimo rungtis

   Važiuoti į varžybas neišbandžius savo kūrinio – savižudybė. Robotas kaip ir gaminamas, o kur jį testuoti? Gamintis savo testinę aikštelę ant kurios mokysimės, treniruosimės ir šiaip bandymus darysim.

   Nusprendėme aikštelę daryti mobilią ir transformuojamą. Kadangi pagal varžybų nuostatas minimalus lanko spindulys  – 20 cm – darome iš kvadratų, kurių kraštinė bus min 40 cm. Vienus kvadratus darysime su 900 spinduliu, kituose kvadratuose – tiesios susikertančios linijos. Vaikai atitempė presuotų drožlių plokštę, kažkur 1,5×1,5 metro – mažoka, bet sakė žino kur dar yra 🙂 Puiku, laikinai dedu į kampą, tiksliau ten kur niekam netrukdys ir akys neužklius… o ten jau stovi lenta presuoto popieriaus, su gražiais kanteliais ir viena pusė idealiai dažyta baltai. Ir jos dydis toks… sakyčiau net per daug tinkamas mūsų poreikiams. Ilgai nelaukus – pas direktorių – yra reikalas, ten ta lenta gal nereikalinga, gal galima išmainyti į ką nors. Pasirodo ji senais gerais laikais buvo naudojama kaip ekranas projektoriui, dabar jau pamirštas daiktas ir laukia savo eilės kokiam nors geram darbui. O ji kaip tik ir tinka mums!!!

   Geri dėdės supjausto lentą į 12 40×40 cm kvadratų. Kam bėda su matematika – aikštelė pas mus bus 3×4 kvadratai. Minimum reikia 4 plokščių su spinduliu ir 6 su tiesėmis – ovalas gausis ir gana didelis.

Parengiamieji darbai – supjautos plokštės, aerozolinių juodų matinių dažų buteliukas, lipni juosta, liniuotė, pieštukas, žirklės, vatmanas (kietesnis a3 formato popierius – didesnio negavau), klijai.

Pirmiausia nusibraižom ir iškerpam trafaretus, prieš tai suklijavę 2 a3 formato popieriaus gabalus į beveik a2 formatą. Vieną iš būsimų nudažytų kvadratų bandau išklijuoti lipnia juosta – įdomu kaip geriau dažyti – su trafaretu ar lipnia juosta – pabandysim

Pirmas bandymas – su lipnia juosta. Kreivokai gaunasi, išplaukia dažai.

O čia jau su trafaretu, kokybė panaši, o darbo trigubai mažiau, o gal ir daugiau.

Truputį išsilieja dažai, bet mūsų poreikius tokia kokybė tenkina. Jei kas – nepatingėsiu ir acetonu nuplovės perdarysiu – dabar žinau kas kur ir kodėl 🙂

Pirmoji trasa – kol kas tik 2×2

Terla, po darbų reikės acetono arba skiediklio…

Antroji trasos versija. Visas darbas vyko virtuvėje – dažai tai acetotiniai ir šeimyna sumigusi – minimalus triukšmas ir kvapas – todėl teko apsiriboti plotu ir trasos dydis – 2×3

Belieka dėti robotą važinėti.

Robotų intelektas – keliamės į 2-trą aukštą

   Su pavara ir maitinimu išsiaiškinome – lipame į "antrą aukštą", kuriame bus visi valdymo mazgai ir smegenys. 2-tro aukšto perdangą užsibrėžiau padaryti iš organinio stiklo – permatoma, viskas matosi, gražu. Tik rankos kreivos 🙂 Sugadinau gal dvi plokštes net nepradėjęs darbų – tai skylę ne toj vietoj išgręžiau, tai kreivai nupjovęs su švitriniu dar pataisyt mėginau… Spjoviau į visus tuos grožius – laikinai tiks ir iš fanieros. Prie viso to dar mums reikės ir 6-kampių kojelių (strypelių) su sriegiais galuose ir žinoma varžtelių M3. Strypelius 35 mm ilgio radau www.rcl.lt su varžteliais buvo linksmiau – pamačiau juos senukuose ir dar tokius, kad jie mane sužavėjo – 2-jų ilgių (10 mm ir 20 mm) su galvutėje esančiu 2,5 mm šešiakampiu. Idealu paslėpti galvutę, patogu prisukti. Paėmiau visą saują… Džiaugiausi kol nepabandžiau tuo šešiakampiu prisukti varžto – į pusę jis net nelindo, į kitą pusę lindo bet taaaaip kreivai, kad užveržinėt jau darėsi baisoka – ims ir prasisuks. Gerai nors kad perdanga iš fanieros – medis yra medis.

Problema: kadangi varžtų nelabai pasukinėsi – reikia sugalvoti kaip lengvai ir neskausmingai išpjauti 2-tro aukšto panelėje skylę akumuliatoriams išimti.

Robotų intelektas – vikšrinė važiuoklė

   Mums pasitarus ir man nusprendus Robotų intelekto – Linijos sekimo rungčiai buvo pasirinkta vikšrinė važiuoklė. Yra savų privalumų ir savų trūkumų. Vienas iš didžiausių minusų – greitis, nes rungtis juk laikui. Bet yra ir didelis pliusas – vikšrai – ateities projektams lauko sąlygomis nepakeičiamas dalykas, taip pat labai paprastas valdymas bei manevringumas.

Tamiya 70108 Tracked Vehicle Chassis

   Beieškant interneto platybėse didelio pasirinkimo neradau. Japonu firma "Tamiya" gamina tokius žaisliukus ( ir ne tik tokius). Amazonėj jo kaina 22,53$, puolam prie kalkuliatoriaus – tai yra apie 61 Lietuvišką pinigą (priklausomai nuo dolerio kurso). Nustebino tai, kad jis komplektuojamas su 1 (vienu!) jegos varikliu ant ašies. O tai kaip valdyti? Kaip sukinėtis? Teks dar paišlaidauti ir prie šito gėrio pirkti reduktorių su 2 jėgos varikliais  – atskirai kiekvienam vikšrui 🙁 Papildomi 9,26 užsienietiški doleriai.

   Marketingas yra marketingas, jie (pardavėjai) tai puikiai supranta ir "komplektuoja" abu gėrius i vieną daiktą – padaro nuolaidėlę ir viską parduoda už varganus 31,72$ – apie 86 LT. Malonu kad nors siuntimas nekainuoja. Nors tas nemokamas siuntimas irgi atsirūgo 🙁

   Užsakiau, sumokėjau, gavau patvirtinimą kad išsiūsta ir nustebau kad po savaitės jau turėjau rankose. Šiaip siuntiniai iki mano kaimo su šaligatviais keliaudavo nuo 2 savaičių iki… oj ilgai. Vienas siuntinukas po pasaulį bastėsi pora mėnesių kol mane pasiekė. Paštininkė atnešė dėžutę visą sulamdytą ir sumaitotą – matė ji vargo… užklijuotas lipdukas – siunta pažeista. Užfiksuot jie užfiksavo kad kažkas ne taip, o kas už tai atsako? Pakuotojas, siuntėjas ar paštininkas, kuriam visiškai dzin ką jis ten neša…

http://www.inforeg.lt/pack01.jpg

   Vis tik nusišypso ir man saulė iš padangės – pats siuntos turinys nesugadintas – ten nėra ką gadinti. Konstruktorius "pasidaryk pats" – krūva plastmasinių detalyčių ir instrukcija intelekto nesugadintiems žmonėms. Nors surinkinėjant reduktorių teko pora kart žvilgtelėti į piešinukus 🙂

   Valanda darbo ir aš jau turiu savo grobį ant stalo. Na gražu, o jei dar ir važiuos…

   Prie jėgos varikliukų iš kart prilitavau laidus ir po kondensatorių šiukšlėms filtruoti. Čia juk kolektoriniai varikliukai ir jų šepetėliai labai mėgsta kibirkščiuoti…

   Kokybė tikrai patiko, nebuvo nei vieno niuanso kad kažkur nesueina, kažkas nesigauna ar dilde (peiliu) kažką pataisyti reikia. Matyt tikrai originalas (tikiuosi) 🙂 Patys vikšrai pagaminti arba iš įdomios gumos arba iš mikštos plastmasės. Medžiaga nenusakoma, bet jie surenkami, minkšti ir galima reguliuoti jų ilgį.

   Išvada – su pirkiniu neprašoviau, o gal tiesiog pasisekė…