Mokslo sriuba – robotai

Robotų eros pradžia
Interneto TV laida „Mokslo sriuba" – tai ne pelno siekianti jaunų žmonių iniciatyva populiarinti mokslą visuomenėje. Kas antrą šeštadienį „Mokslo sriubą" galima ragauti adresu http://www.mokslosriuba.lt. „Mokslo sriuba" kuriama bendradarbiaujant su Baltijos pažangių technologijų institutu. Patronažą šviesiai suteikia Lietuvos nacionalinė UNESCO komisija.

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.