Малый робот Rash 1. Малая роботизированная передвигающаяся платформа.

rash1 3
rash1 1
rash1 2

Что такое робот Rash 1?

Робот Rash 1 – это робот – конструктор на базе Arduino для студентов и школьников.

Робот Rash 1 – это робот – конструктор на базе Arduino, набор для начинающих робототехников. Идеально подходит для STEM центров и для общеобразовательных школ типа K-12.

Образовательный робот Rash 1 был создан командой разработчиков Endurance для того, чтобы на его базе помочь студентам, школьникам и любителям создать своего небольшого колесного робота.

Навыки и знания (программирование и схемотехника), получаемые при работе с роботом Rash 1:

  • понимание работы электрической схемы устройства
  • знакомство с комплектующими
  • частичное или полное изготовление или просто сборка основной платы устройства
  • знакомство с платформой Arduino Nano
  • знакомство с ПО Arduino IDE
  • понимание работы программы для микроконтроллера
  • знакомство с протоколом UART
  • навык программирования микроконтроллера Arduino Nano
  • получение представления и навыков изготовления устройства и его наладки

Развитие навыков и знаний, используя Rash 1

  • организация двухсторонней связи с устройством
  • организация индикации работы устройства — например, используя RGB-светодиод с общим анодом
  • организация непосредственного аппаратного управления устройства — например, подключение кнопки
  • получение представления принципа работы и опыта использования ультразвукового датчика дальности — например, использование датчика для предотвращения столкновений
  • получение представления принципа работы и опыта использования датчика освещенности — например, использование значений датчика для автоматического вкл/откл передних светодиодов-фар

Устройство

Робот представляет собой двухэтажную платформу-основание, на которой установлены редукторы с двигателями, плата электроники, видеокамера, маршрутизатор, батарейный отсек, а так же два ярких светодиода спереди платформы. Плата электроники содержит микроконтроллер ATmega 328 (в схемотехнической обвязке платы Arduino Nano), драйвер двигателей, ульразвуковой измеритель расстояния, а так же содержит индикаторно — управляющие средства в виде светодиодов и кнопок. Маршрутизатор необходим для организации связи с роботом и представляет собой модель TPLink MR3020 работающую под управлением системы CyberWRT и содержащей необходимые модули для связи с микроконтроллером.

Функционирование

Данная модель может работать в двух режимах: автономном и управляемом.

В автономном режиме робот осуществляет прямолинейное движение вперед пока не встретит препятствие. Препятствие детектируется на расстоянии 20-40 см по ходу движения. В случае обнаружения препятствия запускается алгоритм изменения направления движения — робот совершает вращение по одному из четырёх вариантов, выбранному случайным образом. После определения направления движения, которое не содержит препятствий робот начинает прямолинейное движение в выбранном направлении. В случае застревания робота введено ограничение на длительность движения вперед — 20 секунд, спустя это время робот останавливается и движется назад несколько секунд.

В режиме удалённого управления робот выполняет команды оператора. Оператор подключается к маршрутизатору (по Wi-Fi в локальной сети или через интернет) и получая видеопоток с камеры робота, нажимая на кнопки управляет роботом: выдаёт команды вперд, назад, поворот влево, поворот вправо, вкл/откл освещение (фары — яркие светодиоды, установленные спереди робота). Для подключения не требуется специального программного обеспечения — всё происходит из браузера устройства, с которого произведено подключение к роботу.

Кому это нужно

Данная модель может быть использована:

  • начинающими специалистами в области роботостроения
  • компаниям для быстрой разработки своей макетной версии робота под конкретные задачи

Как это использовать

Несмотря на то, что данная модель робота является внутренней разработкой компании она может быть использована в качестве прототипа:

  • в качестве тестовой модели для постройки и исследования прототипа робота под конкретные задачи
  • для удалённого мониторинга (удалённый контроль площадей, сбор измерений при установке соответствующих датчиков

Характеристики

Питание: 3хААА, 4,5В

Размеры (В Х Ш Х Д): 10 Х 17 Х 23 см

Масса:
— 700 г.

Запас хода: ~ 60 минут.

Связь: подключение через Wi-Fi как к точке доступа или интернет

Качество видео: зависит от установленной видеокамеры (2 МП) или HD720

Наличие подсветки дороги впереди робота: имеется, управляется оператором

Скорость: регулируется оператором. ~1-3.5 км / ч.

Автономный режим работы: имеется

Диапазон измерения дальности: 20-40см с точность +/- 2 см

Преимущества

  • простота реализации
  • беспроблемность повторной сборки в результате использования легкодоступных готовых комплектующих
  • наличие программной документации, описанный протокол взаимодействия между микроконтроллером и маршрутизатором

Дополнительные доработки

Анализ результата разработки и последующее развитие изложено в отдельном документе. Если изложить доработки кратко:

  • реализация выдачи звукового сигнала – разработка генератора звуковых сигналов с определённой частотой.
  • выравнивание скорости колёс при прямолинейном движении, используя оптические датчики и оптических энкодер для колёс.
  • реализация автоматического включения/отключения фар, используя датчик освещенности.
  • повышение надёжности определения расстояний до впередистоящих объектов путём увеличения УЗ датчиков до трёх.
  • организация питания на базе двух Li-Ion аккумуляторов типоразмера 18650 и интегрального стабилизатора напряжения.
  • разобрать и смазать редукторы двигателей силиконовой смазкой для устранения скрипов.
  • оценить увеличение питающего напряжения до 7,0-7,5В. При этом учесть что придётся пересчитывать и перепаивать резисторы для светодиодов, чтобы не допустить превышения максимального выходного тока вывода МК.
  • при резкой смене состояния (начало движения или остановка) реализовать плавное изменение скорости движения, функция изменения может быть линейной или экспоненциальной.

Интеграционные работы

Наличие описанного и известного протокола взаимодействия между микропроцессором и маршрутизатором позволяет представить робота двумя автономными частями — управляющей и исполнительной — каждая из которых может быть использована в других проектах, где может потребоваться функционал передвижной платформы или блока управления в качестве устройства удалённого управления.

rash 1
rash 2
rash 3
rash 4
rash 5
rash 6
rash 7