Урок 13. Управление с обратной связью

1. Обратная связь 

Появление обратной связи в системе означает то, что управляющий объект начинает получать информацию об объекте управления. Обратная связь осуществляется с помощью датчиков, прикрепленных, например, на корпус робота.

2. Точные перемещения

Чтобы поворот не зависел от заряда батареей, можно воспользоваться встроенным в двигатель датчиком оборотов, "энкодером", который позволяет делать измерения с точностью до 1 градуса. Для более эффективного управления задействуем в Robolab "продвинутые" команды, считая что при повороте тележки на 90 градусов левое колесо поворачивается на 250 градусов вокруг своей оси.

3. Путешествие по комнате

Естественно, нормальная среда обитания для робота, построечного из школьного или домашнего конструктора, - это комната с мебелью. И для начала неплохо было бы научиться путешествовать по ней, по возможности не натыкаясь не предметы и не застревая.

Подходящая конструкция для такого робота - это трехмоторная тележка с установленным ультразвуковым датчиком наверху. Этот датчик следует расположить строго горизонтально относительно пола, иначе любая соринка может быть воспринята как непреодолимое препятствие или, наоборот, что-то серьезное не будет замечено.

Программа похожа на движение по квадрату с небольшим добавлением: встречая предмет, робот немного отъезжает назад, прежде чем приступить к повороту.

Можно сделать несколько короче, если заменить отъезд назад с поворотом на месте одним действием: плавным поворотом задним ходом.

Урок 11-12. Двухмоторная тележка

1. Требования к конструкции

Это самая распространенная разновидность роботов. Тележка может быть с тремя точками опоры, две из которых - ведущие колеса, а третья - волокуша, или свободно вращающееся колесико.

2. Процесс построения одной из наиболее простых тележек

Шаг 1. Для крепления моторов, которые будут располагаться по обе стороны от NXT, берем две изогнутые балки:

Шаг 2. В зависимости от расположения балок центр тяжести тележки может быть смещен:

Шаг3. Дополнительные крепления для придания устойчивости:

Все готово для установки контроллера:

Шаг 4. Колеса устанавливаются на 6-модульные оси, втулки предохраняют от нежелательного трения о корпус.

Шаг 5. Конструкция для крепления третьего колеса:

Шаг 6. Элементы подвижного колеса. Длины осей - 3 и 5 модулей. Колесо должно вращаться свободно.

Сборка заднего подвижного колеса. Оси должны вращаться свободно.

Тележка готова.

3. Знакомство со средой Robolab 2.9

Палитра функций включает в себя различные типы команд:

Простейшие алгоритмы
1. Квадрат. По умолчанию считаем, что левый мотор подключен к порту В, правый - к порту С. Проверьте подключение.


Повторяй 4 раза:

• моторы B, C вперед;
• жди N/100 секунды;
• мотор С назад (B продолжает двигаться вперед);
• жди N/100 секунды.

Стоп моторы.

2. Парковка. Напишите самостоятельно программу парковки в гараж (конструкцию строим из подручных материалов).

Занятие 10. Шагающий робот

1. Требования к конструкции

Наиболее подходящим для начального изучения представляется четвероногий робот. Робот на четырех ногах устойчив, как табурет При правильном соединении он будет двигаться по прямой линии, притопывая подобно маленькому слонику. Его первая задача проста - идти вперед.

Требования к конструкции:

• механизм должен стоять на поверхности, упираясь только на четыре конечности, каждая из которых не может совершать вращительное движение вокруг одного из центра;
• движение конечностей должно быть возвратно-поступательным;
• в конструкции робота запрещено использование колес, соприкасающихся с поверхностью земли;
• конечности робота приводятся в движение одним мотором с помощью механической передачи;
• мотор присоединен к источнику питания;
• центр тяжести робота должен быть смещен вперед по ходу движения.

2. Процесс сборки

Шаг 1. Единственный привод обеспечит прямолинейное движение робота:

 Шаг 2. 15-ти модульные балки крепятся к мотору и к угловым балкам из дополнительного набора. NXT крепится к угловым балкам:

Шаг 3. Ведущие оси будут разной длины: 5 и 6-ти модульные. Они вставляются в мотор с двух сторон так, чтобы из соответствующих балок выступали части осей длиной ровно 1 модуль.

Шаг 4. На ведущие оси насаживаются 24-зубые шестерни. Остальные штифты крепятся на бежевые штифты-полуоси. Синие для этой цели не подойдут, поскольку создают очень большое  трение.

Шаг 5. Выравнивание крайних шестеренок. Все 4 основные шестерни (24 зуба) должны быть расположены так, чтобы пары отверстий на них были строго параллельны друг другц. Расположение 40-зубых центральных шестерней не играет роли.

Другой способы выравнивания:

Шаг 6. Часть из восьми гладких штифтов вставляется а 24-зубые шестеренки симметрично относительно центра большой шестерни. И ровно наоборот с другой стороны: то есть если справа от NXТ они были ближе к центру, то слева должны быть дальше от центра. Штифты серые!!!

Со второй стороны штифты вставлены противоположно относительно первой:

Шаг 7.  Ноги робота должны быть одинаковыми, но их длину можно менять.

Установка конечностей:

С другой стороны конечности встают в противофазе.

Шаг 8. Для запуска шагающего робота потребуется такая же простая программа, как и для запуска тележки. Однако следует обратить внимание, что в предложенной конструкции мотор должен вращаться не вперед, а назад. Если запустить его вперед, робот будет пританцовывать на месте, почти не перемещаясь.

Программа в Lego Minstorms NXT программа будет выглядеть следующим образом:

Итак, робот пошел. Теперь вам предоставляется свобода творчества. Варьируя длину конечностей, размер "плеча" и "колена", смещение центра тяжести, можно получить самые неожиданные эффекты в "походке" робота. Можно нацепить "башмачки".

Фотоотчет. Первый шагающий робот готов. Он оказался и самым скоростным. Автор - Андрей Галузин.

Собираем роботов.

На старт!