Строим робота на "кубок РТК"

Arhat109-2
Offline
Зарегистрирован: 24.09.2015

Начинаем подготовку к кубку РТК. Тема для обсуждения, выбора наиболее перспективных решений для задачи по возможности полностью автономного прохождения этого лабиринта и сбора максимального количества очков.

А пока:

В качестве шасси за основу взяли схему "Луноход-1" как наиболее проработанную с т.з. проходимости нашей наукой. Смотрели много чего, в т.ч. и марсианских роботов и варианты на гусеницах в т.ч. с изменяемым углом атаки (лидеры 2-х последних кубков от Санкт-Петербургского Кадетского Корпуса).

Решили что для автономного прохождения лабиринта потребуется снабдить робота множеством датчиков и управляющих элементов, поэтому за основу пока взят вариант "модульного" построения с "умными" модулями - каждый со своим микроконтроллером и связью между ними на базе протокола I2C.

Шасси на базе модуля "спаренное мотор-колесо" с 2-я ведущими колесами с тензодатчиками давления на грунт каждое, на балансире с эл.магнитом - блокиратором и двумя серводвигателями для возможности изменения клиренса и наклона пары колес: тут планируем применять свои НАНО, по 1 шт на спаренный блок "мотор-колесо" по типу "Луноход-1".

Таких 4шт, на каждом: драйвер управления парой моторов (4 ноги, 2ШИМ) + датчики давления на грунт (2АЦП) + 2 управляемых ИК-датчика препятствия (вперед и сбоку) от пары колес промеж них (2АЦП+2 спаренных ШИМ на оба датчика управление: яркость + усиление) + эл.маг. блокиратор колес (1пин) + 2 сервы на управление клиренсом колеса (2ШИМ). Итого 13 пинов из них 6 ШИМ и 4 АЦП + 3цифры.

Кроме этого, планируется 2 манипулятора на единой вращающейся платформе с сервами, датчиками цвета, дальности и камерами + блок приема-передачи (на чем? Есть модули на 433Мгц). Камеры в основном для сквозной передачи картинки оператору (вдруг не получится полностью автономник).

Вот тоже размышляю - получится ли связать всё это чудо по I2C или стоит думать что-то ещё? В качестве "главного" модуля - STM32F405 (Амперка "Искра", JS-код выпиливается, есть 31 нога управления).

А ещё у дитенка есть идея поставить наши микрофонные уши с сервой и дополнить робота "говорилкой" и сделать дополнительно голосовое управление. Интересно показать "спектакль" по самотестированию робота перед запуском..

Пока составляется "список" чего надо докупить для сборки, принимаются идеи и предложения. :)

Nosferatu
Offline
Зарегистрирован: 04.11.2012

Почему STM32F405? Для голосового управления и видео камер лучше сразу выбрать что-то с видео и аудио картами.

Arhat109-2
Offline
Зарегистрирован: 24.09.2015

Во-первых, она тупо уже есть (приз за Робофест-2017), а во-вторых, у неё есть нормальный комплект DSP и float инструкций и частота под 160Мгц  - на мой взгляд более чем достаточно. И памяти не с "гулькин нос" а чуть поболе.

Возник вопрос: можно ли приспособить под мотор-колеса бесколлекторные движки, скажем типа 2212 1000kV (самые распространенные на Али)? Если их снабдить планетарными редукторами 100:1 или более, 2-4шт (вариант: пробуксовка остальных колес) стронут с места тележку весом 3-6кг? Как управлять ими на малых оборотах и большой нагрузке (троганье с места) или "ну её нафиг"?

Nosferatu
Offline
Зарегистрирован: 04.11.2012

Arhat109-2 пишет:

Возник вопрос: можно ли приспособить под мотор-колеса бесколлекторные движки, скажем типа 2212 1000kV (самые распространенные на Али)? Если их снабдить планетарными редукторами 100:1 или более, 2-4шт (вариант: пробуксовка остальных колес) стронут с места тележку весом 3-6кг? Как управлять ими на малых оборотах и большой нагрузке (троганье с места) или "ну её нафиг"?

Надо узнать крутящий момент этого движка, тогда можно прикинуть при каких передаточных числах и диаметре колеса на, что он способен.

С шаговыми двигателями было бы попроще, чем с редуктором. И мощность на малых оборотах и разгон. Но возможно будет дороже процентов на 40, чем с редуктором. Надо считать.

Arhat109-2
Offline
Зарегистрирован: 24.09.2015

Не видел или не по глазам шаговики с весом 5-10-20грамм. Бесколлекторники (0907, 1104, 1806, ...) - есть и на пропеллерах выдают неплохой тяговый момент от 60 до 180 грамм тяги при токах до 3-5А. Можно попробовать перемотать двигло на меньшие токи и большее число ампер-витков. По идее в таком разе упадет kV, но вырастет тяга при меньших оборотах. В общем мелкие бесколлекторники, что нашел, выдают "в среднем" 3-6 грамм тяги на каждый ватт электрической мощности на подобранном пропеллере.

Применения бесколлекторников кроме вертолето-самолето- строения - не нашел. И что там с пусковыми токами и крутящим моментом на малых частотах - не в курсях. Если кто-то может подкинуть ссылки по применению их, например в автомодельном спорте - буду благодарен. Равно, интересны очень мелкие шаговики, если такие есть: диаметром до 20-25мм и весом 5-20грамм. Ну и "что они могут", конечно..

По вентильным (бесколлекторным) движкам. Судя по их устройству - это обыкновенные ДПТ, с такой же мех. характеристикой, только с "электронным" коллектором. Соответственно, тяговый момент на малых оборотах и пусковой момент и токи должны быть большие, что внушает интерес. Ещё подумалось, что если драйвером подать на него не "бегущую", а стоячую волну, то он должен фиксироваться в нужном положении как шаговик, но только токи будут запредельные в связи с малым омическим сопротивлением или напругу надо регулировать отдельно.

В общем, похоже НАНО потребуется отдельно на управление парой бесколлеторников заместо "драйвера" .. тогда можно навешать только "мосфетные мосты" отдельно. А4606 - есть ещё в достаточном количестве, но они на 4-5А..

Arhat109-2
Offline
Зарегистрирован: 24.09.2015

Слегка разобрался с этими бесколлекторниками, кое что стало понятней. В общем применение для наземных тележек сильно сомнительно из-за сложностей запуска, особенно в варианте "без датчика положения ротора". Жаль .. а так прямо просится поставить Нанку в качестве контроллера пары движков с дополнением мосфетными ключами..

А по поводу шаговиков - есть варианты мелких шаговиков с диаметром корпуса до 20мм и весом до 20гр?

Nosferatu
Offline
Зарегистрирован: 04.11.2012

В таких габаритах мощности маловато будет.

1

2

3

Arhat109-2
Offline
Зарегистрирован: 24.09.2015

Пасибки. С вашей помощью нашел ещё PM15S-020, PM20L-D20, а также сайт производителя с ТТХ .. в общем грустно: тяговый момент сильно падает с увеличением оборотов и сами обороты - слишком невелики до 500-600rpm это в общем-то "ниочем", хотя момент очень даже приличен: для PM15S-020 на малых оборотах аж 20гр*см при собственном весе в 9 грамм и токе потребления всего в 0.45А .. нехило, но очень медленно.

Ушел разбираться с бесколлекторниками .. как там у них с процессом запуска с места..

Arhat109-2
Offline
Зарегистрирован: 24.09.2015

Пошукал готовые ESC-контроллеры для бексоллекторников.

Увы, они все практически повторяют одну и ту же эл. схему на одном и том же микроконтроллере И практически "без вариантов" ориентированы на "пропеллерное" применение бесколлекторников, ибо их схема упрощена и удешевлена "до безобразия". В частности, контроль положения ротора почти везде делается по бесконтактному способу, зачастую анализируется только 1 фаза (вход АЦП = 1шт), пуск вызывает проблемы типа "ручка газа должна стоят тут, мнакче фигвам". При этом "3-х копеечное" решение (как правило одно и тоже!) стоит как сам вертолет ..

Как теперь понимаю, вполне по силам создать из Ардуино (и даже Нано) драйвер пары таких моторов, который будет способен правильно контроллировать запуск и ситуацию малых оборотов с шансом заклинивание мотора, а также поддерживать требуемую скорость вращения или вовсе "фиксировать" мотор на месте как шаговик.

Вопрос: Есть где-то уже такие готовые драйвера для применения в вариантах "возможно заклинивание вентильного двигателя"? Киньте ссылками, буду признателен. Для этой темы - очень актуально..

 

Arhat109-2
Offline
Зарегистрирован: 24.09.2015

Так, с моторами вроде как разобрался. Есть gimbal бесколлекторники на небольшие токи с возможностью фиксации вала в нужном положении .. но они все бо-ольшие заразы. :(

В общем заказал 8шт JMT 1806 - 2300kV 2-3S на токах 6-8А расчет показывает момент в районе 340 гр*см, что очень неплохо. Как придут, буду их перематывать под gimbal 80-100kV на токи 1-3А. По идее, момент должен ещё возрасти. 18граммовый мотор с тягой за 300гр*см, за 370 рублев - "очень даже неплохо".

Вопрос в контроллере. Можно ли запилить ESC-контроллер и на чем, чтобы его уложить на статор этого мотора (Ф статора = 23мм)? В качестве выходных полумостов ещё есть AO4606 ..