[Novinky] [Pravidlá] [Roboti] [Poradňa] [Archív]

W4LR

Autor(i): Martin Chrien, Róbert Naništa

Základné údaje

Ridiaci procesor: AT90s2313

Veľkosť pamäte: 2 kB

Frekvencia: 8 MHz

Senzory:

Pohon: 8 x servo C5077

Napájanie: 2 x 4.8V NiMH

Programovací jazyk: Keil-C

Zaujímavosti:

Domáca stránka robota:

Popis

Štyri servomotory sa umiestnili do kolennej oblasti a slúžia zároveň ako kĺb. Štyri ďalšie do oblasti "panvového kĺbu", ktoré dokážu nohy nakláňať iba v jednej rovine. Tieto motory tiež slúžia aj ako kĺby. Ramená nohy vyrobené z duralu spolu so servomotormi sú zavesené na jednoduchej platforme. Takéto riešenie bolo vybrané z dvoch dôvodov. Jedným z nich je fakt, že takto sa dá dosiahnuť najpresnejšie možné polohovanie. Druhým dôvodom je odľahčenie motorov použitých ako bedrový kĺb, keďže zvyšné servomotory sú umiestnené priamo na ramene.

Obr.1 Celkový pohľad na robota.

Podľa vyjadrení odborníkov, dobrý nápad sa dá technicky zrealizovať aj do dvoch týždňov ale vytvoriť k nemu spoľahlivo fungujúci riadiaci program môže trvať aj dva roky. Preto bolo potrebné postaviť čo najjednoduchšiu konštrukciu a väčšinu vymedzeného času na tento projekt venovať programovaniu.

Na začiatku bol určený cieľ, ovládať pohyb funkčného modelu robota dopredu a dozadu bez zmeny smeru pohybu s možnosťou overiť rôzne algoritmy riadenia a typy chôdze.

Z uvedených dôvodov bol navrhnutý riadiaci program, prostredníctvom ktorého je možné polohovať každý servomotor nezávisle od ostatných. Jednotlivé polohy sa uložia do pamäte a neskôr sa tieto polohy cyklicky vysielajú do motorov, čím sa v reále generuje chôdza. Nevýhodou takéhoto riešenia je to, že každý krok sa musí dopredu nastaviť samostatne, čo je časovo náročné a zároveň aj nepresné.

Vzhľadom na to, že robot zatiaľ nedisponuje žiadnymi senzormi a teda nedokáže zistiť ako vyzerá povrch prostredia v ktorom sa pohybuje, javilo sa toto riešenie ako najvhodnejšie.

Presné šírkovo modulované impulzy, ktorými sa polohujú modelárske servomotory sa generujú v závislosti na časovači riadiaceho počítača a do motorov sa vysielajú cez port tlačiarne. Z bezpečnostných dôvodov boli použité invertujúce oddeľovače (logické negátory).

Riadenie štvornohých kráčajúcich robotov

Štvornohé kráčajúce roboty je možné riadiť tromi základnými spôsobmi.

Prvý z nich, ktorý sa javí ako najjednoduchší z pohľadu stability a nosnosti robota, je vykročenie vždy iba jednou nohou, kým zvyšné tri slúžia na udržanie rovnováhy. Toto, na prvý pohľad jednoduché riešenie však tiež potrebuje vhodný algoritmus na zaručenie stability. Za predpokladu, že robot je symetrický a jeho ťažisko sa nachádza v strede konštrukcie, pri zdvihnutí jednej z nôh sa zmenší oblasť stability a ťažisko sa presunie mimo túto oblasť.

Obr. 2 a) všetky nohy na zemi, ťažisko v strede konštrukcie
b) pravá predná noha zdvihnutá, zmena stabilnej oblasti, ťažisko mimo tejto oblasti

Návrat ťažiska do oblasti stability sa môže dosiahnuť vhodnou zmenou uhlov ramien oporných nôh. Do úvahy prichádzajú tri spôsoby. Sklon dozadu, sklon po uhlopriečke alebo sklon do strany.

V prípade, že robot kráča naraz dvomi nohami umiestnenými po uhlopriečke a dve nohy slúžia ako oporné, oblasť stability sa výrazne zmenší, čo sa prejaví na rýchlosti a kvalite celkového pohybu robota.

Obr. 3 a) dozadu b) po uhlopriečke c) na stranu.

Ďalší zo spôsobov kráčania je vykročenie dvomi nohami na jednej strane súčasne, kedy ďalšie dve nohy na opačnej strane platformy slúžia ako oporné.

Obr. 4 Oblasť stability pri kráčaní dvomi nohami:
a) Zdvihnuté dve nohy po uhlopriečke
b) Vykročenie a premiestnenie ťažiska
c) Vyrovnanie stability (nie je možné v tomto projekte)

Chôdza dvomi nohami naraz nie je realizovateľná v tomto projekte vzhľadom na konštrukčné parametre (rozmery robota a absencia plnefunkčného bedrového kĺbu).

Obrázky