Самоходная кибернетическая робототехническая система "ЖУК" Автор: Костюков Дмитрий Андреевич, школа 1552, 11 класса Научный руководитель: Доцент, к.т.н., Власов Андрей Игоревич, Кафедра Иу-4 (Проектирование и технология производства электронно-вычислительных и телекоммуникационных систем), МГТУ им. Баумана

Цель работы Создание и исследованию самоходного кибернетичесого аппарата, Робота-Жука. Решаемые задачи Анализ существующих схемных и конструкторских решений кибернетических самоходных двуосных роботов Схемотехнический анализ устройства Разработка процесса сборки и тестирования кибернетического самоходного аппарата Экспериментальные исследования устройства

Анализ существующих схемных и конструкторских решений Робота-Жука Конструктивно робот выполнен на одной печатной плате (100х155 мм) из фольгированного стеклотекстолита. Конструкция робота представляет собой эллипс, ссуженный в задней части. Двигатели закреплены на плате помощью проволочных перемычек.

включатель питания диоды светодиоды резисторы мотор транзистор батарейный отсек микроконтроллер с программой Схема сборки устройства

Основные физические эффекты, заложенные в модель робота «ЖУК» Особенностью робота является принцип движения – на валах двигателя, без использования редуктора и колес. Такой механизм накладывает ограничения на поверхность, по которой он будет перемещаться. Линолеум и ламинированный паркет – самые подходящие покрытия пола. Совершенно непроходимой поверхностью является ковролин, асфальт, земля и т.п.

Анализ функционирования устройства Конструкция робота в виде эллипса, ссуженного в задней части обеспечивает возможность передвижения робота по плоскости вдоль заранее определенного относительно корпуса направления с постоянной скоростью вперед, а также осуществления при движении вперед поворотов направо и налево на угол примерно равный

Схема электрическая принципиальная

Анализ принципиальной схемы У этих микросхем есть встроенный генератор, усиленный сигнал которого и подается на ИК светодиод. Отраженный сигнал попадает на фототранзистор и через регулятор чувствительности R3 и R4 на вход микросхемы LM567, а на ее выходе (вывод 8) появляется сигнал логического нуля. Каждый канал настроен на свою частоту – так, чтобы отраженный свет левого канала не мешал правому и наоборот. Частоту настройки приема каждого канала определяет зависимость f=1/(1,1 R C), где элементы R,C, соответственно R7, C7 для правого канала и R8, C8 для левого.

Кинетический анализ принципиальной схемы

Исследование работы робота в основном режиме (Основной режим: джампер на D3-Gnd-D6 по умолчанию не устанавливаем) 1) Анализ(2.5 – 3секунды) 2) Перемещение короткими шагами (около 10 см. в зависимости от поверхности) по прямолинейной траектории до встречи с препятствием. 3) После встречи с препятствием робот анализирует его и разворачивается либо влево, либо вправо в зависимости от угла встречи с препятствием.

Исследование работы робота во втором режиме (Второй режим включаем установкой джампера, соединяющего D5 и Gnd) 1) Анализ(2.5 – 3секунды) 2) Перемещение одним коротким шагом (равный 1 шагу в 1–ом режиме ) 3) Перемещение длинными шагами (период шага становится в 4 раза длиннее чем короткий) 4) После встречи с препятствием робот анализирует его и разворачивается либо влево, либо вправо в зависимости от угла встречи с препятствием.

Исследование работы робота в третьем режиме (Данный режим включаем установкой джампера в положение D6-Gnd. 1) Анализ(2.5 – 3секунды) 2) Перемещение одним коротким шагом (равный 1 шагу в 1–ом режиме ) 3) полностью отключаются у робота зачатки интеллекта, и робот начинает двигаться вперед до встречи с препятствием, и пытается пройти «через» это препятствие

Определение параметров сцепления колес с поверхностью Данный опыт представляет собой испытание лучшей поверхности для СКА. Используем режим 3, так только благодаря этому режиму СКА достигает своей максимальной скорости. Каждый опыт рассматриваем с начала движения после анализа и первого короткого шага, то есть с начала равномерного движения. Дерево Бумага Линолеум 1 метр дистанции за 1 метр дистанции за 1 метр дистанции за 4 секунды (0.25 м/с, 8 секунд, ( м/с, 2.4 секунды, (0.42 м/с, или около 0.9 км/ч.) или около 0.45 км/ч.) или около 1.5 км/ч)

Сводные результаты тестирования работы конструкции Кроме основных технических характеристик выделяем дополнительные характеристики: Максимальная скорость СКА – 1.5 км/ч (0.42 м/с) Идеальная поверхность для движения – линолеум Анализ перед движением – с. Длина короткого шага на идеальной поверхности – 10 см (0.1 м) Длина длинного шага на идеальной поверхности (2-й режим) – 40 см (0.4 м)

Заключение В ходе научной работы был создан самоходный кибернетический аппарат, или Робот-жук. Он помог исследовать основы робототехники и движение программируемого объекта. Дальнейшие программы и модификации помогут задать ему определенное движение и определенную траекторию.

Демонстрация

Спасибо за Внимание