Исследование двухколесного мобильного робота, страница 5

Позиция 2. Шаговый двигатель. Используется для вращения «Глаза» в горизонтальной плоскости. Данный двигатель позволяет при небольших габаритах совершать точные перемещения. Такая конструкция намного проще и компактнее, чем например использование обычного двигателя с редуктором а также датчиком угла поворота.

Позиция 3. «Глаза робота» Трубка, в которой установлена система фотодиодов, позволяющая находить маяки. В нашем случае устанавливается два «глаза» для того чтобы исключить возникновение мертвых зон, поскольку основа конструкции робота- ось. К тому же использование нескольких «глаз» позволяет значительно быстрее находить загоревшийся маяк.

Позиция 4. Шаговый двигатель Используется для вращения «глаз»  в вертикальной плоскости. Благодаря использованию шаговых двигателей позиции 2. и позиции 4. глаз нашего мобильного робота может вращаться во всех необходимых плоскостях.

Позиция 5. Блок управления. Включает в себя микроконтроллер и все необходимые компоненты для обеспечения управления и системой. Разделен на две части, для улучшения равновесия робота.

Позиция 6. Ось робота. Длинная металлическая трубка, расположенная в центре системы. Позволяет реализовать модель обратного мятника, а также к ней крепится верхняя площадка и блок управления.

Позиция 7.,8. Аккумуляторная батарея емкостью 10Ампер\час выходное напряжение 12В постоянного тока необходимая для питания системы.

Позиция 9. Привод. Реализован на базе двигателя постоянного тока с редуктором. У каждого колеса свой привод, что позволяет маневрировать за счет разности скоростей вращения. Двигатели имеют достаточно большую мощность при относительно миниатюрных размерах.

Позиция 10. Упорное колесо. Предназначено для того, чтобы робот мог стоять вертикально (с небольшим отклонением) в выключенном состоянии. Опираясь на это колесо робот может останавливаться, и как можно быстрее уравновешиваться при возобновлении движения. Наличие данного колеса технологически необходимо, поскольку при большем начальном угле отклонения от вертикали мгновенного ускорения двигателей может не хватить для перехода робота в балансирующее состояние.

Позиция 11. Нижняя площадка. Имеет форму диска диаметром 400мм. Является основой робота, к нижней площадке крепятся аккумуляторные батареи, металлическая трубка(ось), привод, а также датчик расстояния до пола.

Позиция 12. Датчик расстояния до пола. В качестве датчика можно использовать оптический датчик расстояния  На рынке существует широкий ассортимент подобных датчиков, которые подойдут по точностным характеристикам для решения поставленной задачи. При включении робота расстояние до пола больше запрограммированного и на привод подается сигнал для движения вперед, что позволяет выровнять систему, а далее при небольших отклонениях  от вертикали микроконтроллер корректирует работу привода для поддержания равновесия.

Позиция 13. Колеса радиусом 60мм. Расстояние между колесами составляет 420мм При таких условиях робот имеет не только хорошие характеристики для балансирования, но и главное значительно лучше маневрировать на полигоне. Учитывая то, что данный мобильный робот предназначен для соревнований, самыми главными характеристиками являются как раз скорость и маневренность.  

2 Статический расчет системы

2.1 Привод

В качестве привода выберем два  одинаковых двигателя постоянного тока. Для решения задачи нам вполне подойдет привод на базе двигателя Maxon RE30. Краткие характеристики двигателя приведены в таблице 1: