Привет! Недавно прошли молодежные соревнования роботов Евробот 2014. Я участвовал в лиге автономных роботов и хочу поведать о том, как я готовил свой аппарат, и что в итоге получилось.
С конструированием автономного робота я никогда до этого не сталкивался, поэтому, задумав принять участие, сразу понял, что с программированием будут большие проблемы. Так или иначе, стремление и желание было не унять, и я взялся за проектирование модели. Хотелось сделать такого робота, который бы выделялся из общей массы пластика и клубков проводов. Просмотр тематики соревнований («Первоботная эра») подтолкнул меня на создание стилизованного мамонта, мягкого, «живого». Было решено, во что бы то ни стало получить готовое устройство такого уровня, чтобы максимально производить впечатление не только на людей, имеющих дело с робототехникой, но и совершенно посторонних, даже не интересующихся техникой вовсе. Забегая вперед, скажу, что этого удалось достичь на все 200%.
Самым удобным и легкодоступным материалом для меня является фанера: ее везде можно купить, легко обрабатывать как ручным инструментом, так и на лазерном станке. В пазы основания в натяг вставлялись боковые стенки, а в них таким же образом верхние ярусы: для электроники, воздушной пушки (одно из заданий этого года) и верхней крышки. Лапы мамонта выполняли не только декоративную функцию, но и служили ребрами жесткости для боковых стенок.
Каждый уважающий себя мамонт должен иметь хобот. Так как по заданию конкурса требовалось создать элемент, метающий шарики от пинг-понга, было решено стрелять из хобота. На 3D принтере напечатал круглую трубу, плавно переходящую в прямоугольную (у воздушной турбины робота-пылесоса Neato именно такое отверстие). Из прозрачного пластика выглядит очень интересно.
Как и следует студенту-электронщику, с электроникой у меня было минимум проблем. В качестве источника питания я использовал LiPo аккумуляторы из трех банок. Воздушная турбина для стрельбы шариками от пинг-понга подключается через реле. Вся вычислительная логика, а также серва, питаются от 5 Вольт, выдаваемых импульсным стабилизатором на 10 Ампер. Коллекторные двигатели управляются через драйвер Pololu VNH3SP30.
На борту мамонт несет ODROID-X2 с установленной Ubuntu. Несмотря на наличие у Одроида собственных выводов GPIO, пользоваться ими не было желания, так как работают они на напряжении 3 Вольта, в то время как реле, драйвер двигателей и серва больше любят 5 Вольт. Решением проблемы стала Arduino Nano. С Одроидом она связывалась по встроенному переходнику UART-USB.
Так сложилось, что турбина мне досталась в бесплатное временное пользование, с ней же достались колеса, а так же лидар, который «бою» я так и не использовал. Да, я что-то смог придумать и реализовать по навигации с помощью этой необычной штуки, но все это жутко нестабильно и ненадежно. Для лидара я использовал еще один преобразователь на 3.3 Вольта и дополнительный USB-UART.
Также на борту находится Wi-Fi точка доступа, с помощью которой к мамонту можно подключиться по удаленному рабочему столу.
Связать ардуино и комп у меня получилось, пакеты передаются, команды отрабатывают свое. Все остальное – катастрофа. ПИД регуляторы, обработка энкодеров, построение карты и маршрута, движение вдоль траектории – лишь красные глаза бессонных ночей и безрезультатность. Также я впервые увидел Линукс. Единственное, что легко далось, это распознавание светящихся маяков с помощью OpenCV, но там были трудности с точностью метода.
То, что в итоге получилось, как уже говорил, не оставило никого без внимания. И причина тому – внешний вид.
Пошив шкуры стал главным этапом в проекте. Я долго не мог найти подходящую ткань, в голове не было особых мыслей, как шить, что шить и т.д. И на этом все могло бы закончиться, если бы не чудо-девушка Оля, попросившаяся участвовать в проекте. Ничего не оставалось, кроме того, чтобы просто довериться. И здесь настал момент мучений в ожидании результата. Через 3 недели новоиспеченная мама мамонта показала меховой чехол… Кстати, мамонтенка зовут Хью, прошу любить и жаловать.
На соревнованиях даже образовывались очереди, чтобы сфотографироваться, мягкая игрушка смотрелась уникальной для подобного мероприятия. Ни единого провода, механизма, только цельная законченная конструкция. Всего одна кнопка (по правилам обязательна для экстренного останова) и больше ничего. Команда из Екатеринбурга даже назвала его айфоном.
Но до соревнований его еще нужно было довезти. Для этого я сделал ему клетку, мамонт как ни как. Дверца клетки показана в начале статьи. Мнения людей на улицах разделились: кто-то видел в роботе свинку, кто-то собачку.
В целом, я остался очень доволен своим участием. С точки зрения робота, конечно, это провал. Мамонт едва ли прошел допуск к матчам. Пришлось ограничить функционал робота только до стрельбы шариками, даже толком не было перемещений по полю. Хочется сказать спасибо командам qRobot, Dark Raccoon, УрФУ-2 и AIRLabs, которые помогали в проектировании и доработке, а также ЦМИТ Академии за колоссальную поддержку на всех этапах разработки
С конструированием автономного робота я никогда до этого не сталкивался, поэтому, задумав принять участие, сразу понял, что с программированием будут большие проблемы. Так или иначе, стремление и желание было не унять, и я взялся за проектирование модели. Хотелось сделать такого робота, который бы выделялся из общей массы пластика и клубков проводов. Просмотр тематики соревнований («Первоботная эра») подтолкнул меня на создание стилизованного мамонта, мягкого, «живого». Было решено, во что бы то ни стало получить готовое устройство такого уровня, чтобы максимально производить впечатление не только на людей, имеющих дело с робототехникой, но и совершенно посторонних, даже не интересующихся техникой вовсе. Забегая вперед, скажу, что этого удалось достичь на все 200%.
КОНСТРУКЦИЯ
Самым удобным и легкодоступным материалом для меня является фанера: ее везде можно купить, легко обрабатывать как ручным инструментом, так и на лазерном станке. В пазы основания в натяг вставлялись боковые стенки, а в них таким же образом верхние ярусы: для электроники, воздушной пушки (одно из заданий этого года) и верхней крышки. Лапы мамонта выполняли не только декоративную функцию, но и служили ребрами жесткости для боковых стенок.
Каждый уважающий себя мамонт должен иметь хобот. Так как по заданию конкурса требовалось создать элемент, метающий шарики от пинг-понга, было решено стрелять из хобота. На 3D принтере напечатал круглую трубу, плавно переходящую в прямоугольную (у воздушной турбины робота-пылесоса Neato именно такое отверстие). Из прозрачного пластика выглядит очень интересно.
ЭЛЕКТРОНИКА
Как и следует студенту-электронщику, с электроникой у меня было минимум проблем. В качестве источника питания я использовал LiPo аккумуляторы из трех банок. Воздушная турбина для стрельбы шариками от пинг-понга подключается через реле. Вся вычислительная логика, а также серва, питаются от 5 Вольт, выдаваемых импульсным стабилизатором на 10 Ампер. Коллекторные двигатели управляются через драйвер Pololu VNH3SP30.
На борту мамонт несет ODROID-X2 с установленной Ubuntu. Несмотря на наличие у Одроида собственных выводов GPIO, пользоваться ими не было желания, так как работают они на напряжении 3 Вольта, в то время как реле, драйвер двигателей и серва больше любят 5 Вольт. Решением проблемы стала Arduino Nano. С Одроидом она связывалась по встроенному переходнику UART-USB.
Так сложилось, что турбина мне досталась в бесплатное временное пользование, с ней же достались колеса, а так же лидар, который «бою» я так и не использовал. Да, я что-то смог придумать и реализовать по навигации с помощью этой необычной штуки, но все это жутко нестабильно и ненадежно. Для лидара я использовал еще один преобразователь на 3.3 Вольта и дополнительный USB-UART.
Также на борту находится Wi-Fi точка доступа, с помощью которой к мамонту можно подключиться по удаленному рабочему столу.
ПРОГРАММИРОВАНИЕ
Связать ардуино и комп у меня получилось, пакеты передаются, команды отрабатывают свое. Все остальное – катастрофа. ПИД регуляторы, обработка энкодеров, построение карты и маршрута, движение вдоль траектории – лишь красные глаза бессонных ночей и безрезультатность. Также я впервые увидел Линукс. Единственное, что легко далось, это распознавание светящихся маяков с помощью OpenCV, но там были трудности с точностью метода.
МАМОНТ
То, что в итоге получилось, как уже говорил, не оставило никого без внимания. И причина тому – внешний вид.
Пошив шкуры стал главным этапом в проекте. Я долго не мог найти подходящую ткань, в голове не было особых мыслей, как шить, что шить и т.д. И на этом все могло бы закончиться, если бы не чудо-девушка Оля, попросившаяся участвовать в проекте. Ничего не оставалось, кроме того, чтобы просто довериться. И здесь настал момент мучений в ожидании результата. Через 3 недели новоиспеченная мама мамонта показала меховой чехол… Кстати, мамонтенка зовут Хью, прошу любить и жаловать.
На соревнованиях даже образовывались очереди, чтобы сфотографироваться, мягкая игрушка смотрелась уникальной для подобного мероприятия. Ни единого провода, механизма, только цельная законченная конструкция. Всего одна кнопка (по правилам обязательна для экстренного останова) и больше ничего. Команда из Екатеринбурга даже назвала его айфоном.
Но до соревнований его еще нужно было довезти. Для этого я сделал ему клетку, мамонт как ни как. Дверца клетки показана в начале статьи. Мнения людей на улицах разделились: кто-то видел в роботе свинку, кто-то собачку.
СОРЕВНОВАНИЯ
В целом, я остался очень доволен своим участием. С точки зрения робота, конечно, это провал. Мамонт едва ли прошел допуск к матчам. Пришлось ограничить функционал робота только до стрельбы шариками, даже толком не было перемещений по полю. Хочется сказать спасибо командам qRobot, Dark Raccoon, УрФУ-2 и AIRLabs, которые помогали в проектировании и доработке, а также ЦМИТ Академии за колоссальную поддержку на всех этапах разработки
