Final Test. Роботояхта

Спустя все годы (как странно это звучит сейчас когда все сделано) пришло время для испытаний.

Итак изначальная идея "а давайте построим робот-яхту" за все это время вылилась в:

- для простоты тестирования сначала отошли от водоплавания в пробном варианте и перешли на лыжи. Спустя несколько зим и убедившись, что идеального снежного наста для движения не найти - перешли на колеса

- многосекторный парус-крыло воплотился в обычный вращающейся парус-крыло

- требование герметичности корпуса превратилось в "так чтоб не было щелей" и соблюдение теплообмена

Что еще изменилось за годы так это ядро системы - компьютер. Тестовый экземпляр практически полностью проектировался под плату одноплатного компьютера и питание от UPS. Сейчас эти наработки вызывают улыбку и все можно поместить в куда меньшие объем и массу.

Итак вот он результат работы:

Устройство получилось довольно массивным - около 20 кг и требования к ветру многократно возрасли.

Это еще больше усложнило испытания и сказалось на информативности. Большой вес перегрузил и переднюю опору и под конец испытаний редуктор разрушился. Маленький диаметр колес и отсутствие демпфирующих элементов привели к вибрации и дополнительному сопротивлению качению. Для сдвига устройства ,ибо ветра для страгивания не хватало, и придания ему начальной скорости применялись весьма "архаичные методы" :-)

По результатам было решено демонтировать опытный образец:

- усовершенствования его не дадут заметного прогресса ввиду устаревшей базы

- несовершенство компонентов

- получен нужный набор эксперементальных данных, для чего собственно все и затевалось

- приобретен опыт проектирования и постройки и все шишки набиты :-)

Итак, тест закончен, первый экземпляр разобран, пошла работа на вторым!

Финальная зборка и ПО

Итак подошло время финальной зборки.

На внутреннюю сторону крышки приборного отсека смонтирован жесткий диск.

На материнскую плату через изоляционную прокладку установлена плата управления сервомоторами и подключена к внутреннему разьему LPT порта. Кабели и платы были закреплены термоклеем. В процессе зборки пришлось здорово повозиться с феном , снимая этот клей при ошибках монтажа.

Панорамное :-) фото сборочной площадки.

Первоначально для отладки и тестирования компонентов монитор и клавиатура подключались напрямую к плате бортового компьютера.

Ввиду неудобства подобных подключений (соответствующие разъемы скрыты передней кромкой корпуса и для подключения необходимо частичное извлечения платы компьютера) для доступа к бортовому копьютеру использовался VNC через WiFi.

Итак коротко о ПО робота.

Операционная система : Windows 2000 - наличие необходимых драйверов и простота подключения USB WiFi и USB Web-Cam. (Хотя и не простой доступ к низкоуровневым функциям портов ввода-вывода)

Билиотека IO.dll для никоуровневой работы с портом.

Программа распознавания изображений (С++) для работы с web-camera (обнаружение препятствий по курсу)

Веб -сервер Apache

CGI программа связи веб-интерфейса робота иLPT порта(С++) . Фактически основной программный компонент робота где реализована вся логика движения и взаимодействия компонентов.

Управление роботом осуществляеться через веб интерфейс заданием угла атаки паруса и направления движения. Все это фактически еще инженерные интерфейсы и по результатам ветровых и ходовых испытаний будут заменены автоматической системой управления парусом и избегания (обхода) пряпятствий. Единственными входными параметрами будут курс и скорость движения, а в идеале - траектория или район патрулирования.

Ну и напоследок готовое изделие "Робояхта" во всей своей красе.

Следующей публикацией начнуться описания испытаний, внесений изменений в конструкцию по их результатам и оптимизации программного обеспечения.

Робояхта. Парус

Итак одним из важнейших компонентов робота, а точнее его движителем являеться крыло парус. Конструкция паруса совмещает елементы как паруса так и крыла. Для обеспечения необходимой прочности мачта представляет собой стальную трубу и выполяет роль лонжерона в контсрукции крыла. Изначально предполагалось сделать мачту неподвижной и обепечить вращение крыла-паруса вокруг нее как оси. Однако для снижения веса, упрощения конструкции и простоты разборки для перевозки - крыло было жестко связано с мачтой. Это потребовало дополнительной установки в корпусе пятнерса (нижней опоры для мачты) с интегрированной обоймой подшипников.

Вертикальная нагрузка ,однако, воспринимаеться опорой редуктора привода , которая входит в зацепление с опорной подушкой крыла посредством штифтов. Пятнерс же воспринимает в основном изгибающуюю нагрузку мачты.

Силовой набор крыла состоит из 5 нервюр , переднего стрингера формирующего переднюю кромку и дополнительного плоского центрального лонжерона паралельно мачте усиливающего прочность крыла на кручение.

Само крыло изготовлено из блоков пенопласта , расположенных между нервюрами и приклееными к ним и лонжеронам. Резка пенопласта осуществлялось нихромовой проволокой.

Неровности и изьяны поверхности пенопласта были заполнены герметиком.
В качестве обшивки использовался пропитаный полимерной смолой ватман. Для повышения влагозащищенности крыло покрыто белой водооттакивающей краской.

Робояхта начало. Концепция

Итак после разных и порой неудачных експериментов с ездящими роботами (хотя откровенно говоря до автономности им ох как было далеко) закортело создать по настоящему автономного робота.

Автономность в данном случае должна быть максимально полной:

1. автономность по движению
2. автономность по питанию
3. автономность по системам управления (проще говоря cpu on board)

Ввиду отсутствия наличия достаточно емких акуммуляторов позволяющих обеспечить серьезную автономность , да и в угоду модной нынче тенденции на енергосберигающие технологии было решено применить их в робототехнике.

А именно - движетелем робота будет ветер. Аккумулятор будет снабжать питанием лиш сервоприводы управления и бортовой компьютер.

В качестве прототипа робота был выбран тримаран с парусом-крылом.

На первом этапе было решено не тратить время и нервы на обеспечение герметичности и выбрать в качестве первого приближения несколько другое устройство - буер.

Итак первые наброски компоновки дали вот такого красавца: