Делаем боевого робота дома. Часть 1

Хотели ли вы когда-нибудь построить боевого робота? Вы вероятно думали, что это слишком дорого и опасно. Тем не менее, большинство соревнований боевых роботов имеют весовую категорию 150 грамм, включая RobotWars. Этот класс в большинстве стран называется «Antweight» (англ. – муравьиный вес) и «FairyWeight» (англ. – вес как у феи) – в США. Они намного дешевле больших боевых роботов и не такие опасные. Поэтому они идеально подходят для новичков в деле боевых роботов. Эта статья расскажет вам как спроектировать и построить боевого робота класса Antweight.

ПРИМЕЧАНИЕ: Эта статья подразумевает, что вы уже читали и строили простого радиоуправляемого робота. Если нет, вернитесь исначаласделайте его. Следует отметить, что эта статья не является рекомендацией использования определенной части вашего робота. Это необходимо для поощрения творчества и разнообразия среди роботов.

Мы с командой делаем робота для участия в Битве Роботов. Наш робот называется «Большой Брат», и он смотрит на тебя! Смотрит, настигает и разносит вдребезги. Хищный нрав и мощные кинетические орудия делают его идеальной машиной для убийства. Он уже здесь, он рядом — беги!

Это краткая история разработки боевого робота в домашних условиях. Осторожно трафик! Много изображений.

Описание конкурса

Времени очень мало, но мы стараемся изо всех сил.

Ниже представлена информация для конструкторов по созданию роботов-участников боёв Бронебот.

1.1. Вес. Роботы представлены в трех весовых категориях. В зависимости от выбранной участником категории, максимальный вес роботов составляет:

• Тяжелый класс: 100 кг.
• Средний класс: 50 кг.
• Легкий класс: 17 кг.

Для ходящих роботов предельный вес составляет на 30% больше во всех классах. Ходящие роботы не должны использовать коленвал для перемещения.

1.2. Максимальные размеры конструкции зависят от категории:

• Тяжелый класс: 1.5 х 1 метров в длину и ширину.
• Средний класс: 1 х 0.75 метров в длину и ширину.
• Легкий класс: 0.5 х 0.5 метров в длину и ширину.
• Высота не ограничена.

1.3. Разрешено использование кластерных роботов (способных разделяться на несколько независимых роботов). При начале боя робот должен быть единым целым. При повреждении 50% ботов и более, робот считается проигравшим.

1.4. Роботы должны быть оснащены тумблерами ВКЛВЫКЛ в части, отдаленной от оружия, полностью отключающими питание всех подсистем робота. Если тумблеров несколько, они должны находиться рядом. Тумблеры могут быть спрятаны под оболочкой, но должны быть доступными без переворачивания робота или разборки с помощью инструментов.

1.5. Летающие роботы запрещены.

2.1. Напряжение питания роботов не должно превышать 36 Вольт.

2.2. Все электрические соединения должны сделаны качественно и на должном уровне изолированы. Кабели должны быть проложены с минимальным шансом быть разорванными.

2.3. Аккумуляторы должны быть полностью изолированные и не содержать жидкостей. Соединения аккумуляторов должны быть полностью изолированными.

2.4. Двигатели внутреннего сгорания запрещены.

3.1. Давление в гидравлических линиях не должно превышать 204 атм (3000 psi/20.4 mps).

3.2. Гидравлические жидкости должны находиться в надежных емкостях внутри робота. Все гидравлические линии должны быть проложены с минимальным шансом быть поврежденными.

4.1. Давление в пневматеческих линиях не должно превышать 68 атм (1000 psi/6.8 mps).

4.2. Пневматические емкости должны быть подлежащего качества, промышленного производства. Давление в них должно соответствовать спецификации производителя.

4.3. Пневматические емкости должны быть закреплены внутри робота и защищены от повреждений.

4.4. Газы для пневматики должны быть невоспламеняющимися или инертными, например, воздух, углекислый газ, аргон, азот.

4.5. Должна быть предусмотрена возможность спустить давление в системе без разбора конструкции.

5. Оружие
5.1. Каждый робот должен быть оснащен минимум одним активным оружием.

5.2. Запрещенное оружие:

• Пиротехника
• Огнеметы
• Жидкости
• Едкие вещества
• Неуправляемые снаряды
• Электрошокеры
• Радиоглушители
• Тепловые пушки
• Гауссганы
• Любое оружие, использующее горящие или воспламеняющиеся газы

5.3. Скорость вращающегося оружия (циркулярные пилы, вращающиеся лезвия и т.п.) не должны превышать спецификации производителя. Спецификации должны быть доступны для проверки.

5.4. Вращающие диски из закаленной стали и лезвия, которые при поломке образовывают осколки, запрещены.

5.5. Длина лезвийштыков не должна превышать 20 см.

5.6. Все подвижные манипуляторы, даже не содержащие оружия, должны иметь фиксирующие крепежи. Крепежи должны быть закрытыми во всех случаях, кроме нахождения робота на арене или техобслуживании.

5.7. Все острые грани и элементы оружия должны иметь крышки или насадки. Эти элементы не учитываются при взвешивании.

6.1. Используемые частоты должны быть разрешены законодательством РФ.

6.2. Робот не должен обладать автономностью. Все управление должно осуществляться исключительно с пульта оператора.

6.3. Все системы роботов должны быть отключаться при потере управляющего сигнала.

6.4. Стабильность управления должна быть продемонстрирована Организаторам заранее для допуска к участию.

6.5. Для избежания конфликтов частоты между роботами участники должны иметь два набора “передатчик-приемник”, работающих на разных частотах.

Арена

Бои будут проходить на специальной пуленепробиваемой сцене 10х10 метров со скошенными углами, т.е. фактически это восьмиугольник.

Большинство роботов имеют богатый опыт участия в соревнованиях, но это только делает задачу выиграть у них еще интересней.

Наша команда

Каждый член команды делает все от него зависящее для достижения светлого будущего, но особо хочется выделить работу Саши и Андрея. Они вкладывают в робота все свое свободное время. То, что наш робот уничтожит всех остальных — это именно их заслуга!

• Вячеслав Голицын
• Александр Егоров
• Андрей Такташов
• Дмитрий Елисеев
• Павел Поздняков

Краткое описание робота

Просмотрев огромное количество видео соревнований роботов, мы поняли для себя основные характеристики робота, которые дают преимущества на поле брани:

• Низкий центр масс
• Низкий клиренс
• Возможность повернуться в случае переворота
• Возможность опрокинуть соперника
• Геометрия корпуса как пассивная защита.

Так родилась идея создать робота в форме пирамиды с главным орудием в виде спаренного молота для возможности наносить удары в две стороны, двумя малыми молотами по бокам, и вилочным опрокидывателем.

Так же из фич: Отделяемая часть робота, и пилы.

Каркас, форма, сборка

Колеса со строительного рынка

Двигатели

У нас была очень большая надежда на шаговые двигатели Nema 43. По заявленным характеристикам они нам подходили, мы варили под них раму. При подключении оказалось, что справится с какой-либо нагрузкой они не смогут. В срочном порядке пришлось искать другое решение. Мы нашли двигатели 36В 500Вт и уже переделали раму под них.

Радиоуправление

Радиуправление происходит через 8-канальную радиоаппаратуру для основного оператора, 4 канальную аппаратура для оператора орудий и 2-канальную аппаратуру отделяемой части.

Обработкой ШИМ-сигнала с пульта занимается Arduino (Душа моего робота-газонокосилки). Проблема с обработкой заключалась в том, что на подсчет ШИМ-сигнала с 8 каналов уходит много времени. Выполняя это в основном цикле программы, оказывалось невозможно отправлять на драйверы двигателей адекватное количество пульсов для движения. Решением было выведение работы с шаговиками в функцию запускаемую по таймеру и изменением параметров таймера в основном цикле. Сейчас уже оказывается все это не нужно, коллекторными двигателями мы управляем через драйвер, на который будем подавать ШИМ, который смело можно изменять в основном цикле программы.

Пневмосистема

Пневмосистема в разборе:

Главной идеей было использовать для каждого двуходового цилиндра по 4 клапана, которые перекрестно соединены. Когда мы открываем клапан для наполнения цилиндра с одной стороны открываем для стравливания клапан с противоположной стороны.

Для управления клапанами решили использовать такой модуль с 8 реле, которых как раз хватает для 16 попарно-соединенных клапана, т.е. для 4 цилиндров.

Орудия

Главный молот. Над дизайном главного молота-кирки думаем и спорим.

В качестве пил мы решили использовать двигатели кошения и ножи от Robomow. Во-первых ножи сделаны из прочной стали, а двигатели дают хороший момент и количество оборотов. Во-вторых Robomow согласились нас спонсировать ими.

Видео

P.S.: Готовлю вторую часть, так же готовимся к конкурсу автономных роботов-газонокосилок.

P.P.S. (для тех, кто считает, что времени мало):

P.P.P.S.: Наша группа ВК

Институт информационных технологий и
автоматизированных систем
Кафедра прикладных информационных
технологий и программирования
«ПРОЕКТНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ 2»
Разработка роботов для «Битвы роботов»
Выполнили:
обучающиеся гр. ИВТ-17
Федореев Д. А., Соболев В. И.
Лоншаков С. М., Гасымов Р.
Розин И. В
Руководитель:
к.т.н., доцент
Гусев М.М.
Новокузнецк
2018

Советы

• Если вы хотите, чтобы ваш робот мог бить, желательно присоединить сервопривод к сферическому «плечу», и иметь руку, установленную под углом 90 градусов, чтобы делать апперкоты.
• Ваш робот будет более оборонительным или нападающим? Так как вес ограничен, вы можете захотеть использовать большую его часть на оружие или броню. Постарайтесь сбалансировать эти характеристики на вашем первом роботе.
• Любого робота можно улучшить. Просто потому, что ваша первая модель робота не работает, не стоит её полностью выбрасывать. Возможно вам просто нужно заменить мотор. Даже если у вас полностью функционирующий робот, вы все ещё можете его улучшить. Посмотрите на моторы, которые больше подходят вашим целям, если новый мотор не используется в проекте, просто оставьте его и у вас будет возможность собрать другого робота. Постарайтесь улучшить некоторые части (обычно перед, зад и оружие) брони в алюминий, или даже титан, для большей «защиты от вертушек».
• Помните, что вы можете поместить вашего робота в куб по диагонали.
• Закажите запасные детали для вашего робота. Так как это боевой робот, ваши детали могут повредится в сражении. Если у вас есть запасные на руках, вы сможете быстрее заменить детали.

В правилах говорится, что робот должен поместится в куб 4X4X4 дюйма, тем не менее он может расширятся с помощью дистанционного управления. Вы можете извлечь из этого выгоду. К примеру, ваше переворачивающее оружие слишком выпирает. Постарайтесь разработать его так, чтобы flipper мог подняться прямо вверх и быть меньше четырех дюймов в высоту. Но когда flipper опускается (после того как куб поднят), длина станет больше четырех дюймов.

• После постройки своего первого робота и четкого понимания боевых роботов, постарайтесь построить ещё одного. Но, на этот раз, будьте уникальным. Постарайтесь сделать его не таким, как роботы у других людей в этой весовой категории. Если вы действительно амбициозны, вы можете попробовать сделать летающего робота! Летающие роботы допускаются правилами, но их редко строят.
• Если вы используете SketchUp, вы можете найти идеальные модели сервоприводов и других компонентов на Warehouse. Просто ищите название сервопривода (или компонента, который хотите) и смотрите, если что-то подойдет. Там есть не все, но то что вы найдете, обычно выглядит лучше и даст вам более аккуратную модель. Удостоверьтесь, что модель, которую вы нашли, того же размера, что и настоящая деталь
• Если вы опытны в механике и боевых роботах, вы можете попробовать построить шагающего робота. Если вы сделаете боевого робота, который ходит, вы получите дополнительный вес для работы.

Цель и задачи
Цель: Создание робота для презентации на выставке ( Битва
роботов).
Задачи:
− Приобрести навыки программирования микроконтроллеров.
− Овладеть навыками 3D моделирования, пайки,
прототипирования электронных схем.
− Получение опыта работы в команде.
2

Об этой статье

Основные выводы по работе
−
Овладение навыками программирования микроконтроллеров и
прототипирования электронных схем.
−
Получение робота, способного выступить на фестивале
технического творчества (Geek Fest).
−
Приобретение опыта в пайке, 3D моделировании, работе в
команде.
4

Шаги

• 2Какое оружие вы будете использовать? Важной частью боевого робота является оружие. Придумайте идею оружия, но удостоверьтесь, что не выйдете за рамки правил. Для вашего первого бота класса antweight настоятельно рекомендуется использовать «flipper» (англ. – переворачиватель) или даже «pusher» (англ. – тот, кто толкает). Переворачивающее оружие, если правильно разработано, может быть наиболее эффективным оружием в классе Antweight. Толкающее оружие – самое простое, так как не является двигающимся оружием. Весь робот действует, как оружие, и сталкивает роботов вокруг. Это эффективно, так как правила гласят, что половина арены должна быть без стен. Вы сможете вытолкнуть другого робота из арены.
• Если вы не можете найти сервопривод, идеально подходящий вашим требованиям, просмотрите другой раздел сайта, в котором продаются сервоприводы «Futaba». Futaba – это другая торговая марка, выпускающая сервоприводы. Иногда они имеют другие размеры, чем сервоприводы торговой марки HiTec.
• Выберите мотор для оружия. Если у вас активное оружие (к примеру, не «pusher»), тогда вам, вероятно, понадобится мотор, чтобы оружие двигалось. Если у вас есть оружие, которое должно двигаться действительно быстро (к примеру, вращающееся оружие), тогда вам стоит экипироваться мотором DC (бесщеточный обычно работает лучше, но со щетками тоже будет работать) с контроллером скорости. Не рекомендуется использовать вращающееся оружие для вашего первого робота класса antweight, так как его сложно построить и правильно сбалансировать. Тем не менее, если вы хотите сделать переворачивающее оружие, то вам понадобится сервопривод. Рекомендуется приобрести микросервопривод с особенно высоким моментом вращения, чтобы он мог с легкостью перевернуть другого робота. Ещё она вещь, на которую стоит обратить внимание при выборе сервопривода для оружия – это тип шестеренок. Если вы используете нейлоновые шестерни, а мотор испытывает большие нагрузки, шестерни могут растянуться со временем. Потарайтесь выбрать более выносливые шестерни из металла.
• Выберите приемник/передатчик. При покупке приемника, убедитесь в том, что он «отказоустойчив». Это обязательное правило в большинстве соревнований и безопасности. Приемник AR500не имеет этой черты. Вам нужно будет купить приемник для бота BR6000, или другой приемник с отказоустойчивостью. В качестве передатчика рекомендуется использовать SpektrumDX5e. Если вы построили робота на дистанционном управлении из предыдущей статьи на wikiHow, вы можете снова использовать этот передатчик, но вам придется купить новый приемник.
• Выберите батарею. Настоятельно рекомендуется приобрести LiPo-батарею вместо NiHM-батареи. LiPo-батареи легче. Тем не менее, они более опасны, дороги и требуют особое зарядное устройство. Вложите деньги в LiPo-батарею и зарядное устройство, чтобы сэкономить в весе.
• 4Соберите характеристики. Теперь, когда вы выбрали все детали, вам нужно снять размеры и вес. Они должны быть указаны на вебсайте, на котором вы их покупали. Переведите все значения в дюймах в миллиметры, используя конвертер. Запишите характеристики (в мм) всех ваших деталей на лист бумаги. Теперь, переведите значения веса (унции, фунты) в граммы, используя конвертер. Запишите весовые характеристики на бумаге.
• Суммируйте вес всех деталей (в граммах) и убедитесь, что сумма будет меньше 150 грамм.
• Изучите основы Sketchup с помощью бесплатных уроков.
• Создайте все детали, которые будете использовать, в Sketchup с записанными ранее размерами.
• Разработайте ваш шасси и броню. Удостоверьтесь, что сделали её меньше 4X4X4 дюймов.
• Поместите все компоненты в 3D-модельшасси/брони, чтобы увидеть, подходят ли они. Это поможет вам решить, где будут расположены компоненты.
• 6Закажите ваши детали. Если все ваши компоненты безупречно подошли к вашему дизайну, заказывайте детали. Если нет, выберите новые детали.
• 7Соберите его. Теперь вам нужно собрать ваши шасси/броню. Поставьте все ваши компоненты на места, предусмотренные в вашем проекте. Подсоедините все и протестируйте. Вы должны попробовать собрать все так, чтобы можно было легко вынуть компоненты, если им потребуется замена. А компонентам будет требоваться замена чаще, чем у обычного робота, так как этот робот будет сражаться. Атакующие роботы могут повредить вашего. Рекомендуется использовать липучую ленту (Velcro), чтобы хранить детали.
• 8Практикуйтесь в управлении. Неважно, насколько хорош ваш робот, если вы упадете, вы проиграли. Прежде чем даже думать о соревнованиях, вам нужно попрактиковаться в управлении. Используйте перевернутые чашки как конусы и объезжайте их.Используйте пенопласт в качестве целей и атакуйте его (попробуйте сделать это на маленьком столе, чтобы попрактиковаться в сталкивании, и попытаться не упасть самому). Можете даже купить дешевую радиоуправляемую машину (на другой частоте с вашим роботом), попросить другого человека управлять ей, и попытаться столкнуть или уничтожить машину, не свалившись. Если вы знаете другого человека с роботом класса Antweight, устройте дружественные поединки вместе с ним (если возможно, замените вращающееся оружие на менее деструктивное пластиковое).

Что вам понадобится

• 2 модифицируемых сервопривода
• Материал для робота
• Батарея
• Приемник/передатчик
• По желанию: сервопривод для оружия
• По желанию: лента-липучка (Velcro)

Предупреждения

• LiPo-батареиоченьопасны. Не заряжайте их, используя зарядное устройство для NiHM или Nicad батарей.
• Даже микропневматика опасна. Если вы используете пневматику, следуйте технике безопасности.
• Боевые роботы даже такой величин могут быть опасными. Если вы используете вращающееся оружие, отходите, когда оперируете с ним. Выключайте его, когда работаете над оружием.
• Всегда носите защитные очки, когда режете материал или оперируете с роботом.
• Некоторые арены считаются небезопасными для вращающегося оружия. Не пытайтесь использовать вращающееся оружие на таких аренах.
• LiPo-батареи могут воспламенится, если будут пробиты. Когда проектируете робота, постарайтесь расположить батарею в то место, которое не проткнут. Если батарея загорелась, правила гласят, что вы не можете касаться робота, пока он горит. У вас не будет возможности достать его, что значит все другие компоненты могут быть разрушены. Защищайте батарею, как будто это сердце робота!