Комплект на базе привода и системы управления.
Привод 2-Wire Motor 269 wявляется двигателем коллекторным постоянного тока с редуктором, состоящим из металлических зубчатых передач. В комплект к двигателю входит набор винтов для его крепления и вал для передачи вращения от двигателя к исполнительному механизму.
Данный привод является наиболее распространенным в роботах на базе наборов из комплектующих VEX, поскольку Motor 269 обладает наиболее оптимальным соотношением технических характеристик и габаритов, а также может быть оснащен внешним инкрементным энкодером. При стандартном для комплектующих VEX питании в 7,2 В данный привод развивает момент 0,97 нм при скорости до 100 об/мин. Поскольку в процессе работы привод потребляет ток величиной до 2,6 А для подключения его к программируемому контроллеру необходимо применять силовую схему (драйвер двигателя).
Устройство Motor Controller 29 представляет собой силовую схему для управления приводами на базе двигателей постоянного тока. С помощью Motor Controller 29 можно подключать к программируемому контроллеру привода с максимальным рабочим током, не превышающим 3 А. При подключении стандартного привода к программируемому контроллеру становится возможным регулировать скорость его вращения с помощью программируемого значения выходного ШИМ сигнала контроллера.
Для подключения между собой устройства 2-Wire Motor 269 и Motor Controller 29 необходимо соединить с помощью двухпроводного разъема (рисунок 3.1).
При соединении устройств между собой следует обращать внимание на полярность каждого из них. В случае если устройства были соединены с нарушением взаимной полярности, вращение привода будет происходить в противоположном от заданного программой направления. Для исправления данной ошибки достаточно осуществить подключение устройств заново или изменить направление вращения привода в программе.
Рисунок 3.1 Соединение с помощью двухпроводного разъема.
Подключение устройства Motor Controller 29 к программируемому контроллеру VEX осуществляется с помощью специально отведенных портов контроллера для работы с приводами.
Управление приводом осуществляется за счет изменения мощности на выходном канале ШИМ программируемого контроллера. Изменение сигнала ШИМ осуществляется программным образом, для этого выбирается порт, к которому подключен привод и ему присваивается значение в диапазоне от -127 до 127, что соответствует максимальным оборотам привода в прямом и обратном направлении. [6]
Конструирование робота.
Роботу необходимо выполнять несколько функций на поле: постройка собственной стойки из секций «скайрайз»; установка кубов на самостоятельно построенную и стандартные стойки; транспортирование кубов своего цвета на базу «скайрайз» своего альянса.
Постройка собственной стойки из секций «скайрайз». Чтобы робот мог построить стойку из секций «скайрайз» необходимо устройство захвата. В комплектации поставки роботов VEX присутствует устройство захвата. Рассмотрев роботов-участников соревнований прошлых лет было выявлено, что не все участники используют данное устройство захвата, однако нами было принято решение использовать стандартное устройство захвата, поскольку оно компактное по сравнению с конструированием собственного устройства захвата, а также не требует дополнительных приводов для реализации возможности захвата. Стандартное устройство захвата может работать с одним приводом, что позволит использовать меньшее количество проводов в непосредственной близости с подвижными частями манипулятора.
Установка кубов на самостоятельно построенную и стандартные стойки. Для установки кубов на стойки необходимо поднять его выше стойки и опустить одной из его плоскостей на стойку, таким образом куб будет нанизан на стойку. Использование стандартного устройства захвата было возможным если бы не тот факт, что необходимо ловить устройством захвата грань куба, что в свою очередь приводит к потере времени. Решением данной проблемы было создать алгоритм управления таким образом, чтобы во время движения робот двигался с большей скоростью нежели, когда происходить захват куба для дальнейшей транспортировки. Для того, чтобы максимально уменьшить время фиксации куба захватным механизмом было принято решение установить на устройство захвата дополнительные элементы, которые позволили бы зацепить куб за ближнюю к роботу верхнюю гранью куба и упереть боковые грани в фиксаторы. Таким образом мы получили дополнительную возможность использования устройства захвата для перемещения кубов.
Роботу предстояло поднимать куб с гранью 20 сантиметров и диаметром грани 4 сантиметра, вес которого составляет 0,5 кг., данный вес является довольно большим для робота размером 45,7 x 45,7 x 45,7 см.
Во избежание опрокидывания робота, было принято решение опустить центр тяжести, чтобы это осуществить была использована цепная передача, благодаря которой привод можно разместить в основании, а передавать вращательное движение в любом направлении. Таким образом цепной передачей было реализовано движение робота по поверхности и движение манипулятора из крайнего нижнего в крайнее верхнее положение.
Транспортирование кубов своего цвета на базу «скайрайз» своего альянса. Для транспортировки максимально большего количества кубов как для установки на стойки, так и на базу «скайрайз» своего альянса, была применена идея перемещения нескольких кубов одновременно. Таким образом было принято решение сконструировать базу робота таким образом, чтобы куб помещался в основании робота, между колес, что позволит перемещать одновременно куб в хвате и базой робота.
Схема подключения двигателей, расположение и назначение портов Vex Cortex представлены в Приложении Г.