Роботы-Сумоисты - RoboFob Лаборатория "Робототехника"

РОБОТЫ-СУМОИСТЫ СЕРИИ RK
В.В.Карпов
СКБ "Робототехника" МИЭМ, Россия
Введение
Соревнования сумоистов делятся на несколько
категорий, различающиеся по размерам и весовым
категориям. В данной работе рассказывается о роботах для
соревнований по регламенту мини-сумо. Размер этих
роботов не должен превышать 1010 см в сложенном
состоянии, а в разложенном не более 1414 см. Вес не
более 500 г. Полигон круглый, черного цвета, диаметром
77 см, край полигона – белая линия. Робот должен быть
автономным.
Задача
Надо было сделать робота-сумоиста, который мог бы
находить и выталкивать соперника с полигона и не
выходил бы за пределы полигона сам.
Актуальность данной задачи и интерес к роботамсумоистам обусловлены тем, что это хороший полигон для
отработки алгоритмов, механики, программирования и
особенностей конструкции. Сумоисты хорошо подходят
для людей, которые только начали заниматься
робототехникой.
пользы, но в дальнейшем отвалы стали одной из ключевых
частей робота.
В итоге получился робот, обладающий как и плюсами,
так и минусами.
Плюсы:
 Быстрота и маневренность
Минусы:
 Он не видел противника с боков и сзади.
 Малая мощность.
 Плохой отвал.
 Центр тяжести расположен высоко, и при реверсе
двигателей робот иногда падал.
RK-17MS
Был создан в 2009 году. Он так же имел 2 моторредуктора, но располагались они посередине. Опорных
колес стало 2, были они и спереди и сзади. Моторредукторы были мощнее и меньше размерами, что
позволило сделать робота более низким. Диаметр колёс
был меньше и у них была жесткая резина, и при
столкновении с противником они прокручивались.
2 датчика Sharp на 40 см и 3 датчика касания.
Питание так же шло от аккумуляторного блока,
состоящего из 4 аккумуляторов AA. Контроллер робота
был на основе ATMega-32, но потом оказалось что это
избыточно.
Линия
отслеживалась
фотодатчикими
QRD1114.
Программа почти та же самая что и в роботе RK-16MS
Робот так же обладал нескладным отвалом.
Плюсы:
 Маневренность.
 Хорошая отслеживаемость линии.
Минусы:
 Не видит противника с боков и сзади.
 Плохой отвал.
 Низкая скорость.
Начало роботов-сумоистов
RK-16MS
В 2009 году был создан первый робот-сумоист RK16MS (Robot of Karpov №16 Mini-Sumo). У него была
трехколесная конструкция, состоящая из двух моторредукторов IE-BO-M-48, которые располагались ближе к
передней части робота, и опорного колеса сзади.
Также он имел 2 датчика Sharp с дальностью 40 см для
поиска противника, которые находились в передней части,
и 3 датчика касания по бокам и в задней части робота. Два
датчика Sharp были необходимы для того, чтобы точно
выходить на соперника. Линия отслеживалась фототранзисторами.
Управление велось с контроллера ATMega-8, и
драйвером двигателей L293. Программа писалась на языке
Си, и была довольно простой. Приоритет выше у сигнала
от датчиков линии. Затем идут сигналы от датчиков поиска
противника.
Питался робот от аккумуляторного блока, состоящего
из четырех аккумуляторов AA. Робот не раскладывался, но
имел отвал. От такого маленького отвала было мало
Четырёхмоторные роботы
RK-18MS
Создан в 2010 году. Конструкция робота сильно
отличалась от своих предшественников. У него было 4
мотор-редуктора Gekko, с передаточным числом 1:100, 5
датчиков Sharp, 2 на 80см и 3 на 40см. Микроконтроллер
ATMega-88 и раскладной отвал.
Плюсы:
 Мощность.
 Быстрое нахождение противника.
 Хороший отвал.
 Хорошая реакция на линию.
 Хорошее сцепление с поверхностью.
Минусы:
 Низкая скорость, в том числе и на развороте.
RK-21MS
Датчики располагались со всех сторон по одному, а
спереди – два. 5 датчиков обеспечивали быстрое
нахождении противника.
Программа стала более сложная, но принцип тот же
самый.
Питался робот от 2 аккумуляторов Li-Po, которые
вместе давали около 8 вольт. Заряда хватало примерно на
10 раундов.
Отвал опускался сервомашинкой. С разложенным
отвалом длина робота составляла 13.5 см.
Колеса взяты от конструктора Lego.
Плюсы:
 Мощность.
 Быстрое нахождение противника.
 Относительно хороший отвал.
 Хорошая реакция на линию.
Минусы:
 Низкая скорость, в том числе и на развороте.
 При столкновении с соперником прокручиваются
колеса.
RK-20MSM
Создан в 2011 году. В принципе это – модификация
робота RK-18MS, так как они мало чем отличаются друг от
друга. В этом роботе более качественная компоновка
узлов. Его колеса обладают большим сцеплением с
полигоном. Более качественно сделан отвал и
оптимизирована его точка крепления.
У него также 5 датчиков Sharp на 80см.
Питается от 2 аккумуляторов Li-Po. Заряда хватало
примерно на 15 раундов.
Это очередная версия робота RK-18MS. Основные
отличия от предшественника в мотор-редукторах и в
программе. Мотор-редукторы - фирмы Maxon. Скорость
вращения 980 оборотов в минуту. Мощность немного
ниже, чем у RK-20MSM.
Так как мотор-редукторы потребляли большой ток,
пришлось делать спаренные драйверы двигателей.
Программа стала сложнее. Появился режим "форсаж".
В основном мотор-редукторы работают на половинной
мощности, а когда робот видит соперника двумя
передними датчиками скорость включается на максимум.
Плюсы:
 Мощность.
 Быстрое нахождение противника.
 Относительно хороший отвал.
 Хорошая реакция на линию.
 Высокая скорость.
Минусы:
 Маломощные драйверы двигателей.
 Ухудшилась управляемость.
Выводы
Таким образом, выяснилось, что на данный момент
наиболее хорошая конструкция робота – четырёхмоторная,
со складным отвалом.
К сожалению, пока делают акцент на конструкцию
роботов, а не на программную часть. Но когда все роботы
по конструкции выйдут примерно на один уровень, то
тогда будут делать упор на систему управления.