DIY разработка. Ошибки и грабли. Возможные сферы применения
Я покажу свой опыт как сделать автономный гусеничный робот, не раздувая щеки и бюджет. Задача оказалась достаточно интересной, а в процессе реализации я собрал все грабли, которые cмог.
Гусеничное шасси
Мне помог с корпусом и шасси Алексей Беляков, с которым вместе мы сотрудничаем давно и писали статью о промышленном дизайне.
![](https://habrastorage.org/webt/nw/vm/_7/nwvm_7fgo4vjnyjuzdabhklxpji.jpeg)
Примерная схема компоновки с которой начали работу и подбор комплектующих. Так как раздувать бюджет не хотелось нужно было выбирать из комплектующих доступных в продаже. Приступили к выбору гусениц.
![](https://habrastorage.org/webt/gv/r6/tc/gvr6tc_d4zqyidktmf08og17yb4.png)
Корпус
![](https://habrastorage.org/webt/d0/4s/19/d04s19xuntjhkstcpsocvj2o_xw.jpeg)
Как сказал бы мой внутренний гуманитарий "Общий вид должен быть агрессивный, напористый, технологичный, транслирующий уверенность и стремление к решению задачи, демонстрирующий инновационную начинку робота". Кроме эстетической стороны, должна быть возможность быстрого прототипирования и перехода к вакуумной формовке при производстве в дальнейшем. Эскизных вариантов было большое количество, глаза разбегались и хотелось сделать все.
Другие варианты дизайна
![](https://habrastorage.org/webt/hf/fa/50/hffa50p1owqb5ayubkojhguxuws.jpeg)
![](https://habrastorage.org/webt/x7/3r/ha/x73rhaicefsqstu02ixeluzrltg.jpeg)
![](https://habrastorage.org/webt/13/fl/ee/13fleeqnl4q83oomx1dyfakcglq.jpeg)
![](https://habrastorage.org/webt/ey/nt/94/eynt942coyexxbo5rb3mbmjjcju.jpeg)
![](https://habrastorage.org/webt/ys/su/da/yssudaggqtj4dgfvqe1hvt-tfyu.jpeg)
![](https://habrastorage.org/webt/mr/al/4p/mral4pynzcipywqbg4awsf5ojq4.jpeg)
![](https://habrastorage.org/webt/nf/8o/ow/nf8oowqru0t86rsxb5i7cjkfqoa.jpeg)
![](https://habrastorage.org/webt/wo/tb/yh/wotbyhlv3of_xahk2p1aqbw6nrw.jpeg)
![](https://habrastorage.org/webt/x_/ek/ba/x_ekbar_op-xkqnhiopxo6jv68i.jpeg)
![](https://habrastorage.org/webt/x_/ek/ba/x_ekbar_op-xkqnhiopxo6jv68i.jpeg)
![](https://habrastorage.org/webt/x7/3r/ha/x73rhaicefsqstu02ixeluzrltg.jpeg)
В итоге была выбрана концепция, по которой проектировали корпус.
![](https://habrastorage.org/webt/ff/ko/q0/ffkoq0hacu-rpmtsp9bdxi0jfds.jpeg)
Моторы и контроллеры
Изначально планировал использовать BLDC моторы. Есть большой опыт в настройке контроллеров Kelly, писал об этом статью. Так как хотелось иметь запас по мощности я решил использовать по мотору 1кВт на каждую ось. Напряжение я решил выбрать 48В, так как для этого напряжения есть огромное количество доступных контроллеров, BMS. Моторы с Али MY1020
![](https://habrastorage.org/webt/my/wt/ko/mywtkoaovboslzdserxd3vzatkw.png)
Так как в приоритете высокий момент решил использовать редуктор с большой степенью редукции 1:10 и более. Первые опыты с двухступенчатым цепным редуктором не увенчались успехом.
![](https://habrastorage.org/webt/fa/vo/y6/favoy6vu2kiwdhlgfzmvzl_t-_e.jpeg)
Хотелось мотор в закрытом корпусе от грязи, воды и пили, я выбрал мотор-редукторы с червячным приводом, забегая вперед скажу, что это не самое лучшее решение в плане КПД, но это рабочий вариант. Очень долго искал бюджетный, в итоге выбрал NRV в фирме Подольск Привод. Для того, чтобы соединить мотор и редуктор необходимо было выточить вал и муфту.
![Вал Вал](https://habrastorage.org/webt/r1/wo/gb/r1wogbordap3ing4jqxlu52vqhw.png)
![Муфта Муфта](https://habrastorage.org/webt/uy/rl/vu/uyrlvul_eu3y1pwfvta8aei7_jc.png)
Батарея
Батарею решено было сделать из призматиков LiFePo4 по 50А*ч. Самый экономичный и неприхотливый вариант с огромным количеством недорогих BMS и возможностью работать при температуре ниже 0.
![](https://habrastorage.org/webt/-h/v9/lw/-hv9lwlaookwzgdoawvj20ivpo8.jpeg)
Плата управления
Спроектировал плату управления в EasyEDA, там же и заказал.
![](https://habrastorage.org/webt/4o/l7/6y/4ol76y5btxbfk8rvttctlwv0rp4.jpeg)
На плате управления:
микроконтроллер Atmega, чтобы от православной ардуины далеко не отходить;
Гребенка для связи с Jetson nano на будущее;
Управление моторами и считывание показаний энкодеров через опторазвязки;
Реле для управления навесным оборудованием.
Разъемы для подключения приемника радиоуправления
Разъем для соеднинения BeagleBone компьютера.
И естественно, с первого раза все на перемычках, где-то дорожка не туда пошла, где-то что-то забыл. Это как синяя изолента при прототипировании на удачу.
![](https://habrastorage.org/webt/s5/ml/9a/s5ml9a0jbp9tuwfp_oo-2dhgzla.jpeg)
Ardupilot и Mission planer
Управление платформой с пульта дистанционного управления хоть и весело, позволяет закрыть Гештальт и залечить детские травмы, но не так технологично как автономный робот.
Для решения задач патрулирования или проезда по маршруту можно использовать ROS, но самым простым вариантом является использование Ardupilot, я писал статью о настройке.
![](https://habrastorage.org/webt/lf/sg/xe/lfsgxeatn1m4ibjnfj4wiyjhv-m.jpeg)
С BeagleBone мы получаем два RC-канала, для левой и правой гусеницы, вся остальная магия происходит внутри Ardupilot, там же и настройки. BB создает точку WiFi, цепляясь к ней мы можем управлять роботом еще и с джойстика и получать телеметрию.
Использование радио-модулей, например Holybro позволяют получать данные и управлять роботом на расстоянии около 1000метров. Для большего радиуса можно использовать ZigBee Pro.
![](https://habrastorage.org/webt/wr/yo/1t/wryo1ttpsp8yogsnxqyeymixjf4.jpeg)
Во вкладке Flight plan создаем маршрут, загружаем по WiFi в робота и отправляем его по маршруту.
![](https://habrastorage.org/webt/vb/k7/2r/vbk72rgtvfscwr1c0ponyptsfjk.jpeg)
Робот едет на испытания
![](https://habrastorage.org/webt/h5/wl/2c/h5wl2cnihikbvaurzzhozwhh71e.jpeg)
Ко мне обращались из нескольких организаций с потребностью в автономном роботе или операторозависимой гусеничной платформе. Речь шла о роботе для передвижения легкомоторных самолётов и вертолетов из ангара, автономный робот для обработки полей от борщевика, рое роботов для передвижения мишеней на полигоне.
Гусеничная платформа не цель, а скорее средство. Это лишь способ доставить навесное оборудование решающее определенные задачи. Наличие платформы с высокой проходимостью и возможностью удаленного управления позволяет сфокусироваться. Готов к сотрудничеству и решению интересных задач. Если Вам интересно делать роботов, Вы готовы учиться новому - напишите мне.
Комментарии (19)
Javian
31.08.2022 05:10+2off Не вижу смысла в гусеницах на покрытии предназначенном для движения самолетов и вертолетов. В этом случае колеса удешевили бы и упростили конструкцию шасси.
starfair
31.08.2022 09:13А как же снег или гололёд? Исключая шнеки, это до сих пор самый проходимый в таких ситуациях движетель, насколько я в курсе.
Javian
31.08.2022 09:52Имхо если снег и гололед на аэродроме, то этот аэродром не подготовлен для работы и полеты будут запрещены.
starfair
31.08.2022 10:01Ну, так можно навесить грейдер и расчищать тот же снег. Если речь идёт о малых аэродромах. На больших, такой робот и не нужен, в общем то. Получится достаточно универсальный помощник на таком аэродроме!
vladislav_smirnov
31.08.2022 20:41+1Могу предположить, что при той же массе, колесный вариант будет обладать меньшим сцеплением. То есть для буксирования того же груза потребуется либо увеличить массу и мощность, либо привод на несколько осей. И тот и другой вариант выглядят сложнее и дороже
brdm
01.09.2022 17:22+1Бронетехника на асфальте- это как корова на льду. Всё зависит от того какая поверхность: на мягких грунтах предпочтителен гусеничный движитель, на хорошо несущих грунтах- колёса.
kirichoar
01.09.2022 19:47+1Только больше 3х осей тогда: при меньшем количестве сцепление с грунтом лучше у гусениц. ВПП для легкомоторных самолетов часто представляет из себя выровненную грунтовую дорогу или просто травянистое поле, на котором срыли кочки и засыпали ямки
axe_chita
31.08.2022 07:47+5Как сказал бы мой внутренний гуманитарий «Общий вид должен быть агрессивный, напористый, технологичный, транслирующий уверенность и стремление к решению задачи, демонстрирующий инновационную начинку робота».
Реально по визуалу шушпанцер получился агрессивный, напористый, технологичный.
Надеюсь что его ждет светлое будущее и новые необычные задачи;)
trunya
31.08.2022 18:36"Как сказал бы мой внутренний гуманитарий "Общий вид должен быть агрессивный, напористый, технологичный, транслирующий уверенность и стремление к решению задачи, демонстрирующий инновационную начинку робота". Кроме эстетической стороны, должна быть возможность быстрого прототипирования и перехода к вакуумной формовке при производстве в дальнейшем. Эскизных вариантов было большое количество, глаза разбегались и хотелось сделать все. "
Могу с уверенностью заявить по ходовой части, что эскизный проект провален.
Грабли на которые наступали на заре танко и тракторостроения разбросаны под вашими ногами, вам лишь нужно на них наступить (найти "подходящее" препятствие или режим движения) чтобы они вам влетели в лоб.
При общей доступности технической литературы (особенно русскоязычной и специализированной) по гусеничным движителям не устаю удивляться изобретателям велосипедов.
alphikk
01.09.2022 14:17Кто знает есть ли подобные проекты в open source? Грубо говоря список что купить, чертежи того что сделать и исходники для софта.
expromt
02.09.2022 06:216 точек спереди это фары? Если так, то зачем они так глубоко утоплены? Это ведь создает большие неосвещенные зоны сверху и снизу.
Mc_Key
02.09.2022 18:48В YT есть канал Robotodatel тоже похожее делает, кит набры имеются разнообразеые.
nochkin
я выбрал мотор-редукторы с червячным приводом, забегая вперед скажу, что это не самое лучшее решение в плане КПД
Спасибо за статью и линки. Какие-то ещё варианты были опробованы, которые показали лучше результат в плане КПД и надёжности?