В продолжение только что опубликованной статьи про инженерные соревнования РобоБиатлон - небольшая статья о том, как создавался ещё один проект нашего кружка, сыгравший огромную роль во всей истории организации. Встречайте: робот-змея Mecanum Snake) Безумно сложный, бесполезный в техническом плане, но красивый и популярный)

ВАЖНО: данная статья является репринтом заметки, опубликованной мной в кружковой группе в ВК. Публикуется с очень незначительными изменениями в надежде на более широкий охват аудитории.

…началось всё в 2020 году, в октябре. Именно тогда я начал массово агитировать ребят участвовать в конкурсах, в частности, в ШУСТРИК. И именно в тот год в качестве задания было дано весьма для нас понятное и интересное: придумать необычного дрона с высокой проходимостью для проведения разведывательных операций.

Интерес к конкурсу проявил Лёша Лащиков, который в «карантикулы» успел собрать первого в кружке боевого робота. Лащиков на тот момент уже умел проектировать простенькие конструкции в 3D-редакторе Fusion 360 и в целом отличался инициативностью. После недолгих споров о сути задания и о целях разработки мы с ним начали обсуждать концепцию будущего устройства.

Использование колёсного или гусеничного шасси было бы слишком тривиальным решением, поэтому я предложил рассмотреть зооморфные шасси, обладающие высокой проходимостью и стильным внешним видом. В итоге сошлись на том, что прикольнее всего было бы сделать змееподобного робота.

То, что для создания такого проекта требуется немалый навык проектирования механики, мы осознавали сразу. Но - «молодо-зелено», нам море было по колено) Кроме того, после ряда побед, завоёванных в основном Набиулиным Димой, в кружке царила очень оптимистичная атмосфера: было ясно, что у нас практически нет конкурентов в техническом творчестве школьников. И мы взялись за дело.

Посмотрев видео по теме роботов-змей, мы выявили главный их недостаток на сегодняшний день: относительно низкую скорость передвижения и не самую высокую манёвренность. Осознав это, мы стали думать над тем, как «проапгрейдить» шасси. Чтобы же не просто робота-змею изваять (это-то каждый сдюжит, угу), а чтобы и что-то новое придумать, чего до нас не было.

Идеи с роликами на корпусе робота мы отбросили сразу: так уже делалось всеми кому не лень, и это не давало шасси никаких существенных преимуществ. Сидим, думаем… И тут мой взгляд упал на свеженапечатанные mecanum-колёса, лежавшие у меня на столе. Тут же в голове мелькает: а что если поверхность робота и будет такими всенаправленными колёсами? Крутясь в разные стороны, такие колёса смогут толкать робота ровно вдоль оси вращения. Более того, если робот обернётся вокруг какой-то круглой опоры, типа дерева, то сможет взобраться на такую опору гораздо быстрее, чем обычный змееподобный.

Идею такого расположения колёс я не на пустом месте выдумал. В 2003 году я до дыр засматривал кассету с фильмом-катастрофой «Земное ядро». И в память мне врезалось, что глубиноход был оснащён движителями, примерно похожими на те самые «соосные меканум-колёса». Во время обсуждения образ всплыл в памяти - и понеслась…

Я как мог изложил суть идеи Леониду Александровичу, наставнику и самому продвинутому инженеру-механику кружка, и Лёше Лащикову. Что я там только в ответ не услышал) «Равнодействующая» их манифестаций была такой: это работать НЕ БУДЕТ. Но я настоял на том, что, во-первых, попытка не пытка, и собрать прототип - надо (Лёша и Лёня ооочень красноречиво на меня посмотрели в тот момент); и во-вторых, если такой робот всё-таки заработает - это будет что-то по-настоящему новое. По второму пункту возражений не было, и мы приступили к работе.

Лёша взялся за дело «с огоньком». Буквально за первый месяц он создал ряд прототипов узлов, которые позволили нам хотя бы в черне прикинуть, что из себя будет представлять сегмент робота, выявить недостатки концепции и скорректировать ход разработки.

Когда механика была собрана в черновом виде, встал вопрос с проектированием схемы и написанием прошивки. Я предложил Лащикову задружиться с Набиулиным. Оба не то чтобы горели желанием, но согласились встретиться. И эта встреча стала для них по-настоящему судьбоносной: с тех пор и по сей день парни стали закадычными друзьями и работают только в соавторстве.

С этого момента разработка стала оживать. Дима и Лёша корректировали механику, паяли и перепаивали блоки управления, искали решения, которые позволят впихнуть в небольшой объём корпуса робота всё необходимое.

При этом на постоянной основе ребята обращались за помощью к Лёне. А так как Лёня работал на тот момент исключительно в среде КОМПАС-3D, Лёхе Лащикову пришлось ещё и переучиваться. Но его это не остановило. И первый прототип из двух сегментов и 4-х колёс был сделан уже в феврале 2021 года.

Когда мы провели первые испытания, выяснилось, что концепция и правда рабочая: вращая колёса попарно в разные стороны, робот двигался вперёд. Оставалось только придать этому всему товарный вид, а также исправить регулярно возникающие заедания и другие неисправности.

В итоге уже в марте 2021 года первый прототип робота был представлен на Arduino Day 2021 в ДГТУ. Что на той выставке было - словами не описать! Роботом интересовались все, от руководства вуза и журналистов, до владельцев компаний и депутатов.

Парни тогда заняли первое место. Но это была и близко не кульминация: впереди предстояло ещё доделать проект и подать заявку на ШУСТРИК, для которого всё это и затевалось, а осенью - выступить с роботом на «Донской сборке». И Лёха с Димой с десятикратной энергией принялись за доработку.

Закономерным итогом наших совместных трудов в тот год стало первое место у проекта на всероссийском этапе ШУСТРИКа. Это была первая безоговорочная победа кружка в соревнованиях такого уровня.

Осенью того же года Mecanum Snake, практически без изменений, поучаствовал в конкурсе разработок «Донская сборка». Примечателен тот факт, что хотя мы тогда ничего существенного и не выиграли, но на робота обратил пристальное внимание один из инвесторов, регулярно посещающих конкурс. Это стало переломной точкой в истории кружка, хотя напрямую проекта Mecanum Snake это и не касается.

А суть вот в чём: после «Донской сборки» инвестор пригласил меня и Лёшу Лащикова на т.н. бизнес-игру. Идея мероприятия заключалась в том, чтобы представить свою разработку в формате питчинга, как бизнес-проект. Защищаться нужно было и перед жюри, состоявшем из предпринимателей, и перед такими же участниками, имевшими право наравне с жюри задавать любые вопросы. Изначально участвовать я не планировал, просто Лёху сопровождал - но мне предложили тоже что-нибудь презентовать. Так и родился проект РобоБиатлон, о котором я написал в своей предыдущей статье.

Что касается Mecanum-snake, то после «Донской сборки» шум вокруг робота поутих, и парни на него «забили», переключив внимание на другие разработки. И так бы всё и было, если бы в июне 2023 года я случайно не заглянул в папку «Спам» на корпоративной почте…

Увидел я там письмо примерно вот о чём. Во-первых, выходило, что после публикации видео с роботом на нашем YouTube-канале, это видео посмотрели китайцы и даже запатентовали конструкцию робота у себя на родине.

Во-вторых, нас приглашали принять участие в международной выставке проектов и деликатно интересовались, в каком состоянии находится робот.

Я показал письмо парням, мы посовещались и я дал ответ следующего содержания: робот был распотрошён и остался без электронной начинки, так как в кружке есть ощутимый дефицит расходников; самим роботом с 2021 года не занимались, но мы готовы изготовить новую, более работоспособную версию робота к конкурсу. Когда он там, кстати?..

В ответ я получил письмо с рядом уточнений и датой конкурса. Выходило, что на разработку нового робота у нас около двух с половиной месяцев. На вопрос «справимся ли», я ответил в оптимистичном духе. И мы принялись за апгрейд.

На нашу неудачу всё это происходило именно летом, когда у кружка в принципе проблемы с финансами. Однако родители Лащикова и Набиулина взяли на себя очень значительную часть расходов, что в итоге проект и спасло.

Кроме того, в команду был привлечён Дима Торопов, талантливейший тридэмоделист, являющийся конкурентом Димы Набиулина и Лёши Лащикова с 2021 года. Когда взаимодействие парней было налажено, и кроме взаимных насмешек пошла конструктивная работа, в проекте начался этап превозмогания.

Проблема была в том, что нам даже приблизительно не было понятно, как на основе доступных нам бюджетных комплектующих сделать механизм изгиба робота. Выходило так, что крутящий момент имеющихся в распоряжении моторов-редукторов недостаточен, чтобы поднимать максимально облегчённую Тороповым механику колёс-сегментов. Выходило, что либо моторы ломались, либо изгибали сегменты так медленно, что это было практически незаметно глазу.

Пытаясь решить эту проблему, усилиями в основном Торопова, мы что только не перепробовали. Одной из проб стала попытка адаптации дельта-робота под наши нужды. Но она не увенчалась успехом, так как моторы по-прежнему ломались, и вдобавок знаний математики у меня (и навыков программирования у Димы Набиулина) не хватило, чтобы заставить дельта-робота адекватно двигаться. Но концепт был прикольный, м-да...

В итоге пришли к более простому в программировании, но менее подвижному механизму изгиба каждого сустава в двух ортогональных плоскостях. А для усиления моторов-редукторов Торопов приделал к ним дополнительные червячные пары, напечатанные на 3D-принтере. И, внезапно, это сработало!

Но радоваться было рано. Были готовы только пара тестовых сегментов. Не хватало запчастей, времени, денег. Было очень стрёмно. В то лето я в очередной раз остался без отпуска, будучи вынужденным постоянно быть на связи и в шаговой доступности от офиса, чтобы вовремя выдавать запчасти со склада или ездить за ними в Ростов и Таганрог.

И всё-таки парни справились. Очень круто тут показал себя Лёша Лащиков, выступая в роли командира и кризис-менеджера. Он раздавал задачи, держал связь с «заказчиком», проводил «мозговые штурмы», подготавливал материалы для презентации и выступления. В итоге он же и поехал в Индонезию, на Бали, чтобы защищать проект.

В начале сентября наступает «день икс». Лащиков садится на поезд, и едет в Москву. Существенно то, что робот, на которого угробили кучу денег и два месяца трудов, по-прежнему НЕ РАБОТАЕТ: схема и прошивка периодически сбоили. И в этой критической ситуации Лёша опять сумел меня удивить.

Видимо, в поезде он впервые за долгое время отоспался как следует, и голова у него прояснилась. Как и у оставшегося в Новочеркасске Набиулина. В итоге когда Лёша приехал в Москву и заселился в гостиницу, они с Димой по видеосвязи смогли-таки коллективными усилиями за сутки привести робота в исправное состояние. Таким образом, в Индонезию проект поехал уже полностью рабочим.

Ну а дальше - закономерный триумф. Лащиков отлично выступил, и сходу урвал серебро международной выставки.

Когда Лёха вернулся в кружок с россыпью дипломов и медалей, ажиотаж был знатный. Рассказ о приключениях занял около двух часов, а его содержание превратилось в довольно-таки интересную заметку о быте иностранцев (ссылка будет в конце статьи).

И вот, казалось бы, всё отгремело, можно выдохнуть. Но тут начались проблемы уже у кружка. Сперва сломались пара компьютеров. Потом обновились некоторые программы, и часть компов перестала их поддерживать. И вот сижу я, унываю, с международной победой и без возможности нормально вести занятия в наступившем учебном году…

По иронии, через некоторое время после возвращения Лёши с Бали, уже в сентябре, мне начали написывать китайцы, принявшие кружок за крупную робототехническую компанию. Товарищи предлагая услуги по поставке запчастей и расходников для высокотехнологичных разработок. Поглядев на все эти предложения, я собрал их в кучу, и отправил тому, кому, по моему мнению, они могли бы пригодиться. А именно - другу из компании «Бастион», с которым познакомились году в 2021, на одном из хакатонов.

Чтобы не наводить лишней интриги, в письме я сразу указал предысторию получения этих контактов. Так мол и так - выиграли международную выставку. Слово за слово, и на вопрос «А как у кружка дела в целом?» я ответил честно - плоховато. Ну и рассказал про ситуацию с компами.

Товарищ эту информацию принял к сведению. И буквально через месяц у кружка появился новый компьютерный класс с семью мощнейшими компами.

Но история и на этом не заканчивается. Ребята не постеснялись подать проект на «Донскую сборку 2023» - и выиграли гран-при в 100 000 рублей.

После - подали заявку на ШУСТРИК 2024, в номинации «апгрейд», и летом этого года срубили ещё одну всероссийскую победу. Более того, по результатам регионального отбора стали участниками Южного инновационного форума, потягавшись со студентами в деле презентации коммерческих инженерных разработок, и были дополнительно награждены небольшими презентами от товарищей из фонда инновационного развития образования и науки.

Такая вот история. Проект, который максимально повлиял на облик организации и стал залогом многих успехов кружка. А начиналось всё ещё в моём детстве, с идеи фантастического корабля-глубинохода из фильма…

Связанные ссылки

https://youtu.be/gq4RGdyB2wk - видео 2021 года с защитой проекта.
https://youtu.be/u4TA-TGVPR4?si=dBsalVbLR6hB6szk - видео с защитой проекта 2024 года.
https://youtu.be/7Ds5V6mhvVA?si=hsYPSfQDy-TIszyV - видео с защитой проекта для отборочного этапа международного конкурса.
https://vk.com/robograde?w=wall-156411792_1521 - заметка о путешествиях Лащикова на Бали.
https://vk.com/robograde?w=wall-156411792_1498 - как начиналась история со второй версией робота.
https://vk.com/robograde?w=wall-156411792_1569 - заметка о «Донской сборке 2023».

Упоминания в СМИ отыскиваются по ключевым словам «mecanum snake» и «RoboGrade».

Участники проекта

Легенда №1 - Дима Набиулин https://vk.com/robograde?w=wall-156411792_1554
Легенда №4 - Дмитрий Торопов https://vk.com/wall-156411792_1597
Легенда №5 - Лёша Лащиков https://vk.com/wall-156411792_1614

Донаты на развитие кружка можно присылать сюда:
Сбер: 2202 2022 8102 7544
ТБанк: 5536 9138 3357 3351