Для DC моторов мы используем драйвер Dual MC33926 Motor Driver Carrier

Робокап Томск 2021

Team Description Paper (TDP)

RCJ Soccer Lightweight Secondary

Omega

Russia, Moskow

omegarobotics.ru

Omega Team

mosrobotics.ru

Участники:

Виктор Бобровских, t.me/viktorbobrovskikh

Павел Матвеев, t.me/сделай себе имя$

Чеботарёв Алексей, t.me/ivanov_l

Тренер:

Сергей Владимирович Мустафин, t.me/mus_serg

Андрей Дмитриевич Рожков,

1. Вступление

● С чего все началось.

Команда Omega начала свой путь к соревнованиям RoboCup в начале 2020 года.

За полтора года участники команды разработали интеллектуальных футбольных роботов и программное обеспечение к ним.

2. Конструкция робота

Наш робот округлой формы и состоит из трёх слоев. На нижнем слое установлен датчик линии. Снизу на втором слое закреплены моторы, а сверху установлена материнская плата, некоторые датчики и аккумуляторная батарея.

На верхнем слое установлены два датчика мяча "IR Seeker v3" и "IR Locator 360" и интеллектуальная камера Pixy2. Также на верхний слой выведен дисплей, для облегчения отладки робота.

Мы используем конструкцию "четыребот", однако между колесами в нашем роботе не 90°, как в классической модели, а 110° спереди и 70° по бокам. Это сделано, чтобы увеличить максимальную линейную скорость робота при езде вперёд и назад и чтобы увеличить нишу для мяча.

3. Компоненты и характеристики

● Микроконтроллер

На роботах мы используем микроконтроллер teensy 3.5. Его размеры 61 * 18 * 4.5 мм, при этом он имеет много встроенных пинов и программируется через среду Arduino IDE, что очень удобно.

● Моторы

Мы используем 4 маленьких DC Pololu мотора. Они питаются от 8V.

● Колеса

На наших роботах установлены алюминиевые Омниколёса 50 мм в диаметре, которые позволяют роботу двигаться в любом направлении не тратя времени на разворот.

Сенсоры

● Ультразвуковые датчики rcw-0001

На наших роботах стоят ультразвуковые датчики расстояния rcw-0001.

Эти маленькие датчики способны работать в диапазоне от 1 до 400 см.

С их помощью наши роботы контролируют своё положение на поле.

Такой модуль содержит излучатель и приемник ультразвука, а расстояние вычисляется по разнице времени между отправкой сигнала и получением отраженного сигнала.

Его размер - 11.6 * 8 * 4.3 мм

● Датчик линии

Датчик, который определяет линию, мы развели самостоятельно, заказали печатную плату и спаяли.

Он основан на 16 фоторезисторах объединённых в два мультиплексора (по 8 штук).

Фоторезисторы расположены по кругу, такое решение позволяет очень легко работать с их значениями.

● Инфракрасные датчики для обнаружения мяча IR Seeker V3 и IR Locator 360

Для определения расположения мяча мы используем два датчика. Первый — IR locator 360 для определения мяча по всему полю. Второй — IR seeker V3 для точного определения мяча в пределах 150 градусов перед роботом. Для сглаживания значений датчиков мы используем алгоритм «скользящее среднее», тем не менее в некоторых ситуациях датчики выдают некорректные значения. Для определения мяча мы написали алгоритм выбора значений между двумя датчиками.

❖ IR Seeker V3

Датчик IR Seeker V3 использует два приемника ИК сигнала, чтобы вычислить направление к мячу, если он находится в зоне 150° перед датчиком.

❖ IR Locator 360

IR Locator находит мяч с любой стороны от робота с точностью ±5°.

● Гироскоп

Мы используем модуль gy-25, он содержит трехосевой гироскоп и трехосевой акселерометр. Его размер 15.5 мм * 11.5 мм, а точность достигает 0.01°.

● Pixy 2 Camera

Pixy2 - ультралегкая камера с собственным процессором. Она позволяет с наименьшими усилиями распознавать положение объектов на поле. Мы используем pixy2, чтобы наводиться на ворота и точнее забивать голы.ворота и точнее попадать в них мячом.Питание

● Мы используем 2 аккумулятора18650 для питания робота. Максимальное напряжение каждого из этих литий ионных аккумуляторов - 4.1V. В сумме мы получаем 8.2V. Ёмкость аккумуляторов - 2600 mah.

● На выходе от аккумуляторов мы получаем 8V, а teensy и датчики работают от 3.3V. Поэтому мы используем два преобразователя с 8V на 3.3V: от одного из них питается контроллер teensy, а от другого вся остальная электроника. Это сделано для того, чтобы в случае выхода из строя какого-то электронного компонента не пострадала teensy 3.5.

Драйвера моторов

Этот драйвер постоянного тока с двумя каналами, основанный на чипе MC33926, имеет широкий рабочий диапазон от 5 В до 28 В и может непрерывно подавать почти 3 А (максимальное значение 5 А) на каждый из двух каналов двигателя. MC33926 работает с логическими уровнями от 3 В до 5 В, поддерживает ультразвуковую (до 20 кГц) ШИМ, а также имеет обратную связь по току, защиту от пониженного напряжения, защиту от перегрузки по току и защиту от перегрева.

Материнская плата

Мы сами развели материнскую плату для наших роботов.

В дополнение

● Мы используем магнитные провода microUSB для подключения к роботу, это очень удобно, быстро и уже несколько раз спасло USB разъём teensy 3.5.

4. Мы использовали программы:

● Arduino IDE - среда разработки

● Autodesk Fusion 360 - конструирование

● KiCAD – разработка плат

● Cura – подготовка 3D моделей к печати

● Pixymon v2 - настройка камеры Pixy2

5. Стратегия

➔ Нападающий

Для более эффективного движения мы разделили действия робота на 6 различных видов.

● Дальний подъезд к мячу

● Ближний подъезд к мячу

● Отъезд назад за мячом

● Отталкивание от линии

● Езда с мячом

● Отъезд к воротам

Во время дальнего подъезда робот с большой скоростью подъезжает к мячу. Из этой части программы он попадает в ближний подъезд к мячу и снижает скорость для выравнивания перед мячом. Через 150 миллисекунд он может переходить в езду с мячом с максимальной скоростью. Когда робот не может определить местоположение мяча, он отъезжает к воротам. Для каждого вида движения путем экспериментов подобрана оптимальная скорость.

➔ Вратарь

Мы попробовали много вариантов стратегии вратаря: опирались на датчик линии, камеру, ультразвуковой датчик расстояния.

У нас не получилось достаточно быстро отладить езду по линии, поэтому на данный момент робот ориентируется по камере Pixy2, ультразвуковому датчику RCW-0001 и двум инфракрасным датчикам (IR Locator 360 и IR Seeker v3).

Пока мяч находится далеко от робота, он двигается параллельно воротам вслед за мячом, следя за своими воротами камерой, чтобы не потерять их. Также он стабилизируется на заданном расстоянии от ворот по ультразвуковому датчику направленному назад.

В момент, когда мяч приближается к роботу, он входит в режим нападающего, выезжая вслед за мячом и ведя его к воротам противника.

Если мяч снова выходит из зоны близкой к роботу, он возвращается обратно в центр ворот, ориентируясь на Pixy и ультразвуковой датчик.

Спасибо за внимание, заходите на наш сайт omegamosrobotics.ru

Познавательные статьи:



Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Рынок недвижимости. Сущность недвижимости

Решение задач с использованием генеалогического метода

История происхождения и развития детской игры