Модель гусеничного вездехода

deryaba 16-02-2025, 05:28 925 Темы / Советы

Здоровья и удачи Вам, решившим потратить время на прочтение этого текста!

Поигравшись с моделями на сборных гусеницах (из отдельных жестких траков), захотелось мне все-таки вернуться к идее цельно-напечатанной гусеницы. Так как номер с жесткими траками при таком раскладе у меня не прошел (прочность межтраковых соединений получается никакая), - решил я обратиться к идее гусениц из эластичного материала. Тут тоже оказалось не все так просто. Так как гибкую гусеницу надо хоть немного натягивать, ходовая часть на парах скольжения «вал-отверстие» получилась с очень большим трением и два китайских мотор-редуктора ТТ (желтые) ее еле двигали. Пришлось сделать ходовую часть на шариковых подшипниках. В конечном счете, получилось вот такое:

Гусеницы.

Итак, начнем с вешалки, пардон, с гусениц. Наши гусеницы напечатаны из черного TPU-пластика имеют такой вид:

Общее число траков - 81 на гусеницу. Каждая гусеница приводится в действие своим мотор-редуктором ТТ.

Общая конструкция

Вид слева:

Вид спереди и сзади:

Вид сверху:

Вид сверху со снятой кабиной:

Вид сверху со снятой кабиной и крышкой основания корпуса:

Вид снизу:

Вид снизу со снятой крышкой батарейного отсека:

В узлах всех катков ходовой части применены китайские шариковые подшипники 6800Z типоразмера 10х19х5.

Схема сборки узла катка ходовой части:

В передней части корпуса находится сервопривод, на оси которого закреплен кронштейн с УЗ-дально-мером HC-04 – «голова».

Предполагается, что во время движения в автоматическом режиме, дальномер поворачивается туда-сюда в пределах угла ≈120° для обнаружения препятствий.

Расположение остальных компонентов как-то не критично, поэтому сейчас заостряться на них не буду.

Общий вид с разнесенными частями:

Все детали напечатаны на 3D-принтере “Tronxy-D01” из PLA-пластика, гусеницы из TPU.

Система управления.

Принципиальная схема:

Предусмотрено два режима движения модели: режим с ручным управлением и автоматический.

Ручное управление осуществляется посредством пульта от PS2. Левый джойстик управляет левой гусеницей, правый – правой.

В режиме «авто» модель движется прямо, вращая «головой» в пределах угла ≈120°. Когда дальномер обнаруживает препятствие, модель останавливается, откатывается назад (время отката заданно в программе), затем поворачивает на случайный угол и движется дальше. Интересно наблюдать как, двигаясь в таком режиме, модель достаточно быстро находит выход из комнаты и, за довольно небольшой промежуток времени, уходит достаточно далеко от начальной точки.

Управление движением модели осуществляется банально – по «танковой» схеме, изменением частоты и направления вращения двигателей гусениц посредством пульта от PS2.

В двигателях гусениц применена обратная связь через оптопары U4, U6 и дырчатые диски на валах. Понятное усложнение с лихвой окупается более стабильным управлением движками. Управление моторчиками осуществляется посредством ШИМ, для чего применен модуль U5 с микросхемой 2х-канального Н-ключа L298N и отдельный контроллер U2 “Arduino Mini”. Выделить отдельный контроллер для управления движками пришлось из-за того, что для обратной связи были задействованы аппаратные прерывания, что конфликтовало с библиотекой управления сервоприводами.

Основное управление реализовано на контроллере U3 “Arduino Nano”. Этот контроллер осуществляет связь с приемником от PS2 U1, управляет сервоприводами U8 – U10, реализует логику автоматического режима движения и через канал I²C управляет контроллером двигателей.

Сервоприводы U9 и U10 предназначены для управления положением камеры, если камера не предполагается, эти сервы и стабилизатор U11 можно не устанавливать, а сервопривод УЗ-дальномера запитать от источника +5В платы драйвера L298N.

Резисторы R1 и R3 – подтяжка сигнальных линий I²C.

Резистивные делители R2, R6 и R4, R5 обязательны, если у вас приемник PS2 с питанием 3,3В, Если приемник с питанием 5В, делители не нужны, и все выводы приемника можно соединять с контроллером напрямую.

Прошивки для контроллеров приложены в сопутствующих файлах и, на мой взгляд, исчерпывающе прокомментированы, поэтому о программной части системы управления читать там.

Ну и фото с натуры:

Общий вид спереди: