Забористые колёса


Давно уже мы ломали голову как порадовать общественность (и себя=) доступным и качественным движителем для роботов. Ничего не выходило — готовые компоненты — слишком дорого, заказывать производство — тоже не бюджетно выходило, самим делать из не предназначенных для этого деталей — получается жуткий колхоз.
И вот после долгой и безуспешной борьбы с сервами, стеклоподъёмниками, шуруповёртами, колёсами от роликовых коньков, мебели и ещё чёрт знает от чего, когда мы уже сдались — закупили дорогие мотор-редукторы, крепёж и колёса…Совершенно неожидано, братья-коммунисты решили проблему с перевыполнением плана=)
Встречайте — колёсный узел от китайского робота-пылесоса!

Это законченный агрегат с 12 вольтовым мотором, металлическим редуктором, энкодером, с симпатичным колесом в цепкой резиновой покрышке, с подвеской и датчиком отрыва от пола! Причём всё это весьма приличного качества.
Ниже всё подробно, с разборкой и большим количеством фоток.

Есть колёса левые и правые — отличаются зеркально. Далее рассматривать будем левое

Разглядим внешне:




Состоит агрегат из двух частей — «мотоблока» (двигатель-редуктор-колесо)и «корпуса» в котором всё это подвешено и закреплён разъём.
Мотоблок качается на оси закреплённой в «корпусе» так, что колесо ходит вверх-вниз. В свободном состоянии пружина в верхней части корпуса сжата и оттопыривает мотоблок создавая максимальный «клиренс» — 33мм.
Если на корпус нажать то пружина сжимается — получается своего рода подвеска=)


Растягивается полностью пружина под весом 1.2кг и тогда просвет становится 13мм. Для не слишком тяжёлых роботов — сойдёт за подвеску для езды по коврам и порожкам.
При полностью оттопыренном колесе — замыкается микрик в верхней части корпуса — датчик отрыва от пола.
Так что можно выключать дисковые пилы своего робота-убийцы когда его поднимают(или наоборот включать…). А можно сделать чтобы он орал дурным голосом требуя вернуть его на землю =)
Снаружи всё ясно, начнём ковырять! Первым делом снимаем заглушки колпаки с колёсных болтов.

Очень меня повеселила такая обстоятельная конструкция колеса=)Дальше больше!
Крутим три винта обнаруживаем, что диски у нас не просто литьё, а ещё и разборные:

Резина низкопрофильная, мягкая, а чтоб не проворачивалась на дисках — сидит на «штифтах»

Вывинчиваем ещё три винта, снимаем вторую часть диска и видим что проворот на оси колесу не угрожает — держится оно не только на винтах но ещё и на массивных выступах стальной ступицы.

Не китайский запас прочности=)
Снимаем крышку редуктора и опять удивляемся — пластиковые шестерёнки не высыпаются на стол, отнюдь!

Там опять всё из металла и пластмассой только прикрыто=)
Редуктор не разборный — заклёпан между двумя толстыми стальными пластинами и надёжно прикручен к металлическому корпусу двигателя.


Всё обстоятельно, капитально и аккуратно — наверно делали пленные немцы…
У редуктора только одна шестерня пластиковая — вторая (на самом моторе — латунная) — наверно для демпфирования, в сервах такое, говорят, встречается.

Выходная шестерня со ступицей сидит вот в таких массивных бронзовых втулках

Хотелось бы шариковые подшипники но это было бы уже слишком=)
Так, с редуктором разобрались, приятно поудивлялись, полезем дальше.
Нужно разнять «мотоблок» и «корпус» — «располовинить»=)
Это оказалось весьма непросто — ось запрессована очень туго — пришлось жестоко выбивать, на удивление без последствий. Так же надо вывернуть два винта по бокам от разъёма и аккуратно снять пружину

Корпус разнимается на верхнюю и нижнюю половины.

Виден крючок для пружины на мотоблоке и пазы для платы разъёма в нижней части корпуса.
Никакого термоклея и стяжек — даже провод от микрика проложен в специальном канале=)
Если поднатужиться и выбить-вытянуть ось ещё дальше — можно отделить мотоблок от корпуса.

Провода к разъёму не ахти какие гибкие и наверное могут со временем поломаться, если активно использовать подвеску — время покажет.
Кстати, со снятым корпусом открывается ещё одна замечательная возможность использования этого агрегата.
Кого смущает низкая посадка колёсного узла в сборе, могут его закрепить вот в таком виде


Можно сделать как здесь.
Ковыряем дальше мотоблок.
Снимаем заднюю крышку и видим энкодер

стянем кодирующий диск (16 просветов)

под ним обнаруживается оптика и недурственный фильтр

Отпаяем плату и удивимся ещё раз — фильтрец полнейший!

кстати вот схема этой платы — обозначены провода приходящие на плату разъёма

Двигатель снабжён честными медно-угольными щётками (а не трёт по коллектору латунными лепестками, как бывает в дешёвых движках)

Мотоблок в полном разборе

Плата-разъём, контакты «желтого металла», всё подписано=)


Обратите внимание, что на плате разъёма один из выводов микрика-датчика отрыва соединён с землёй(см схему)
Распиновка:

Пока мы в поисках правильной ответной части на этот разъём, замечу что шаг у него 2.54
и на него прекрасно напаивается кусочек PLD-шки (5х2). Совершенно без разборки, для удобства можно срезать часть пластмассы

Эстеты впоследствии могут стянуть пластмаску с PLD-шки натянуть туда пластмаску от IDC10-MS

В общем вот такая вот загагулина.

Работает негромко, резина тянет прилично. Крутится колесо начинает от 3В но тормозиться при этом слишком легко, при 12В на холостых вертится ~90об/мин и тормозиться рукой с ощутимым трудом.
Зато измерили момент — при 12В поднимает до 1.7кг вертикально(на колесо намотана верёвка с подвешенным грузом.) Тесть крутящий момент на валу приблизительно 6кгсм(диаметр колеса 68мм).
Как всё это выглядит в динамике:

Сколхозили за 15минут телегу — скорость проверить. Просто батарея на моторы.

http://www.youtube.com/watch?v=6uPWWNo3tQI

Скорость ползания с грузом в 3,8кг на 12В вышла около 0,29м/с.

Резюмируем:

  • Двигатель — коллекторный постоянного тока
    • Напряжение питания 12В (видимо)
    • Ток ХХ 60мА (при 12В)
    • Ток заторможенного 1,05А (при 12В)
  • Редуктор — металлический
    • Подшипники выходного вала — два, скольжения.
    • Передаточное отношение ~1/63
    • Обороты ХХ (на выходном валу редуктора) 90об/мин
    • Момент (на выходном валу редуктора) 6кгс*см
  • Энкодер — оптический, инкрементальный, одиночный, «на просвет»
    • за оборот двигателя — 16 импульсов
    • за оборот колеса — 1000 импульсов
  • Резиновая покрышка
    • Диаметр колеса 68мм
    • Ширина 15мм
  • «Подвеска» — качающаяся, пружина на растяжение
    • клиренс 13-33мм
    • выжимается при 1,2кг на колесо
  • Датчик поднятия(отрыва от пола) — микровыключатель
  • Вес 243гр

  • Размеры(габаритные с отпущенным колесом) 110х93х92мм

А на закуску — чертёж

Ну и наконец — купить это чудо восточной мысли и инженерии можно в нашем магазине.


0 комментариев на «“Забористые колёса”»

  1. Года 2 назад рассматривал подобный вариант в одном из проектов.
    Мне показалось что беда они неспешные, получалось не более 10-12 метров в минуту.
    Для данного колеса периметр примерно 0,213м.
    Соответственно скорость 90 RPM, это 19м в минуту. Как то с трудом верится.


    • Тупо батарея на колёса из обзора.
      Вес телеги — 3,8кг
      Батарея — 11,5В (подсевшая)
      Белые метки — через 1 метр
      Проход «трассы» (2м) приблизительно за 7сек, тоесть 0,29м/с.

      90 RPM, это 19м в минуту.

      это для холостого хода.
      В нагруженном состоянии вышло — 17,4 метра в минуту. По-моему для не гоночного робота вполне достаточно.

      Инфу и видео добавил в обзор.

    • Это очень и очень хороший результат для домашнего не спортивного робота!

  2. Пришли мне такие колеса. А еще бы найти шлейф к ним — где искать не нашли?
    И можно выложить примеры скетчей и схему подключения к ардуинам.

    • Шлейф, можно от флопика или CD-ROM-а (IDE-шного), а разёмы от старых материнок — отпаять и отпилить кусок ISA — слота припаять к нему шлейф. Ещё какие-то древние, то ли жёсткие, то ли флоповоды, были на таких шлейфах (у них из зада не разъём торчал, а часть платы на каторую разъём шлейфа натягивался), давно на глаза не попадались, но там тоже пилить надо будет.
      Подключать через ЭЛь-ку или моторшилд.
      Про энкодеры то же было.

    • Моторшилд есть. Можно ли указать какие пины разъема куда подключать. Пока не нашел разъема пытался подать с батереек 5В на землю и М+: не закрутились колеса.

    • Хм… подавать надо на «M+» и «M-», собственно туда и подключать мотршилд.
      В статье есть схема 😉

    • Все спасибо разобрался. Разъема не нашел. Буду делать из ПКЛ. 🙂

    • Напряжение любое — главное ток ограничит на уровне 20мА (а лучше поменьше).
      Если подавать 5В то резистор ставить ~300-400ом

    • Спасибо, но успел спалить. В итоге подключил с помощью вот такого модуля Optical Sensor for Arduino Speed Count (ищем на ибее), выпаяв из него оптопару, и установив ее на плату двигателя, взамен сгоревшей.

  3. Добрый день!
    Купил такие колеса, а они вращаются с разной скоростью, робота уводит в сторону.
    Подключил энкодеры к ардуино они показывают разные значения оборотов.
    Подскажите пожалуйста алгоритм выравнивания скорости моторов, а то я уже всю голову сломал и ни чего не получается, робота уводит в сторону.
    Заранее благодарю!

    • Все моторы(и мотор-редукторы)даже из одной партии, (кроме специально подобранных) имеют разброс скорости вращения, это нормально.
      Собственно для этого(в том числе) и ставят энкодеры.
      Алгоритмы — ПИД(PID)-регуляторы, ПИ-регуляторы.

    • Разобрал их на одном моторе стоит латунная шестеренка, на другом пластиковая.
      И сами моторы в одну сторону вращаются с одной скоростью, а в другую с другой и скорости моторов постоянно пляшут, то меньше, то больше, хотя подключил их через стабилизатор.

    • Хм…
      Возможно брак, можем предложить заменить.
      PS: на днях поразбираю несколько колёс, посмотрю может в этой партии есть отличия от описанного в статье.

    • Не надо менять, попробую програмно выравнять скорости моторов. А насчет шестеренок просто проверьте, на левом стоит латунная, а на правом пластиковая, но по зубъям и по размеру они одинаковые.
      А нестабильность скорости вылечил, просто погонял моторы по часу в одну и в другую сторону, щетки видимо притерлись, и стало более менее стабильно.

Добавить комментарий

Arduino

Что такое Arduino?
Зачем мне Arduino?
Начало работы с Arduino
Для начинающих ардуинщиков
Радиодетали (точка входа для начинающих ардуинщиков)
Первые шаги с Arduino

Разделы

  1. Преимуществ нет, за исключением читабельности: тип bool обычно имеет размер 1 байт, как и uint8_t. Думаю, компилятор в обоих случаях…

  2. Добрый день! Я недавно начал изучать программирование под STM32 и ваши уроки просто бесценны! Хотел узнать зачем использовать переменную типа…

3D-печать AI Android Arduino Bluetooth CraftDuino DIY IDE iRobot Kinect OpenCV Open Source Python Raspberry Pi RoboCraft ROS swarm ИК автоматизация андроид балансировать бионика версия видео военный датчик дрон интерфейс камера кибервесна манипулятор машинное обучение наше нейронная сеть подводный пылесос работа распознавание робот робототехника светодиод сервомашинка собака телеприсутствие управление ходить шаг за шагом шаговый двигатель шилд юмор

OpenCV
Робототехника
Будущее за бионическими роботами?
Нейронная сеть - введение