Робототехника. Первые модели.
проект

Первые модели

Следующие несколько проектов можно выполнить, не вдаваясь особо в программирование. В каждом из них достаточно будет вклю- чить один из моторов. Это делается несколькими различными способа- ми. Составим программу, включающую мотор в каждой из трех сред, с которыми мы познакомимся подробнее в главе «Программирование», а также с помощью встроенной оболочки самого NXT.

NXT Program

Во встроенной оболочке NXT есть возможность включить моторы B и C с мощностью около 75 %, не прибегая к компьютеру (рис. 3.1). При этом в некоторых версиях оболочки (Firmware) по умолчанию тре- буется, чтобы были подсоединены обязательно оба мотора. В случае если хотя бы одного из них не хватает, алгоритм пробуксовывает. Од- нако вращение так или иначе происходит. В частности, при оригиналь- ной прошивке Lego Mindstorms NXT такое движение будет пре- рывистым. Избавиться от этого можно подсоединением второго мотора. Итак, в квадратных ячейках требуется разместить всего пять ко-

манд (см. рис. 3.1):

1. Forward (Backward),
2. Empty,
3. Forward (Backward),
4. Empty,
5. Loop.

Рис. 3.1. Составление и запуск программы для включения мотора B или C.

Бывает так, что конструктивно лучше дать моторам команду «На- зад». Для этого команду Forward следует заменить на Backward в обоих ячейках.

Созданную программу можно сохранить, и она появится в меню NXT Files, расположенном в разделе My Files.

Обратите внимание, что мотор A в этом случае останется непод- вижным.

У этих команд управления моторами есть особенность, из-за кото- рой моторы продолжают вращаться и после принудительного заверше- ния программы. Остановить их можно или выключением NXT, или вы- полнением программы с командой Stop в последнем блоке (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Остановка моторов с помощью команды Stop в конце программы.

Чтобы заменить команду Loop на Stop, достаточно нажать пару раз темно-серую кнопку, откатившись в режим редактирования программы, и выбрать Stop. Затем остается снова выбрать Run. Сама по себе воз- можность запуска одного мотора не предусмотрена разработчиками NXT Program, а найденное решение не идеально, но позволяет сэконо- мить немного времени.

Подробнее о встроенной оболочке NXT Program читатель узнает после конструирования двухмоторной тележки.

NXT-G

В этой среде программа, запускающая мотор A вперед, выглядит так, как показано на рис.3.3.

Рис. 3.3. Мотор А вперед на языке NXT-G.

Создайте цикл, который будет выполняться постоянно, а в него поместите пиктограмму «Движение». В окне свойств установите галоч- ку напротив мотора A, задайте максимальную мощность и установите продолжительность «Без ограничения».

Загрузить программу в NXT можно, щелкнув мышкой кнопку «Загрузка» на командном центре (рис. 3.4), предвари- тельно соединив NXT с компьютером и включив его.

Программа появится в памяти NXT в меню My Files → Software Files с именем, которое вы ей дадите в среде при сохране- нии файла. По умолчанию, это Untitled.

Рис. 3.4. Загрузка програм- мы на NXT.

Robolab 2.9

В среде Robolab включить мотор A можно аналогичным способом.

В разделе «Программист» кликните дважды пункт Inventor 4 и на белом поле создайте программу, изображенную на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Мотор A вперед на языке Robolab.

Для загрузки программы в NXT необходимо кликнуть по белой стрелочке в левом верхнем углу экрана. Если NXT ответил звуковым сигналом, значит все прошло успешно. Программа появится в меню My Files → Software Files с именем «rbl».

RobotC

Вот почти самая короткая программа на этом замечательном языке:

task main()

{

while(1)

motor[motorA] = 100;

}

Для загрузки программы нажмите F5, после чего, не дожидаясь

звукового сигнала, ищите ее в меню NXT My Files → Software Files.

Если у вас возникнет желание работать сразу с несколькими сре- дами, имейте ввиду, что между ними нет совместимости на уровне прошивки микроконтроллера. Поэтому при каждом переходе придется заново загружать прилагающуюся версию операционной системы (Firmware) NXT.

Тележки

Роботы призваны заменить человека во множестве жизненных си- туаций. Для этого они должны обладать различными качествами: силой, мобильностью, прочностью, интеллектом, памятью и т. д. Для каждой задачи требуются свои характеристики, поэтому никого не удивит, если одни роботы вообще не будут иметь конечностей, а другие, например, будут ездить на колесах, как автомобили. До искусственного интеллек- та нам пока далеко, а первую мобильную конструкцию назовем «Те- лежка». Рассмотрим ее простейший вариант.

Какие требования предъявим к этому механизму:

• четыре колеса, плото сцепленные с поверхностью земли, попарно соединенные осями; колеса должны свободно вращаться;
• отсутствие других частей конструкции, соприкасающихся с по- верхностью;
• наличие электромотора,   приводящего   в   движение   передние и / или задние колеса;
• наличие источника питания для электромотора и программы управления им;
• по команде оператора тележка должна двигаться вперед или назад и транспортировать полезный груз.

Одномоторная тележка

Тележка в первой версии не может поворачивать, поэтому ограни- чимся одним мотором с передним приводом (рис. 3.6—3.11).

Рис. 3.6. Одномоторная тележка. Синие трехмодульные штифты вставляются в угловую балку и верхнюю дужку мотора симметрично с краю.

Рис. 3.7. Уголки 3 × 5 крепятся на все выступающие части штифтов.

Рис. 3.8. В оранжевый диск мотора вставляется 12-модульная ось, которая будет ведущей.

Рис. 3.9. Такая же ось сзади крепится в крайние отверстия несущих балок.

Рис. 3.10. Колеса крепятся так, чтобы не было трения с балками.

Рис. 3.11. Вращая управляющий мотор, добьемся движения тележки.

Управлять такой тележкой нетрудно, но, к сожалению, она связана с нами кабелем. Тем не менее стоит проехаться по столу, преодолеть препятствия и убедиться, что это возможно. Однако гораздо эффектив- нее по пересеченной местности движется тележка с полным приводом.

Полноприводная тележка

Рис. 3.12. Наиболее эффективное расположение шестеренок для полнопри- водной тележки.

Рис. 3.13. Три из пяти шестеренок паразитные, но польза от них есть.

Рис. 3.14. При таком расположении колес возникает трение с соседними шес- теренками.

Передаточное отношение между осями будет 1 : 1, поскольку три промежуточных шестеренки паразитные и влияют только на изменение направления вращения (рис. 3.13). Нечетное число паразитных шесте- ренок позволяет сохранить направление. Малая шестерня по центру не занимает пространство и не мешает преодолению бугристых препятст- вий.

Если колеса насажены слишком глубоко (рис. 3.14), может возник- нуть нежелательное трение с соседними шестеренками, которые вра- щаются в противоположную сторону. Этого можно избежать: заменить 12-модульную ось двумя 8-модульными, состыковав их в оранжевом моторном цилиндре, или просто удлинить оси специальными втулками. Но об этом позже.

Итак, прототип «вездеходика» с ручным управлением готов.