V predajni GM je k dostaniu stavebnica robotickej ruky Velleman KSR-10.
Iste, je už dlhšie na trhu, ale ja som sa k jej popisu dostal až teraz ...
Robotická ruka nie je súčasťou ATARI (a ani nikdy nebola), ale keď už je
na trhu prečo to neskúsiť pripojiť ?
Možno túto robotickú ruku poznáte aj pod názvom OWI-535.
Je to také voľné pokračovanie prvého článku o robotickej ruke na mojom blogu.
Po dôkladnom preštudovaní zistíme nasledovné - napájanie motorčekov je +3V a -3V.
Nie je tu nijaká spätná väzba, t.j. nemáme čím potvrdiť, že rameno je v priestore
presne tam kde chceme a potrebujeme. Radšej si to ale overím, než článok uvoľním.
Motorčeky majú na doraze ochranné prvky, takže pri dobehnutí ramena na koncový
bod by sa nemalo nič zlé udiať - veľké plus za toto riešenie..
Po overení (dex - ďakujem za informáciu) sa počíta s tým, že za danú dobu
zopnutia príde rameno do určeného priestoru = podľa mňa hodne nepresné,
- čo by som za tie peniaze nechcel ...
Potom existuje ešte jedna možnosť pre majiteľov PC - zakúpiť softwarový ovládač
cez USB port a už nemusíte čítať ďalej ..... je to jedna kartička a USB pripojenie +
softwarové vybavenie.
Presnosť je taká ako je popísané v prvej vete tohoto odstavca.
_______________________________________________________________________________
Tu si dovolím teraz trošku teoretizovať:
Riešenie (A):
Spoľahneme sa na to, že motorčeky idú presne a my sa "utrafíme" tam kde chceme
byť.
Ak to funguje, nemáme už čo riešiť a ostatná časť článku je pre nás len zaujímavým
čítaním.
Spotreba je 11 bitov na ovládanie a môžeme riadiť všetky osičky naraz. Software si
musíme napísať sami. Je na nás či skúsime riadiť motorčeky naraz, ale len pekne po
jednom.
Problém vidím v tom, ako nastaviť časové slučky po zapnutí, aby sme boli "práve tam"
a nie niekde inde ako očakávame, program na PC to bude mať ošetrené, ale na
ATARI to bude asi vec na dlhšie bádanie.
Nič nás to nestojí, nemusíme vyrábať zložitú ovládaciu elektroniku - ak to nebude
dobre fungovať nastúpi záložný plán B a C.
Ovládanie urobíme cez jednoduchú elektroniku - napr. tranzistorové spínače,
jednoduchou logikou sa zabezpečí, aby neprišlo k zopnutiu obidvoch polarít naraz
na jednom motorčeku.
_______________________________________________________________________________
Ak nefunguje dobre riešenie A:
V prípade použitia u ATARI potrebujeme spolu 10 bitov + 1 - osvetlenie = 11bitov.
(5 motorčekov x 2 bity + 1x1 bit osvetlenie)
Je to dosť, ale existujú metódy ako to okresať na rozumnú mieru. Jedna z vecí čo
je dôležitá je spätná väzba - ak na ramená pridáme potenciometre a meriame túto
hodnotu cez paddle vieme celkom presne kde rameno v priestore "trčí".
Nevýhoda?
Musíme sledovať 5 motorov a paddle snímačov máme k dispozícii iba 4 kusy.
(Tu je vo výhode stará 400-ka a 800-ka kde je paddle v počte 8ks.)
Nezostáva nič iné len zvoliť nejaký kompromis, preto sú ďalej popísané dve
možnosti ako to riešiť.
Potenciometre musíme zvoliť tak, aby pri celom pohybe ramena práve bol k dispozícii
plný rozsah nášho A/D prevodníka v paddle, inak si zbytočne si znížime presnosť.
(Využiteľný je odpor 0 až cca 500kΩ, prečo práve tento rozsah je v popise paddle na
konci článku (odkaz)).
Rozsahy pohybu jednotlivých ramien spolu s funkciou ovádača sú pekne uvedené
v nasledujúcom obrázku:
Príklady:
Ak rameno robí len polovičnú vychýlku .t.j. 180°, použijeme potenciometer 1MΩ, t.j.
zapojíme jeden krajný prívod a stredný prívod potenciometra.
Ak rameno robí vychýlku 300°, použijeme potenciometer 0.5MΩ, t.j.
zapojíme krajný prívod a stredný prívod potenciometra. Treba si uvedomiť, že presnosť
môže byť tak 0.36° až 1.5° a menej (ako utrafíme správnu hodnotu potenciometrov na
tej - ktorej osi), ale môže to na mnoho vecí bezpečne stačiť. Ak by sme pridali
paralelne odpor aby sme sa dotiahli na správnu hodnotu - pozor, potom treba rátať
aj s nelinearitou ! Tomu sa radšej vyhnime, nerobíme robota ktorý má zvárať prívody
na čipe ....
Navrhované hodnoty (lineárnych) potenciometrov pre:
uhol hodnota
_____________________________________
120° 1M
180° 1M
270° 0.5M
300° 0.5M
_____________________________________
Pre motorček M1 to bude najlepšie skúsiť experimentálne, pretože ťažko odhadnúť
koľko stupňov je otočka, možno by som tam skúsil 2M5. Máme tu malý pohyb, preto
je veľká hodnota odporu, stačí výchylka 1/5 celého rozsahu a máme plný rozsah
pre paddle.
Vždy zapojíme vývody tak, aby sme aj pri maximálnom vychýlení neprekročili
hodnotu 500kΩ.
(Podľa zapojenia prívodov sa potom hodnota v paddle buď pričíta, alebo odčíta,
podľa toho čo nám lepšie vyhovuje, zbytok je programové ošetrenie.)
Ak nepoužívame magnetofón, môžeme použiť známe:
Poke 54018,48
Poke 54018,52
(pôvodne tieto príkazy ovládajú zastavenie a spustenie motora na magnetofóne)
na ovládanie osvetlenia.
Takto usporíme jeden bit, ale vývod treba brať zo SIO konektora a použiť jednoduchú
elektroniku.
Tieto Poke príkazy platia aj pre riešenie B a C, je na Vás či použijete toto riešenie.
Treba postaviť aj jednoduchú elektroniku na ovládanie motorčekov, zase homemade
riešenie. Inšpirácia sa dá nájsť u modelárov, ovládanie cez tranzistorové výkonové
mostíky - napájanie potom môže byť 5V zdrojom.
Osobne nevidím veľký rozdiel medzi stavbou elektroniky pre riešenia B a C, líši
sa to iba v detailoch - tu sa veľmi neušetrí ani miesto, ani čas a ani výbava.
Samozrejme ešte je tu dôležitá vec - uchytenie potenciometrov a prívody od nich
k počítaču ... = dosť otvorené pole pôsobnosti.
________________________________________________________________________________
Riešenie (B):
Osadiť na každú osu potenciometer, t.j. spolu 5ks a robiť prístup cez multiplexor
- pomalšie, v jednom okamžiku potom riadime len jeden motorček, 3bity slúžia
na ovládanie multiplexoru, 2 bity ovládajú smer a stačí jeden vstup paddle, osvetlenie
spotrebuje ešte jeden bit.
Namiesto 11 bitov stačí 6, plus 1 paddle vstup.
(Tu sa dá aj kombinovať , napríklad: 3 paddle napevno, posledný paddle sa bude
multiplexovať.)
(3bity riadia multiplexor, 2bity riadia konkrétny motorček, 1bit osvetlenie)
Vďaka ovládaniu len jedného motorčeka v jednom časovom okamžiku je pohyb
robotického ramena na pohľad menej plynulý.
(Treba navrhnúť multiplexor 1 z 5, čipy sú k dostaniu priamo na 1 z 8, akurát
nevyužijeme celý rozsah.)
Stačia nám joystickové porty - software si musíme napísať sami, práve tým že
v jednom okamžiku riadime len jednu osu by mal byť aj program výrazne jednoduchší,
ale asi aj výrazne pomalší. Celú elektroniku si treba tiež postaviť.
Navrhované riešenie B:
________________________________________________________________________________
Riešenie (C):
(Zase osádzame všetkých 5 potenciometrov, po jednom na každú osu motorčekov.)
Ak nie je problémom počet potrebných bitov, nastavme 3 kusy paddle napevno spolu
s ovládacími bitmi a prepínajme multiplexorom iba menej dôležité ramená - napríklad
číslo 4 a číslo 5 a tam potom sa posledný paddle prepína spolu s ovládaním
motorčeka.
Potrebujeme spolu 10 bitov, plus 4 vstupy paddle.
(3 motorčeky x 2bity, 1bit multiplexor, 2 bity motorčeky cez mux, 1 bit osvetlenie)
Môžeme naraz pohybovať osami 1, 2 a 3 čo je aj z hľadiska pohybu podstatne
efektívnejšie a elegantnejšie, osami 4 a 5 pohybujeme už jednotlivo.
Ak pohybujeme osami 4, alebo 5 nemôžeme v tom istom čase hýbať osami 1,2 a 3,
niečo je za niečo.
Software si musíme napísať sami a musíme použiť napríklad čip 8255, alebo 6520
na rozšírenie počtu bitov pre túto robotickú ruku. Pretože vstupy paddle sú na
joystickových portoch zase si obsadíme aj joy porty. Toto riešenie je náročnejšie na
napísanie programového vybavenia. Samozrejme môžeme najprv napísať program,
ktorý vždy hýbe v jednom okamžiku len jednou osou a potom sa to snažiť vylepšiť
- asi je to najschodnejšia cesta. Tu proste máme už na výber, v riešení B je to dané.
Navrhované riešenie C:
_______________________________________________________________________________
Na tejto GM stránke nájdete manuál v češtine a v angličtine, môžete si vybrať, prepnite
sa do záložky dokumentácia, sú to pdf súbory, pozor veľkosť každého je cca 10Mbyte:
Robotic arm manuals
____________________________________________________________________
Aby som stále nebol len v teoretickej rovine popíšem jedno z možných riešení ovládania
jednosmerného motorčeka - či už v KSR-10, alebo vo vlastnom zariadení.
Najlepší na riadenie jednosmerných motorčekov je H-mostík (H-bridge)- v tomto prípade
sa skladá zo 6 tranzistorov, zapojenie prikladám:
(Existuje veľa zapojení, toto je jedno z najjednoduchších.)
Zapojenie pracuje nasledovne:
Na jeden vstup privedieme kladné napätie (log.1), na druhom vstupe ostáva zem
(log.0), motorček sa roztočí na jednu stranu.
Ak zameníme hodnoty na vstupoch roztočí sa na opačnú stranu.
Pretože sa jedná o jednoduchý H-mostík, má to aj svoju nevýhodu
- nesmieme naraz priviesť na obidva vstupy kladné napätie (log.1) !
Potom by prúd tiekol iba cez tranzistory a tak tieto by fakticky okamžite zhoreli.
Na rozdiel od tohoto stavu v kľude môže byť bezpečne naraz na obidvoch vstupoch
zem (log.0) - toto treba ošetriť príslušným programovým vybavením, nezabúdajte
na to.
Samozrejme sa dajú použiť aj výkonnejšie tranzistory spolu s príslušnými chladičmi.
Nehodlám tu popisovať všetky možnosti, cestou je aj použitie krokových motorčekov,
ale to je zase iná kapitola.
_______________________________________________________________________________
Pridám ešte (22.02.2011, 21.35) niečo fakt zaujímavé na inšpiráciu:
Výborný odkaz na H-mostíky a ešte aj iné veci (link):
http://www.solarbotics.net/library/circuits/driver.html
Práve na tomto odkaze sú ďalšie jednoduché H-mostíky a majú aj ochranu
proti "dymu", t.j. ak je na vstupoch naraz log.1 nezhoria tranzistory.
Takže ešte ďalšie linky na stránky solarbotics :
http://www.solarbotics.net/library/circuits/driver_tilden.html
http://www.solarbotics.net/library/circuits/driver_4varHbridge.html
Prejdite si aj kompletne tie stránky, stoja za to.
_______________________________________________________________________________
Čo je paddle na ATARI je vysvetlené v tomto článku (link):
ATARI paddle
Prvý článok o robotike a ATARI (link):
Arm your ATARI
Veľmi dobrý článok napísal dnes už citovaný dex (odkaz na jeho článok je práve
v tomto článku). Všeobecne jeho články sa veľmi dobre čítajú a sú dobre zrozumiteľné.
________________________________________________________________________________
07.03.2011 pridaný link (eng):
tu je podomácky vyrobená robotická ruka riadená pomocou malého ATARI
http://www.gweep.net/~prefect/eng/robotics/phase1/
(na videu je krásne vidieť ako to vyzerá ak sa ovláda v jednom okamžiku len
jedna os robotickej ruky)
Realizácia - roky: 1989-1990.
_______________________________________________________________________________
10.03.2011:
link na ďalší (eng) článok, tu už je niečo o krokových motorčekoch, ovládanie cez
joystickový port, basic program je priložený:
http://www.atarimagazines.com/v5n8/StepperMotorRobotControl.html
_____
10.03.2011
link(eng), spústa pdf návodov na stavbu robotov:
http://www.theoldrobots.com/download2b.html
_______________________________________________________________________________
Rate post: