2

Марсоход в домашних условиях: корпус и механика

Это общая статья. В ней я расскажу и покажу из чего состоит мой марсоход. Прежде всего, корпус и шасси.

Прототипом и идейным вдохновением для моего детища стал конечно же самый большой во Вселенной марсоход Curiosity (переводится как «любопытство» или «любознательность»).

Тот самый марсоход

Также большое впечатление на меня оказала панорама Марса, снятая этим марсоходом.

Мой марсоход выглядит немного скромнее.

Корпус домашнего марсохода без начинки

За основу ходовой части я конечно же брал шестиколесную подвеску со сдвоенной парой колес. Крутость такой подвески можно оценить на этом видео. Ходовая часть состоит из следующий компонентов:

Моторы

6 шт. 9 вольт (150 оборотов в минуту) с редукторами и датчиками оборотов. Скорость они развивают приличную, но я бы не сказал, что с моим диаметром колес они тянут хорошо. Для марсохода куда важнее проходимость, чем скорость.  Брал тут за $9 за штуку.

Моторы с редукторами и переходниками для колес

Брал я их в сборе, с крепежным уголком и латунным переходником под колеса. Переходники я нигде кроме Aliexpress не видел. Вал и колеса очень сложно соединить каким-то иным способом. Продавец прислал 4 мотора без переходников, пришлось сделать временно решение на 3D принтере.

Аналог латунного переходника из PLA для крепления колеса

Аналог латунного переходника из PLA для крепления колеса

Позже продавец дослал недостающие детали. Но они оказались длиннее в 2 раза. Эту проблему я отложил, она не критична.

До этих моторов у меня был вариант без редуктора и мини моторы с маленькими редукторами.  Но они себя не оправдали.

Моторы для марсохода

Колеса

С колесами все просто. Брал с резиновой покрышкой в масштабе 1:10 вот тут  за $13 (4 штуки). В целом колеса можно было брать и побольше. Но в идеале нужны такие, которые будут скрывать мотор внутри себя, как у настоящего марсохода. А то сейчас эти длинные моторы цепляются за неровности.

Колеса для марсохода 1:10

Шасси

Алюминий наше все. Для шасси я купил несколько алюминиевых трубок, уголков разного диаметра и толщины в магазине «Сделай сам». Приложив фантазию сделал что-то подобное.

 

Левая часть шасси марсохода

Шасси на основе трубок с квадратным сечением 10mm x 10mm x 1mm.

Изначально рассчитывал сделать соединительные узлы из пластика. Даже купил 3D принтер. Спроектировал все в tinkercad. Но распечатанные узлы оказались ненадежными. Я печатал на PLA и ABS. Первый материал был слишком хрупкий, ломался от более-менее ощутимого удара, второй слоился.

3D модель марсохода в tinkercad

3D модель марсохода в tinkercad

Алюминий сверлил шуруповертом и соединял все винтами М3. Еще один вечер и я сделал вторую часть шасси.

Шасси в сборе

Колеса не поворачиваются по сторонам. Повороты будут выполняться за счет разности кручения колес левой и правой сторон, как у танка. Это самый просто вариант.

Основа корпуса из алюминия, а стенки из оргстекла. Этот материал довольно хорошо поддается обработке. Корпус имеет размеры 200mm x 400mm x 100mm.

Сборка корпуса из алюминия Готовое днище корпуса из алюминия

Марсоход с днищем корпуса и блоком управления моторами

Днище корпуса марсохода и блок управления на основе PCA9685 и L298n x 3

На последнем фото видно, что моторы управляются драйверами L298N. А эти драйверы в свою очередь управляются платой PCA9685. Это удобно, если контролируешь все это через Raspberry pi 3. Так как на этом микрокомпьютере мало возможностей для генерации аппаратного PWM сигнала. А вот плата расширения, подключенная через I2C решает все проблемы. К слову, чтобы управлять каждым мотором по отдельности нужно 18 каналов. каждый мотор требует 1 канал PWM и два канала направления. Похимичив, можно сделать 1 канал направления, но такой потребности пока нет.

Проверка подвески #robots #raspberrypi #curiosityrover #mars

A post shared by Mikhail Kostin (@michael.fon.kostin) on

Башня

Башня марсохода

Башня с поворотным механизмом по двум осям

Для башни была куплена коробка для поделок с таким расчетом, чтобы в нее поместилась камера. Камера поворачивается по двум осям. Повороты осуществляются с помощью двух сервоприводов Emax ES08MA. Не могу сказать, что это лучшие сервоприводы для этой задачи (слабые, гудят при больших нагрузках). Есть MG996R, но для такой конструкции они великоваты. Раньше я пробовал использовать поворотный механизм для камеры, но он трясся при поворотах, Больше самой камеры ему не доверишь.

Голова марсохода осматривается #raspberrypi #robots

A post shared by Mikhail Kostin (@michael.fon.kostin) on

Потом взял алюминиевую трубку, подшипники и всякое такое. Сделал более стабильный поворотный механизм. Корпус башни я еще не доделал. Туда я добавлю лазерный дальномер и инфракрасные лампы для ночной съемки. По поводу камеры стоит написать отдельный пост. Я испробовал 3 версии и докупил объектив «рыбий глаз». Там есть о чем рассказать.

Таким образом, мой марсоход находится на стадии, когда нужно все прикрутить и начать испытания ходовой части. Управляется он через браузер. С помощью клавиатуры и мыши. Сервере управления написан на nodejs. Некоторые модули будут работать на python и С++.

Марсоход и кот Том

В других статьях я более детально расскажу о том, как я рассчитывал ток потребления для ходовой части и собирал батарею из 16 банок 18650 на основе одной BMS платы 4s.

CF 4s30a a (BMS 18650)

 

Михаил Костин

2 комментария

    • Нет, он не может действовать автономно. У него есть 2 дальномера, лазерный и инфракрасный. Он знает расстояние до препятствия. Но эту информацию он «не осознает», а просто передает на пункт управления.
      Но в планах сделать его автономным (записывать трек движения, делать 3д и тепловые карты помещений и т.д.)

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.