Kocept 360 V2

Informačná stránka

Krátky popis:

Koncept 360 V2 (B) je 3D tlačený omnidirekčný guľový podvozok. Na kontakt s povrchom používa pogumovanú kovovú guličku. Dokáže sa otočiť na ľubovoľný uhol s presnosťou cca 1,5°.

Koncept 360 V2 (B) je najnovšia iterácia Konceptu 360, ktorého vývoju sa venujem od roku 2017.
Koncept 360 V1 získal na ISTROBOTe 2018 striebornú medailu.

Rozšírený popis nižšie.

Doplňujúce video:

Program:

https://github.com/MichalLucny/K3602021

História:

2017 Proof of concept
2018 V1
2020 V2 (A)
2021 V2 (B)

Rozšírený popis:

Dnes vám tu budem prezentovať najnovší model Konceptu 360 - Koncept 360 Verzia 2 typ B (všeobecne Koncept 360 V2).

Čo je to Koncept 360.

Koncept 360 je guľový omnidirekčný podvozok.

Čo znamená že je guľový?

Srdcom pohonnej jednotky je komora s hriadeľom a guličkou. Hriadeľ je neodýmiový magnet prilepený medzi dve plastové časti lepidlom (konkrétne horúce lepidlo alebo kyanoakrylát). Celý hriadeľ je osadený v ložiskách a napojený na DC motor ktorý nim otáča. Pod magnetom je gulička z feromagnetického materiálu. V1 používal 19 mm oceľovú guličku, V2ky používajú podobnú guličku ktorá je navyše pogumovaná. Magnet sa točí, a tým ako magneticky priťahuje guličku prenáša na ňu rotáciu. Tá sa dotýka povrchu a hýbe robotom.

Čo znamená že omnidirekčný?

Pohonná jednotka sa skldá z dvoch častí - z pevného skeletu a otočnej časti osadenej zhora aj zdola v axiálnych rožiskách. Otočnou časťou sa dá voľne otáčať. Jedinou limitáciou sú káble - tie znesú asi dve otočky - čiže otočenie +- 720 stupňov, čo je viac než potrebujeme.

Konštrukcia

3d tlač - materiály PETG PLA ABS, tlačiareň Prusa m2.5. Hriadeľ je z materiálu PA12 tlačený technológiou SLA. Modelované v programoch Sketchup a Autodesk Fusion.

Otáčanie je zabezpečené prevodom (bevel gear). Ložiská - dve axiálne, tri radiálne, jedno špeciálne - v tomto je osadená gulička, pre nejlepšie obopnutie som navrhol také čo má variabilný vnútorný priemer.

Ložiská majú guličky buď zo skla alebo z plastu, jednak kvoli nižšej hmotnosti a druhak kvoli tomu aby ich činnosť nerušilo magnetické pole hriadeľa.

Koncept 360 V2 je vlastne jedna veľká pohonná jednotka, má iba jednu poháňanú guličku. Normálne by sme mali viacej jednotiek vedľa seba (ako pri V1). Tým že je iba jedna je tu ešte pomocné odpruženie - rozkladá hmotnosť a drží robota stabilným.

Elektronika

Jeden DC motor s prevodovkou 300:1, ktorý robota poháňa. Jedno continuous rotation servo ktoré zabezpečuje otáčanie. Jeden rotačný encoder ktorý číta uhol otočenia. (pri súčasnom sprevodovaní je presnosť asi 1.5°) Tým že sa otáča voľne - nemá presný štartovací bod - je tu QTI (farebný) senzor ktorý zabezpečuje štartovaciu polohu - štartovací bod je biely, na čiernom skelete. Vstup od užívateľa - teda chcený uhol - je zadávaný cez joystick. Mozgom robota je Arduino uno, motor je riadený cez DHB-10 - h-bridge čo si generuje vlastný PWM signál. Všetky komponenty sú spolu spojené cez breadboard. Napájané je to celé 7,4 V LiPoly akmulátorom.

Program

Program je jednoduchý, ide len o obslužné funkcie pre získanie vstupu z joysticku a určenie výstupu - otočiť jednotkou alebo pohnúť motorom.

Nevýhody

Veľké rozmery, náročnosť na baterky, hriadeľ je veľmi zraniteľné miesto, nie úplne dobrá stabilita , vyššia hmotnosť (1,2 kg), na poslednú chvíľu bola vymenená gulička - robot bol dizajnový pre inú, špeciálne ložisko preto muselo byť roztiahnuté nad výrobné limity a už nemá variabilný priemer.

Do budúcna sa budem ešte vývoju robota ďalej venovať.

Autor:

Volám sa Michal, a vždy som si všímal veci okolo mňa.
Jedného dňa v apríli 2017 som sa hral s Geomagom.
Jedna vec viedla k druhej a dnes sa Vám hlásim s robotom
Koncept 360 V2 (B) (všeobecný názov Koncept 360 V2)

Meno Michal Lúčny
Vek 21
Obec Banka
Škola FEI STU
email xlucny@stuba.sk

Technická špecifikácia:

Rozmery ŠxVxH 20,4x10,2x10,4 cm
Vyhotovenie 3d tlač
Materiál PETG,PLA,ABS,PA12
CAD Autodesk Fusion
SketchUp
Logické obvody
Arduino UNO
Dual H-Bridge DHB-10
Napájanie 7,4V Lipoly
Senzory QTI senzor
(black&white)
Rotary encoder
Joystick
Motory
Pololu micro metal gearmotor
298:1
Otáčky 100 rpm
Moment 0,5 Nm
Futaba high speed servo
Otáčky 180 rpm
Moment 0,16 Nm