Czech English

Tour the Stairs 2014

robotem do schodů poprvé

První ročník soutěže Tour the Stairs je úspěšně za námi. Tato soutěž se konala v rámci Evropského týdne Robotiky v Praze v Galerii NTK v Praze viz cafe-neu-romance.com. V tomto letošním ročníku byl úkol pro roboty zdolat rovné a točité schodiště cestou nahoru. Zní to celkem jednoduše, ale tak jednoduché to skutečně nebylo.



Pravidla v kostce

Letošní úkol je docela "snadný" — vylézt po schodech. Aby to ale zas nebylo tak triviální, musí to provést robot sám, tj. robot musí být zcela autonomní. V galerii jsou rovnou dva typy schodiště (s odpočívadly): rovné a točité. Soutěžit se bude střídavě na obou, přeci jenom návštěvníci musí někudy chodit, s tím, že robot, který vyjde nejvíce schodů, vyhrává (na rychlosti nezáleží). Bude zde časový limit 3 minuty na každý pokus (počítáme, že budou celkově tři kola, ale to se může upřesnit podle počtu týmů/robotů).
Pro robota platí „klasické” omezení: robot nesmí být nebezpečný, jak pro přihlížející diváky, tak pro prostředí Galerie. Navíc limitujeme maximální šířku robota na 50cm (rezerva do budoucnosti, aby se vešli dva roboti vedle sebe). A samozřejmě velké červené STOP tlačítko . Ještě poznámka, robot se musí každého jednotlivého schodu dotknout, tj. nemůže např. přeskočit několik schodů.

Naše účast

Na první ročník této soutěže jsem se přihlásit víceméně z hecu (zkusit zase něco nového) a taky proto, že jsem předpokládal, že zase tak velký zájem nebude (tak, aby to Martin měl vůbec pro koho pořádat). Nakonec se sešli čtyři účastníci a kromě soutěžení jsem se zase sešel s kamarády robotiky.
V průběhu října jsem vymýšlel všemožné konstrukce, kterými by šlo úlohu pohybu do schodů řešit. Mým hlavním kritériem bylo za málo peněz (tedy přesněji času) co nejvíce muziky (tedy schodů). Druhý požadavek byl, že to musí být snadno přenosné (nechce se mi vlakem tahat mnoha kilové monstrum).
Proto záhy vypadly konstrukce typu pásák, tříkolo jako na rudlu, atd. - velké, těžké. První nápad, o kterém jsem začal vážněji uvažovat bylo autíčko, které by šplhalo po svislé stěně schodu (video jsem viděl na youtube). Nakreslil jsem si to v CADu a provedl simulaci. Ovšem, aby to do schodů vylezlo, byl potřeba součinitel smykového tření 0,9 (to je z oblasti snů). Přesto jsem vzal 4 serva, přidělal na prkýno a zkusil pustit proti zdi. Vylezlo to v nejlepším případě tak 1 cm, a to zeď se smeká určitě méně než schody. Takže tudy ne.
Druhá varianta byl jakýsi šišoid, který by se otáčel a tak lezl do schodů. Opět následovala simulace, tentokrát již s lepší vyhlídkou na reálnost. Potřebný součinitel smykového tření kolem 0,45 (to se snad dá zajistit).
Díly na "robota" jsem vyřízl odporovým drátem z extrudovaného polystyrénu (nízká hmotnost a rychlá výroba). Připevnil dva motory GM8, na 3D tiskárně vytiskl unašeče a na ně přišrouboval dva kusy plastů, jako opěrné nohy. Doba výroby něco přes hodinu. Připojil jsem baterky a zkusil to na rovné podlaze - fungovalo to. Hurá tedy na schody a nic. Zatraceně to klouže. Zkouším tedy různé materiály, kterými bych omezil prokluzování na hladkých schodech. Gumičky z duše, prsty z gumových rukavic - nepomáhá. Až mechovka z podrážky bačkor se jeví, že by to snad šlo. Ale pohyb robota je moc rychlý (a tření za pohybu je menší než za klidu) a ještě to vypadá, že pokud to nesklouzne, tak to motory neutáhnout (v některých polohách to nezvládají).
Pomalejší motory, které nebudou o moc těžší, ale výkonnější nemám. Když to zpřevoduju, zvýším tím moment a budu moci i zpomalit, nejen o převodový poměr, ale i snížení rychlosti motorů. Do robota přibývá destička s ATmega bude generovat PWM a zajistí i vytnutí STOP tlačítkem. Vymýšlím jak to zpřevodovat. Nakonec beru ozubená kola ze stavebnice FischerTechnik a navrhuji převodovku. Osičky vytočím na soustruhu a skříň vytisknu (původně jsem si myslel, že 3D tiskárna moc využití pro seriozní práci nemá, ale najednou se hodí). Tři hodiny práce a převodovky jsou hotové. V polystyrénu zvětšuji místo pro motory a jdu testovat. Hurá, s občasným proklouznutím to těch několik schodů před laborkou vyleze. Je 17. listopadu - uzávěrka přihlášek a homologačních videí. Píšu Martinovi, že video pošlu až druhý den (nemám to čím natočit). Robot se tedy homologoval.


Homologační video
V úterý to chci trochu zkulturnit (lépe přilepit mechovku). Přeměřuju schody, na kterých jsem to zkoušel, a zjišťuji, že jsou sice 30cm široké, ale vysoké jen 14cm. Hledám odpovídající schodiště. Schody do sklepa splňují parametry soutěžních. Přináším robota a všchno je špatně. Opět klouže a nevyleze ani jeden schod. Znovu přichází na řadu simulace a snažím se vymyslet, co upravit, aby se to zlepšilo. Upravuji tvar opěrných noh, ale nic nepomáhá. Až po dvou dnech si uvědomuji, že aby robot vylezl, musím mít takový součinitel smykového tření, jako kdyby lezl po nakloněné rovině odpovídající sklonu schodů (to odpovídá 0,53). V simulaci to vyleze i s 0,45, jak je to možné? Robot se nohami opírá o hranu předchozího schodu a na následujícím až kousek za hranou (tím se relativní sklon snižuje). Z toho je jasné, že je nutné prodloužit výstupky, kterými ze opírá o horní schod. Nůž, kus polystyrénu a lepidlo to během chvíle řeší. Nedočkavě čekám než lepidlo zaschne. Vyrážím to otestovat. Robot s obtížemi vyleze dva schody než se nezaschnutý spoj rozlepí. Ale vypadá to nadějně. Druhý den testuji, už to tak optimistické není. Občast to proklouzne a robot spadne. Hledám ještě lepší materiál pro stykovou plochu noh. Až můj Tom po prohlídce (smetiště) laborky přináší podložku pro myš. Nastřihanou podložku lepím na robota a světe, ono to funguje. Tak jen, aby ty schody v knihovně nebyly ještě kluzčí.



R-team - 4. kolo

Výsledky

Pořadí Tým 1.rovné 1.točité 2.rovné 2.točité 3.rovné 3.točité 4.rovné 4.točité Celkem
1. KRA Písek 6 1 11 1 21 21 21 21 103
2. R-team 16 1 21 3 21 3 21 3 89
3. TeaPackSystems 4 20 - - - - - - 24
4. Jessica 2 0 1 1 1 1 5 4 15


Stránky soutěže


Fotografie