Matty

Martin Locker, 2024-11-01

terénní robot

Robot s nezávislým pohonem všech kol a kloubem se dvěma stupni volnosti, jedním ~~aktivně poháněným~~ zatím pasivním a druhým pasivním. Jako pohony jsou použita robotická serva (WaveShare ST3215).
Aneb jak navrhnout a postavit robota za 1 měsíc.

Aktualizace: 3.9.2025 Matty M04 a M05

Základní údaje

Model prototypu

Ideový návrh robota

Autor

Martin Locker

Parametry

rozměry: 490 x 375 x 250 mm
hmotnost: ??? kg

Řídicí počítače

low level - ~~STM32~~ ESP32
high level - ???

Senzory

?IMU
?GPS
?kamera

Pohon

4x digitální robotické servo WaveShare ST3215-HS
~~1x digitální robotické servo WaveShare ST3215~~

Napájení

pohony LiPol 3s 5Ah
?elektronika power banka 20Ah

Koncepce

čtyřkolový podvozek s kloubovým spojením přední a zadní nápravy
každé kolo má nezávislý pohon

Charakteristika robota

Podvozek

Podvozek robota je postaven z hliníkových profilů, plexi a dílů vyrobených 3D tiskem z PLA. Snahou bylo udělat konstrukci co nejčistší (aby nikde nic nepřekáželo, nekoukaly dráty, ...).

Pohon kola

19. listopadu 2024 - Součástky na hromadě

Už mám všechny mechanické součástky pohromadě - nakoupené i vyrobené (asi bude chybět nějaký spojovací materiál, ale to už je drobnost). Tak teď už to "jen" dát dohromady.

Hromada součástek

Profily na rám a kloub

Tištěné díly

Rám složený "nasucho"

22. listopadu 2024 - Už stojí na kolech

Jak podotkl Martin D. bylo to jako stavebnice. Skládat to šlo o nejméně 300 % lépe než merkur (vše do sebe pasovalo jak pr... na hrnec).

Tak hurá sbastlit nějakou provizorní elektroniku, aby to mohlo jezdit.

Už stojí na kolech

29. listopadu 2024 - První jízda

Dnes jsem se kousnul (když se blíží deadline). Odpoledne jsem dodělal poslední hardwarovou součást - měření natočení kloubu magnetickým snímačem.

Před večeří jsem si chvilku dáchnul a po večeři se pustil do programování. Postupně jsem realizoval jednotlivé části kinematiky:

1. jízda po kružnici podle aktuálního natočení kloubu

2. změna natočení kloubu bez dopředné rychlostí

3. a vše dohromady

a ono to, světe div se, fungovalo. Z prvních jízd jsem byl nadšený, jen jsem trochu zvednul maximální rychlost změny natočení kloubu, aby rychleji reagoval na zatáčení. Řízení polohy kloubu je úplně bezproblémové, čekal jsem kmitání nebo něco podobného, ale funguje to super.

První jízda

Je 23:10, obvykle takhle dlouho nefunguju, ale chtěl jsem to dotáhnout. Zítra zkusím nějaký terén.

30. listopadu 2024 - Jízda v "terénu"

Venku je opravdu hnusně. Takže vzdávám variantu jít robota potrápit ven (nechce se mi ho pak čistit). Instaluji nějaké provizorní překážky a zkouším jak si s nimi poradí. Dává to bravurně, ani jednou nedošlo k nějakému "zlomení" v kloubu, vždy to udržel v programovaných limitech. Výsledek je tedy, že k realizaci aktivního natáčení kloubu nedojde, není to potřeba.

Jízda v "terénu"

Z videa je vidět, že nedal pouze přejezd kočky, kde si namotal látku na kolo. A krabici od bot výšky 12 cm, byla moc kluzká. Být to obrubník, tak by to dal.

26. prosince 2024 - Jízda v terénu

I když venku nebylo úplně ideálně (-2°C a námraza) tak jsem vzal Mattyho na projížďku. S terénem si vcelku poradil, jen ta namrzlá tráva docela klouzala, takže jsem vyzkoušel i kutálení ze svahu. Obrubník o výšce 10 cm vyjede, pokud se najede v rozumném směru (při najetí příliš šikmo se sklouznul).

Jízda v terénu

12. února 2025 - Mechanický nárazník

Dokončen a namontován prototyp mechanického nárazníku

Nárazník

Nárazník Matty M01

Nárazníky pro Mattyho M02 a M03

13. března 2025 - Různé stop režimy

Kromě plynulého zastavení byly doplněny další režimy pro rychlé zastavení (break) a odpojení motorů (power off). Nejlépe vysvětlí video.

Stop režimy

3. září 2025 - Matty M04 a M05

Matty M01, M04 a M05 pohromadě

Při oživování nových kusů Matty se u posledního exempláře M05 (oranžový) objevil problém s enkodérem kloubu, se kterým jsem se potýkal na soutěži Tulák po krasu. Náhodně se otáčelo znaménko úhlu natočení, tedy zde bylo většinou chybně, jen občas se ukázala správná hodnota. Mechanickou závadu, na kterou jsem to po soutěži "hodil", jsem tady vyloučil. Vše je bez jakýchkoliv vůlí.

Po dni bádání jsem se vrátil k datasheetu enkodéru a připomněl si, že má zvláštní pin pro volbu směru (DIR). Když jsem poprvé použil modul s tímto enkodérem, tak jsem si toho všiml, ale po zběžném zkouknutí desky jsem usoudil, že všechny piny mají pull-down/up (jeden pro moje zapojení musím odstraňovat). Prozkoumal jsem tedy desku znovu a ejhle, vstup DIR nemá žádný pull-down/up. Je tedy spíše zázrak, že se Martinovi na M02 a M03 tato anomálie neprojevila. U M01 se objevila jen na soutěži (kde bylo celkem vlhko = pršelo) a od té doby nic.

Řešení je tedy jednoduché, vstup DIR přizemnit. Úprava spočívá ve vyjmutí enkodéru, odstranění kousku nepájivé masky vedle pinu DIR a propájení.

Vyjmutí enkodéru

Odstranění nepájivé masky

Vytvoření propoje