VOZÍTKO S MECANUM OMNI KOLY

Vágner Vlastimil

Po sestavení první stavebnice vozítka s obyčejnými koly řízené pomocí Arduino Nano a motorového driveru s L298, jsem se rozhodl pro stavbu vozítka s Mecanum Omni koly. Použil jsem Mecanum Omni kola o průměru 80mm, ovládání vozítka je s Arduno Uno a motorového driveru s IO 74HC595 a dvěma IO L293D, řízení je jako v první variantě podvozku pomocí tabletu s aplikací sériového terminálu pro Android s bluetooth na vozítku. Stavba vozítka může posloužit při podobných pokusech s uvedenými koly, sestavené vozítko rozšiřuje přípravky uvedené v [2].

POUŽITÝ PODVOZEK PRO VOZÍTKO

Pro použití uvedených kol je možné použít jak stavebnici „podvozku se 4 koly nebo stavebnici robotického podvozku“ z nabídky v [1], součástí první stavebnice jsou čtyři motory osazené na převodovku s obyčejnými koly, druhá stavebnice také obsahuje podvozek se čtyři motory osazených na převodovku s Mecanum Omni koly. Pokud se použijí Mecanum Omni kola o průměru 60mm je možné bez úpravy použít pro stavbu vozítka podvozek se čtyřmi obyčejnými koly. V případě použití Mecanum Omni kol o průměru 80mm je nutné provést úpravu podvozku, při použití stavebnice robotického podvozku nejsou pro stavbu vozítka nutné žádné úpravy. Já jsem použil vytištěný díl podvozku na 3D tiskárně podle první varianty stavebnice a upravil podvozek tak že výstupy na bocích podvozku byli odstraněny. V obou případech stavby vozítka ze zvoleného podvozku je možné pouhou výměnou kol a změnou zadání parametrů v programu využít jeden podvozek pro oba typy kol. Podvozek vozítka si označíme a toto označení bude značit směr jízdy vpřed.

ŘÍDÍCÍ JEDNOTKA A MOTOROVÝ DRIVER

Pro ovládání motorů je použit modul s Arduino Uno a motorový driver s L293D ovládání uvedených IO L293D je posuvným registrem 74HC595, uvedený motorový driver je osazen na shield s Arduino Uno tak že je tento plně využit pro ovládání posuvného registru. Zbývající dva PINY D2 a D13 jsou použity pro komunikaci s tabletem nebo chytrým telefonem a na uvedených PINECH jsou doplněny dva dutinkové konektory. Napájení motorového driveru, i Arduino Uno je ze dvou článků Li-Ion zapojených do série o celkovém napětí 8.2V. Napájení Arduino je z motorového driveru kde necháme ponechán Jumper na propojce pro napájení Arduino Uno. Modul Arduina je namontován na destičku z plexiskla a celek je namontován na horní díl podvozku, v destičce jsou osazeny dvě gumové průchodky o průměru 6mm pro vodiče napájející motory. Použitá destička pro Arduino Uno je také z nabídky v [1], napájecí baterie Li-Ion jsou uchyceny k hornímu dílu podvozku pomocí nalepovacího suchého zipu. Výstupy QA, QB, QC, QD, QE, QF, QG, QH posuvného registru ovládají vstupy motorových driverů IO L293D výstupy QC a QD ovládají motor označený M1 výstup QC=P1(+) svorkovnice X1, výstup QD= P2 svorkovnice X1. Výstupy QE a QB ovládají motor označený M2 výstup QE=P5(+) svorkovnice X1, výstup QB=P4 svorkovnice X1, výstupy QH a QF ovládají motor M3 výstup QH=P1(+) svorkovnice X2, výstup QF=P2 svorkovnice X2. Výstupy QG a QA ovládají motor M4, výstup QA=P5(+) svorkovnice X2, výstup QG=P4 svorkovnice X2. Ovládání PWM motoru M1 je z PINU11 Arduina, PWM motoru M2 je z PINU3 Arduina, PWM motoru M3 je z PINU6 Arduina, PWM motoru M4 je z PINU5 Arduina. Výstupu 74HC595 QA odpovídá hodnota „1“, výstupu QB odpovídá hodnota „2“, výstupu QC odpovídá hodnota „4“. Výstupu QD odpovídá hodnota „8“, výstupu QE odpovídá hodnota „16“, výstupu QF odpovídá hodnota „32“, výstupu QG odpovídá hodnota „64“, výstupu QH odpovídá hodnota „128“.

PŘIPOJENÍ A OVLÁDÁNÍ MOTORŮ

Ovládání všech čtyř motorů je ze dvou IO L293D PWM pro řízení otáček je přímo z pinů Arduino Uno. IO1 ovládá motory označené M1 a M2 vývody z IO1 L293 jsou zakončeny ve svorkovnici označené X1, motor M1 se připojuje do svorek označených P1 a P2. Do svorek P4 a P5 se připojuje motor M2 svorka označená P3 je trvale spojena s GND (-) a je nepoužitá, IO2 L293D ovládá motory označené M3 a M4 připojené do svorkovnice označené X2. Motor označený M3 se připojuje do svorek označených P1 a P2. Do svorek označených P4 a P5 se připojuje motor označený M4, svorka označená P3 je trvale spojena s GND (-) a je nepoužitá. Před osazením motorů na podvozek si je označíme M1, M2, M3, M4 a odzkoušíme je aby se při pohybu vpřed točily stejnou rychlostí a stejným směrem „nectností použitých motorů je to že se jedním směrem točí pomaleji“. Po odzkoušení motorů a směru otáčení pro pohyb vpřed si na motorech označíme kde bude připojen kladný pól napájení (+) a na vývody napájení motorů přiletujeme vodiče o délce tak aby stačili pro připojení do motorového driveru. Po namontování motorů na podvozek s naletovanými vodiči nasadíme na převodovky Mecanum Omni kola jedno kolo označené „L“ nasadíme na levé straně podvozku na motor označený M1 a druhé kolo označené také „L“ nasadíme na převodovku motoru označeného M3 na pravé straně podvozku. Jedno kolo označené „R“ nasadíme na převodovku motoru M4 na pravé straně podvozku vpředu ve směru jízdy vpřed, druhé kolo označené „R“ nasadíme na převodovku motoru označeného M2 na levé straně podvozku, při nasazování kol si druhý vývod z převodovky podržíme tak aby se dalo kolo nasadit a nezničili jsme převodovky „ kola jdou ztuha nasadit“ nákres osazení kol je na Obr.č.03. Kladný napájecí vodič motoru M1 je připojen do svorkovnice X1 a svorky P1, záporný napájecí vodič motoru M1 je připojen do svorkovnice X1 svorky P2, kladný napájecí vodič motoru M2 je připojen do svorkovnice X1 svorky P5 a záporný napájecí vodič motoru M2 je připojen do svorkovnice X1 svorky P4. Kladný napájecí vodič motoru M3 je připojen do svorkovnice X2 svorky P1 a záporný napájecí vodič motoru M3 je připojen do svorkovnice X2 svorky označené P2. Kladný napájecí vodič motoru M4 je připojen do svorkovnice X2 svorky P5 a záporný napájecí vodič motoru M4 je připojen do svorkovnice X2 svorky P4 nákres připojení motorů je na Obr.č.01. PŘIPOJENÍ MOTORŮ JE NUTNÉ DODRŽET Z DŮVODU PROGRAMOVÉHO OVLÁDÁNÍ MOTORŮ.

SÉRIOVÝ TERMINÁL ANDROID A ZADÁVÁNÍ HODNOT

V sériovém terminálu vypneme příkazy CR a LF dále jsou v programu předvoleny tlačítka M1 až M10 po jejichž rozkliknutí je možné zadat hodnoty pro ovládání motorů. V mém případě je rozvrženo M1 – jízda vpřed, M2 – jízda rovně vpravo, M3 – jízda vzad, M4 – jízda rovně vlevo, M5 – jízda šikmo vpravo vpřed. M6 – jízda šikmo vlevo vpřed, M7 – jízda šikmo vpravo vzad, M8 – jízda šikmo vlevo vzad, M9 – otočení kolem osy a M10 – stop motorů pro všechny směry. Sériový terminál komunikuje a Arduino pomocí bluetooth JDY-32 pro komunikaci je nutno vyrobit převodník napěťových úrovní podle Obr.č.02 tento je vyrobený na univerzální vrtané destičce. napájení bluetooth je z desky motorového driveru kde je osazen dvou vývodový konektor na vývodech DPS (+) a (.) modul bluetooth je také zakoupený v [1]. V terminálu zadáváme celkem pět hodnot první hodnota je součet hodnot výstupů které mají být sepnuty pro požadovaný pohyb vozítka, druhá zadávaná hodnota je hodnota PWM pro motor M1, třetí zadávaná hodnota je hodnota PWM pro motor M2, čtvrtá zadávaná hodnota je hodnota PWM pro motor M3, pátá zadávaná hodnota je hodnota PWM pro motor M4. „Příklad vozítko má jet vpřed zadáváme hodnota pro posuvný registr je 149,200,200,200,200“. Jízda vpřed šikmo vpravo zadáváme hodnoty 132,120,0,120,0. Všechny směry pohybu vozítka i s nákresem směru otáčení motorů jsou na Obr.č.04, Obr.č.05, Obr.č.06. Stejně postupujeme při výpočtu hodnot pro posuvný registr 74HC505 při ovládání vozítka osazeného obyčejnými koly

PROGRAM ARDUINO

Program má název AUTO_L293.ino je uložen v adresáři Arduino využívá pouze jednu knihovnu pro komunikaci sériovým portem který je součástí programovacího prostředí IDE pro Arduino.