Arduino & Pi

Меня зовут Слава. Я из Молдовы. Это невероятная история моей жизни и о том, как я сделал робота для сбора мячей для гольфа.

Молдова одна из беднейших стран в СНГ и в восточной Европе. У нас нет гольфа, дорогих машин, роботов и богатых людей.

Мои дедушка и бабушка бизнесмены. У них своя точка на базаре, их все знают.

Мой дядя работал раньше в Германии, потом пригласил меня.

В Германии мы работали в гольф клубе, там я впервые попробовал гольф. Я был восхищен!

По возвращению в Молдову я весь в мыслях был лишь о гольфе.

Хотя на тот момент только президент страны и его друзья пробовали гольф.

Я вернулся на работу в Германию. Большинство времени в Германии мы собирали мячи для гольфа.

Мой дядя очень быстро учится. Он и в Молдове водил телегу, поэтому за пару месяцев он получил права и стал собирать мячи на машине.

Однажды у него была авария и он сильно травмировал копчик. Как он говорил, это была не его вина, просто канава не в том месте.

С нами работал Рашид из Афганистана. Он рассказал, что в Кабуле мячи собирают роботы.

Так я решил сделать своего робота.

Планируется несколько основных преимуществ относительно существующего коммерческого решения.

Отсутствие необходимости закапывать слаботочный кабель по периметру.

Возможность внедрения в уже существующую инфраструктуру.

Более низкая стоимость и совокупная стоимость владения.

Корпус и механическая часть

Материалом для корпуса первого образца была выбрана фанера. Дешево, позволяет на месте быстро подрезать какие-то части или просверлить отверстия. Чтобы все было четко подогнано набросал чертеж и отдал на фрезерную резку.

Собрал все детали. С самого начала была идея сделать корпус скругленным, но решил остановится строго на MVP. Все, что не влияет на работоспособность пока умышленно исключаю из todo-листа.

Механизм захвата мячей в процессе эволюции данных приспособлений показал свою эффективность, поэтому другие варианты не рассматривались.

По двигателю 12V 30 Н/м. на каждое колесо. Такой же двигатель крутит вал с дисками захвата, так как они подняты над поверхностью для облечения поворотов и повышения маневренности.

Изначально двигатели были noname китайские. В описании не было момента, поэтому риск был велик. Момента явно не хватало, что не скажешь о двигателей от стеклоподъемников.

После смены двигателей пришлось напечатать другие шестерни.

Электроника

Так как ровер должен работать без электромагнитного кабеля по контуру поля ему как-то необходимо ориентироваться и искать базу для сброса шаров и подзарядки.

Принял решение использовать Orangepi lite и arduino для более удобной работы с 5v без зоопарка конверторов уровней для каждого датчика и драйвера двигателей.

Собрал все из готовых модулей на макетной плате. Сказывается отсутствие опыта в схемотехнике, думаю в дальнейшем не проблема будет развести плату под модули или под дискретные элементы и заказать.

Схема состоит из 11 план, 11 Карл!

— Orange Pi Lite

— Arduino nano

— GPS модуль GY-NEO6MV2

— 2 драйвера двигателя VNH2SP30

— Bluetoth Hc-06

— 2 ультразвуковых модуля J34

— Конвертер логических уровней

— Модуль 3-х осевого гироскопа и акселерометра GY-521 MPU-6050

— Блок из двух реле

Конечно это было сделано для быстрой сборки, монтажа и замены модулей.

Уже сейчас ровер собирает 95-100% мячей на своем пути. Строит маршрут внутри полигона по GPS-координатам. В планах:

Нахождение базы для сброса мячей и зарядки по визуальной метке.

Сервопривод сброса мячей.

Датчик переполненности отсека с шарами.

WEB-интерфейс для визуального указания точек на карте, построения зон для сбора мячей с разной периодичностью.

Корпус.

Размещение робота в гольф-клубе в Москве для теста в боевых условиях.

Я открыт для диалога, советов, помощи, предложений.

По этой развертке вырезал детали корпуса из гофрокартона и склеил их суперклеем с добавлением пары поперечных шпангоутов (форму в итоге немного повело, но не сильно, можно забить)

Затем куча слоев эпоксидки, газет, кусочков серпянки и еще больше эпоксидки (ушла целая пачка).(Дальше фотки чуть хуже, телефон утопил и начал фоткать на тапок)

Параллельно пока сох корпус - я делал гребной винт из банки от кукурузы и велосипедной спицы (на фото уже после покраски), тестировал электронику и "собирал" пульт (на самом деле за основу был взят готовый пульт от старого вертолетика и мне не пришлось тратиться на джойстики и кнопки, просто перепаял все под свои нужды, поменял батарейки на аккумуляторы 18650 и впихнул туда радиоуправление вместо стокового ИК). 

После высыхания корпуса — шпатлевка - шлифовка - шпатлевка - шлифовка и так пока не выровнил. Шпатлевал автомобильной двухкомпонентной шпатлевкой.

Финишная шлифовка, добавление деталей и пара слоев грунтовки сверху. Вы спросите, что же самое приятное можно нащупать в этой жизни? А я вам отвечу — деталь "отполированная" наждачкой с зернистостью 1200..

Ну и самая приятная часть после которой видно какой-никакой результат — это, конечно же, покраска. Красил модельной краской от Звезды мастер-акрил (некоторые детали, кстати, добавлял обычным акрилом от них же, они немного посмывались от воды в последствии, но база сидит как родная). Так же покрасил руль, который выполнен в виде лодочного мотора. И приклеил тряпочный тент, что бы вода внутрь не попадала и что бы начинка вид не портила. Крышка крепится на магнитах.

Получилось вот так. Затем я начал пихать туда электронику. В этом проекте использованы две Arduino nano, радиомодули nRF24L01 с антенной и без, плюс понижайки напряжения для них (по заветам великого и могучего @AlexGyver ), другие преобразователи напряжения (в пульте у меня 3.7В от одной 18650, а в лодке — от двух 7,4В), сервомоторчик, обычный моторчик на 3-5В, драйвер двигателя (что бы плавно повышать обороты, но из-за трения и густой смазки - толком обороты не регулируются, начинает подхватывать только на второй половине хода джойстика) и то что было в пульте — джойстики да кнопки. Плюс три светодиода с резисторами для ходовых огней.

Вышла модель очень медленной, из-за моторчика в первую очередь, но как говорится, из того что было — первый блин в лес не убежит. А во-вторых: велосипедная спица, которая соединяет мотор и гребной винт немного дрожит в дейдвудной трубе, отчего дополнительная потеря оборотов и мощности. На последок вот видео первых испытаний на большой воде. Всем хороших выходных и до новых встреч. Задавайте вопросы в комментариях, с радостью отвечу. Строго не пинайте, это мой дебют в судомоделизме.

Скрин работы декодера. Все остальные таймеры отключены.

Нижние 2 строки - максимальные и минимальные значения по каждому из каналов.

Мне подумалось, что возможно в самом передатчике есть какой-то фильтр, который сглаживает пульсации, но нет, если бы было так, то он бы и мой сигнал тоже сглаживался.

Отсюда вывод - либо лыжи не едут, либо точность захвата сигнала у атмеги оставляет желать лучшего :(

Товарищи, кто сталкивался с подобным? Что ещё можно придумать? Как быть дальше?

В принципе все уже вполне функционально, но бесит это дёрганье очень сильно. Начинает казаться, что проще от передатчика оставить только джойстики и работать с аналоговыми входами и все миксы, настройки и доп каналы прописать самому... Оно конечно интересно, но тогда теряется сама суть проекта - дёшево и быстро вдохнуть новую жизнь в старый девайс. Так то за 200$ можно купить Taranis и не париться...

Помогайте, товарищи, а то крыша едет уже...

Это сугубо моё решение, если хотите по простому то рекомендую использовать Blynk, или Universal-Arduino-Telegram-Bot.

Стоимость компонентов получилась ~4$, (Wemos D1 Mini [RobotDyn], и ИК модуль) БП в расчёт не брал. Соединяться очень просто

IN -> D2,

Больше деталей
Wemos с OrangePI соединяются через websocket, на Wemos'e используется Arduino-Websocket, на OrangePi Workerman. Запросы диалогов нужно ещё и обрабатывать, использовал фреймворк Laravel (проще [мне] писать на PHP, поэтому и использовал его). Все запросы обрабатываются в порядке очереди, добавляться записи в БД, а после на основе времени извлекаются, если говорить проще, пример запроса:

SELECT * FROM `queue` WHERE `device_id` = 1 AND `time` <= 1535357950

В результате будет массив с action, num и в зависимости от шаблона, day и time, класс отвечающий за это выгрузил на gist. И в качестве фичи, реализовал уточнение запроса если что-то получено не верно. (Вкл/выкл по таймеру, вырезал из за не надобности, на скрине пример с розеткой)

Большее спасибо что дочитали до конца. Вот видео как это работает: https://youtu.be/lbdwN-Ki7rU, нету рейтинга чтобы прикрепить прямо в пост