Роботы-охотники относятся к категории малых мобильных роботов и созданы для участия в соревнованиях класса «Дуэль» - единоборства, целью которого является поражение противника с использованием специального датчика-мишени либо контактным, либо бесконтактным способом. При этом повреждение роботов противником (механическое или электронное) в ходе состязаний не допускается.

В настоящем проекте задачей является контактное поражение датчика-мишени противника (датчик-штырь).

Роботы-охотники представляют собой автономные конструкции, оснащенные локальной (бортовой) системой управления, а также набором датчиков и эффекторов. Роботы оснащены датчиками препятствий для избежания механических повреждений конструкций.

На каждом участнике поединка устанавливается ИК-излучатель, являющийся маяком для соперника. Каждый робот оснащается соответствующими ИК-датчиками (глазами), позволяющими определить местонахождение противника.

Роботы осуществляют поиск соперника, выход на дистанцию поражения и последующую атаку, используя эффектор-хвост.

Устройство робота

Робот представляют собой гусеничное шасси с расположенными на нем платой контроллера, аккумулятором и набором датчиков. Робот оснащен:

- маяком (ИК-излучателем),

- ИК-фотоприемниками («глазами»),

- датчиками столкновений с препятствиями,

- штыревым датчиком (датчик-мишень),

- хвостом-эффектором.

Конструкции маяка и датчиков приведены в Приложении 1.

Выноска 2 (с границей): Штырь Выноска 2 (с границей): Фотодат-чики («Глаза») Выноска 2 (с границей): Маяк Выноска 2 (с границей): Датчик препятст-вий

Рис.1. Внешний вид робота

Технические характеристики робота

- питание – аккумулятор 12В 4А*ч, время автономной работы 3 ч

- вес – 2 кг, габаритные размеры 200х190х180 мм

- главный контролер – Atmel ATMega162, 7МГц, 8Кб Flash, 0.5Кб RAM

- двигатели постоянного тока, скорость перемещения – 30 см/сек

- 1 бесконтактный ИК датчик обнаружения препятствий

- 2 «глаза» для обнаружения активных маяков на расстоянии до 6 м

- связь с компьютером через интерфейс RS232

Органы управления

Основными органами управлениями являются тумблер выключения питания и кнопка «Пуск».

Рис. 2. Органы управления

Помимо этого на роботе установлены разъем программирования (Centronix) и разъем интерфейса RS232 для связи робота с управляющей ЭВМ в режиме отладки.

Датчики и эффекторы

Касание датчика-штыря осуществляется гибким «хвостом».

Рис. 3. Схематическое расположение датчиков и эффекторов

Рис. 4. Датчик-штырь, глаза и маяк

Демонстрация

Общие положения

Для демонстрации используются два одинаковых робота-дуэлянта. Задачей каждого из роботов является сближение с роботом-противником в режиме наблюдения за ним. Роботы оборудованы ИК-маяками. Обнаружение маяка робота-противника осуществляется оптической системой, состоящей из двух оптических труб - биноклей.

Целью является касание хвостом вертикального контактного датчика-штыря, расположенного на корпусе соперника.

Расстояние до препятствия или противника определяется датчиками сближения (датчиками препятствий). После сближения робот производит «боевой разворот», нанося поражение противнику. Для обеспечения фиксации поражения у роботов имеется вертикальный штырь, при ударе по которому происходит замыкание электрического контакта (нормально разомкнутого контакта штырь-кольцо). После замыкания контакта происходит обездвиживание робота и включается звуковой сигнал, обозначающий его «поражение». Для обеспечения замыкания контакта штырь-кольцо у роботов имеются горизонтальные боевые штыри («хвосты»), которыми и осуществляется замыкание системы штырь-кольцо. Поражение происходит при вращении робота на месте, при этом хвост ударяет вертикальный штырь другого робота и, тем самым, замыкает контакт датчика противника.

Особенностью робота является наличие безусловных рефлексов – реакции на препятствия или срабатывание штыревого датчика. При срабатывании датчиков препятствий, робот начинает процедуру объезда. Далее робот возвращается к основной программе.

Таким образом, обязательными реакциями роботов являются:

· Останов и выключение устройства в случае срабатывания датчика-мишени (поражение робота) с подачей звукового или светового сигнала.

· Останов и маневр отхода при срабатывании датчиков препятствий.

Порядок демонстрации

1. Расположите роботов на расстоянии 1.5 - 2 м друг от друга.

2. Для включения роботов переключите тумблеры питания роботов в положение «Вкл». При этом должен раздаться звуковой сигнал. Робот при этом находится в ждущем режиме.

3. Нажмите кнопку «Пуск» и отойдите подальше. При этом робот вновь издает звуковой сигнал, означающий переход из ждущего режима в основной режим.

4. Для выключения роботов переключите тумблеры питания в положение «Выкл».

Расположение органов управления см. на Рис. 2.

Примечание 1.

Во избежание случайного срабатывания штыревого датчика при транспортировке (переноске) робота используется предохранительная насадка – эластичная трубка, насаживаемая на штырь. Перед непосредственным запуском робота трубку следует снять (приподнять).

Примечание 2.

Поверхность полигона должна быть ровной и обеспечивающей отсутствие проскальзывания гусениц.

На полигоне не должно быть препятствий высотой более 8 см.

Обслуживание робота

Процедура зарядки аккумуляторов робота

Основной операцией по обслуживанию робота является периодическая зарядка аккумулятора. На левой стороне корпуса робота находится индикатор уровня заряда аккумулятора, который (индикатор, разумеется) загорается при снижении уровня ниже допустимого. Тогда надо заряжать.

Для этого следует:

Выключить робота.
Подсоединить зарядное устройство к разъёму.
Включить зарядное устройство в сеть.
Дождаться момента окончания зарядки.
Отключить зарядное устройство от сети.
Отключить зарядное устройство от робота.

Примечание. После окончания основного заряда зарядное устройство можно оставить включённым в сеть и в робота на неограниченное время: это будет способствовать более продолжительному сроку службы аккумуляторов.

Рис. 10. Аккумулятор

Рис. 11. Внешний разъем для зарядки аккумулятора

Приложение

Компоненты робота

ИК датчики обнаружения препятствий

Дальность обнаружения от 5 до 45 см

Частота излучения 36 кГц

Тип выхода – релейный (ОК)

Модуляция – импульсно-кодовая с использованием ШПС

3 зоны обнаружения препятствий

Питание 5В, 10 мА

Система ориентации по активным маякам

Активный маяк

Дальность обнаружения маяков – от 10 см до 2 м

Круговая диаграмма направленности маяков

Время работы маяка от батареи «Крона» – 80 ч

Фотодатчики («Глаза»)

Датчик касания

Датчик касания представляет собой вертикально установленный штырь, доступный для касания "хвостом" противника. При срабатывании датчика должны раздаваться звуковой и световой сигналы, оповещающие о "поражении" робота. При этом пораженный робот переходит в режим останова.

Выноска 2 (с границей): Контактное кольцо Выноска 2 (с границей): Предохрани-тельная насадка Выноска 2 (с границей): Штырь

Рис. 12. а) Схематическое изображение штыревого датчика,

б) штырь в транспортном положении

Программное обеспечение

Алгоритм 1

После отпускания кнопки «Пуск» робот начинает движение по спирали. Заметив другого робота, он к нему подъезжает и совершает боевой разворот. После разворота робот отъезжает и продолжает поиск противника. В случае если штырь касается кольца, наступает «смерть» робота.

Алгоритм основной программы

Инициализация системы

Выдача звукового сигнала //Переход в режим ожидания

Ждать нажатие кнопки «Пуск»

Выдача звукового сигнала // Переход в основной режим

Охота // начинаем охоту на роботов

Подпрограмма «Охота»

Цикл

Если (видим левым или правым глазом), то

Подъзд_к_противнику

Иначе // начинаем поиск

Цикл пока (ничего не видим)

едем по спирали

КонецЦикла

КонецЕсли

Если (замечаем противника хотя бы одним глазом), то

Подъзд_к_противнику

КонецЕсли

КонецЦикла

Подпрограмма «Подъзд_к_противнику»

Цикл пока (видим хотя бы одним глазом)

Если (видим дальними датчиками), то

Атака //начинаем атаку

КонецЕсли

Если (видим правым, не видим левым глазом), то //противник справа

поворот направо;

КонецЕсли

Если (видим левым, не видим правым глазом), то //противник слева

поворот налево;

КонецЕсли

Если (видим обоими глазами), то //противник прямо по курсу

ехать прямо

КонецЕсли

КонецЦикла

Подпрограмма «Атака»

издать звук

поворот на 360°

отъехать назад

Отработка безусловных рефлексов

Если (сработал ближний левый датчик), то

Отъехать назад

Повернуть направо

КонецЕсли

Если (сработал ближний правый датчик), то

Отъехать назад

Повернуть налево

КонецЕсли

Если (замкнуло кольцо), то

Останов всей системы

КонецЕсли