Второй проект команды ПМ ? «Венероход»

«Поскольку являемся давними читателями этого журнала, и уже почти 2 года интересуемся робототехникой, причем именно Lego-роботами, то когда увидели объявление о конкурсе "Русская инженерная мысль", то, конечно, сразу захотели принять участие. Зная, что темой WRO этого года будет "Космос", решили делать робота, который мог бы решать какие-либо космические задачи. Стали собирать информацию о различных достижениях и изобретениях, сделанных русскими инженерами, которые имеют отношение к космосу. Остановились на задаче перемещения по чужим планетам, сначала хотели собрать модель одного из советских луноходов, например, "Луна-2", но в процессе поиска дополнительных материалов о нем, нашли видео испытаний "Венероход ХМ-ВД-2", который показался гораздо более интересным. Поскольку у него нестандартная форма колес и необычные, эффективные способы передвижения», — говорят авторы проекта.

При создании автономных транспортных роботов необходимо решить задачи высокой проходимости по слабым сыпучим грунтам, движения по местности со сложным рельефом, своевременного обнаружения непреодолимых препятствий и объездов, обеспечение энергией при длительной работе. Проходимость транспортной машины во многом зависит от типа движителя и конструкции ходовой части. У этого робота колесный движитель. Ходовая часть состоит из 6 колёс с развитой опорной поверхностью, занимающих почти всю ширину. Все колеса ведущие, с индивидуальным приводом по типу мотор-колесо. Средние колеса установлены на шарнирной раме, соединенной с крайними колёсами продольными балансирами. Крайние колеса объединены в мосты, которые могут поворачиваться относительно продольной оси балансира. Поворот производится путем изменения скорости вращения колёс по бортам. При различном направлении вращения колес по бортам, происходит поворот на месте. Робот снабжен ветросиловой установкой, состоящей из лопастного поворотного двигателя, электрогенератора для подзарядки аккумулятора. Способность движения через сыпучие грунты в любом направлении во многом определяет проходимость по пересеченной местности.

Допустимая для «Венерохода» крутизна подъёма может достигать 44 градусов. По мере увеличения угла подъема растет и буксование колес. В контакт с грунтом вступает вся опорная поверхность колес, ширина колеи увеличивается, при этом происходит перенос грунта грунто-зацепами, формирование грунтовых валов за колёсами. Наличие в грунте отдельных камней облегчает преодоление подъёма. Способность передвигаться по сложному рельефу местности, позволяет резко сократить количество манёвров для объезда препятствий. Это даёт по существу новое качество при движении в режиме автономного управления. Автономные транспортные роботы высокой проходимости также могут найти применение для работы во многих удалённых и пустынных районах. И проводить их изучение в течение длительного времени.

Хотелось реализовать в модели все ходовые возможности, которые бы заложены в робота инженерами ВНИИТМ. Сложнее всего было сделать колеса, похожие на колеса «Венерохода». В первой версии модели не удалось встроить моторы внутрь колес, поэтому пока все 6 моторов, приводящих его в движение, расположены не внутри колес, а составляют продольную ось робота. Поскольку для приведения каждого из 6 колес в движение требуется отдельный мотор, а один блок EV3 может управлять только 4 моторами, то в модели использованы 2 блока EV3. Чтобы моторы, подключенные к разным блокам, работали синхронно, разработана программа, при помощи которой, блоки обмениваются сообщениями по беспроводной связи. Два оставшихся свободными порта моторов блока мы использовали для управления бурильной установкой. Один из использованных в ней моторов опускает и поднимает бур, а второй вращает его. Сегодняшняя версия робота работает под управлением оператора. Установленный на одном из блоков EV3 инфракрасный датчик принимает сигналы с пульта EV3, программа обрабатывает их и переводит в соответствующие команды движения для каждого из присоединенных к этому блоку моторов и формирует сообщения, принимаемые вторым блоком. Для робота были проведены испытания, в которых мы исследовали его проходимость. Робот преодолевал гору из деталей LEGO, имитирующую скопления камней и сыпучий грунт с небольшим уклоном, ездил по снежной целине и заснеженной дороге, преодолевал крутой спуск. Испытания показали, что вследствие установки ведущих моторов по робота привело к излишнему утяжелению средней части и это ухудшило его ходовые свойства.

Собранная для конкурса первая версия — еще не окончательная, планируется перенести моторы внутрь колес и реализовать поочередное перемещение осей. Планируется также встроить мотор, позволяющий роботу при необходимости опираясь на две оси, отрывать от земли третью, например, чтобы шагнуть ею на препятствие.