Щеткоход, описанный в предыдущей статье, конечно, роботом назвать сложно, хотя, в принципе, конструкция из мыльницы не дурнее роботов – «чернобыльцев» с дистанционным управлением, которые в 1986 г.  самоотверженно и вполне успешно разбирали завалы на радиоактивном энергоблоке. Тем не мене, «думать» все эти конструкции умеют не больше чем садовая тачка, поэтому отложим на время паяльник и займемся разработкой настоящего робота, способного самостоятельно принимать те или иные решения.

Начнем с простого движения. Почему, к примеру, человек при ходьбе не натыкается на стулья и стены? Ответ очевиден – он видит препятствия и обходит их. Но глаза (для робота это могут быть видеокамеры) – штука сложная, поэтому поставим вопрос иначе: почему слепой с тростью не натыкается на стулья и стены? Он «видит» их тростью. Уже проще. Итак, человек дотрагивается тростью до предмета, сигнал через руку поступает в мозг, который данные обрабатывает (элементарно – слева, справа, спереди) и принимает соответствующее решение.

Предположим, у нас есть самоходный робот – 4 колеса, два из которых (задние) имеют каждое свой отдельный привод и в состоянии вращаться в разные стороны независимо друг от друга. Оба вращаются вперед – движение, любой один на реверс – разворот на месте вправо или влево. Наша задача – научить машину выбирать направление вращения каждого ведущего колеса в зависимости от «дорожной» ситуации. Для этого нам понадобятся датчик обратной связи (трость) и процессор (мозг), который сигналы с датчика анализирует и выдает команду на моторы. Если использовать 2 трости (по одной в каждую руку), то алгоритм движения робота можно описать следующим образом:

А теперь перейдем к практическому решению задачи. Поскольку алгоритм работы автомата несложен, роль ЦП на себя могут взять обычные концевые переключатели, к которым в качестве трости прикреплены «усы» из проволоки – бампер. Взглянем на принципиальную схему устройства.

Роль «процессора» (а заодно и датчика) выполняют кнопочные переключатели S1, S2, исполнительное устройство – 2 электромотора Motor, приводящие в движение левое и правое колеса соответственно. Источник питания – два элемента В1 и В2. Механически переключатели соединены с бампером автомобиля таким образом, что при нажатии на правую сторону бампера срабатывает S2, на левую – S1. При прямом наезде срабатывают оба переключателя. Назначение резистора R1 рассмотрим позже. Итак, препятствия нет, на оба двигателя подано напряжение от элемента В2 и вездеход двигается вперед.

Препятствие слева, срабатывает S1 и напряжение на правом двигателе меняет полярность (питание от В1). Вездеход начинает разворачиваться на месте (как бульдозер) до тех пор, пока бампер не освободится. После этого схема приходит с состояние, показанное на рисунке, и движение вперед продолжается. То же самое происходит и при наезде на препятствие правой стороной бампера (S2, левый мотор).

И последний вариант – препятствие спереди. В этом случае на реверс переключаются оба двигателя, но один из них подключен через резистор малого (несколько ОМ) сопротивления, поэтому при отъезде назад робот будет немного забирать в сторону. Как только бампер освободится, движение вперед возобновится и если одного цикла отъезда будет недостаточно, то вездеход будет «дергаться» взад-вперед до тех пор, пока не начнет срабатывать только один переключатель. Ну а препятствие слева-справа обходится элементарно (см. выше).

По поводу конструкции бампера – она может быть любая (как пример – «усы» насекомого на фото). Обратите внимание на одну конструктивную особенность такого бампера – усы стоят перекрестно, поэтому левый на фото переключатель срабатывает от препятствия справа и управляет левым же двигателем. По поводу ходовой – в магазинах куча примитивных самоходных игрушек. Важно чтобы привод на левое-правое колеса был от отдельных двигателей.

Питание конструкции.  каждый элемент (или батарея элементов) В1 и В2 должен выдавать напряжение, достаточное для питания двигателей. У меня подобная конструкция собрана на базе гусеничного бульдозера и именно благодаря гусеницам, он выглядит очень внушительно при маневрировании. В качестве бампера с датчиками я использовал подпружиненный ковш.