Võistlusroboti ehitamise ABC
Olgu mainitud, et tehnoloogiliselt erinevaid lahendusi võitlusroboti ehituseks on lõputult palju. Proovime kirjeldada mõned lihtsamad ja odavamad võimalused, mida oleme katsetanud, kuid kindlasti leidub palju alternatiive kõigele pakutule.
Millest üldse koosneb võitlusrobot? Väga üldistavalt võib nimetada komponendid, milleta reeglina võistlusrobot hakkama ei saa:
- Mootorid ja rattad, mis tagavad roboti liikumise. Nende liikumise tagamiseks on vaja ka kontrollerit;
- Relv ja selle mootor või muu mehhanism relva aktiveerimiseks. Samuti on vaja liikumiseks kontrollerit/kontaktorit või klappi.
- Soomus kaitseks vastase relva eest, mis võib ühtlasi moodustada ka roboti kere.
- Kaugjuhtimise saatja ning vastuvõtja komplekt.
- Aku(d).
Mootoritest
Mootorite valikul ilmselt kõige suurem otsustamise koht on see, kas valida harjadega või harjavabad mootorid (brushed vs brushless).Täna julgen väita, et suurem osa võistlejaid on leidnud mooduse harjavabade (brushless) mootorite kasutamiseks oma võistlusrobotites. 2022 aastal toimunud võistlusel oli brushless mootorite mõttes enim kasutatav versioon tasakaaluliikuritest leitavad ratta ja mootori kombinatsioon st. et harjavaba mootor on ehitatud ratta sisse. Või siis teistpidi öeldes on tasakaaluliikuri ratta puhul harjavaba mootori rootor ühtlasi ka selle rehv.
Kui soetada tavapärane harjavaba mootor, mis ei ole ratta sisse ehitatud, siis nende puhul tasub silmas pidada võimsust ja kV väärtust (ühik tähistab RPM ühe voldi kohta). Mida suurema kV väärtusega mootorit kasutada, seda tõenäolisem on vajadus lisanduvaks rihm-, kett-, või planetaarülekandeks, et saavutada soovitud pöördemoment (vastasel juhul ei ole robot võimeline kohapealt startima hoolimata suurest lõppkiirusest).
Mootorite kontroller (brushless)
Inglise keeles nimetus brushless ESC
Esimeseks määravaks teguriks on kontrolleri pingetaluvus. Juhul kui on planeeritud kasutada nt Li-Po akusid, siis peab jälgima, et kontroller kannataks ära ka soovitud pinge (3S Lipo akude puhul kuni 12,6V ja nt 6S akude puhul kuni 25,2V jne). Samuti on vajalik veenduda veomootoritele rakendavate kontrollerite puhul, et need võimaldavad suunamuutust (kui ei ole planeeritud suunamuutust kuidagi kontrolleri väliselt teha).
Edastan mõned teadmised, mis on tekkinud seoses harjavaba kontrolleritega antud kontekstis:
- Flipsky FSESC. Programmeeritav mootori kontroller, mis erinevate katsetuste käigus on osutunud igati sobivaks enamike brushless mootorite puhul. Hetkel ei oska välja tuua ühtegi tõsist puudust, kui ehk välja arvata selle kontrolleri hind. Olgu mainitud, et paaril korral on tekkinud probleeme CAN signaali abil kahe kontrolleri üheaegse juhtimise käigus, mille tulemusena mõlemad kontrollerid kasutuskõlbmatuks muutusid (õnneks sai küll taastada). Peale intsidente olen CAN signaali abil kontrollerite ühendamisest loobunud – selle asemel olen Y-kaabli abil vastuvõtjast tuleva signaali kaheks jaganud.
- DC 6-60V 400W BLDC Controller. Selle mootori kontrolleri puhul ei ole võimalik seadistuses küll midagi muuta, kuid erinevate katsetuste tulemusel oleme veendunud, et selle kontrolleriga saab üsna edukalt tasakaaluliikuri mootorit juhtida. See mootori kontroller vajab paraku vahetükki, et RC puldi vastuvõtjast tekkiv PPM vm signaal sellele kontrollerile „söödavaks“ PWM signaaliks muuta. Robolahingul osalejatele oleme valmis selles osas teavet ja vajadusel ka konkreetset vahetükki jagama. Tasub veel tähele panna, et antud kontroller ei sobi mootoritele, millel puuduvad HALL’i tagasiside andurid, kuid tasakaaluliikurite mootoritel on need alati olemas. Otsene kogemus Robolahingus nende kontrolleritega küll puudub, kuid hetkel kõik viitab sellele, et see peaks olema oluliselt soodsam alternatiiv eelmainitud Flipsky kontrollerile.
Mootorite kontroller (brushed)
Siinkohal oskaksin välja tuua vaid ühe kontrolleri, mille abil saab harjadega mootoreid mõistlikult käitada ja selleks on Cytron MDDS30. Kindlasti leidub teisigi (nt RoboClaw 2x60A), kuid nendega kogemused puuduvad.Relv ja kontroller
Sõltuvalt valitud relva tüübist sobivad enamus eelmainitud elektrimootorid ja kontrollerid relva käitamiseks. Kui peaksite valime mõne suuremat voolu kannatava mudeli, nt Flipsky 75200 või Flipsky 75300, siis nende puhul tasub kindlasti enne lahingusse minekut korpus lahti kruvida ning kõikvõimalikud lahtikäivad ühendused liimida või muul moodusel kinnitada. Üldjoontes kehtib see kõigi elektroonikaühenduste puhul süsteemis.
Juhul, kui kasutada nt auto starteri mootorit relva mootoriks, siis on vajalik lisada süsteemi rohkem voolu läbilaskev solenoid vms lülitus – üheks võimaluseks on kasutada selleks kuni 500A läbilaskvat vintsi solenoidi. Selliste voolude juures on muidugi soovitatav tekitada topelt vooluahel, et robot säilitaks liikumise ka sel hetkel, kui relv on sisse lülitatud.
Soomus ja kere
Robotile soomuse ja/või kere ehitamine on pigem loominguline tegevus – tuleb lihtsalt jälgida, et kaal lõhki ei läheks. Üheks suhteliselt geniaalseks materjaliks soomuse ehitamisel võiks lugeda Hardox’i, mille kättesaadavusega ei tohiks probleeme tekkida.
Kaugjuhtimise komplekt
Sobivad valdav enamus mudeleid, mis kasutatavaid saatja- ja vastuvõtja komplekte (häirete vähendamiseks soovitatavalt 2.4GHz). Ühe näitena võib välja tuua sellise: LINK.
Juhul, kui kasutada roboti juhtimiseks ühte pulti, siis peaks sellel olema minimaalselt 3 kanalit, et tagada nii roboti veomootorite kui ka relva juhtimine.
Aku
Akude puhul on soovitusi üsna lihtne anda – energiatiheduse poolest on lihtsaim tee valida Li-Po aku. Siinkohal peab lihtsalt jälgima, et aku elementide arv oleks sobiv mootoritele ja nende kontrolleritele. Ehk siis kolme elemendiga ehk 3S Li-Po-st saab kätte 12,6V ning 6S Li-Po-st tuleb välja kuni 25,2V.
Edukalt on kasutatud akudena ka Makita 18V akusid ja mingitel tingimustel saab ka tasakaaluliikuri originaalakuga roboti liikuma. Viimaste puhul aga tasub silmas pidada, et mõlematel mainitutel on sisse ehitatud BMS (aku laadimise- ja tühjenemise kontroller), mis ebasobivate tingimuste (lühis, ülekuumenemine vms) korral akust voolu tarbimise katkestavad ajutiselt või halvemal juhul ka lõplikult.