Изобретатель Грег Флурри победил в конкурсе Autodesk Instructables 2020

Его автономный вездеход на базе Raspberry Pi 3 занял первое место. Он получил название AR (сокращение от Autonomous Rover) и умещается на ладони.

Миниатюрный ровер может самостоятельно выполнять следующие задачи:

❖ локализация — определяет своё текущее местоположение;
❖ навигация — рассчитывает оптимальную траекторию с текущего до целевого местоположения;
❖ передвижение — самостоятельно едет по выбранному маршруту.

Запуск AR проходит в квартире, где все препятствия статичные.

Никакого дистанционного управления нет, но едет AR по самостоятельно заданному маршруту без динамической корректировки — примерно как робот-пылесос второго поколения.

Флурри потратил на проект три года и почти всё сделал с нуля, начиная с индивидуального дизайна и инженерных расчётов до программирования на Java как более быстрой альтернативы Python.

Даже подбор механических и электронных компонентов оказался сложной задачей. Например, вместо Pi 4 была выбрана Pi 3 за счёт её большей энергоэффективности.

Для лучшей управляемости Флурри снизил неподрессоренную массу, применив полноприводное двухуровневое шасси Scout.

Все тяжёлые компоненты (моторы, контроллер, батарея) размещены на нижем уровне, а сравнительно лёгкие (Pi + датчики) — на верхнем.

В качестве контролера моторов он использовал RoboClaw 2x15A от BasicMicro, управляющий двумя двигателями на канал и обеспечивающий силу тока до 15 А.

Текущее местоположение вычисляется по данным IMU и активного лазерного дальномера Lidar Lite V3 от Garmin с дальностью до 40 метров.

Его диапазона с лихвой достаточно для любой квартиры, но неприятной особенностью оказалось время калибровки.

Датчик должен прогреться и выполнить серию измерений, прежде чем достигнет заявленной точности ± 2,5 см в диапазоне от 1 до 5 метров. Этот недостаток пришлось учесть в коде.

После сравнения нескольких IMU, самым точным оказался модуль FXAS21002C на плате Adafruit Precision NXP 9-DOF Breakout Board.

Он взаимодействует с Pi через I2C и установлен максимально близко к центру тяжести для снижения погрешности.

Флурри выбрал сервоконтроллер Pololu Micro Maestro, который управляет группой до 6 сервоприводов с разрешением 0,25 микросекунды и подключается через USB.

Аккумулятором служит LiPo батарея (3S) ёмкостью 6000 мА*ч, способная выдерживать большие пусковые токи.

Она позволяет часами гонять вездеход по квартире, выполняя длительные тесты без перерывов на подзарядку.

Источник: Instructables.com