Забайкальский БелАЗ (продолжение или конец проекта)

Подписаться на 3Dtoday
ibrew
Идет загрузка
Загрузка
26.09.17
1623
13
печатает на Anet A6
Творчество
22
Многие серьезные проекты обычно начинаются где-то в гаражах, в данном же случае всё началось у меня дома в квартире.
PREVIEW
Одно из первых фото Забайкальского БелАЗ (в тот момент не было и названия этому всему)
Не вижу смысла выкладывать ещё одну статью на parkflyer, потому что там и так всё подробно расписывалось, да и на 3dtoday тоже писал, но опубликовать, это всё-таки нужно (запись делал в личном дневнике профиля, но неким образом перешло в создание поста, ну что поделать).

Начнем с того, что первоначальная статья находится здесь:
http://www.parkflyer.ru/ru/blogs/view_entry/14655/
Кто читал эту статью, знают, что на выставке НТТМ-2016, возникли непредвиденные обстоятельства, об этом чуть-чуть поподробнее и о многом другом.
Итак, дедлайн все не минуемо приближался, а за два дня до выставки в нашей «лаборатории» был в полу разобранном состоянии самосвал, с полу написанной программой управления и связи с управляющим компьютером.
f5962f0a1c36994c69ea2b57dcfca8c8.jpg
047b92012a6beec198ad914beaf49170.jpg
Представленная нашей командой экспозицией включала в себя не только самосвал, о котором идет речь, но и за год до этого сделанный экскаватор ЭКГ-4,6 (о нем можно почитать: http://www.parkflyer.ru/ru/blogs/view_entry/13553/ ), короче говоря, должны были представить работающий выемочно-погрузочный комплекс, так что проблем было выше крыши.
Причем за день до выставки, все экспонаты должны были быть на месте к 18:00.
Не знаю, сколько сил, нервов было потрачено, но где-то 16:00 самосвал был все-таки собран и испытан на стенде где были проверенны все узлы самосвала. Радости не было придела, но не надолго…. Первая проблема случилась на, так сказать, первых полевых испытаниях, поставив данный аппарат на землю, сделав пару движений, почувствовался запах, а затем отказ рулевого управления – сгорел сервопривод TowerPro MG996R поворота колес…
2bac90fe9ea4c974fa8b9aa8a35c2030.jpg
4126762ff7fe3dbab11597ef59d1a7ed.jpg
С ним случился, наверное, самый сильный просчет, его мощности явно не хватало (да и с самого начала у многих он вызывал смутные сомнения).
Долго плакать не приходилось, взяв себя в руки, и зная, что самосвал может ездить вперед и назад, а ещё и кузов поднимать, решили, выкрутимся, причем был и проверенный вариант – экскаватор.
Затем происходила не мало интересная, но уже обыденная вещь перевозка экскаватора в грузовичке на выставку (уже не помню, но по каким причинам самосвал мы не повезли, возможно, из-за того нужно было зарядить аккумулятор).
2e673de4b6b6c4b68b3ed0ac77c119cb.png
Там же на выставке у знакомой команды одолжили точно такой же сервопривод, дав нам, луч надежды, что самосвал будет в лучшем виде.
Договорившись, что самосвал привезем с утра на открытие выставки, сразу же вернулись в лабораторию и заменили сгоревший сервак и даже смогли немного поуправлять самосвалом.
Утром в день выставки, все пошло наперекосяк. Первое что мы поняли, у нас нет монитора (перевозимого), к которому можно подцепить по HDMI Raspberry Pi 3, чтобы запустить программу связи самосвала с управляющим компьютером (на тот момент я даже не знал, как можно закинуть эту программу в автозагрузку). В последний момент его всё-таки нашли.
Далее, то, что было на выставке при подключении самосвала - это нужно просто видеть (космический аппарат отдыхает). К самосвалу на тот момент нужно было подключить монитор, клавиатуру, мышь, плюс ко всему подключенные ноутбуки и провод от экскаватора. Весь стол просто был завален проводами.
На удивление, установление связи для управления самосвала прошло гладко и, оцепив все ненужные для самосвала устройства (монитор и пр.) решили уже наконец-то показать во всей красе наш «Забайкальский БелАЗ». Зная проблему, связанную с поворотом колес решили зря не запускать, но как оказалось не все так просто. Сервопривод, при подключении, потребляет ток удержания поворотного вала на месте, в этом и заключалась ошибка, так как мощи серваку не хватало, любое небольшое касание колес приводило к треску с его стороны, и по каким-то невидимым силам на этот раз сгорел не сервак, а преобразователь напряжения (из 12В в 7В). С управление поворотом самосвалом на тот момент было покончено….
318692f681d58966e9912cf9c418e789.jpg
Конечно же, это расстроило всю команду, но сгоревший сервак при испытаниях уже дал некое смирение с положение дел, фишки, как я писал ранее, ещё оставались.
Отключив все, что было связано со сгоревшим преобразователем и, нажав кнопку движения вперед, самосвал, проехав метра 3 остановился, как вкопанный, потеряв связь с управляющим компьютером. Почесав голову и подумав, что это какая-то единовременная проблема пришлось выполнить всю ранее представленную процедуру для запуска программы на Raspberry Pi 3 (монитор, клава, мышь). И снова кнопка вперед, 3 метра сброс всей системы и так раз 10, ни вперед, ни назад.
Особую «благодарность» выражаю тем советчикам, которые, видя представленную ситуацию, уверенностью слона, говорили: - «обратный ток от моторов хода идет на плату управления и выбивает её, вам нужно поставить диоды на моторы, и всё заработает», не понимая, как вообще устроена вся электрика самосвала. Один из членов команды готов был даже съездить купить эти диоды, пытая меня тем, какие нужно и сколько. В этот момент, не знал то ли заплакать, то ли смеяться….
Решать представленную проблему приходилось в срочном порядке, комиссия могла прийти в любой момент, а у нас на тот момент работал только подъем кузова и отвлекающий внимание от самосвала «вечно работающий» экскаватор. Так как я был (и есть) основным создателем самосвала у меня вскрылось подозрение в данной проблеме, что отошел какой-то провод и возможно при движении он где-то коротит, основной мой выбор пал на зону расположения платы Arduino, т.к. штекеры которые в неё втыкаются держаться на честном слове. Поменяв кое-какие провода и переставив управляющие провода от драйвера моторов хода на другие пины, не заметил, что один из них выставлен на чтение, в результате перезаливки скетча, слетел bootloader arduino….
На этом можно сказать всё…. Самосвал остался без всего….
В дальнейшем интересным назвать происходящее не приходится. Пришедшей комиссии, самосвал был представлен как недвижимый макет с большим будущим и перспективами, но и даже с этими проблемами смогли занять 3 место (конечно, этому мало кто был рад) и настенным часам (видимо намек организаторов, что нужно успевать все вовремя).
Уже спустя неделю (месяц) перезагрузив bootloader на arduino и разбираясь с возникшими проблемами, стало понятно, в чем причина бед самосвала: клемма установленная на переключателе включения 5В болталась на соплях и при движении самосвала выбивала плату управления. Все так просто и банально….

Зачем же я всё так подробно расписывал: дело все в том, что проект после этой выставки, как может показаться некоторым – умер, но это большое заблуждение, так же как с проектом «Экскаватор ЭКГ-4,6». Производился очень серьезный анализ допущенных ошибок и исправление представленных ранее проблем и, в конечном счете, всё-таки проект был доведен до логического завершения с моим участием. Об этом далее и пойдет речь….

Имея в нашем распоряжении небольшой бюджет, мы не могли себе позволить, хоть какой-то мало-майский мощный шаговый двигатель на замену сервоприводу, да и размеры и компоновка всех узлов не позволяла каким либо образом воткнуть его. Пришлось придумывать свой механизм поворота колес, что привело к полностью радикальной мере - снятию и выбросу переднего моста (сделанный из фанеры, доски и клея).
На помощь в создании пришла мусорная свалка, старые, сломанные детские игрушки, 3D принтер и прочее, что можно назвать хламом, из которых был разработан первый вид механизма поворота колес. Благо коллекторных моторов хватало с излишком – что позволило выбрать мотор RS380. Оставалось на то момент только одна большая проблема, каким образом поворачивать колеса, а затем возвращать в центральное положение. Ничего лучше было не придумано, как использовать энкодер (кто б в тот момент сказал бы, что это глупая идея).
ceaa1a9b90960a390b44eb16c967790b.jpg
После тяжелых дней и ночей разработки 3D модели механизма поворота колес, была поставлена под печать на 3D принтере.
c20e7cdc4fda70d3a867e47bc9e0db91.jpg
730010f35560ac03dbe8bf180361a59a.jpg
А ещё спустя 2 двое суток была склеена и собрана наконец-то первая версия данного механизма, которая вполне себя достойно показала вне самосвала. Одним недостатком той версии было то, что редуктор (то, что завинчено винтами) состоял из пластиковых шестеренок, которые в последствии вышли боком.
fe5e6f598d3822fe83913da97ac03733.jpg
2dad4eb5232a4840fe58ed9b5cb3c8e1.jpg
91f5f00e7ae6186da7f6886211cb63cc.jpg
Следом снова пошла череда тяжелых дней и ночей разработки 3D модели переднего моста его печати, склейки и сборки.
34df22ef313acb0c50ba4286622457b7.jpg
17e1b3b158418359a97e5d10e4904271.jpg
1f1f025a908ca8fc005813d6e5291547.jpg
a814c91b5adec8c495566de7db927978.jpg
В этот момент казалось, что вот и всё, вся работа выполнена. Установка переднего моста, проверка и… снова провал… энкодер работал с перебоями, не успевал считать шаги, и каждый раз центральное положение сбивалось и уводило в сторону, что, конечно же, сказывалась на шестеренках, которые, неправильно определяли крайнее положение, упирались в стопор и потихоньку себя ломали. Далее пошло исправление представленной ситуации, путем уменьшения кол-ва считываний оборотов на энкодере, но нужного эффекта это не привело, в конечном счете, шестерни стерлись в мясо (заменить их уже нечем было), и механизм поворота колес полетел в мусорку.
Причем дополнительно ко всему возникла проблема, с которой я ни как не ожидал встретиться – это заводской реле модуль. Как оказалось он не способен быстро переключать между собой реле при хоть не больших нагрузках. Неведомым образом он подавал в определенный моменты на Arduino сигнал к перезагрузке. Это по-тихому начинало бесить, проблема решилась разработкой собственного драйвера мотора поворота колес.
02a7cf87dfb083c297782d3690999263.JPG
6b42ccb9254d1dc1f3ac924e9614692f.jpg
Механизм поворота колес 2.0.
В новой версии решено было сделать всё железно (в прямом и переносном смысле).
fe67a77f5e5e88d7c689ac9777f9b973.jpg
0f755d1018d8f3dad62634059c6dc0ed.jpg
c094da925484ae5bcd6162bffe3b3fe1.jpg
b0411d1c6115e98e2a614fd31913326f.jpg
05e0b769cc6b075d02c3d63d63768d73.jpg
Место под энкодер тем не менее оставил, так как ещё оставались кое-какие задумки, причем непостижимым образом мне пришло рекламное сообщение от одного интернет-магазина, об энкодере с памятью (возможно, он был бы лучшим решением), однако к этому моменту лично мне уже не хотелось с этим возиться, к тому же бюджета совсем не оставалось.
В конце концов, решил полностью упростить систему, выкинув из механизма энкодер и поставить 3 концевика (двух крайних положений и одного центрального). Жаль, я забыл сделать фото той системы, но кое-что все же осталось.
8393a6876647d285009fd3e2ba732a7f.jpg
c0b96baf4d1e784e14a9d0fd9a4dd0b0.jpg
Думаю, не имеет смысла выкладывать 3d модель данного механизма поворота, т.к. найти подобные шестерни и червячную пару будет очень сложно, но если кому-нибудь это нужно то пишите (мне не жалко).
Параллельно всему выше написанному, шла работа над подъемником кузова. Пытливый глаз мог бы заметить, что подъемников стояло два, а провода шли только из одного…
c0cc38198e4bf3c7bc69e7734b40071b.JPG
Да-да, еще задолго до выставки не синхронность и разность работы двух моторов подъемников неравномерно поднимавшие кузов, в конечном итоге привели к тому, что один из движков не выдержал. Как бы мы не пытались это исправить и с помощью регуляторов оборотов и других вещей, одолеть это ни как не удалось. Оставлять данную ситуацию в таком положении не комильфо, поэтому пришлось как всегда что-то думать.
Одним из вариантов было сделать гидравлическую систему подъема из небольшого помпового насоса или по типу экскаватору на шприцах (думаю многие такое видели), но как показали предварительные испытания, в этом нет будущего. Постоянно где-то что-то протекало или при нагрузке выбивало, такого же усилия, который мог осуществить действующий подъемник, не было и в помине.
8ae56cb98cf0a83a1c8b2035f81af1f1.jpg
В итоге порядка месяца очень трудных дней перебора различных схем, расположения, и конструкций был спроектирован новый подъемник: с расположение по центру кузова, одним мотором RS380-2580 с планетарным редуктором.
1769f14cabf60e4f1075989cd15e19fb.jpg
d2b82acd176ec2f0b17c90ed258217b6.jpg
Данная 3D модель подъемника выложена в открытом доступе, и в принципе, не так сложно её повторить:
http://3dtoday.ru/3d-models/khobbi/robototekhnika/podemnik_kuzova_s_motorom_rs380_2580_dlya_samosvala_zabaykalskiy_belaz/
Видео работы подъемника и его возможность:
Плюс ко всему было произведено много различных мелких и не очень доработок, одним из существенных было то, что после выставки с ним занимались, не так интенсивно (в силу различных причин), и кто-то отломили переднюю часть самосвалу. Пришлось сделать 3д модель переда и распечатать на принтере, с целью, если кто-то захочет повторить злодеяние, можно было быстро всё восстановить.
a92574165cc09f74c408865082d2d828.jpg
Перед самосвала до
c89e9db527de1d2e8d113856d14cf025.jpg
666934e2a48e916e30e226567f327b4c.jpg
Перед самосвала после
Ну и насчет программы требуемой запускать на Raspberry Pi 3. Поискав в интернете нужную информацию, нашел способ, как закинуть прогу в автозагрузку, так что на сегодняшний день не требуется тонна проводов и устройств, чтобы осуществлять управление самосвалом.
В заключении разбавлю текст парой фотографий, уже так сказать сделанного самосвала:
5c3adbc6cdf0210e35f1958202a028db.jpg
Зарядка аккумуляторной батареи самосвала
be31e51fd3487532eb9f2ebfb2f703d0.jpg
048ab487fd1c6c70b27dfc2c7003964e.jpg
Расположение элементов управления самосвала
10cecfc3c97d30906bf2ebfd8f6f2cb9.jpg
Проводка там, где не видно
И напоследок, видео работы Забайкальского БелАЗа:
Спасибо за внимание.
Продолжение? Возможно следует….

Подписаться на 3Dtoday
22
Комментарии к статье

Комментарии

26 Сен 07:38
0
Шикарно! Не перевелись самоделкины на Руси, это радует и вселяет какую-то уверенность в будущем.
26 Сен 07:52
2
мало-майский мощный шаговый двигатель
А чем он отличается от мало-июньского?:D
26 Сен 09:58
0
Авто замена подвела, ну и так сойдет)))
26 Сен 11:23
1
Уважаемый конструктор сей грандиозной "самобеглой тележки" :) ! Если вас не затруднит, скажите пожалуйста:
- Если я правильно понял из просмотра вашего видео, то для поворота передних колёс вы нажимаете клавиши "направо" и "налево". Что происходит при этом? Колёса продолжают поворачиваться до тех пор, пока вы держите клавишу? А далее срабатывает концевик? А при отпускании идёт автоматический возврат в среднее положение?
- Одновременное движение вперёд (назад) и поворот невозможны? Что будет, если, к примеру, удерживать "А" и "=>" (то есть "вперёд" и "направо";) ?
- И самый главный вопрос, который, я очень надеюсь, вас не обидит: для чего вы применили для управления такую сложную систему: компьютер и Raspberry Pi 3? Ведь с управлением вашим автомобилем запросто справится самая простая трёхканальная аппаратура пропорционального управления. Достаточно поставить рулевую машинку с усилием, скажем, в 20 кг, на ходовой двигатель - регулятор хода с достаточным током, и на подъём кузова сконструированный вами подъёмный механизм. Это две пропорциональные и одна дискретная команды. Почему клавиатура и компьютер, а не джойстик передатчика?
26 Сен 12:39
0
Если я правильно понял из просмотра вашего видео, то для поворота передних колёс вы нажимаете клавиши "направо" и "налево". Что происходит при этом? Колёса продолжают поворачиваться до тех пор, пока вы держите клавишу? А далее срабатывает концевик? А при отпускании идёт автоматический возврат в среднее положение?
Всё верно, при нажатии клавиши поворота колеса проворачиваются до концевика и находятся там буду до того как клавиша буде отпущена, после чего вернутся в центральное положение

- Одновременное движение вперёд (назад) и поворот невозможны? Что будет, если, к примеру, удерживать "А" и "=>" (то есть "вперёд" и "направо";) ?
Как не возможно??? Смысл тогда всего этого, если нельзя ехать и поворачивать колесами, можно даже в это же время поднимать/опускать кузов
И самый главный вопрос, который, я очень надеюсь, вас не обидит: для чего вы применили для управления такую сложную систему: компьютер и Raspberry Pi 3? Ведь с управлением вашим автомобилем запросто справится самая простая трёхканальная аппаратура пропорционального управления.
Сделать машинку на пульте управления - это не уровень университетских проектов. Как я писал в статье "проект был доведен до логического завершения с моим участием", т.е. сделана "самобеглая тележка" с возможностью устанавливать дополнительные датчики, и прочее оборудование которое поможет изготовить из самосвала пока что работающего на дистанционном управлении, в самосвал с беспилотным(автоматическим) управлением по заданной траектории движения и прочими фишками (если конечно кто-то будет это всё продолжать, а с этим всегда проблемы).
Достаточно поставить рулевую машинку с усилием, скажем, в 20 кг, на ходовой двигатель - регулятор хода с достаточным током, и на подъём кузова сконструированный вами подъёмный механизм.
TowerPro MG996R - рассчитан порядка 12 кг, думаю тут даже 20 кг сервака не хвалило. Да и стоимость сервоприводов более 20 кг, вы видели, это просто заоблачные цены (причем на российском рынке, ведь нам нужны для отчетности товарные чеки) и габариты(серваков) это тоже не малая вещь (можно придумать много различных систем, которые бы эффективнее работали бы, но в толкать их, в не совсем маленький самосвал, было бы очень трудно)
На счет, подъемника кузова, здесь как минимум нужно было бы ставить линейный подъемник(не сервак), а цены на них тоже не малые, причем длинна выдвижения штока у них зависит от размера самого линейного подъемника. Та длинна которая нам нужна была, из найденных в продаже, не подходили под габариты для установки на самосвал.
В принципе, нет ничего сложного перекинуть управление с клавы на джойстик.
Думаю по картинкам не понятно какова масса самосвала, точных измерений не делали, но более 20 кг.
27 Сен 14:14
0
Благодарю автора за развёрнутый комментарий.

Сомневаюсь, что мой новый вопрос будет уместен на этом сайте, но всё же хочется спросить.
Дело в том, что в школьные годы я жил в посёлке рядом с карьером. Всё это было и есть до сих пор - "Восточно-казахстанский медно-химический комбинат". Огромнейший карьер глубиной в 300 метров, где открытым способом добывалась медная руда. 5-тонные "Белазы" возили её от экскаваторов по крутому серпантину на расположенную в нескольких километрах от карьера обогатительную фабрику или пустую породу на отвал. И нередки были случаи, когда Белаз срывался с дороги и летел вниз или с серпантина, или с отвала. Крутая дорога тому виной, ошибки водителей или плохие погодные условия - случаи разные, но, к сожалению, всё это было и не однажды.
Так вот и вопрос. Вы серьёзно полагаете, что в этих условиях вы сможете пустить в работу самосвал грузоподъёмностью 450 тонн "с беспилотным(автоматическим) управлением по заданной траектории "?

cbccb1b963fbdd8d820dbca40ec7bc1a.jpg
27 Сен 15:56
1
Вы серьёзно полагаете, что в этих условиях вы сможете пустить в работу самосвал "с беспилотным(автоматическим) управлением по заданной траектории "?
Вы просто не представляете сколько раз мне задавали такой вопрос... Если вы имеете ввиду лично меня, то конечно нет, как говорится - "один в поле не воин".
А если вы про возможность пустить беспилотный самосвал в карьер, то существует куча различных авто концернов разрабатывающие беспилотный автотранспорт Tesla, Google,BMW, КАМАЗ, и.т.д. и даже тот самый БелАЗ, думаете это всё просто так, на потеху публике. А работающие беспилотные автобусы в Китае или наверное крупнейший в мире проект по роботизации горнотранспотного оборудования числившийся за концерном «Rio Tinto» железнорудного карьера «Пилбара» (Австралия).
И нередки были случаи, когда Белаз срывался с дороги и летел вниз или с серпантина, или с отвала. Крутая дорога тому виной, ошибки водителей или плохие погодные условия - случаи разные, но, к сожалению, всё это было и не однажды.
Здесь вы сами же даете ответ, нужны ли беспилотные самосвалы.
К тому же в 2016 году фирма komatsu выпустила самосвал AHV, даже без кабины для водителя:
c31d742ee33ee3e9105571dab1abfb8b.jpg

Зачем им это нужно....
Видимо кто-то видит что в этом будущее горной отрасли
Не удивлюсь если через пару лет мы увидим как, к примеру, горные работы на Аляске полностью управляются, где-то из солнечного Сан-Франциско.
P.S. По самосвалу Komatsu AHV, я даже писал дипломную работу (про эффективность применения данного вида транспорта при разработки месторождений полезных ископаемых)
28 Сен 08:40
0
:o Едрёна кочерыжка, вот это грузовичок! А может они там хоть какую-нибудь малэсенькую кабинку всё ж таки сныкали? Так, на всякий случай, порулить там, для удовольствия, или тест-драйв замутить? :)

Всё. Убедили окончательно. Раз народ работает над этим вопросом на полном серьёзе, значит это нужно, актуально и выполнимо практически. Что же, успехов им и вам в вашем творчестве!
Спасибо ещё раз за ответы и за то, что не приняли мои вопросы как наезд. С уважением, Ы_Т.
26 Сен 11:50
1
Изобретать новое классно. Только в некоторых случаях, как в вашем, стоит на определённом этапе посмотреть, какие решения уже существуют и работают в реальной жизни. Я про рулевую рейку.
26 Сен 12:43
0
Смотрели все возможные решения на момент разработки. Раз так сделали как сделали, значит ничего не подошло.
26 Сен 22:00
0
Тогда было бы интересно узнать, почему не подошла рейка?
26 Сен 23:40
0
У меня есть подозрение что потому что хорошие сервы с большим моментом стоят дорого. Та серва, что в самом начале поста, стоит рублей 300-500. Хорошие сервы стоят от $50 и выше.
27 Сен 19:02
0
В случае рулевой рейки не нужна мощная серва, потому что принцип передачи усилия другой. И удержание значительно упрощается.

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

3D принтер за 5 тысяч рублей продолжение:

3Dtoday за 60 секунд от 14 декабря

Объединенная двигателестроительная корпорация осваивает 3D-печать с расчетом на применение в серийном производстве

Китайская аддитивная отрасль получит расширенную государственную поддержку

Видео обзор Фрезерного станка с ЧПУ AMAN от компании 3Dtool

3DFuel выпускает водорастворимую нить – легкий в удалении материал поддержки