Забайкальский БелАЗ (продолжение или конец проекта)

Многие серьезные проекты обычно начинаются где-то в гаражах, в данном же случае всё началось у меня дома в квартире.

[IMG ID=122005 WIDTH=351 HEIGHT=263]

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.

[IMG ID=122007 WIDTH=350 HEIGHT=225]

[IMG ID=122006 WIDTH=350 HEIGHT=196]

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…

[IMG ID=122008 WIDTH=341 HEIGHT=203]

[IMG ID=122009 WIDTH=342 HEIGHT=164]

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).

[IMG ID=122010 WIDTH=354 HEIGHT=198]

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….

[IMG ID=122011 WIDTH=329 HEIGHT=184]

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).

[IMG ID=122012 WIDTH=354 HEIGHT=196]

После тяжелых дней и ночей разработки 3D модели механизма поворота колес, была поставлена под печать на 3D принтере.

[IMG ID=122013 WIDTH=356 HEIGHT=198]

[IMG ID=122014 WIDTH=355 HEIGHT=198]

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.

[IMG ID=122015 WIDTH=361 HEIGHT=202]

[IMG ID=122016 WIDTH=361 HEIGHT=201]

[IMG ID=122017 WIDTH=360 HEIGHT=201]

Следом снова пошла череда тяжелых дней и ночей разработки 3D модели переднего моста его печати, склейки и сборки.

[IMG ID=122018 WIDTH=356 HEIGHT=199]

[IMG ID=122019 WIDTH=356 HEIGHT=198]

[IMG ID=122020 WIDTH=356 HEIGHT=202]

[IMG ID=122021 WIDTH=356 HEIGHT=199]

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.

[IMG ID=122022 WIDTH=340 HEIGHT=254]

[IMG ID=122023 WIDTH=341 HEIGHT=189]

Механизм поворота колес 2.0.

В новой версии решено было сделать всё железно (в прямом и переносном смысле).

[IMG ID=122024 WIDTH=350 HEIGHT=196]

[IMG ID=122025 WIDTH=350 HEIGHT=196]

[IMG ID=122026 WIDTH=351 HEIGHT=194]

[IMG ID=122027 WIDTH=352 HEIGHT=195]

[IMG ID=122028 WIDTH=352 HEIGHT=197]

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.

[IMG ID=122029 WIDTH=364 HEIGHT=258]

[IMG ID=122030 WIDTH=372 HEIGHT=279]

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…

[IMG ID=122031 WIDTH=372 HEIGHT=281]

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.

[IMG ID=122032 WIDTH=383 HEIGHT=214]

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.

[IMG ID=122033 WIDTH=382 HEIGHT=278]

[IMG ID=122034 WIDTH=385 HEIGHT=219]

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.

[IMG ID=122035 WIDTH=401 HEIGHT=260]

Перед самосвала до

[IMG ID=122036 WIDTH=398 HEIGHT=276]

[IMG ID=122037 WIDTH=404 HEIGHT=227]

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:

[IMG ID=122038 WIDTH=415 HEIGHT=231]

Зарядка аккумуляторной батареи самосвала

[IMG ID=122039 WIDTH=422 HEIGHT=236]

[IMG ID=122040 WIDTH=422 HEIGHT=236]

Расположение элементов управления самосвала

[IMG ID=122041 WIDTH=420 HEIGHT=236]

Проводка там, где не видно

И напоследок, видео работы Забайкальского БелАЗа:

Спасибо за внимание.

Продолжение? Возможно следует….