Шагающие машины

В целом, шагающие машины могут прибавить оперативности в действиях спасателей в условиях чрезвычайных ситуаций, при выполнении задач военного характера или просто для движения по пересечённой местности, включая поверхности других планет. Подобные транспортные средства могут оказаться незаменимыми при освоении труднодоступных районов Сибири и Дальнего Востока, на горных склонах, где возможно осуществление хозяйственной деятельности, в тундре, где колёса и гусеницы быстро разрушают растительный покров, который затем восстанавливается, буквально, годами. Перспективно использование шагающих машин для доставки крупнотоннажного негабаритного оборудования буровых платформ, ректификационных колонн и другой техники в малоосвоенных районах в условиях бездорожья, для проведения работ под водой, при обслуживании или для обеспечения контроля при авариях на АЭС.

При наличии на ногах таких машин присасывающихся устройств, технические разработки шагающих транспортных средств могут пригодиться при выполнении работ, связанных с перемещением по стенам (например, окраска, мытьё и т. д. ).

Следовательно, практическая значимость этого авторского исследования достаточно высока. Кроме того, работа предусматривала также проверку идеи об использовании стандартных электрических приводов центральных замков автомобилей и электромагнитных реле, как элементов конструктора для сборки различных модификаций шагающих устройств. Апробация идеи прошла успешную проверку на практике. , тем более, что в результате работы были сконструированы различные шагающие машины – от простых (на радиоуправлении) до программируемой модели.

Цель данного исследования – изучив уже известные физико-технические решения, изготовить шагающие машины собственной конструкции и разной степени сложности. Задачей, в данном случае, стала работа по сбору и обобщению материала о шагающих машинах, как одного из предварительных этапов самостоятельной конструкторской деятельности. Второй этап предусматривал путём перебора различных вариантов изготовление наиболее оптимальных авторских моделей, используя стандартные электрические приводы центральных замков автомобилей и твёрдотельные реле, как элементы конструктора для сборки различных модификаций шагающих устройств. Выбор в качестве приоритетного вопроса именно темы, относящейся к шагающим транспортным средствам, обусловлен тем, что это достаточно оригинальное, перспективное и менее разработанное направление. Таким образом, у любого автора появляется больше шансов на самостоятельный творческий поиск. В целом, шагающие машины могут прибавить оперативности в действиях спасателей в условиях чрезвычайных ситуаций, при выполнении задач военного характера или просто для движения по пересечённой местности, включая поверхности других планет. И, конечно, лучше, если при этом будут использоваться машины не просто на радиоуправлении, а управляемые той или иной компьютерной программой.

Актуальность и практическая значимость этого авторского исследования довольно высока. Новизной данной работы является разработка и изготовление малогабаритных шестиногих шагающих машин. Простая модель - только на радиоуправлении, а сложная - программируемая. Первая модель – интересный оптимальный вариант шагающей машины для начинающего изобретателя. Вторая модель имеет микропроцессорную плату, куда с помощью программатора и компьютера, введена специально написанная компьютерная программа, управляющая работой машины и осуществляющая контроль этой работы. Шагоход снабжён встроенными инфракрасным приемником команд дистанционного управления, динамиком и светодиодом управляемыми программно. Он также имеет встроенный разъём для внутрисхемного программирования и 26 двунаправленных линий связи с внешними устройствами.

Рассмотрим шагающие транспортные средства с различным количеством ног. При этом сразу возникает вопрос об устойчивости данного транспортного средства. Двуногая машина требует наличия сложной электроники для удержания равновесия. И хотя современная электроника позволяет с помощью компьютера осуществлять регулирование равновесия неустойчивых конструкций, не прибегая с этой целью к каким-либо механическим приспособлениям типа гироскопа и др. , но в целом это очень сложно. Можно использовать 4 ноги, правда, не зря говорят: «Конь о четырёх ногах и тот спотыкается». То есть наиболее оптимальным надо признать шестиногий вариант хождения, так как его, практически можно сравнивать с ползанием.

Походка шестиногих и четвероногих в природе. Инженерная мысль и создание шагающих машин

Под походкой шагающей машины инженеры подразумевают просто порядок перестановки ног. Композиционная концепция построения шагающих роботов сходна с физиологическими моделями управления движением в живых организмах. Сходство это основано, например, на исследованиях российских ученых из Института проблем передачи информации. В целом это задача науки – бионики, а данная концепция является биологическим подходом в робототехнике. Реализация предлагаемого подхода для построения шагающих роботов может быть достигнута путем применения наборов датчиков, объединенных в сенсорную систему, способную измерять каждый параметр походки . Используя кинокамеру, можно проследить бег насекомых и животных . Основным типом походки насекомого является походка с опорой на 3 ноги. В результате можно наблюдать, что летающий жук при «ходьбе» не отрывается от земли, зато лошадь, переходя на галоп, «летит» временами отрываясь от земли. Отсюда её неустойчивость .

Современная инженерная наука далеко продвинулась по пути создания роботов с различным количеством ног. Регулярно появляются сообщения о новых и новых конструкциях многоногих, двуногих и ползающих роботов или транспортных средств.

Ползание самый устойчивый но, не самый быстрый способ передвижения. Если нужна скорость, то более рациональным может оказаться прыгание, по типу зайца или кенгуру. Особенно много разработок двуногих и четырехногих роботов – аналогов людей или животных появляется в Японии. Но как уже указывалось, наиболее устойчивыми к опрокидыванию являются шестиногие конструкции. Современное состояние электроники позволяет создавать также многоногие устройства. Помимо многоногих конструкций существуют устройства с комбинированными движителями.

Шагающие машины (авторские модели)

Назначение.

Композиционная концепция построения шагающих роботов сходна с физиологическими моделями управления движением в живых организмах. Изготовленные модели шагающих машин, предназначены для изучения принципов хождения шагающей техники, с целью дальнейших разработок по выбранной теме. Радиоуправление и автономный блок питания делают изготавливаемые модели достаточно перспективными для внедрения в производство в качестве конструкторов по робототехнике, используемых или в процессе обучения студентов, или в детских наборах для творческих объединений. Такой набор обязательно должен давать возможность собрать не один вариант шагающей машины, а несколько. Использование микропроцессора позволяет получить конструктор более высокотехнологичный и в большей степени отвечающий современным требованиям, предъявляемым к процессу формирования технически грамотной личности.

3. 2. Авторское предложение: «конструктор» из однотипных деталей

Отличительная особенность данных разработок – применение однотипных и, следовательно, в данном случае универсальных электроприводов центральных замков дверей автомобиля, позволяющих работать с ними как с деталями электрического конструктора, что очень важно в проектной деятельности. Другой однотипной деталью конструктора стали электромагнитные реле, используемые для изменения направления электрического тока в обмотках двигателя. Новым элементом «конструктора» являются специально собранные, идентичные друг другу полярные ключи.

4. 1. Устройство шагающей машины МШ-2009 (радиоуправляемая модель)

Конструктивно машина состоит из двух модулей, обеспечивающих подъём-опускание ног и их перестановку . Модули соединены между собой в единую конструкцию посредством двух металлических уголков и Х-образной балки, обеспечивающей необходимую жёсткость конструкции на кручение. Рассмотрим конструкцию бокового модуля, например, правого. Модуль содержит 4 одинаковых силовых электропривода. Три электропривода являются механизмами подъёма-опускания ног. Четвёртый электропривод служит для перемещения ног вперёд-назад. Основа силового каркаса модуля представляет собой 2 одинаковые планки из высокопрочной пластмассы (верхняя и нижняя), с отверстиями для крепления корпусов электроприводов и других частей конструкции. Крайние ноги закреплены на этих планках с помощью шурупов. Точки крепления ног одновременно являются осями, относительно которых происходят колебательные движения самих ног при их перестановке при ходьбе. Центральная нога закреплена на планках посредством двух V-образных кронштейнов с плечами равной длины. Эта особая конструкция обеспечивает противоположный наклон средней ноги по отношению к крайним, когда боковой электропривод перемещает верхнюю планку. Таким образом, крайние точки V-образного кронштейна жёстко крепятся к пластмассовой планке. Соответственно, один кронштейн к одной планке, а второй к другой планке. Средние точки кронштейнов – точки крепления электропривода. В результате, если верхние точки крайних электроприводов крепятся к верхней планке, а нижние − к нижней, то для центральной ноги всё наоборот. V-образная форма кронштейнов, выгнутых из проволоки диаметром 2 мм, обеспечивает необходимую жёсткость крепления ноги и позволяет, не деформируясь, воспринимать вес машины. Корпус привода перемещения ног закрепляется параллельно верхней планке с помощью трапециевидного кронштейна из проволоки. Подвижная часть этого привода соединяется с нижней планкой с помощью кронштейна, имеющего V-образную конфигурацию с плечами разной длины. Такая форма придаёт необходимую жёсткость конструкции и позволяет при приемлемых уровнях упругой деформации передавать значительные усилия.

Левый модуль имеет аналогичную конструкцию.

На раме в задней части машины размещаются также реле, переключающие направление тока в двигателях ног. Это необходимо для того, чтобы ноги могли выдвигаться вниз и втягиваться наверх. Ритм переключения контактов реле и, соответственно, изменения направления вертикальных движений ног, а также направления перемещения тяг правого и левого боковых двигателей задаёт ещё одно реле, переключаемое задатчиком ритма. Так как с каждого бока машины расположено по 3 ноги, их электроприводы подключены в электрическую цепь таким образом, что если первая и третья ноги втягиваются, то вторая – выдвигается. Во время этого цикла с противоположного бока всё происходит наоборот, то есть выдвигаются первая и третья ноги, а втягивается вторая. Таким образом, для машины осуществляется постоянная опора на три ноги, что необходимо для устойчивости конструкции. Кабель с разъёмом служит для подключения машины к блоку питания. Первоначально в работе использовался компьютерный блок питания на 12 В, который включается в сеть. Новый вариант энергообеспечения шагающей машины - автономный блок питания на литий-ионных аккумуляторах, что позволило улучшить тактико-технические характеристики шагохода, в связи с повышением напряжения до 16 В. См. таблицу «Технические характеристики».

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Дли-на, мм

Высо-та мм

Шири-на,мм Длина привода нейт-ральн. Длина приво-да актив-ная

, см/с m, кг

Высота прео-доле-ваемо-го препят-ствия

Примечание

Высоты ноги Без радио-блока и аккумулято-ра

16 4/15

Высо-ты ноги

С радиобло-ком и аккумулято-ром

. 3. 2. Описание электрической цепи

I. На рис. 3 представлена электрическая схема подключения электроприводов ног и боковых электроприводов. Все четыре двигателя, включая боковой, соединены последовательно. Другая сторона при такой же схеме подключается так, чтобы направление тока в двигателях оказалось противоположным.

Разъёмы А и В подключаются к управляющей схеме, задающей частоту переключения направления тока в электродвигателях правой и левой стороны шагающей машины.

Управляющая схема, состоящая из задатчика ритма К1, реле с катушкой К2, переключающей контакты К2. 1, что вызывает срабатывание реле с катушкой К3 или К4, каждая из которых переключает свои контакты К3. 1 или К4. 1. Это вызывает изменение полярности при подключении электродвигателей. См. разъёмы А и В.

II. Дополнительная схема связана с поставленным на шагоход радиоуправлением – рис. 5

Ключом S включаем питание от литий-ионных аккумуляторов от ноутбука (16 В, заряд 1,2 А•ч). При этом интегральный стабилизатор DA1 подаёт 5 В на плату радиоуправления А1. Антенна принимает сигнал с пульта для радиоуправляемых игрушек. Радиосигнал также поступает на плату радиоуправления А1. При поступлении команды «Вперёд» срабатывает реле К1 с контактами К1. 1. Они замыкаются. Ток идёт от «+» источника питания через S, К1. 1 к контакту 1 разъёма. Команда «Назад» - сигнал подаётся на реле К2 с контактами К2. 1. «Плюс» от источника питания поступит на разъём 2.

«to the charging device» – разъём для подключения зарядного устройства.

III. Дополнительная схема: «Фары».

Для имитации приборов освещения поставлены два ультраярких светодиода. В качестве источников питания применены ионисторы: 0,022 Ф, 5,5 В и 0,018 Ф, 5,5В. Резистор на 560 Ом ограничивает зарядный ток ионисторов. Диоды D1 и D2 предотвращают разряд ионисторов через остальную схему. D1 и D2 – диоды Шоттки (STR20D40) с малым падением напряжения на них. Электрическая схема на рис. 6.

4. 1. Устройство шагающей машины МШ-2010 (программируемая модель)

Конструктивно машина состоит 6 электроприводов подъёма-опускания ног и 2 боковых электроприводов правого и левого борта отвечающих за горизонтальные движения ног. Электроприводы укреплены на раме. Специальные тяги помогают осуществлять горизонтальные движения ног в требуемом направлении. Управление перестановкой ног осуществляется программой, которая с помощью программатора была записана в микропроцессор. Автономный блок питания с литий-ионными аккумуляторами дополнительно снабжён вольтметром, позволяющим следить за уровнем заряда, собранной батареи. Блок позволяет работать машине в режиме радиоуправления, выполняя команды: вперёд, назад, стоп, вправо и влево. Используемый пульт управления выполнен на базе пульта для телевизора фирмы «Sоni». Выполняемые машиной действия частично дублируются световыми сигналами светодиодов: белый – «машина включена», синие – наличие тока в отдельных участках, красные и зеленые – движения противоположных направлениях. К машине прилагается зарядное устройство, на базе аналогичных устройств для ноут-буков.

Тактико-технические характеристики шагохода см. таблицу «Технические характеристики».

4. 2 Описание работы микропроцессорной платы

Основные характеристики:

1. Напряжение питания 6. 5 – 20 В.

2. Тактовая частота микропроцессора 4 МГц.

3. Встроенный разъём для внутрисхемного программирования.

4. Встроенный ИК приемник команд дистанционного управления.

5. Встроенный светодиод управляемый программно.

6. Встроенный динамик управляемый программно.

7. 26 двунаправленных линий связи с внешними устройствами.

Напряжение питания в диапазоне от 6,5 до 20 В подается на контакты 40 – контактного разъема X2 (GND –контакты 8-10 и 29-31, плюс питания- контакты 21-28).

На входе питания стоит LC фильтр помех. Входящие в его состав конденсаторы большой ёмкости С5 и С8 осуществляют также сглаживание бросков и провалов напряжения питания. Конденсаторы малой ёмкости С6 и С7 фильтруют высокочастотные помехи. После фильтра питания установлена микросхема DA1 линейного стабилизатора напряжения (+5 Вольт). Выход микросхемы подсоединен к конденсаторам С4 и С3, которые сглаживают броски напряжения при изменении нагрузки и предотвращают самовозбуждение микросхемы на высоких частотах. Стабилизированное напряжение подается для питания микропроцессора DD1 и фотоприемника В1, а так же на усилитель звукового сигнала VT1, C2, R2.

Сигналы команд дистанционного управления (протокол RC-5), принимаются и усиливаются модулем ИК приемника В1. Усиленный сигнал передается на вывод 1 (РВ0) микропроцессора, где программно декодируются. Далее микропроцессор производит какие-либо действия, предусмотренные загруженной в него программой. Микропроцессор также может, если это предусмотрено программой, генерировать звуковые сигналы различной частоты и длительности на выводе 2 (РВ1). Сгенерированные сигналы усиливаются элементами VT1, C2, R2 и воспроизводятся излучателем НА1. Соответственно процессор имеет возможность программно управлять светодиодом LED 1, белого цвета свечения (вывод 3 РВ2).

Наличие ИК приемника, светодиода и звукового излучателя непосредственно на процессорной плате позволяет производить общее тестирование работоспособности платы при поиске возможных неисправностей в процессе эксплуатации. Для этого необходимо только внешнее питание или питание с разъёма программирования при подключенном кабеле связи с компьютером. Вся периферия от процессорной платы может быть отсоединена. Любая из двунаправленных линий обмена может работать на вход или выход, в зависимости от программной конфигурации. Микроконтроллер подключается к персональному компьютеру для загрузки программы через разъем Х1. Схема электрическая принципиальная микропроцессорной платы - рис. 8.

4. 3. Описание работы полярного ключа

Техническая характеристика.

1. Напряжение питания подается на контакты GND (-) и ACC (+). Диапазон допустимых рабочих напряжений 3-15 В.

2. Сигналы управления положительной полярности подаются на контакты INP 1 и INP 2. Минимальное входное напряжение 3 В. Максимальное – 6 В. Одновременная подача сигналов положительной полярности на входы НЕ ДОПУСКАЕТСЯ

3. Нагрузка блока подключается к клеммам OUT1 и OUT2. Пиковая мощность - 150 Вт (ограничена сечением печатных проводников). Долговременная - 50 Вт.

Блок, именуемый далее Полярный ключ, предназначен для управления командами, с уровнями логического 0 и логической 1 малой мощности, исполнительными механизмами, требующими реверса полярности питания. Сигналы управления поступают с микропроцессорного командного блока. Блок находится в одном из трех состояний:

1. Все выключено (напряжение на выходных клеммах OUT1 и OUT2 равно 0).

2. OUT1 (+), OUT2 (-) при INP2 (+).

3. OUT1 (-), OUT2 (+) при INP1 (+).

В Полярном ключе применены мощные полевые транзисторы с каналами n-типа (Q1, Q2) и p-типа (Q3, Q4) с сопротивлением открытого канала 0,0089 Ом. Вследствие чего прямое падение напряжения на открытом транзисторе не превышает десятых долей вольта, что позволяет использовать транзисторы без теплоотводов, т. к. превышение температуры приборов над температурой окружающей среды не превышает 20-30 градусов при долговременной работе на максимальную нагрузку при максимальном напряжении. Гальваническая развязка цепей управления осуществляется транзисторными оптопарами. Резисторы R5 и R12 ограничивают ток, протекающий через светодиоды оптопар, и одновременно защищают от перегрузки и пробоя порты управляющего микропроцессора. Резисторы R1, R4, R8, R11 ограничивают ток в цепях затворов транзисторов. Резисторы R2, R4, R9, R10 создают начальное запирающее смещение на затворах транзисторов, необходимое для гарантированного запирания транзисторов для исключение протекания сквозного тока при отсутствии управляющих сигналов. Резистор R6 ограничивает ток через светодиод (LED1) cинего цвета, служащий для индикации наличия питающего напряжения. Резистор R7 ограничивает ток через светодиоды (LED2 LED3) красного и зеленого цвета, предназначенные для индикации наличия и полярности напряжения на выводах OUT 1, OUT 2. В нижней части блока расположен шестиконтактный разъем типа Молекс, с помощью которого происходит присоединение к кроссплате блока управления двигателями левого и правого борта.

Все пять полярных ключей, использованных в шагающей машине конструктивно полностью идентичны между собой

В начальный момент сигналы положительной полярности на входных клеммах отсутствуют, нагрузка выключена, горит только светодиод синего цвета, сигнализирующий о наличии питающего напряжения.

Рассмотрим работу блока на примере одного канала. При подаче сигнала положительной полярности на контакт INP1 через токоограничительный резистор R5 зажигаются светодиоды оптопар IC2 и IC3. Открываются соответствующие фототранзисторы оптопар. Затвор транзистора Q2 n-типа через открытый фототранзистор оптопары IC2 и токоограничительный резистор R4 подключается к шине ACC(+). Транзистор отпирается, контакт OUT1 через открытый переход сток-исток транзистора Q2 подсоединяется к шине GND(-). Затвор транзистора Q3 p-типа через открытый фототранзистор оптопары IC3 и токоограничительный резистор R8 подключается к шине GND(-). Транзистор отпирается, контакт OUT2 через открытый переход сток-исток транзистора Q3 подсоединяется к шине ACC(+). Загорается светодиод LED 3 зеленого цвета. Таким образом, на выходных контактах устанавливается комбинация OUT1(-), OUT2(+). При подаче сигнала положительной полярности на контакт INP2 полярность на выходных клеммах изменится на противоположную. Загорается светодиод LED 2 красного цвета.

Схема принципиальная электрическая соединения электроприводов и датчиков положения ног правого и левого борта.

4. 4. Описание работы блока питания шагающей машины

Блок питания состоит из следующих узлов:

1. Сборка из восьми Li-ion аккумуляторов напряжением 16,8 В и емкостью 4,4 А•ч.

2. Узел заряда аккумуляторов. Напряжение узла 17,25 В.

3. Узел автоматического прекращения заряда при достижении напряжения на аккумуляторе 16,8 В (4,2 В на элемент), что обеспечивает невозможность перезаряда аккумулятора. Узел также обеспечивает звуковую индикацию окончания заряда.

4. Узел автоматического отключения нагрузки от аккумулятора, при достижении напряжения на его клеммах 12 В. Обеспечивает невозможность глубокого разряда аккумуляторной батареи (менее 3 В на элемент).

5. Электронный цифровой вольтметр. Позволяет контролировать степень заряженность аккумулятора в процессе работы.

Блок питания может находиться в одном из пяти режимов:

1. Все выключено. Переключатель SA1 находится в положении «0». К зарядному гнезду Х2 не подключен разъем внешнего зарядного устройства.

2. Заряд аккумуляторов. Переключатель SA1 находится в положении «0». К гнезду Х2 подключено внешнее зарядное устройство. При этом о режиме заряда сигнализирует моргание светодиода LED1 красного цвета.

3. Автоматическое прекращение заряда аккумуляторов при напряжении 16,8 В на его клеммах. При этом подается непрерывный звуковой сигнал и гаснет светодиод LED1. В этом состоянии блок будет находиться неограниченное время вплоть до отключения внешнего зарядного устройства.

4. Режим питания внешней нагрузки. Переключатель SA1 находится в положении «1». Индикатор цифрового вольтметра показывает фактическое напряжение на аккумуляторе. Напряжение аккумулятора подается на разъем Х1. Отключение режима возможно переводом переключателя SA1 в положение «0» или автоматически при падении напряжения на аккумуляторе до 12 В.

5. Режим автоматического отключения. При падении напряжения на аккумуляторе до 12 В он автоматически отключается от нагрузки. При этом также гаснет индикатор цифрового вольтметра. Переключатель SA1 остается в положении «1». В таком режиме блок может находиться долгое время без риска повреждения аккумуляторов. Необходимо переключатель SA1 перевести в положение «0» и зарядить аккумуляторы.

Рассмотрим работу основных узлов блока питания.

Узел заряда аккумулятора.

Напряжение с внешнего источника питания 19 В подается на клемму Х2. Через токоограничительный резистор R14 оно подается на вход регулируемого стабилизатора напряжения IC5. Самовозбуждение микросхемы предотвращается конденсатором С4. Делители напряжения R15-R17 задают выходное напряжение стабилизатора. Выходное напряжение снимается с вывода 2 стабилизатора и через нормально замкнутую контактную пару реле К2. 1 подается на светодиод, индицирующий режим заряда. Также через диод VD2 (диод предотвращает разряд аккумулятора через узел заряда аккумулятора в случае отсутствия напряжения на разъеме Х2) зарядное напряжение поступает через переключатель SA1 (положение «0») на аккумуляторную батарею.

Узел автоматического прекращения заряда.

Контролируемое напряжение поступает с выхода узла заряда аккумулятора. При достижении напряжение заданного порога переключения (16,8 В) регулируемого стабилитрона IC3 он открывается. Порог переключения задается делителем R8, R9. Конденсатор С3 подавляет возможные помехи и «дребезг». Стабилитрон включает оптопару IC4, которая в свою очередь открывает транзистор Q2. Резисторы R10 и R11 ограничивают ток через оптопару. Резистор R12 обеспечивает запирающее напряжение на затворе (Gate) Q2. В результате срабатывает реле К2. Контактная пара К2. 1 переключается. Узел заряда аккумулятора отключается от аккумулятора и индикаторного светодиода. Включается звуковой сигнал окончания заряда. В таком состоянии узел останется до отключения внешнего блока питания ор разъема Х2.

Узел автоматического отключения нагрузки.

При переключении переключателя SA1 в положение «1» напряжение заряда конденсатора С2 подается на вход регулируемого стабилитрона IC1. Резисторы R1и R2 задают порог срабатывания. Если напряжение оказывается более 12 В стабилитрон открывается, срабатывает оптопара IC2. Открывается транзистор Q1, включается реле К1. Через контактную пару К1. 1 реле, напряжение аккумулятора подается для питания внешних нагрузок на разъем Х1. Напряжение также подается на вход цифрового вольтметра для контроля. Через диод VD1 запитывается узел контроля напряжения. Через заряженный конденсатор С2 узел питаться более не может. Резистор R7, включенный параллельно С2, разряжает его, чтобы подготовить к следующему запуску. При падении напряжения на аккумуляторе до 12 В IC1 закрывается, что через цепочку IC2, Q1 приводит к обесточиванию обмотки реле К1 и отключению нагрузки. Повторный запуск возможен после переключения SA1 в положение «0», а затем в «1». В нормальном рабочем режиме для отключения нагрузки необходимо перевести SA1 в положение «0». При этом напряжение положительной полярности поступит в точку соединения вывода «К» IC1 с резистором R3, что приведет к принудительному закрытию оптопары. В свою очередь закроется Q1 и реле К1 обесточится. Произойдет полное выключении блока питания. Блок питания

4. 5. Описание работы машины

Боковые электроприводы заставляют противофазно совершать колебательные движения электроприводы ног. Такие колебания возможны, так как каждая ножка закреплена на внутренней обойме двухрядного безлюфтового шарикоподшипника. Его внешняя обойма неподвижно закреплена на раме машины. Боковой привод соединяется также с помощью двухрядного безлюфтового шарикоподшипника с верхними частями двигателей ног. Противофазное движение ножек борта обеспечивается с помощью специальных тяг-синхронизаторов, которые можно при необходимости регулировать. Порядок перестановки ног задаётся программой записанной в энергонезависимой памяти микроконтроллера с объёмом памяти 8 кб. Программа была записана с помощью программатора PonyProg. При нажатии кнопки 2 инфракрасного пульта дистанционного управления машина идёт вперёд, 3 – назад, 4 – влево, 5 – вправо, 1 – стоп. При включении машины начинаются вспышки светодиода с частотой 1 Гц, а из динамика подаётся звуковой сигнал. Для увеличения силы трения наконечники ног, контактирующие с поверхностью, имеют специальное покрытие.

4. 6. Загрузка операционной системы

Микроконтроллер подключается к персональному компьютеру для загрузки программы через разъем Х1 внутрисистемного программирования. Программа была записана с помощью программатора PonyProg.

4. 7. Программное обеспечение работы шагающей машины

Программное обеспечение обеспечение написано на языке Бэйсик с помощью компилятора BASCOM AVR.

4. 8. Алгоритм работы программы

Данный алгоритм представлен в «Приложении». Это наиболее удачный вариант из нескольких первоначальных версий.

Подпрограммы «Вперёд», «Назад», «Влево», «Направо» и «Остановка» также в «Приложении».

5. Заключение

Спектр возможного применения шагающих машин чрезвычайно широк: от хозяйственной деятельности человека в тех или иных условиях, до техногенных катастроф или исследования других планет. Используя стандартные электрические приводы, как детали конструктора для изготовления шагающих устройств, авторы смогли изучить принципы создания шагающих машин и создать свои конкретные разработки, при этом, пытаясь выявить наиболее удачные конструкторские решения. С изготовленных действующих моделей были сняты технические характеристики, с целью определения оптимального варианта создаваемого устройства. Таким образом, авторы работы внесли свой вклад в нужное и важное дело создания шагающих машин. Хотя, конечно, решение подобных вопросов очень сложно, так как надо учитывать достаточно большое число степеней свободы, необходимых для наиболее качественного варианта многоногих машин. С учётом того, что новая модель уже стала программируемой, можно говорить о положительной динамике в вопросе продвижения авторов в деле конструирования шагающих машин.