Принцип работы и устройство iClebo Arte. Технический аспект.

Принцип работы и устройство iClebo Arte. Технический аспект.

Принцип работы и устройство iClebo Arte. Технический аспект.

Принцип работы и устройство iClebo Arte. Технический аспект.

Робот-уборщик iClebo Arte - достаточно сложное электронное устройство. Наверняка многим будет интересно узнать, что у него внутри, из чего он состоит и по какому принципу работает. Опустим описание функционала и рекламные характеристики, и рассмотрим техническую сторону вопроса.

Итак, наш подопытный, Yujin iClebo Arte YCR-M05

Pic

Основные части робота 

pic

При снятии верхней части корпуса, видно внутреннее устройство робота. В центре расположена системная плата с видеокамерой и лицевой панелью. В передней части располагаются два привода боковых щеток и бампер мягкого касания, в задней части корпуса находятся привод основной турбощетки, вакуумный насос, датчики определения пылесборника и основания тряпки для влажной уборки. Там же находится выключатель питания системной платы и разъем для ручной зарядки. 

pic

Под системной платой расположены аккумуляторная батарея, вакуумный насос для сбора пыли, механическое основание бампера и электронный гироскоп. В нижней части корпуса находятся контактные пластины зарядного устройства, датчики определения уровня пола, энкодер, измеряющий пройденное передним колесом расстояние (одометр), датчик магнитной ленты-ограничителя и плата электронного гироскопа. Одометр и датчик магнитной ленты работают по принципу эффекта Холла

pic

После полного разбора робот выглядит вот так. 

pic

На каркасе переднего бампера установлены бесконтактные инфракрасные датчики определения препятствий, контактные датчики столкновения, а также ИК приемники сигналов базовой станции. 

pic

Каждый бесконтактный ИК датчик содержит излучающий светодиод и фотоэлемент, определяющий расстояние до препятствия по интенсивности отражённого сигнала светодиода. Аналогичные датчики используются для определения высоты поверхности. С их помощью, iClebo Arte измеряет расстояние до пола и определяет высоту порогов и обрывы, предотвращая застревание, падение с лестниц и т. п.

pic

Движение робота осуществляется за счет двух мощных колесных приводов. Колеса хорошо подпружинены и имеют крупный резиновый протектор, для лучшей проходимости. Каждый колесный привод состоит из электродвигателя и понижающего редуктора. Вал приводной шестерни, к которой крепится колесо, "сидит" на подшипниках качения. На корпусе имеется контактный датчик, определяющий вывешивание колеса. 

pic

Внутри электродвигателей находятся специальные датчики (энкодеры). Каждый энкодер состоит из специального диска и двух датчиков Холла, определяющих количество оборотов, направление и скорость вращения каждого колеса. 

pic

Для определения пройденного пути, робот использует аналогичный энкодер с датчиками Холла и магнитным диском в переднем ролике. 

pic

Привод основной турбо-щетки тоже имеет редуктор, а приводная шестерня, как и колесные приводы - на шариковых подшипниках.

pic

Приводы боковых щеток на приводной шестерне имеют подшипник качения с внутренней стороны и тефлоновый подшипник скольжения со стороны крепления щетки.

pic

Вакуумный насос служит для удержания мелкодисперсной пыли, заметаемой турбощеткой, внутри пылесборника. Насос засасывает воздух из пылесборника, через HEPA-фильтр, и выдувает его внутрь корпуса робота. Из корпуса воздух выходит через зазоры в верхней крышке и подвижном бампере мягкого касания. 

pic

Вся основная электроника расположена на системной плате. Здесь находится схема питания и зарядки АКБ, стабилизаторы напряжения, драйверы электродвигателей, звукоизлучатель, ИК приемник пульта дистанционного управления, светодиодная индикация дисплея, видеокамера и управляющие микроконтроллеры.

pic

В iClebo Arte используется система управления из двух основных микроконтроллеров. «Мозг» робота - контроллер TeleChips TCC7920, на основе 32-битного двухъядерного процессора ARM926EJ-S™, является основным элементом навигационного модуля. Навигационный модуль работает под управлением операционной системы Linux, содержит в своем составе видеокамеру и интерфейсы для связи со всеми остальными компонентами робота. В нем находится программа управления, задающая алгоритм работы, на основе данных, полученных от элементов управления и многочисленных датчиков, предназначенных для ориентации робота в пространстве – так называемый «Искусственный Интеллект». Принцип работы основан на технологии SLAM(Simultaneous Location and Mapping) - метод одновременной навигации и составления карты, используемый роботом для построения карты в неизвестном пространстве, с одновременным контролем текущего местоположения и пройденного пути.

Ориентация в пространстве осуществляется посредством видеокамеры, электронного гироскопа и счетиков оборотов каждого колеса, а также бесконтактных и контактных датчиков определения препятствий. Видеокамера служит, в основном, для определения препятствий. Благодаря камере, робот "видит" приближающиеся объекты и снижает скорость движения в потенциально опасных местах. Второй микроконтроллер – STM32F103, расположенный на системной плате, предназначен для сбора информации со всех датчиков, и управления исполнительными механизмами (колесные приводы, щетки и т. д.). Он является связующим звеном между программной, расположенной в навигационном модуле, и аппаратной частями робота. Микроконтроллер STM32F103 предоставляет все данные центральному процессору, и исполняет полученные от него команды управления.

pic

Трехосевой цифровой гироскоп на чипе L3G4200D расположен в нижней части корпуса. Он является основным элементом для ориентации робота в пространстве и построения маршрута. 

pic

В iClebo Arte используется литий-ионная аккумуляторная батарея. Номинальное напряжение 14,8V, емкость 2200mAh. АКБ заряжается в автоматическом режиме, через схему зарядки на системной плате.

pic

Питание для зарядки аккумулятора робот получает находясь на базовой станции. Для зарядки используется сетевой адаптер на 19V, который подключается к базовой станции и убирается внутрь её корпуса, придавая базе дополнительную тяжесть и устойчивость. На корпусе зарядной базы расположены контактные пластины для подключения робота. В свободном состоянии, контакты обесточены. На них присутствует очень слабое "дежурное" напряжение, для определения подключаемого робота. Когда робот находится на базовой станции, на контактные пластины подается напряжение 19V, а контроллер питания внутри робота сам регулирует нужное напряжение и ток заряда АКБ.

pic

pic

Внутри базовой станции находится микроконтроллер ABOV MC81F4216D, отслеживающий момент подключения робота. Микроконтроллер активирует подачу напряжения на зарядные контакты, а также отслеживает потребляемый роботом ток и управляет индикацией режима зарядки. На плате базовой станции расположены три инфракрасных диода в специальном корпусе, проецирующие перед станцией три "посадочных" луча, по которым робот определяет точное расположение базы, посредством соответствующих приемников в переднем бампере, и центрует свое положение во время возврата на базу.

pic

На корпусе робота также находится разъем для ручной зарядки. В режиме ручной зарядки, функция запуска уборки блокируется, чтобы случайно не повредить провод и разъемы зарядного устройства.

Инфракрасный пульт дистанционного управления работает только в прямой видимости устройства, но, за счет использования двух мощных ИК диодов и удачного расположения приемника на дисплее робота, прием сигнала достаточно хороший, и управление не вызывает никаких проблем.

pic

Последний элемент обзора - тряпка для влажной уборки. Особенного в ней ничего нет, но стоит отметить тот факт, что её использование снимает статическое электричество с корпуса робота. За счет этого, на корпусе скапливается гораздо меньшее количество пыли во время уборки, чем без использования тряпки. Также улучшается качество уборки гладких поверхностей.

pic

На этом все, спасибо за внимание!

Возврат к списку