O projekcie
SAIR v1 (Swarm Autonomous Intelligence Robot, wersja 1) to fundament całej działalności badawczej KN SWARM. Bez fizycznej platformy nie możemy testować algorytmów - dlatego budujemy własnego robota od podstaw.
Nazwa ma drugie dno: Swarm AiR - rój Automatyki i Robotyki, kierunku, na którym studiuje większość z nas.
Projekt łączy w sobie mechanikę, elektronikę i oprogramowanie. Każdy z tych obszarów jest realizowany przez dedykowany podzespół koła, co samo w sobie jest ćwiczeniem pracy rojowej: wiele jednostek, jeden cel.
Rozwój prowadzimy wersjami. V0.0 to platforma trójkołowa napędzana dwoma silnikami DC z enkoderami - najprostszy układ, na którym da się sprawdzić odometrię i sterowanie, zanim dołożymy kolejne czujniki.
Model CAD
Ramę zaprojektowaliśmy pod serwisowanie: głównym elementem nośnym jest płaska platforma, do której przykręcono silniki, przednie koło podporowe i obudowę baterii. Płytki elektroniczne stoją nad nią na dystansach, w piętrowym rusztowaniu - każdą można wyjąć bez rozbierania reszty robota. Części konstrukcyjne drukujemy w 3D z ABS.
Założenia projektowe
- Kompaktowa forma - platforma o gabarytach 160,5 × 166,5 mm, na tyle mała, że w jednym pomieszczeniu da się pracować z wieloma jednostkami naraz
- Komunikacja bezprzewodowa między robotami (mesh network)
- Lokalizacja bez GPS - roboty orientują się względem siebie i otoczenia
- Modularna architektura - łatwa wymiana komponentów i rozbudowa
- Otwarte oprogramowanie - własny firmware z możliwością implementacji różnych algorytmów roju
Rozwiązania techniczne
Poniższe parametry opisują wersję V0.0 - prototyp, na którym uczymy się procesu inżynieryjnego. Część rozwiązań na pewno jeszcze się zmieni; każdą zmianę odnotujemy w numerze wersji i tutaj.
Konstrukcja mechaniczna
- Układ jezdny
- Trójkołowy - dwa koła napędowe i przednie koło podporowe
- Wymiary ramy
- 120 × 166,5 mm (bez kół)
- Gabaryty z kołami
- 160,5 × 166,5 mm
- Materiał
- Druk 3D z ABS
- Montaż elektroniki
- Piętrowe rusztowanie płytek na dystansach
- Projekt
- Fusion 360
Napęd
- Silniki
- 2 × Waveshare N20 (DCGM-N20-12V-EN-200RPM), przekładnia metalowa
- Napięcie znamionowe
- 12 V DC
- Prędkość jałowa
- 200 obr./min
- Przełożenie
- 1:150
- Moment blokujący
- ≥ 1,2 kg·cm
- Enkodery
- Magnetyczne, Halla - 1050 PPR na wale wyjściowym (7 PPR × 150)
Elektronika
- Mikrokontroler
- ESP32-S3 (DevKitC-1) - logika 3,3 V, radio na pokładzie
- Sterownik silników
- TB6612FNG - dwukanałowy mostek H, sterowanie PWM
- Czujnik odległości
- VL53L0X - pomiar Time-of-Flight, magistrala I²C
- Płytka
- Prototypowa płytka układu sterowania, rev. 0.1 - projekt w KiCad, montaż THT
Zasilanie
- Ogniwa
- 2 × 18650 Li-ion w układzie 2S - 8,4 V
- Ochrona
- Moduł BMS 2S 20 A - monitorowanie pracy pakietu
- Ładowanie
- Dedykowany moduł ładowarki na płytce zasilania
- Szyna silników
- 8,4 V prosto z pakietu, przez BMS
- Szyna logiki
- 5 V z przetwornicy step-down
Harmonogram
- ✅ Faza 1: Koncepcja i wymagania projektowe
- 🔄 Faza 2: Projekt mechaniczny i elektroniczny (w toku)
- ⏳ Faza 3: Produkcja prototypu
- ⏳ Faza 4: Testy jednostkowe i integracyjne
- ⏳ Faza 5: Testy algorytmów roju z wieloma jednostkami