Programovatelný robot Yeti YT-3000
Obj. č. 19 11 07
Vážený zákazníku,
děkujeme Vám za Vaši důvěru a za nákup programovatelného robota.
Tento návod k obsluze je nedílnou součástí tohoto výrobku. Obsahuje důležité pokyny k uvedení
výrobku do provozu a k jeho obsluze. Jestliže výrobek předáte jiným osobám, dbejte na to, abyste
jim odevzdali i tento návod k obsluze.
Ponechejte si tento návod, abyste si jej mohli znovu kdykoliv přečíst.
Popis funkce robota Yeti
Yeti je chodící robot pojmenovaný po sněžném muži, který podle legendy žil
v Himalájích. Stejně tak jako legendární obr, umí i tento robot chodit na dvou
velkých nohou. Robot je vybaven mozkem (mikroprocesorem) a počítačovým
programem, který ovládá všechny servomotory, jež pohánějí jeho chodidla.
Technické údaje
Pohon 2 servomotory (napájení 5 V)
Procesor ATmega8L
Programovací jazyk C
Zdroj napájení 4 akumulátory formátu AA (4,8 – 6 V)
Spotřeba proudu min. 10 mA, max. 600 mA
Komunikace IR a komunikační sběrnice 12C
Rozšíření možnost připojení 2 modulů (plochý kabel)
Výška 278 mm
Šířka 155 mm
Hloubka 100 mm
Robot během chůze provádí realistické kroky stejné jako člověk. Ovládání pohybu zajišťují
celkem 2 servomotory řízené mikroprocesorem. Motory mají vlastní převodovku, která zajišťuje
velmi vysoký výkon motorů. Rychlost a směr otáčení servomotorů podporuje elektronický obvod
s PWM (Pulse Width Modulation). Tato technologie umožňuje motorům provádět velmi přesné kroky.
Robot má přední a spodní servo. Přední servo zajišťuje pohyb chodidel směrem vzhůru.
Pohyb vpřed a vzad provádí spodní neboli „leg“ servo.
Možnosti robota
Do systému robota můžete načíst testovací program a stejně tak i vaše vlastní programy.
Robot navíc umožňuje připojení dalších přídavných modulů, díky kterým se dokáže vyhýbat
překážkám po detekci a měření celkové vzdálenosti od těchto objektů. K systému robota však
můžete připojit i vlastní elektronické moduly. Robot může bezdrátově komunikovat s počítačem
prostřednictvím bezdrátové IR technologie. Ovládat jej pak můžete nejen z vašeho počítače,
ale například i pomocí dálkového ovladače. Robot umí přehrávat různé melodie a generovat
systémové zvuky. Po zapnutí systému se rozsvítí LED v jeho očích. Vlastním experimentováním
můžete změnit hardwarovou výbavu robota, jeho tvář a přidat mu například ústa nebo LCD displej.
Robota můžete aktivovat ve 3. jednoduchých krocích. Jako první přitom musíte sestavit mechanické
a elektronické komponenty robota, připojit jej ke zdroji napájení a zapnout robota hlavním vypínačem,
který je umístěn v jeho spodní části. Pokud budete používat k napájení robota akumulátory, zajistěte
nejprve jejich nabití na 100% kapacitu. Po úspěšném sestavení a zapnutí si robot jako první nejprve
protáhne nohy a poté předvede své možnosti a pohyby v rámci výchozího programu, který je součástí
paměti procesoru. Při dalších úpravách a při programování robota zažijete skutečně spoustu zábavy!
Načtení testovacího programu do interní paměti robota
Pro načtení programu do paměti robota bude použito neviditelné, infračervené technologie.
Proto však musíte připojit dodávaný COM-port adaptér, který je vybaven infračerveným RS232
transceiverem, do COM portu vašeho počítače. Robot má vestavěný IR transceiver, který je umístěn
za malými otvory v jeho zádech. Namísto COM-port adaptéru můžete použít i kompatibilní USB
modul. Robot ASURO, který patří mezi další programovatelné roboty z naší nabídky, používá stejný
IR-transceiver systém.
Načtením programu do paměti robota dojde k přepsání stávajícího programu v interní paměti robota.
To znamená, že původní testovací program tak bude nevratně vymazán. Testovací program však
můžete kdykoliv znovu stáhnout a zavést do interní paměti robota prostřednictvím vašeho počítače.
Postup pro načtení programu do paměti robota
• Připojte COM-port adaptér (nebo USB adaptér) do vašeho počítače.
• Spusťte flash program v počítači.
• V počítači a flash programu konfigurujte COM port pro COM-port adaptér.
• Vyberte program YETI ve Flash programu.
• Umístěte robota tak, aby jeho otvory v zádech směřovaly na horní část COM-port adaptéru.
• Vypněte robota (Off) pomocí hlavního vypínače.
• V aplikaci vstupte do nabídky „Programming“.
• Během dalších 10. sekund robota zapněte (On).
• Systém zahájí automatický přenos programu do procesorové paměti robota.
• Vyčkejte do úplného načtení programu.
• Restartujte robota. Vypněte jej a poté znovu zapněte.
• Vyčkejte poté další 3 sekundy.
V případě, že načtení programu proběhlo úspěšně, robot automaticky spustí nově načtený program.
Robota můžete velmi snadno vybavit různými doplňky, které jeho schopnosti dále rozšiřují.
Pokud robota vybavíte například ultrazvukovým transceiverem, dokáže následně rozeznávat
různé překážky a umí se jim pak i vyhnout. Robota můžete doplnit i o displej, na kterém robot může
zobrazovat různé zprávy a data. Přídavné moduly jsou tvořeny obvody s tištěnými spoji (PCB)
a různými elektronickými komponenty. Tyto moduly jsou konstruovány pro připevnění k hlavě robota
do oblasti jeho očí. Sami si pak můžete některý elektronický PCB modul jednoduše vyrobit.
Tyto moduly se pak připojují do horní části hlavy a tvoří tak jakousi „střechu“ hlavy.
Moduly se k robotovi připojují pomocí plochého kabelu do základní desky a mikroprocesorové
12C sběrnice v hlavě robota.
Komunikace mezi PC a robotem
Po stisku tlačítka „Programming“ ve flash programu dojde k aktivaci a přenosu dat během dalších
10 sekund. Pokud dojde k odezvě systému robota, spustí se samotný přenos programu.
Robot a jeho systém zajistí odezvu během 3. sekund pouze v případě, že dojde k jeho restartu
(vypnutí a zapnutí). Pokud však nedojde k navázání komunikace robota s počítačem v průběhu
3. sekund, spustí jeho systém automaticky program, který je aktuálně uložený v jeho interní paměti.
Pokud však nebude systém robota nijak reagovat, vygeneruje flash program chybové hlášení
po uplynutí intervalu 10. sekund. Aby nedošlo k potížím při přenosu programu, postupujte vždy
podle následujících pokynů:
• Zajistěte optimální viditelnost mezi IR vysílačem a přijímačem. Odstraňte proto různé překážky
nebo umístěte robota tak, aby jeho transceiver měl dostatečný vizuální kontakt s USB-port
adaptérem.
• Použijte nejnovější verzi flash software.
• Nabijte akumulátory na plnou kapacitu.
• Odstraňte systém z blízkosti zdrojů viditelného světla (například úsporných žárovek).
• Použijte USB adaptér (port RS-232 je napájen nízkou hodnotou napětí).
YETI je robot, který stojí a dokáže chodit na obou nohou všemi směry. Každý jeho krok je provázen
vyvážení druhé nohy, která právě stojí na zemi. Veškerý pohyb během chůze zajišťují pouze
2 servomotory. Servomotor je speciální druh motoru, který je vybaven vlastní převodovkou.
Převodovka zajišťuje regulaci rychlosti a točivého momentu. Tyto motory jsou navíc vybaveny
elektronickými komponenty s řízením impulzu, což jim umožňuje použití velmi přesné pozice
a úhlu rotace motoru resp. částí robota. Servo umístěné v přední části robota zajišťuje pohyb
jeho chodidel („feet-servo“). Druhé servo („legs-servo“) ve spodní části dává pohyb nohám
(včetně chodidel) v postupném pořadí.
Základ chůze
Robot dokáže velmi dobře udržovat svou stabilitu ve chvíli, kdy stojí na jedné noze a druhá noha
provádí pohyb. Při chůzi vyvíjí tlak na vnější část „vyvažujícího“ chodidla směrem nahoru a současně
přitom vyvíjí tlak na vnější část „pohyb provádějícího“ chodidla směrem dolů. Díky tomuto pohybu
dochází k naklánění těla robota nad „vyvažující“ chodidlo, které v té chvíli nese většinu robotovy
hmotnosti. V další fázi robot přesune jeho „pohyb provádějící“ chodilo zpět a dokončí tak krok.
Obě nohy si pak jednoduše vymění úlohy a tento proces se obdobným způsobem opakuje neustále
dokola. Během chůze se pak tyto procesy neustále opakují v nekonečné smyčce.
Hardware
Základní deska robota
Robot má základní desku osazenou mikroprocesorem Atmega8L, který je připojen k velkému
generátoru zvuku a dvěma červeným LED v přední části. Většina vodičů vedoucích z připojovacích
pinů procesoru (například sběrnice 12C) je vedena do 20-pinového konektoru v zadní části.
Tento konektor zároveň slouží jako port pro připojení ostatního hardware pomocí plochého kabelu.
Oba černé konektory (JP1, JP2), které jsou v blízkosti červených LED zajišťují připojení k oběma
servomotorům. Bílé konektory (celkem 3) slouží pro připojení hlavního vypínače a pro připojení
obou napájecích článků (aku-packů).
Připojení pomocí plochých kabelů
Konstruktéři tohoto robota ponechali možnost pro připojení dalších přídavných modulů.
Pin 19 je určen pro VCC, pin 7, 8 a PIN 20 pro GND. Všechny zbývající konektory jsou připojeny
do příslušných pinů mikroprocesoru. Číselné označení pinů je v dalším seznamu uvedené
s odpovídajícími funkcemi pinů mikroprocesoru. Piny mikroprocesoru mohou být použity v různých
režimech a to v závislosti na programovacím režimu. Více informací o tomto tématu získáte v datovém
listu tohoto mikroprocesoru nebo jeho návodu.
Osazení konektoru pro připojení plochého kabelu
Pin 1 SCL
Pin 2 SDA
Pin 3 PC3(ADC3)
Pin 4 PC2(ADC2)
Pin 5 PC1(ADC1)
Pin 6 PC0(ADC0)
Pin 7 GND
Pin 8 GND
Pin 9 AVCC
Pin 10 PC6(RESET)
Pin 11 PB5(SCK)
Pin 12 PB4(MISO)
Pin 13 PB3(MOSI/OC2)
Pin 14 PD3(INT1)
Pin 15 PD6(AIN0)
Pin 16 D7(AIN1)
Pin 17 PD0(RXD)
Pin 18 PD1(TXD)
Pin 19 VCC
Pin 20 GND
Experimentální sada pro rozšíření robota
Tato sada umožňuje rozšíření funkcí robota o vlastní elektronické moduly, které připojíte k procesoru.
Konstruktéři proto ponechali možnost připojení dalších přídavných modulů: Pin 19 je určen pro VCC,
pin 7, 8 a 20 pro GND. Všechny zbývající piny konektoru jsou určeny pro připojení do příslušných pinů
procesoru.
Pin 1 SCL Serial Clock (pro I2C komunikaci)
Pin 2 SDA Serial Data (pro I2C komunikaci)
Pin 3 PC3(ADC3) Digital input/output nebo analog monitor input
Pin 4 PC2(ADC2) Digital input/output nebo analog monitor input
Pin 5 PC1(ADC1) Digital input/output nebo analog monitor input
Pin 6 PC0(ADC0) Digital input/output nebo analog monitor input
Pin 7 GND GND (konektory pro eliminaci signal noise)
Pin 8 GND GND (konektory pro eliminaci signal noise)
Pin 9 AVCC Analog reference-voltage pro AD-konvertory
Pin 10 PC6(RESET) Microcontroller reset pin
Pin 11 PB5(SCK) Digital input/output
Pin 12 PB4(MISO) Digital input/output nebo I2C function pin
Pin 13 PB3(MOSI/OC2) Digital input/output nebo I2C function pin nebo Timer2 pin
Pin 14 PD3(INT1) Digital input/output nebo external interrupt
Pin 15 PD6(AIN0) Digital input/output nebo analog testinput
Pin 16 D7(AIN1) Digital input/output nebo analog testinput
Pin 17 PD0(RXD) Digital input/output nebo RS232 input
Pin 18 PD1(TXD) Digital input/output nebo RS232 input
Pin 19 VCC VCC
Pin 20 GND GND (konektory pro eliminaci signal noise)
Pokyny pro montáž elektronických komponentů
Pájení elektronických komponentů na desku
Uspořádání desky plošných spojů (PCB) velmi názorně ukazuje, kam je možné připojit jednotlivé
elektronické komponenty. Při sestavování vždy dbejte přesné pozice a polarity každého komponentu.
Využít proto můžete dostupné schémata, obrázky a zvláštní pokyny. Při sestavování elektronických
komponentů je vhodné začít vždy s nejmenšími pasivními součástkami. Zpravidla proto jako první je
vhodné k desce připájet rezistory a následně kondenzátory. Po dokončení pájení všech komponentů
zkraťte přečnívající kusy vývodů / elektrod na straně spojů / pájení. Vždy při samotném pájení navíc
musíte ponechat dostatečný prostor pro ostatní komponenty. Před pájením některých aktivních
komponentů (tranzistory, diody, IC) doporučujeme vložit do desky všechny vývody / elektrody a teprve
poté celý komponent naráz připájet. Přitom bude zapotřebí přizpůsobit vývody / elektrody součástky
do určitého úhlu a ohybu. Pájení integrovaných obvodů (IC) ponechejte ideálně až na samotný konec.
Důležité! Zejména při pájení elektrolytických kondenzátorů a IC musíte zachovat přesnou polohu
v obvodu a zejména polaritu. Pájení součástek nikdy nezačínejte s IC. Vždy, když to uspořádání
součástek umožňuje použijte vhodnou patici (socket) pro IC. Vyhnete se tím případným chybám
v zapojení jednotlivých pinů integrovaného obvodu. V případě, že špatně připájíte samotný IC
do desky, je pak většinou velmi složité jej z desky znovu demontovat, aniž by nedošlo k jeho
poškození. Jednotlivé piny IC můžete velmi snadno ohnout na hladkém a rovném povrchu
pracovní desky.
Důležitá bezpečnostní opatření
Před uvedením tohoto výrobku do provozu si pečlivě přečtěte celý tento návod k obsluze.
Děti mladší 14. let smějí tento výrobek sestavovat a používat pouze za neustálého dohledu dospělých!
Při sestavování dbejte zvýšené opatrnosti, aby nedošlo k úrazu například v důsledku použití ostrých
nástrojů (modelářských nožů, kleští nebo nůžek) a při manipulaci s ostrými předměty a součástkami.
Veškeré malé součástky odstraňte z dosahu malých dětí. Mohou se pro ně stát nebezpečnou hračkou.
Nikdy k provozu robota nepoužívejte zároveň staré a nové baterie (akumulátory).
V případě, že nebudete robota delší dobu používat, vyjměte z něj baterie.
Potřebné nářadí a příslušenství
Technika pájení
Zachovejte správnou polohu (úhel) páječky při pájení jednotlivých součástek na desku.
Pájecí pero přitom držte stejně jako běžné pero nebo propisku.
Postupně pak přidávejte potřebné množství pájky.
1. Jako první dostatečně ohřejte vývod komponentu, který budete do desky pájet.
Použijte proto hrot pájecího pera. Zabraňte extrémně dlouhému ohřevu!
2. Přidejte určité množství pájky. Nepřidávejte však příliš velké množství pájky,
neboť v takovém případě může dojít k nežádoucím spojům a zkratování jiných částí obvodu.
3. Z pájeného místa odstraňte pájku.
4. Teprve poté z místa odstraňte i hrot pájecího pera.
5. Zkraťte přečnívající konce vývodů elektronické součástky.
6. Kvalitně provedený pájený spoj má výrazně lesklý povrch pájky.
Nejčastější chyby při pájení
U studeného spoje pájka zůstane zpravidla jen na vývodů pájené součástky, ne však ve spoji
na desce. Při použití příliš malého množství pájky naopak nedojde k jejímu potřebnému vniknutí
do všech míst ve spoji.
Při přemostění pájky (propojení) s jinými částmi obvodu může dojít k jeho zkratování a zároveň
i nevratnému zničení některých elektronických komponentů (například IC).
Dokonalý spoj má výrazně lesklý povrch pájky.
Seznam dodávaných komponentů Počet kusů
PCB1 Deska spojů PCB 1
IC1 ATmega8-l (při pájení dodržujte polaritu!) 1
IC2 SFH511 0 IR-receiver-IC (dodržujte polaritu!) 1
R1 1 0K / 0.25W / 5% (barvy proužků hnědý, černý nebo zlatý) 1
R2 120 K / 0.25W / 1% (hnědý, červený, černý nebo hnědý) 1
R3 100 K / 0.25W / 1% (hnědý, černý, černý nebo hnědý) 1
R4 220 R / 0.25W / 5% (červený, červený, hnědý, zlatý) 1
R5 220 R / 0.25W / 5% (červený, červený, hnědý, zlatý) 1
R6 470 R / 0.25W / 5% (žlutý, fialový, hnědý, zlatý) 1
R7 470 R / 0.25W / 5% (žlutý, fialový, hnědý, zlatý) 1
R8 4K7 / 0.25W / 5% (žlutý, fialový, červený, zlatý) 1
L1 1 0uH (hnědý, černý, černý, stříbrný) 1
C1 22 0uF/16V (při pájení dodržujte polaritu!) 1
C2 10 nF (označení na pouzdře 103) 1
C3 100 nF (104) 1
C4 100 nF (104) 1
C5 220 uF/16V (dodržujte polaritu!) 1
C6 100 nF (104) 1
D1 SFH415-U IR-LED (dodržujte polaritu!) 1
D2 LED červená, 5MM (dodržujte polaritu!) 1
D3 LED červená, 5MM (dodržujte polaritu!) 1
Q1 Krystal / Quarz, 8Mhz / 3 PIN 1
SP1 Beeper (reproduktor), 5V (KC1206) (dodržujte polaritu!) 1
IC socket 28 PIN, konektor pro IC (dodržujte polaritu!) 1
JP1 3 PIN, PCB typ, černý 1
JP2 3 PIN, PCB typ, černý 1
JP3 3 PIN, PCB typ, bílý 1
JP4 3 PIN, PCB typ, bílý 1
JP5 3 PIN, PCB typ, bílý
CON1_ PCB konektor, male (samec), 20 pinů,
pro připojení plochého kabelu / úhel 90 stupňů 1
Rozložení komponentů na desce spojů
Sestavení IR tranceiveru RS232
• IC1: instalujte 8-pólový konektor. Symbol polarity (nepatrně asymetrický) musí odpovídat
s označením na PC.
• Diody D1, D2, D3: 1N4148 dodržujte správnou polaritu! Všimněte si proto označení
na součástkách a nezaměňujte je s ZPD5.1 nebo BZX55-C5V1!
• D4: ZPD5.1 nebo BZX55-C5V1, dodržujte správnou polaritu při pájení těchto součástek!
Všimněte si proto označení na této součástce a nezaměňte je s diodou 1N4148!
• D5: SFH-415-U IR LED (černá LED). Při pájení dodržujte správnou polaritu této součástky!
Zajistěte její ohyb směre k desce spojů.
• C1: 100 µF / 16 V – zachovejte správnou polaritu!
• C2, C4: 100 nF, keramický kondenzátor (označení na pouzdře 104).
• C3: 680 pF keramický kondenzátor (označení na pouzdře 681).
• Q1: BC 547 (A, B nebo C) nebo BC 548 (A, B nebo C).
• R1, R5: 20 kΩ (barvy proužků červený, černý, oranžový, zlatý)
• R2: 4,7 kΩ (žlutý, fialový, červený, zlatý)
• R3: 470 Ω (žlutý, fialový, černý, zlatý)
• R4: není použito
• R6: 10 kΩ (hnědý, černý, oranžový, zlatý)
• R7: 220 Ω (černý, červený, hnědý, zlatý)
• TR1: 10 K Ω tranzistor
• IC2: SFH5110-36 IR receiver IC, zajistěte potřebný ohyb jeho vývodů.
Při pájení dodržujte polaritu! Elektrostatický výboj (ESD) nebo extrémní ohřev při pájení
může způsobit nevratné zničení této elektronické součástky.
• X1: 9-pólový, SUB-D konektor, kryt musí být umístěn do blízkosti desky spojů.
Zajistěte i připájení připojovacích proužků!
• IC1: při vkládání NE555P dbejte zachování správné polarity!
Osazení komponentů RS-232 IR Tranceiveru na desce spojů
Na závěr pájení ověřte správnost umístění všech komponentů a zejména správné polohy (polarity).
Schématický nákres RS-232 IR Tranceiveru na desce spojů
Použít stejně tak můžete již sestavený USB IR-Tranceiver.
Seznam dodávaného spojovacího materiálu
Postup pro sestavení mechanických částí
Montáž servomotoru do hlavy robota
Potřebné části a spojovací materiál: Přední panel hlavy robota
1 servomotor
4 ks šroubů
4 matice M3
1 ks servo ramene (s otvory 2 mm)
1 ks servo šroubu
Sestavte servo a jeho rameno podle výše uvedeného obrázku.
Instalace spodního servomotoru
Potřebné části a spojovací materiál: Spodní kryt (panel)
1 servomotor
4 ks šroubů
4 matice M3
1 rameno (s otvory 1 mm)
1 ks servo šroubu
Sestavení spodního panelu
Potřebné části a spojovací materiál: Sestavený spodní panel
1 spínač
1 DC konektor
2 ks držáku baterií
4 ks baterií (akumulátory) typ AA
2 ks pásky Velgro (male)
2 ks pásky Velgro (female)
Držák baterií
Baterie do držáku vložte
předtím, než uzavřete
zadní panel robota!
Loading...