Бесплатная техническая библиотека

Робот Орион. Советы моделисту

Справочник / Аппаратура радиоуправления

 Комментарии к статье

Возможно, в недалеком будущем, когда новые космические корабли отправятся на Луну, Венеру или Марс, в арсенале космонавтов будут роботы, которые первыми выйдут на поверхность планеты, чтобы провести научные исследования, выполнить несложные сварочно-монтажные работы. Так решили ребята из кружка космического моделирования Сумской городской станции юных техников и построили подобный робот своими руками.

"Орион" (так назвали свое детище его создатели) может выполнять ряд действий, присущих живому организму. В темноте он "спит", по при включенном освещении "пробуждается" и направляется прямо па свет. Робот может передвигаться вперед, назад, вправо и влево. Как человек, он берет и переносит различные предметы, разговаривает, поворачивая голову к собеседникам.

Кибер одновременно исследователь и сварщик по профессии. Сигналы, поступающие с локатора и датчика радиоактивной опасности, обрабатывает миниатюрная ЭВМ. Собранную информацию отображает вмонтированное в туловище видеоустройство.

Сварку робот выполняет следующим образом. Рукой-манипулятором берет специальный электрод, на конце которого находится термитная спичка с электрозапалом. Высокая температура термитной спички (1500°) позволяет разрезать металлическую пластину до 3 мм толщины.

Рис. 1. Внешний вид робота (нажмите для увеличения): 1 - антенна, 2 - локатор, 3 --"ориентация на свет", 4 - датчик для определения радиации, 5 - микрофон, 6 - сирена, 7 - телеинформатор, 8 - лампы ЭВМ.

На финале X Всесоюзного конкурса "Космос" робот "Орион" занял первое место по разделу "Популяризация космоса".

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА. Управляют роботом с помощью дистанционного пульта, на котором расположен ряд тумблеров, но некоторые операции выполняются автоматически (рис. 2).

Рис. 2. Структурная схема робота: 1 - локатор, 2 - блок связи, 3 - имитатор ЭВМ, 4 - видеоустройство, 5 - сварка, 6 - механизм управления "рукой"-манипулятором (двигатели: А - "плеча", Б - "локтя", В - "кисти"), 7 - поворот "головы", 8 - движение вперед, назад, вправо или влево, 9 - блок "Ориентация на свет", 10 - сигнализатор радиации.

Включают тумблер "Питание" - пульт готов к работе. Теперь, манипулируя отдельными выключателями, дают роботу указания. Тумблером "Локатор" включают электродвигатель вращения антенны, а щелчка выключателя с биркой "ЭВМ" достаточно, чтобы кибер начал "думать": срабатывает электродвигатель прерывателя, имитирующего работу "компьютера", и поочередно зажигающиеся лампочки, расположенные спереди робота, отображают его "мыслительную деятельность".

Движение робота осуществляется с помощью двух реверсивных электродвигателей. Для их управления служат два двухполюсных переключателя, от положения контактов которых зависят направления вращения моторов.

Механическая "рука"-манипулятор снабжена тремя электродвигателями, команды на которые поступают тоже с пульта управления. Манипулятор может поворачиваться вокруг оси на 270° в "плечевом суставе" и на 90° в "локтевом". Механизм захвата соединен с двигателем, вращение которого дает возможность сжимать и разжимать "пальцы" манипулятора.

"Голову" вращает реверсивный электродвигатель с конечными выключателями, ограничивая ее поворот на 180°.

Ориентация на свет происходит автоматически с помощью двух фотореле, включающих электродвигатели "ног", ориентируя робота на источник свете.

А если к трубке Гейгера блока радиоактивной опасности поднести пластину с налетом белого фосфора, электронный сигнализатор немедленно включает сигнальную красную лампу и сирену.

Для тоге чтобы кибер мог говорить и отвечать на вопросы, в нем установлены два УНЧ с независимой двусторонней связью. Разумеется, собеседником зрителей является не робот, а спрятанный от "посторонних глаз" оператор (ом может находиться, к примеру, в соседней комнате), который слушает и передает информацию через робота. Прохождение сигналов двусторонней связи показано на блок-схеме (рис. 3).

Рис. 3. Блок-схема двусторонней связи

КОРПУС робота "Орион" изготовлен из стеклоткани и эпоксидного клея ЭПД-5. Сначала из пенопласта вырезают формы отдельно для туловища, ног и рук. Затем из этих деталей собирают подобие будущего робота и покрывают гонким слоем пластилина (чтобы пенопласт не приклеился к стеклоткани).

На форму робота в зависимости от толщины материала накладывают 2-4 слоя стеклоткани, пропитывают ее эпоксидным клеем, а затем застывшую оболочку обрабатывают напильником, покрывают слоем нитрошпаклевки и после шлифовки красят 2-3 раза нитрокраской.

После обработки корпуса шлифовальной пастой приступают к сборке конструкции. Голова робота изготовлена из жести толщиной 0,3 мм.

Б нишах "ног", "туловища", "головы" и "рук" установлены 9 электродвигателей (рис. 4) и монтажные платы электронных блоков. Двигатели привода "ног" РД-09 с редукцией 1/137 имеют независимое друг от друга управление, что дает возможность роботу поворачиваться в любую сторону.

Рис. 4. Расположение электродвигателей в "туловище" робота (нажмите для увеличения): М1 - привод локатора, М2 - поворот "головы", М3, М7 - подъем "рук", М4 - управление "кистью", М5 - прерыватель ЭВМ, М6 - изгиб "руки" в "локте", М8, М9 - двигатели "ног"

Заднее колесо "ног" самоцентрирующееся (рис. 5).

Рис. 5. Самодвижущаяся платформа: 1 - ведомое колесо, 2 - электродвигатели "ног", 3 - ведущие колеса.

Двигатель РД-09 с редукцией 1/740 поворачивает "руку" в "плече" (рис. 6), ДСДР на 2 об/мин - в "локте" и МУ-10 с редукцией 1/80 приводит в действие "кисть". Все электродвигатели использованы от устаревших приборов автоматики.

Рис. 6. Схема "руки"-манипулятора (нажмите для увеличения): 1 - электродвигатель "кисти", 2 - тяга, 3 - электродвигатель "локтя", 4 - противовес, 5 - ось, 6 - фланец.

Механизм захвата "руки" основах на возвратно-поступательном движении гайки, связанной с тремя "пальцами" (рис. 7). Они изготовлены из дюралюминия Д16Т толщиной 5 мм. А чтобы устройство при захвате различных предметов не заклинивало, на фланце установлена упорная пружина.

Рис. 7 (нажмите для увеличения)

"Голова" насажена непосредственно на вал двигателя ДСДР, имеющего 2 об/мин. Для ограничения хода двигателей установлены микровыключатели МП-1.

Антенна локатора вращается только в одну сторону. Она также установлена на вал двигателя ДСДР.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА УНЧ СИСТЕМЫ СВЯЗИ представляет собой трехкаскадный усилитель с двухтактным оконечным каскадом на транзисторах V3 и V4 (рис. 8). На транзисторе V2 собран фазоинверторный каскад. Связь фазоинверторного каскада с оконечным происходит через согласующий трансформатор Т1.

Рис. 8,9 (нажмите для увеличения)

Предварительный усилитель - обычный резистивный каскад на транзисторе V1. Регулируемая частотно-зависимая обратная связь (R8С5) позволяет установить заданный коэффициент усиления всего усилителя при разбросе параметров элементов схемы.

Принципиальная схема

Для температурной стабилизации режима выходного каскада терморезистор R7 ММТ-1 включен в базу инверторного каскада.

В схеме предусмотрены дополнительные меры по улучшению режимной стабилизации каскадов с помощью диодов V5 и V6.

БЛОК "РАДИАЦИЯ" состоит из двух частей - электронной и исполнительной. Назначение его - обнаруживать опасную дозу радиации для космонавтов и оповещать о ней.

Чувствительный элемент устройства - газоразрядный датчик (счетчик) СТС-5. Действие его основано на ионизации газа под действием ядерного излучения. При достаточно высокой напряженности поля в счетчике происходит лавинообразный разряд, усиливающий во много раз ионизационный эффект. Высокое напряжение для питания счетчика вырабатывает блокинг-генератор, собранный ка транзисторе V1 (рис. 9). Трансформатор Т1 намотан на сердечнике из пластин Ш12, толщина пакета 12 мм; первичная обмотка содержит 146 витков с отводом от 26 витка провода ПЭЛ 0,2, вторичная обмотка - 3000 витков ПЭЛ 0,08.

Импульсы блокинг-генератора, выпрямленные диодами V2-V4, заряжают конденсатор С3 до напряжения 300-500 В.

Как только счетчик попадает в зону радиации, возникает разряд. Импульсы напряжения с резистора R2 через конденсатор С4 поступают на двухкаскадный усилитель, собранный на транзисторах V5, V6. С коллекторной нагрузки второго каскада положительные импульсы напряжения поступают через конденсатор С6 на выпрямитель, выполненный по схеме удвоения напряжения на диодах V7, V8. Этот выпрямитель заряжает конденсатор С8. Напряжение, выделяющееся на резисторе R10 при разряде С8, складывается с опорным напряжением на конденсаторе С7, величину которого устанавливают потенциометром R10. Суммарное напряжение приложено к базе транзистора V9, входящего в состав спускового устройства V9, V10. Вот как оно действует.

Когда радиации нет, потенциал на базе зависит только от положения движка R10. Его устанавливают таким образом, чтобы через V9 протекал ток величиной 4-5 мА. При этом транзистор V10 закрыт и тока в обмотке реле К1 нет.

Радиация вызывает появление напряжения на конденсаторе С8, которое, складываясь с опорным напряжением, вызывает уменьшение тока через транзистор V9. При некотором предельно допустимом уровне радиации полупроводниковый триод V10 открывается, вызывая срабатывание репе К1, контактные пластины которого включают красную лампу и звуковой сигнал.

БЛОК "ОРИЕНТАЦИЯ НА СВЕТ" заставляет робот двигаться точно на свет. Воспринимающими элементами являются два фоторезистора В1 и B2 (рис. 11). Когда они не освещены, транзисторы V1 и V2 закрыты и реле К1 и К2 (РЭС-15, паспорт PC4.591.004) обесточены. При освещении фоторезисторов ток через полупроводниковые триоды возрастает, вызывая срабатывание репе К1 и К2. Их контакты включают каждый свой электродвигатель привода "ног", и робот начинает двигаться вперед. Если луч попадает только на один фоторезистор, робот будет поворачиваваться - "искать" источник света.

Рис. 10. Схема блока питания (нажмите для увеличения)

Рис. 11. "Ориентация на свет"

Резисторы R1 и R4 служат для установки начального тока транзисторов, с помощью переменных резисторов R2 и RЗ регулируется чувствительность автоматического устройства.

Согласующий и выходной трансформаторы УНЧ связи применены от магнитофона "Весна-3". У силового трансформатора ТС-160 от телевизоров УНТ-47/59, используемого в блоке питания, вторичные обмотки переделаны на напряжения 220, 18, 12, 9, 6 В и содержат соответственно 824 витка ПЭВ 0,4; 62, 41, 31 виток ПЭВ 1,3 и 21 виток ПЭВ 1,7 (рис. 10).

Оба пульта связаны с роботом проводом МГТФ 0,12 через разъемы ШР-24.

Схема соединения электродвигателей и блоков робота показана на рисунке 12.

Рис. 12. Схема соединения электродвигателей и блоков (нажмите для увеличения): М1, М2 - двигатели "ног", М3 - двигатель локатора, М4 - поворот "головы", М5 -- двигатель "кисти", М6 - двигатель "локтя", М7 - двигатель ЭВМ, М8, М9 - двигатели подъема "рук": 1 - блок "Ориентация на свет", 2 - блок питания, 3 - сигнализатор радиации

После того как конструкция собрана, поверхность робота покрывают цапонлаком, в котором размешан алюминиевый порошок в соотношении 20:1, применяемый для окраски под серебро. Корпус кибера приобретает мягкий стальной цвет с зеленоватым оттенком,

Автор: В.Воробей

 Рекомендуем интересные статьи раздела Моделирование:

▪ Распределительный клапан вместо золотника

▪ Микродвигатель МАРЗ-2,5

▪ Изготовление мелкомодульных тарельчатых шестерен

Смотрите другие статьи раздела Моделирование.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Двухроторная вертикальная турбина 19.02.2025 Разработка эффективных и компактных ветрогенераторов для городской среды является актуальной задачей в условиях стремления к устойчивой энергетике. Команда ученых из Индии, Италии и Сингапура представила инновационную конструкцию ветряной турбины с вертикальной осью, которая, по их мнению, идеально подходит для установки на крышах жилых домов. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature. Ключевой особенностью новой турбины является использование двух наборов лопастей, вращающихся одновременно в противоположных направлениях. Такая конструкция, благодаря синергетическому эффекту, обеспечивает значительно более высокую выходную мощность по сравнению с традиционными вертикальными турбинами. Согласно результатам оптимизации, представленным учеными, новая турбина демонстрирует увеличение мощности на 14%. Лопасти турбины имеют аэродинамический профиль NACA 0018, длину хорды 0,12 метра и длину самой лопасти 2 метра. Важным преимуществом данной конструкции является отсутствие необходимости в дополнительных механизмах для борьбы с крутящим моментом. Для проведения испытаний ученые использовали ветроулавливающее устройство на основе турбины, которое было поднято в воздух с помощью аэростата. Компьютерный анализ потоков воздуха показал, что такой подход позволяет увеличить выходную мощность на 32% и мгновенный крутящий момент на 40% при динамической остановке. Кроме того, устройство улучшает перенаправление потока в плоскость ротора, обеспечивая прирост мощности на 58% при угле перекоса 10°. Уменьшение вихреобразования на концах лопастей также способствует снижению уровня шума, что особенно важно в городских условиях. Компактность и эффективность новой турбины делают ее идеальной для установки на крышах с ограниченным пространством. Это позволяет снизить количество необходимых турбин для обеспечения энергопотребления, а также уменьшить уровень шума и улучшить эстетический вид. Конструкция турбины также предусматривает возможность ее интеграции с другими источниками возобновляемой энергии, такими как солнечные панели, для обеспечения более стабильного электроснабжения. Развитие маломасштабной ветроэнергетики играет важную роль в переходе к устойчивым источникам энергии. В городских условиях, где традиционные горизонтальные ветряные турбины сталкиваются с ограничениями, вертикальные ветрогенераторы становятся все более привлекательной альтернативой. Вертикальные турбины обладают рядом преимуществ, включая способность улавливать ветер с любого направления и работать в условиях турбулентных потоков. Они также отличаются простотой обслуживания и производства. Среди вертикальных турбин наибольшее распространение получили турбины с прямыми лопастями, благодаря их простой конструкции и высокой эффективности. Однако, сложная динамика воздушных потоков ограничивает их производительность. Новая разработка ученых направлена на преодоление этих ограничений и повышение эффективности вертикальных ветрогенераторов для использования в городской черте.

Другие интересные новости:

▪ LM27761 - инвертор напряжения на переключаемых конденсаторах с LDO

▪ Кофе может улучшить работу полупроводников

▪ SAMSUNG: у жестких дисков нет перспективы

▪ Робот следит за происшествиями в городе

▪ Радиометр на пожаре

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Дом, приусадебное хозяйство, хобби. Подборка статей

▪ статья Слона-то я и не приметил. Крылатое выражение

▪ статья Какое значение имеет Гольфстрим? Подробный ответ

▪ статья Менеджер по приему частных и коммерческих объявлений. Должностная инструкция

▪ статья Тестер операционных усилителей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Сигнализатор перекоса фаз. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026