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:

▪ Мотопланер класса F3B

▪ Гидростат управляет погружением

▪ Ракета класса S3А

Смотрите другие статьи раздела Моделирование.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Квантовые пленки для терагерцевой электроники 07.03.2024 Исследовательская группа из Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) и Университета Салерно в Италии выявила потенциал тонких пленок элементарного висмута для использования в терагерцевой электронике с помощью нелинейного эффекта Холла. Исследование квантовых пленок висмута открывает новые перспективы в области терагерцевой электроники. Возможность использования этих материалов при комнатной температуре и на различных подложках делает их важным элементом для будущего развития высокочастотных технологий. Висмут обладает рядом преимуществ, отсутствующих у других материалов, в том числе возможность наблюдения квантового эффекта при комнатной температуре. Тонкие пленки могут быть нанесены на различные подложки, включая пластик, что делает их идеальным решением для современной высокочастотной электроники. Эффект Холла, возникающий при подаче тока через определенные материалы, позволяет генерировать напряжение, перпендикулярное току. Ученые обнаружили, что тонкие пленки висмута могут проявлять нелинейный эффект Холла, что открывает новые возможности для разработки компонентов высокоскоростной электроники. Дальнейшие исследования направлены на поиск материалов, способных проявлять этот квантовый эффект при комнатной температуре и быть удобными для использования в промышленности. Исследователи также разрабатывают методики микрофабрикации, позволяющие контролировать эффект через геометрию электронных компонентов.

Другие интересные новости:

▪ Шестое чувство человека

▪ Пища будущего

▪ Смартфоны Prestigio MultiPhone

▪ Зарядная станция Tesla Supercharger V3

▪ Сладости из новогодней елки

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Любителям путешествовать - советы туристу. Подборка статей

▪ статья Риск как категория безопасности жизнедеятельности. Приемлемый риск. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Что такое хром? Подробный ответ

▪ статья Порядок возмещения вреда, причиненного жизни и здоровью граждан

▪ статья Немного о ГПД. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Принимаем стереофоническое звуковое сопровождение. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026