У ЦТПО МІРЕА функціонує гурток спортивної робототехніки. Найцікавішою номінацією є сумо роботів. Це одна з небагатьох змагальних дисциплін, в яких роботи команд-суперників в прямому сенсі слова протистоять один одному.
Ми в ЦТПО МІРЕА прийшли до наступної концепції робота-сумоїста. Несучим підставою робота є одностороння друкована плата, на якій виконані всі електричні з'єднання. Причому струмопровідні доріжки розташовані знизу робота, а все навісні елементи - зверху. Друкована плата дозволяє позбутися від сполучних проводів, одночасно будучи структурним підставою робота. Навісний монтаж нами забракований і відкинутий з наступних причин. Перш за все, з'єднувальні дроти займають місце. При використанні друкованого монтажу всі електричні з'єднання розташовані в шарі 1-3 мм. Друкований монтаж надійніший: зроблене один раз електричне з'єднання прослужить жоден турнір. З'єднувальні дроти дуже часто обриваються і від'єднуються, особливо при низькій якості виконання. Третій плюс вже згадувався - друкована плата є одночасно і рамою робота, до якої кріпляться мотори з колесами, кришка і відвал. Недолік друкованого монтажу теж цілком очевидний - неможливість змінити вигляд робота. Якщо буде необхідно встановити додатковий датчик, або змінити місце розташування одного з датчиків - друковану плату необхідно буде робити заново.
Друкована плата розробляється в спеціалізованих САПР-пакетах, таких як Sprint-Layout. Перш за все, створюється віртуальна заготівля друкованої плати. Розміри робота в цій номінації обмежені 100х100 мм, тому і розміри заготовки не повинні перевищувати цих габаритів. На заготівлі необхідно передбачити вирізи для коліс в задній частині робота, а так же запас вільного місця для відвалу (ковша). Таким чином, заготівля матиме Т-подібну форму.
Наступний крок - розміщення на платі вашого набору датчиків. Фронтальні датчики робота слід відсунути вглиб робота, інакше будуть складнощі з ковшем. Далі необхідно передбачити кріплення для електромоторів. Ми використовуємо П-подібні кріплення, виготовлені на 3d-принтері. Електромотор фіксується всередині такого кріплення, і за допомогою болтів фіксатор з'єднується з друкованою платою. Отвори під ці болти і потрібно передбачити на платі.
Мал. 1. Заготівля друкованої плати в Sprint-Layout з розміщеними датчиками і фіксаторами для електромоторів. Самі електромотори і колеса робота схематично накреслені в червоному шарі.
Далі на друкованій платі необхідно розмістити всі необхідні електричні елементи: стабілізатор живлення, тумблер включення живлення, роз'єми для підключення контактів електромоторів, мікроконтролер, драйвер двигунів. Всі ці компоненти відсутні в стандартному наборі макросів, тому кожен елемент необхідно обміряти, розмітити і занести в призначені для користувача макроси. Це дуже відповідальна процедура, тут потрібно керуватися правилом "сім разів відміряй, один раз відріж".
При розміщенні на заготівлі мікроконтролера слід пам'ятати про usb-роз'ємі або роз'ємі програматора. Не забуваємо так само розмістити отвори для кріплення ковша.
Рис.2. Заготівля в Sprint-Layout з розміщеними електричними компонентами. Невикористані контакти мікроконтролера можна просто видалити. Такі компоненти як тумблер живлення і роз'єм підзарядки слід розташовувати на краю плати, щоб до них був вільний доступ. Так само не забуваємо про доступ до usb-порту мікроконтролера.
Рис.3. Готова до друку заготівля в Sprint-Layout.Контактние майданчика біля лівого датчика лінії підрізані в овальну форму так, що між ними залишається місце для однієї доріжки. Великі майданчики перед стартовим модулем призначені для установки SMD-перемичок.
Після цього плата виготовляється за технологією ЛУТ або по фоторезистивной технології. На готової друкованої плати свердлити необхідні отвори і встановлюються всі електричні елементи. Установку драйвера двигунів і мікроконтролера краще проводити за схемою гніздо-вилка. У разі необхідності, мікроконтролер можна буде легко демонтувати.
Мал. 4. Виготовлена за технологією ЛУТ друкована плата знапаяними компонентами. На цьому роботі датчики лінії розташовані на окремих маленьких платах, які з'єднуються з основою через отвори. Буде доцільно встановлювати такі датчики поверхневим монтажем.
Акумуляторні батареї підключаються тільки через роз'єм. Це з'єднання має бути розбірним. Контакти електродвигунів теж краще поєднувати з платою через роз'єм. Коли всі електричні компоненти встановлені, можна провести перше включення робота і перевірити роботу датчиків і моторів.
Мал. 5. Готовий до включення робот. Рекомендується перед підключенням акумуляторних батарей перевірити всі з'єднання тестером. Бар'єрні далекоміри Sharp 340 встановлені за схемою гніздо-вилка з метою забезпечення ремонтопридатності. Стартовий модуль так само знімний.
Далі з підручних матеріалів виготовляємо кришку-відвал. Найбільш зручний матеріал - листова жерсть товщиною 0.5 мм. Бляшані листи легко ріжуться ножицями по металу, легко свердлити, і в них легко виконати прямокутні віконця під датчики. Кришка з'єднується з платою через шестигранні латунні стійки для друкованих плат, досить усього двох точок кріплення. Основне призначення кришки - захист нутрощів робота від ударів, падінь і чужих очей.
Мал. 6. Робот зі встановленою кришкою, виготовленою з 0.5мм жерсті. Друкований монтаж дозволяє економити дуже багато місця. Висота даного робота - 36 мм
Мал. 7. Електроізоляція робота забезпечена за допомогою товстої поліетиленової плівки, вирізаної за формою друкованої плати. Плівка кріпиться до плати за допомогою звичайного термоклею.
Залишилося тільки написати програму управління роботом. Роботи, виконані на друкованій платі, як правило, більш конкурентоспроможні, тому що дозволяють розмістити більш широкий набір датчиків, аж до кругового огляду. Надійність і стабільність поведінки таких роботів на порядок вище, ніж у сумоїстів, виконаних навісним монтажем. Вільне місце всередині робота допускає деякі вільності з розміщенням баласту і положенням центра ваги робота.