Robotas roveris: 10 žingsnių

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Sveiki, aš esu „Proxy303“, robotikos specialistas. Šioje pamokoje aš išmokysiu jus sukurti savo robotą, kaip mano.

Aš nekalbu apie vieną iš tų pernelyg garsių nuotolinio valdymo automobilių, kuriuos žmonės vadina robotais. Vienas iš roboto apibrėžimų yra tas, kad jis negali būti nuotolinio valdymo. Robotas, kurį sukursite šiandien, yra tas, kurį sukuriate, laidai ir programuojate. Tada jis yra autonomiškas. Tai reiškia, kad jis nėra kontroliuojamas išoriškai. Jis kontroliuoja save. Sukūręs ir užprogramavęs robotas visa kita atlieka pats.

Yra penki pagrindiniai bet kurio roboto komponentai:

• Važiuoklė, kuri yra jūsų roboto korpusas. Juos galite nusipirkti iš anksto surinktus internetu arba pasigaminti patys iš komplekto arba nuo nulio.
• Mikrovaldiklis, kuris yra jūsų roboto „smegenys“. Tai universali grandinė, kurią galima užprogramuoti beveik viskam.
• Kai kurie varikliai leidžia robotui judėti. Negalite efektyviai valdyti variklių tiesiogiai naudodami mikrovaldiklį, todėl jums reikia…
• Variklio tvarkyklė, leidžianti valdyti aukštesnės įtampos variklį žemos įtampos loginiu signalu.
• Maitinimo šaltinis, kuris valdo viską. Nešiojamiems ar judantiems robotams naudokite baterijas. Priešingu atveju galite naudoti maitinimo modulį, pavyzdžiui, iš kompiuterio.

Prekės

Jums reikės:

• Roboto važiuoklė (siūlau „Actobotics Runt Rover Whippersnapper“, nes ji turi tiek daug gerų aspektų, kaip universalus mikrovaldiklio laikiklis arba jutiklių laikikliai, arba tai, kad viskas tiesiog susilieja.) Bet kokia medžiaga veikia, todėl išbandykite plastiką, medžio ar net kartono. Būkite atsargūs naudodami metalą, nes tai gali sutrumpinti lydmetalio jungtis po plokštėmis, bet jei žinote, ką darote, eikite į priekį ir pabandykite. Robotų važiuoklė gali būti gana brangi, nesunku nuo 15 iki kelių šimtų dolerių.
• Mikrovaldiklis (naudojau „Arduino Mega 2560“, bet ir „Raspberry Pi“puikiai tinka.) Jų galima nusipirkti elektronikos parduotuvėse, mėgėjų parduotuvėse, internete ar bet kur kitur, kur parduodamos robotų dalys. Nors jie yra viena iš svarbiausių roboto dalių, jie iš tikrųjų yra gana pigūs ir kainuoja nuo 10 iki 40 dolerių.
• Variklio vairuotojas (aš naudojau dviejų variklių tvarkyklę L298N) Tai gali būti gana brangu, todėl elkitės atsargiai. Šie blogi berniukai yra skirti siurbti daug energijos į variklius, todėl jie labai įkaista. Įsitikinkite, kad perkamas radiatorius, arba jei ne, priklijuokite. Jūs tikrai nenorite, kad variklio vairuotojas perkaistų ir sulūžtų, o naujas kainuos nuo 20 iki kelių šimtų dolerių.
• Keletas maitinimo laidų. Čia nereikia daug paaiškinimų, nes juos galite rasti beveik bet kur.
• Kai kurie M-F DuPont laidai. Vietoj duonos laidų, kurių abiejuose galuose yra metalinės „adatos“, jų viename gale yra „adata“, o kitame - lizdas.
• Sauja tvirtinimo varžtų. Vėlgi, daug paaiškinimų nereikia. Gaukite mažus standartinio dydžio „Phillips“galvutės varžtus.
• Pagrindinis maitinimo šaltinis mikrovaldikliui maitinti (internete galite rasti gana pigių įkraunamų ličio jonų baterijų. Paprastai naudoju maitinimo bankus, naudojamus telefonams įkrauti.)
• Variklio maitinimo šaltinis (6 AA baterijos tam puikiai tiks, bet jei norite, galite naudoti kitą maitinimo šaltinį. NENAUDOKITE 9 V baterijos; jie tiesiog neturi srovės tokiems dalykams. turėkite omenyje, kad jie skirti paleisti dūmų detektorius, o ne robotus.) Jei įmanoma, pabandykite įsigyti įkraunamą maitinimo šaltinį. Iš pradžių jis yra šiek tiek brangesnis, bet patikėkite manimi. Jei naudosite vienkartines baterijas, jas labai greitai pergyvensite, o daugelio baterijų kaina greitai viršija kai kurių įkraunamų baterijų kainą.

Galbūt norėsite:

• Ultragarso jutiklis. Leiskite robotui pamatyti priešais esančius objektus.
• Kai kurie servo varikliai. Užuot nuolat besisukantys, šie naudingi varikliai gali būti užprogramuoti judėti tam tikru kampu ir likti ten.
• Sauja šviesos diodų. Nereikia jokio paaiškinimo. Jūs įjungiate valdžią, jie užsidega. Paprasta.
• Arba bet kokie kiti priedai. Kodėl nepridėjus roboto rankos? Arba koks kitas jutiklis?

1 žingsnis: sukurkite roboto važiuoklę

Surinkite nusipirktą roboto važiuoklę. Įsitikinkite, kad viskas tinkamai surinkta.

Su „Runt Rover Whippersnapper“viskas tiesiog susilieja. Jei jūsų važiuoklė laikoma kartu varžtais, įsitikinkite, kad jie yra sandarūs ir kad jūsų robotas yra tvirtas. Patikėk manimi, nėra nieko blogiau, kad tavo projektas tiesiog žlunga - kartais tiesiogine to žodžio prasme! Taip pat įsitikinkite, kad važiuoklės viduje yra vietos. Įsivaizduokite, kad nusipirkote viską, išleisdami daugiau nei 70 dolerių, kad sužinotumėte, jog vienas iš jūsų pagrindinių komponentų netelpa į robotą!

Taip pat įsitikinkite, kad varikliai yra tinkamai pritvirtinti ir gali laisvai suktis. Kartais išsikišusi važiuoklės dalis gali užblokuoti variklius, todėl įsitikinkite, kad niekas negali sustabdyti variklių sukimosi.

2 žingsnis: pagrindiniai laidai

Lygiagrečiai prijunkite kairės pusės variklius. Tą patį padarykite su tinkamais varikliais. Įsitikinkite, kad kairės pusės raudoni laidai yra sugrupuoti su kairės pusės juodais laidais ir tie patys - su dešine puse. Prijunkite raudoną laidą prie abiejų raudonų laidų dešinėje pusėje. Prijunkite kitą raudoną laidą prie abiejų kairės pusės JUODŲ laidų (žinau, kad kairėje pusėje atrodo atgal, bet taip yra dėl to, kad priešingos pusės varikliai sukasi priešinga kryptimi).. Būtinai laikykite šonų laidus sugrupuotus. Taip pat įsitikinkite, kad kairieji šoniniai varikliai yra atvirkščiai, nei įprastai prijungtumėte.

3 veiksmas: prijunkite variklio tvarkyklę

Prieš naudodami variklio tvarkyklę, turite žinoti, kaip ji veikia. JEIGU JŪS PRIJUNGTI, GALITE SUNAIKINTI MIKROVALDYTOJĄ IR/ARBA MOTORIŲ VAIRUOTOJĄ!

Variklio tvarkyklė yra izoliuoto grandinės valdiklio tipas, o tai reiškia, kad nėra fizinio ryšio tarp variklio galios zonos ir loginės valdymo srities. Dauguma gerų yra sukurti taip, kad būtų išvengta bet kokio elektros nuotėkio į mikrovaldiklį (tai gali jį sugadinti ar sunaikinti.) Be to, dauguma gerų paprastai kainuoja mažiausiai 15 USD, taigi, jei internete pastebėsite 2 USD, nepirkite jo! Aš asmeniškai radau tokį, ir kaip eksperimentą įklijavau radiatorių ir užkabinau. Pardavėjas sakė, kad vairuotojas buvo įvertintas 12 V įtampa. Aš prijungiau jį prie 9 V, ir jis pradėjo rūkyti. Pasirodo, jų naudojama mikroschema buvo skirta tik 3 V įtampai!

Variklio tvarkyklė turi 2 įvesties sritis: galios įvestis ir logines įvestis. Jis taip pat turi dvi išvesties sritis: dešinę ir kairę. Čia yra visi kaiščiai ir ką jie daro:

• Loginiai įėjimai:

  • Jie paima 3,3 V loginį signalą ir naudoja jį varikliams valdyti. Prie šių kaiščių niekada neprijunkite aukštos įtampos.
  • Prijunkite juos prie mikrovaldiklio skaitmeninių loginių išėjimų.

• Maitinimo įėjimai:

  • „Power In“kaištis, naudojamas varikliams maitinti. Čia įvesta galia yra tiek, kiek vairuotojas siurbia į variklius.
  • GND kaištis, naudojamas kaip bendras įžeminimo jungtis. Naudojamas tiek maitinimui, tiek kaip loginių įėjimų grąža. GND kaištis paprastai yra sujungtas su diodais, kad būtų išvengta elektros nutekėjimo į loginius ir maitinimo kaiščius.
  • 5V kaištis, naudojamas tam tikrų tipų varikliams maitinti. JIS IŠVESTA 5 voltų, todėl nesuklyskite su maitinimo šaltiniu. Viskas, ko reikia, yra vienas energijos pliūpsnis į netinkamą mikrovaldiklio kaištį, kad tyliai ir akimirksniu jį sunaikintumėte.

• Išėjimai:

  • 1A ir 1B, vienam varikliui arba variklių rinkiniui.
  • 2A ir 2B, kitam varikliui arba jų rinkiniui.

Variklio tvarkyklė leidžia valdyti aukštos įtampos variklį naudojant žemos įtampos loginį signalą. Viename variklyje yra du įėjimai, todėl jūs taip pat galite valdyti kryptį.

Prijunkite variklio tvarkyklės išėjimus 1A ir 1B prie dešinės pusės variklių. Prijunkite 2A ir 2B išėjimus prie kairės pusės variklių (atminkite! ATGAL!)

Įdėkite variklio akumuliatorių kur nors roboto korpuso viduje ir prijunkite jį prie variklio vairuotojo maitinimo šaltinio, + - prie maitinimo šaltinio ir - prie GND.

Jei naudojate iš anksto surinktą modulį, jums viskas gerai.

Jei naudojate tik IC, įsitikinkite, kad jis tinkamai prijungtas, ir būtinai įdėkite į jį radiatorių! Šie lustai labai įkaista, todėl dauguma gerų vairuotojų turi radiatorius.

4 žingsnis: pritvirtinkite mikrovaldiklį

Prijunkite mikrovaldiklį prie roboto. Aš naudoju „Arduino Uno Rev3“. Prijunkite keturis skaitmeninius mikrovaldiklio išėjimus prie variklio tvarkyklės loginės įvesties. Prijunkite mikrovaldiklio įžeminimo kaištį prie variklio tvarkyklės GND lizdo. Nejunkite variklio tvarkyklės 5V kaiščio prie mikrovaldiklio! Jis naudojamas tam tikrų tipų varikliams maitinti, o ne kaip maitinimo šaltinis ir tikrai ne mikrovaldikliui. Jei tai padarysite, galite sugadinti mikrovaldiklį. Prie mikrovaldiklio turėtumėte prijungti tik loginius kaiščius ir bendrą variklio tvarkyklės įžeminimo kaištį.

Šios jungtys naudojamos varikliams valdyti, naudojant vairuotojo loginius įėjimus.

5 žingsnis: įsitikinkite, kad viskas gerai

Grįžkite atgal ir įsitikinkite, kad viskas gerai. Patikrinkite laidus, įsitikinkite, kad kairieji varikliai yra prijungti atgal, įsitikinkite, kad jūsų 5V išvestis mikrovaldiklyje nėra prijungta prie variklio tvarkyklės 5 V išėjimo, ir patikrinkite, ar nėra kitų problemų. Įsitikinkite, kad visi jūsų varžtai yra priveržti, jūsų laidai yra prijungti, jūsų varikliai nėra užblokuoti ir laidai nėra sulaužyti.

Jei viskas gerai, pereikite prie kito žingsnio.

6 žingsnis: įdėkite bateriją

Įdėkite baterijas į roboto korpusą. Jei jie iškris, jie gali sulėtinti arba sustabdyti jūsų robotą, todėl būtinai pritvirtinkite juos važiuoklės viduje. Naudokite tvirtinimo laikiklį, šiek tiek klijų arba tiesiog užklijuokite juos, jei planuojate juos dažnai išimti. Taip pat įsitikinkite, kad akumuliatoriaus jungtys yra geros. Kartą turėjau robotą, kuris atsisakė pajudėti, ir aš kelias valandas vaikščiojau ratais, tikrinau savo programavimą, perjungiau variklius ir negalėjau rasti problemos. Aš net nusipirkau naują mikrovaldiklį, tik sužinojau, kad vienas iš variklio akumuliatoriaus laidų buvo atsilaisvinęs važiuoklės viduje. Tai puikus pavyzdys, kodėl prieš keisdami dalį visada turėtumėte patikrinti, ar nėra kitų problemų!

7 žingsnis: pritvirtinkite viską

Norėdami tvirtai pritvirtinti viską, naudokite mažus tvirtinimo varžtus. Prisukite variklio tvarkyklę ir mikrovaldiklį prie roboto korpuso ir įsitikinkite, kad varikliai yra saugūs. Įsitikinkite, kad duonos lenta taip pat yra tvirtai pritvirtinta.

Laidams tvarkyti naudokite užtrauktukus ar mažus juostos gabalus. Jums to nereikia daryti, tačiau tai neabejotinai leidžia robotui atrodyti geriau ir lengviau sekti, prie ko eina laidai. Be to, jei neturite užtrauktukų ar turite lengvai pakeisti laidus, galite juos sugrupuoti pagal spalvą. Pvz., Galite naudoti žalius laidus iš mikrovaldiklio į variklio tvarkyklę, raudonus maitinimo laidus, juodus laidus GND ir mėlynus laidus nuo variklio tvarkyklės iki variklių.

8 žingsnis: programa

Prijunkite mikrovaldiklį prie kompiuterio ir užprogramuokite. Pradėkite nuo paprastų veiksmų ir neapsunkinkite savęs. Pradėkite nuo tokio paprasto dalyko, kaip priversti robotą judėti į priekį. Ar galite paversti? Grįžti atgal? Sukti ratus? Saugokitės, programavimas reikalauja daug kantrybės ir paprastai trunka ilgiausiai. Žiūrėkite aukščiau pateiktą grafiką.

Viskas priklauso nuo tavęs!

9 žingsnis: priedai

Dabar, kai turite paprastą robotą, atėjo laikas pridėti papildomų funkcijų. Prijunkite ultragarso jutiklį, kad robotas išvengtų kliūčių. Arba servo variklis su kažkuo šauniu viršuje. Arba kai kurie mirksi šviesos diodai, kad paryškintų robotą. Atminkite, kad tai jūsų robotas, todėl tai priklauso nuo jūsų!

10 žingsnis: baigta

Sveikinimai! Dabar jūs turite veikiantį robotą! Praneškite komentaruose, ar jį sukūrėte, ir kokius priedus pridėjote.

Jei kas nors negerai, žr. Toliau pateiktą trikčių šalinimo pagalbą:

Robotas visiškai neįsijungia

Jūs žinote, kad robotas įjungtas, nes dauguma variklių vairuotojų ir mikrovaldiklių turi šviesas, rodančias, kad jie įjungti. Jei jie neįsijungia, tada:

• Pagrindinė baterija gali būti išsikrovusi arba išsikrovusi. Jei naudojate įkraunamą akumuliatorių, įkraukite jį. Jei naudojate įprastą bateriją, pakeiskite ją.
• Laidai gali būti prijungti neteisingai. Patikrinkite savo ryšius. Viena netinkama viela gali nutraukti viso roboto maitinimą.
• Laidai gali būti nutrūkę. Atrodo, kad tai, ko nesitikėtumėte rasti, tačiau pastebėjau, kad nutrūkę laidai iš tikrųjų yra gana dažni. Ieškokite sulūžusios ar nusitrynusios izoliacijos, mažų metalinių „adatėlių“, kyšančių iš vielos lizdų (kai kaištis laido gale atsiklijuoja ir įstringa), ar suskilusių laidų.
• Gali kilti problemų dėl variklio tvarkyklės arba mikrovaldiklio. Dėl gamybos defektų sistemos gali neįsijungti. Tokiu atveju pakeiskite mikrovaldiklį arba variklio tvarkyklę. Tai paskutinė išeitis, nes mikrovaldikliai ir ypač variklių vairuotojai kartais gali būti gana brangūs.

Robotas įsijungia, bet nejuda

Jei patvirtinote, kad robotas įjungtas, bet jis nejuda, tada:

• Variklio maitinimo šaltinis gali būti mažas arba tuščias. Pakeiskite bateriją. Mano patirtis rodo, kad šios baterijos išsikrauna gana greitai, nes varikliams paleisti reikia daug srovės.
• Gali kilti laidų problema. Pažvelkite į aukščiau esantį skyrių ir patikrinkite, ar laidai netinkamai įdėti ar nutrūkę.
• Varikliai gali būti sutrumpinti arba sudegti. Tai gana įprasta, todėl verta ieškoti. Įjunkite variklių tiesioginę galią ir pažiūrėkite, ar jie juda.
• Variklio vairuotojas gali būti pažeistas. Patikrinkite įtampą išėjimuose. Jei vairuotojo lemputė nedega, tai yra aiškus sugedusio įrenginio ženklas. BŪTINAI PATIKRINKITE VISKĄ! Be važiuoklės, variklio vairuotojas paprastai yra brangiausias roboto gabalas.
• Gali kilti programavimo problema. Man tai dažniausia problema. Didžiųjų ir mažųjų raidžių kalba (naudojama „Arduino“) viena klaida gali sugadinti visą jūsų programą. „Python“(„Raspberry Pi“kalba) taip pat gali turėti tam tikrų problemų.
• Mikrovaldiklis gali būti pažeistas. Kartais loginis signalas net nepasiekia variklio vairuotojo (yra priežastis neskubėti daryti išvados apie blogą vairuotoją). Tokiu atveju tiesiog pakeiskite.

Robotas įsijungia, bet juda nenormaliai

Jei robotas įsijungia, bet netikėtai pradeda judėti (pavyzdžiui, eina ratais, kai turėtų eiti į priekį), tada:

• Tikriausiai yra laidų problema. PIRMA PATIKRINK! Ar prisiminėte, kad vienos pusės viela buvo apversta?
• Gali būti programavimo klaida. Patikrinkite savo kodą, ar nėra problemų.
• Kartais sugadintas mikrovaldiklis gali išprotėti, pakartotinai siunčiant atsitiktinius signalus. Jei mikrovaldiklis tai daro, nesistenkite jo ištaisyti. Tai aiškus lusto, kuris buvo sugadintas nepataisomai, ženklas, todėl tiesiog eikite į priekį ir pakeiskite visą. Patikėkite, tas mikroschemas gamina robotai laboratorijoje. Žmonės jų tiesiog negali ištaisyti.
• Variklis gali būti pažeistas. Jei variklis neveikia arba veikia lėčiau, robotas judėdamas lėtai „nukryps“į vieną pusę. Yra trys būdai tai išspręsti. Jei galite, tiesiog padidinkite to konkretaus variklio įtampą, kad jis pasiektų tokį patį greitį kaip ir visi kiti. Jei ne, pabandykite uždėti rezistorius ant visų variklių, išskyrus pažeistą. Dėl to kiti varikliai sulėtėja iki pažeisto variklio greičio. Galų gale galite tiesiog pakeisti. Robotų pavarų varikliai paprastai yra gana pigūs, paprastai 2-3 USD. Palyginkite tai su variklio vairuotoju, kuris gali būti nuo 10 iki 200 dolerių.

Jei robotas nereaguoja į jutiklius

Jei robotas įsijungia ir juda įprastu būdu, tačiau „neklauso“jutiklių arba nereaguoja tinkamai, tai beveik visada yra vienas iš dviejų dalykų.

• Tikriausiai yra programavimo klaida. Jutiklius reikia kruopščiai sukalibruoti ir užprogramuoti. Kartą robotas nekontroliuojamai suko aplinkui, tik pastebėjau, kad netyčia nustatiau jį pasukti, kai jis pamato kažką ne 100, o 100 centimetrų atstumu. Jis nuolat matė sienas, todėl nuolatos sukasi.
• Kita dažniausiai pasitaikanti problema yra blogas laidas. Net vienas trūkstamas laidas gali neveikti jutiklio.

Jei reikia kitos pagalbos, žr. Aukščiau esančius skyrius arba „Google“ieškokite konkrečios problemos. Be to, jei turite klausimų, galite susisiekti su manimi [email protected].

Prašau pakomentuoti apie tai!