Robotic Rover: 10 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:10

Kumusta, ako si Proxy303, isang dalubhasa sa robotics. Sa tutorial na ito, magtuturo ako sa iyo kung paano bumuo ng iyong sariling robot tulad ng isa sa akin.

Hindi ko pinag-uusapan ang isa sa mga labis na naparangal na mga remote-control na kotse na tinatawag ng mga tao na robot. Ang isa sa mga napaka kahulugan ng isang robot ay hindi ito maaaring maging remote control. Ang robot na iyong itatayo ngayon ay isa na iyong itatayo, kawad, at programa. Pagkatapos ito ay nagsasarili. Nangangahulugan iyon na hindi ito kontrolado sa panlabas. Kinokontrol nito ang sarili. Matapos itong mabuo at ma-program, ginagawa ng robot ang lahat ng iba.

Mayroong limang pangunahing mga bahagi ng anumang robot:

• Isang chassis, na katawan ng iyong robot. Maaari kang bumili ng mga paunang naka-assemble na online na ito, o maaari kang gumawa ng sarili mo mula sa isang kit o mula sa simula.
• Isang micro-controller, na kung saan ay ang "utak" ng iyong robot. Ito ay isang maraming nalalaman circuit na maaaring mai-program upang gawin ang halos anumang bagay.
• Ang ilang mga motor, na nagpapahintulot sa iyong robot na ilipat. Hindi mo mabisang makontrol ang mga motor nang direkta sa isang micro-controller, kaya kailangan mo…
• Isang driver ng motor, na nagbibigay-daan sa iyo upang makontrol ang isang mas mataas na boltahe na motor na may isang mababang-boltahe na signal ng lohika.
• Isang mapagkukunan ng kuryente, kung saan pinapagana ang lahat. Para sa mga portable robot o mga gumagalaw, gumamit ng mga baterya. Kung hindi man, maaari kang gumamit ng isang module ng supply ng kuryente, tulad ng isa mula sa isang computer.

Mga gamit

Kakailanganin mong:

• Isang robot chassis (iminumungkahi ko ang Actobotics Runt Rover Whippersnapper, sapagkat ito ay may napakaraming magagandang aspeto, tulad ng isang unibersal na mount ng micro-controller, o ang mga mount mount ng sensor, o ang katunayan na ang lahat ay magkakasama lamang.) Ang anumang materyal na gumagana, kaya subukan ang plastik, kahoy, o kahit karton. Mag-ingat habang gumagamit ng metal, dahil maaaring maikli ang mga solder joint sa ilalim ng circuit boards, ngunit kung alam mo kung ano ang iyong ginagawa, magpatuloy at subukan ito. Ang robot chassis ay maaaring maging medyo mahal, pag-unning saanman mula 15 hanggang ilang daang dolyar.
• Isang micro-controller (Gumamit ako ng Arduino Mega 2560, ngunit gumagana rin ang isang Raspberry Pi.) Maaari itong mabili sa mga tindahan ng electronics, mga tindahan ng libangan, online, o anumang kung saan pa nagtitinda ng mga piyesa ng robot. Bagaman sila ay isa sa pinakamahalagang bahagi ng isang robot, sila ay talagang medyo mura, na kahit saan ay nasa pagitan ng 10-40 dolyar.
• Isang motor driver (Ginamit ko ang L298N dual motor driver) Ang mga ito ay maaaring medyo mahal, kaya't pakitunguhan mong mabuti ang iyo. Ang mga masamang batang lalaki ay idinisenyo para sa pagbomba ng maraming lakas sa mga motor, at sa gayon sila ay umiinit ng sobra. Siguraduhin na ang binili mo ay may heatsink, o kung hindi, dumikit. Tiyak na hindi mo nais ang driver ng motor na mag-init ng sobra at masira, gastos ka kahit saan mula 20 hanggang ilang daang dolyar para sa bago.
• Ilang wires ng breadboard. Hindi gaanong paliwanag ang kinakailangan dito, dahil mahahanap mo ang mga ito kahit saan.
• Ang ilang mga wire ng M-F DuPont. Sa halip na mga wire ng tinapay, na mayroong mga "karayom" ng metal sa magkabilang dulo, ang mga ito ay mayroong "karayom" sa isang dulo, at isang socket sa kabilang dulo.
• Isang dakot ng mga mounting turnilyo. Muli, hindi gaanong paliwanag ang kinakailangan. Kumuha ng maliliit na mga screw ng Phillips-head, karaniwang sukat.
• Isang pangunahing mapagkukunan ng kuryente upang mapagana ang micro-controller (Maaari kang makahanap ng murang mga rechargeable na lithium-ion na baterya sa online. Karaniwan akong gumagamit ng mga power bank na ginamit upang singilin ang mga telepono.)
• Isang mapagkukunan ng kuryente sa motor (gagana ang 6 na baterya ng AA para dito, ngunit maaari kang gumamit ng isa pang mapagkukunan ng kuryente kung nais mo. HUWAG gumamit ng isang 9V na baterya; wala lamang silang kasalukuyang para sa ganitong uri ng bagay. Panatilihin sa isip na idinisenyo ang mga ito upang magpatakbo ng mga detector ng usok, hindi mga robot.) Kung maaari, subukang makakuha ng isang rechargeable na mapagkukunan ng kuryente. Medyo mas mahal ito sa una, ngunit magtiwala ka sa akin. Kung gumagamit ka ng mga bateryang nag-iisang paggamit, mahahanap mo ang iyong sarili na dumadaan sa mga ito nang napakabilis, at ang gastos ng maraming mga baterya na iyon ay mabilis na mapagtagumpayan ang gastos ng ilang mga rechargeable na.

Maaaring gusto mo:

• Isang ultrasonic sensor. Hinahayaan ang iyong robot na makita ang mga bagay sa harap nito.
• Ilang servo motor. Sa halip na patuloy na umiikot, ang mga kapaki-pakinabang na motor na ito ay maaaring mai-program upang lumipat sa isang tukoy na anggulo at manatili doon.
• Isang dakot ng mga LED. Walang kinakailangang paliwanag. Naglagay ka ng kapangyarihan, nag-iilaw sila. Simple
• O anumang iba pang mga kalakip. Bakit hindi magdagdag ng isang braso ng robot? O ilang iba pang sensor?

Hakbang 1: Buuin ang Robot Chassis

Ipunin ang robot na chassis na iyong binili. Siguraduhin na ang lahat ay binuo nang maayos.

Sa Runt Rover Whippersnapper, lahat ay magkakasama lamang. Kung ang iyong chassis ay pinagsama-sama ng mga turnilyo, pagkatapos ay tiyakin na ang mga ito ay masikip, at ang iyong bot ay matibay. Magtiwala ka sa akin, walang mas masahol na ang pagkakaroon ng iyong proyekto ay nahuhulog lamang sa iyo - kung minsan literal! Gayundin, tiyakin na mayroong silid sa loob ng chassis. Isipin ang pagbili ng lahat, gumagastos ng higit sa 70 dolyar, upang malaman na ang isa sa iyong pangunahing mga sangkap ay hindi umaangkop sa loob ng bot!

Gayundin, tiyakin na ang mga motor ay nakakabit nang maayos at maaaring malayang lumiko. Minsan, ang isang piraso ng chassis na dumidikit ay maaaring hadlangan ang mga motor, kaya tiyaking walang makakapigil sa pag-on ng mga motor.

Hakbang 2: Pangunahing Kable

Ikonekta ang mga kaliwang bahagi ng motor sa bawat isa, sa parallel. Gawin ang pareho para sa tamang mga motor. Siguraduhin na ang kaliwang gilid na pulang mga wire ay naka-grupo sa kaliwang bahagi na itim na mga wire, at pareho para sa kanang bahagi. Ikonekta ang isang pulang kawad sa parehong RED wires ng kanang bahagi. Ikonekta ang isa pang pulang kawad sa pareho ng mga BLACK wires ng kaliwang bahagi (alam ko, tila paatras sa kaliwang bahagi, ngunit ito ay upang mapaunlakan ang katotohanang ang magkabilang panig na mga motor ay paikutin ang kabaligtaran.) Ulitin para sa mga itim na wires. Siguraduhing panatilihin ang mga wire para sa mga panig na naka-grupo. Gayundin, siguraduhin na ang mga kaliwang bahagi ng motor ay baligtad mula sa kung paano mo ito karaniwang kawad.

Hakbang 3: Ikonekta ang Driver ng Motor

Bago ka gumamit ng driver ng motor, KAILANGAN mong malaman kung paano ito gumagana. KUNG KONEKTO NINYONG MALI, MAAARI NINYO MAWALA ANG MICRO-CONTROLLER AT / O ANG MOTOR DRIVER!

Ang isang drayber ng motor ay isang uri ng nakahiwalay na circuit controller, nangangahulugang walang pisikal na koneksyon sa pagitan ng lugar ng lakas ng motor at ng lugar ng pagkontrol sa lohika. Karamihan sa mga mabubuti ay idinisenyo upang maiwasan ang anumang pagtulo ng kuryente sa micro-controller (na maaaring makapinsala o makasira dito.) Gayundin, ang karamihan sa mga mabubuti ay kadalasang hindi bababa sa $ 15, kaya't kung nakakita ka ng isang $ 2 na online, huwag mo itong bilhin! Personal kong natagpuan ang isang tulad nito, at tulad ng isang eksperimento, natigil ako dito at isinabit ito. Sinabi ng nagbebenta na ang driver ay na-rate para sa 12V. Ikinonekta ko ito sa 9V, at nagsimula itong manigarilyo. Lumabas, ang chip na ginamit nila ay na-rate lamang para sa 3V!

Ang isang driver ng motor ay may 2 mga lugar ng pag-input: Ang mga input ng kuryente at mga input ng lohika. Mayroon din itong dalawang mga lugar ng output: ang kanan at kaliwang panig. Narito ang lahat ng mga pin at kung ano ang ginagawa nila:

• Ang mga input ng lohika:

  • Kumukuha ang mga ito ng isang 3.3v signal ng lohika at ginagamit ito upang makontrol ang mga motor. Huwag kailanman ikonekta ang isang mataas na boltahe sa mga pin na ito.
  • Ikonekta ang mga ito sa mga output ng digital na lohika sa micro-controller.

• Ang mga input ng kuryente:

  • Ang Power In pin, ginamit para sa pag-power ng mga motor. Ang dami ng kuryenteng inilagay mo dito ay ang dami ng kuryente na ibobomba ng driver sa mga motor.
  • Ang pin ng GND, ginamit bilang isang karaniwang koneksyon sa lupa. Ginamit pareho para sa lakas at bilang pagbabalik para sa mga input ng lohika. Ang pin ng GND ay karaniwang naka-wire na may mga diode, upang maiwasan ang pagtulo ng kuryente sa lohika at mga power pin.
  • Ang 5V pin, ginamit para sa pag-power ng ilang mga uri ng motor. Naglabas ito ng 5 volts, kaya't huwag itong pagkakamali para sa isang pag-input ng kuryente. Ang kailangan lang nito ay isang pagsabog ng lakas sa maling pin sa iyong micro-controller upang tahimik at agad itong sirain.

• Ang mga output:

  • 1A at 1B, para sa isang motor o hanay ng mga motor.
  • 2A at 2B, para sa iba pang motor o hanay ng mga ito.

Pinapayagan ka ng isang drayber ng motor na kontrolin ang isang motor na may mataas na boltahe na may signal na mababang boltahe na lohika. Ang dahilan kung bakit mayroong dalawang mga input bawat motor ay upang makontrol mo rin ang direksyon.

Ikonekta ang mga output na 1A at 1B ng iyong driver ng motor sa mga motor na nasa kanang bahagi. Ikonekta ang mga output na 2A at 2B sa kaliwang mga motor (Tandaan! BACKWARDS!)

I-install ang baterya ng motor sa isang lugar sa loob ng iyong chassis ng robot, at ikonekta ito sa input ng kuryente ng iyong driver ng motor, na may + sa pag-input ng kuryente at - sa GND.

Kung gumagamit ka ng isang paunang natipon na module, magaling ka.

Kung gumagamit ka lamang ng isang IC, tiyaking naka-wire ito nang maayos, at tiyaking maglagay ng heatsink dito! Ang mga chips na ito ay umiinit nang labis, kaya't ang karamihan sa mga magagandang driver ay may heatsinks.

Hakbang 4: Ikabit ang Micro-controller

Ikabit ang iyong micro-controller sa robot. Ginamit ko ang Arduino Uno Rev3. Ikonekta ang apat na digital na output ng micro-controller sa pag-input ng lohika ng driver ng motor. Ikonekta ang ground pin ng micro-controller sa slot ng GND ng driver ng motor. Huwag ikonekta ang 5V pin sa driver ng motor sa micro-controller! Ginagamit ito para sa pagpapatakbo ng ilang mga uri ng motor, hindi bilang isang input ng kuryente, at tiyak na hindi para sa isang micro-controller. Kung gagawin mo ito, maaari mong mapinsala ang micro-controller. Dapat mo lamang ikonekta ang mga pin ng lohika at ang karaniwang ground pin sa driver ng motor sa micro-controller.

Ang mga koneksyon na ito ay ginagamit upang makontrol ang mga motor, gamit ang mga input ng lohika ng driver.

Hakbang 5: Siguraduhin na Mabuti ang Lahat

Bumalik at tiyakin na ang lahat ay mabuti. Suriin ang iyong mga kable, siguraduhin na ang mga kaliwang motor ay nakakonekta pabalik, siguraduhin na ang iyong 5V na output sa micro-controller ay hindi konektado sa 5V out sa driver ng motor, at suriin ang anumang iba pang mga isyu. Siguraduhin na ang lahat ng iyong mga turnilyo ay masikip, ang iyong mga wire ay naka-plug in, ang iyong mga motor ay hindi naka-block, at walang mga wire na nasira.

Kung ang lahat ay mabuti, pagkatapos ay magpatuloy sa susunod na hakbang.

Hakbang 6: I-install ang Baterya

Ipasok ang mga baterya sa chassis ng robot. Kung nahulog sila, maaari nilang pabagalin o itigil ang iyong robot, kaya tiyaking ligtas ang mga ito sa loob ng chassis. Gumamit ng isang mounting bracket, ilang pandikit, o i-tape lamang ang mga ito sa lugar kung balak mong ilabas sila nang madalas. Gayundin, tiyaking maganda ang iyong mga koneksyon sa baterya. Minsan ay nagkaroon ako ng isang robot na tumangging lumipat, at nagpunta ako sa mga bilog nang maraming oras, sinusuri ang aking programa, muling pag-rewire ng mga motor, at hindi makita ang problema. Natapos ko pa rin ang pagbili ng isang bagong micro-controller, natagpuan ko lamang na ang isa sa mga wire sa aking baterya ng motor ay maluwag sa loob ng chassis. Ito ay isang perpektong halimbawa kung bakit dapat mong laging suriin ang iba pang mga isyu bago palitan ang isang bahagi!

Hakbang 7: Ikabit ang Lahat

Gumamit ng maliliit na mounting screws upang ligtas na ikabit ang lahat. I-screw ang driver ng motor at micro-controller papunta sa chassis ng robot, at tiyaking ligtas ang mga motor. Siguraduhin na ang breadboard ay ligtas na nakakabit din.

Gumamit ng mga kurbatang zip o maliliit na piraso ng tape upang ayusin ang iyong mga wire. Hindi mo kailangang gawin ito, ngunit tiyak na ginagawang mas mahusay ang robot, at ginagawang mas madali upang subaybayan kung anong mga wire ang pupunta sa ano. Gayundin, kung wala kang mga kurbatang zip, o kailangang madaling palitan ang mga wire, maaari mong i-grupo ang mga ito ayon sa kulay. Halimbawa, maaari kang gumamit ng mga berdeng wires mula sa micro-controller hanggang sa driver ng motor, mga pulang wire para sa lakas, mga itim na wires para sa GND, at mga asul na wires mula sa driver ng motor patungo sa mga motor.

Hakbang 8: Programa

I-hook up ang micro-controller sa isang computer at i-program ito. Magsimula nang simple, at huwag madaig ang iyong sarili. Magsimula sa isang bagay na kasing simple ng paggawa ng robot na sumulong. Maaari mo bang gawin ito? Umatras? Paikutin sa mga bilog? Mag-ingat, ang programa ay nangangailangan ng maraming pasensya, at kadalasang tumatagal. Sumangguni sa grap sa itaas.

Bahala ka!

Hakbang 9: Mga Attachment

Ngayon na mayroon kang isang simpleng pag-set up ng robot, oras na upang magdagdag ng ilang mga karagdagang tampok. Maglakip ng isang ultrasonic sensor upang payagan ang robot na maiwasan ang mga hadlang. O isang servo motor, na may cool na bagay sa itaas. O ilang mga kumikislap na LEDS upang magpasaya ng bot. Tandaan, ito ang iyong robot, kaya nasa sa iyo!

Hakbang 10: Tapos Na

Congrats! Mayroon ka na ngayong gumaganang robot! Mangyaring mag-post sa mga komento kung itinayo mo ito, at kung anong mga kalakip ang naidagdag mo.

Kung may anumang naging mali, mangyaring sumangguni sa tulong sa pagto-troubleshoot sa ibaba:

Ang robot ay hindi naka-on ang lahat

Alam mo na nakabukas ang robot dahil ang karamihan sa mga driver ng motor at micro-controler ay may ilaw na nagpapahiwatig na naka-on na sila. Kung hindi sila buksan, kung gayon:

• Ang pangunahing baterya ay maaaring mababa o walang laman. Kung gumagamit ka ng isang rechargeable na baterya, pagkatapos ay singilin ito. Kung gumagamit ka ng isang regular na baterya, pagkatapos ay palitan ito.
• Ang mga wire ay maaaring konektado nang mali. Suriin ang iyong mga koneksyon. Ang isang solong hindi nakalagay na kawad ay maaaring putulin ang lakas para sa buong robot.
• Maaaring masira ang mga wire. Mukhang isang bagay na hindi mo inaasahan na makahanap, ngunit nalaman ko na ang mga sirang wire ay talagang karaniwang. Maghanap ng sirang o nakabalot na pagkakabukod, maliit na metal na "karayom" na dumidikit mula sa mga socket ng kawad (kapag ang pin sa dulo ng kawad ay natanggal at natigil), o nahati ang mga wire.
• Maaaring may problema sa driver ng motor o micro-controller. Ang mga depekto sa paggawa ay maaaring maging sanhi ng hindi pag-on ng mga system. Sa kasong iyon, palitan ang micro-controller o driver ng motor. Ito ang huling paraan, dahil ang mga micro-controler at lalo na ang mga driver ng motor ay paminsan-minsan ay mas mahal.

Ang robot ay nakabukas ngunit hindi gumagalaw

Kung nakumpirma mo na ang robot ay nakabukas, ngunit hindi ito gumagalaw, kung gayon:

• Ang pinagmulan ng kuryente ng motor ay maaaring mababa o walang laman. Palitan ang baterya. Sa aking karanasan, ang mga bateryang ito ay naubusan nang napakabilis, dahil tumatagal ng maraming kasalukuyang upang magpatakbo ng mga motor.
• Maaaring may problema sa mga kable. Tingnan ang seksyon sa itaas at suriin para sa hindi nakalagay o sirang mga wire.
• Ang mga motor ay maaaring maiksi o masunog. Ito ay medyo karaniwan, kaya't sulit itong hanapin. Mag-apply ng direktang lakas sa mga motor at alamin kung gumalaw ang mga ito.
• Maaaring mapinsala ang driver ng motor. Suriin ang boltahe sa mga output. Kung ang ilaw sa driver ay patay, ito ay isang malinaw na pag-sign ng isang sira unit. Siguraduhin na Suriin ang LAHAT NG IBA PA! Bukod sa chassis, ang driver ng motor ay karaniwang ang pinakamahal na piraso ng isang robot.
• Maaaring may isyu sa pagprograma. Para sa akin, ito ang pinakakaraniwang problema. Sa case-sensitive na wika ng C (ginamit sa Arduino), ang isang solong pagkakamali ay maaaring makasira sa iyong buong programa. Ang Python (ang wika ng Raspberry Pi) ay maaari ding magkaroon ng ilang mga isyu.
• Maaaring mapinsala ang micro-controller. Minsan, ang signal ng lohika ay hindi maabot ang driver ng motor (may dahilan na hindi tumalon hanggang sa pagtatapos ng isang masamang driver). Kung sakali, palitan lamang ito.

Ang robot ay nakabukas ngunit gumagalaw sa isang hindi normal na paraan

Kung ang robot ay naka-on, ngunit nagsisimulang gumalaw sa isang hindi nilalayon na paraan (halimbawa, pumupunta sa mga bilog kung kailan ito dapat na pasulong), pagkatapos:

• Marahil ay may isang isyu sa mga kable. Suriin MUNA ITO! Naalala mo bang i-wire ang isang panig na baligtad?
• Maaaring may error sa pagprograma. Suriin ang iyong code para sa mga isyu.
• Minsan, ang isang nasirang micro-controller ay maaaring mabaliw, paulit-ulit na nagpapadala ng mga random signal. Kung gagawin ito ng isang micro-controller, huwag mag-abala na subukang ayusin ito. Ito ay isang malinaw na tanda ng isang maliit na tilad na nasira na lampas sa pag-aayos, kaya't magpatuloy lamang at palitan ang buong bagay. Tiwala sa akin, ang mga chips na iyon ay ginawa ng mga robot sa isang lab. Hindi lang sila maaayos ng mga tao.
• Maaaring masira ang isang motor. Kung ang isang motor ay hindi tumatakbo, o tumatakbo sa isang mas mabagal na bilis, kung gayon ang robot ay dahan-dahang "naaanod" sa isang gilid habang gumagalaw ito. Mayroong tatlong paraan upang malutas ito. Kung nagagawa mo, palakasin lamang ang boltahe sa tukoy na motor na iyon upang maiakyat ito sa parehong bilis ng lahat ng iba pa. Kung hindi, subukang ilagay ang mga resistors sa lahat ng mga motor maliban sa napinsala. Pinapabagal nito ang iba pang mga motor sa bilis ng napinsala. Panghuli, mapapalitan mo lang ito. Ang mga motor gear ng robot ay madalas na maging mura, kadalasan sa 2-3 dolyar. Ihambing iyon sa isang driver ng motor, na maaaring saanman sa pagitan ng 10-200 dolyar.

Kung ang robot ay hindi tumugon sa mga sensor

Kung ang robot ay lumiliko at gumagalaw sa isang normal na paraan, ngunit hindi "nakikinig" sa mga sensor o hindi tumutugon sa tamang paraan, halos palaging isa ito sa dalawang bagay.

• Marahil ay may error sa pagprogram. Ang mga sensor ay dapat na maingat na mai-calibrate at mai-program. Minsan ay nagkaroon ako ng isang robot na umiikot sa paligid na hindi mapigilan, lamang nalaman kong hindi ko sinasadyang itakda ito upang lumiko kapag nakakita ito ng isang bagay sa loob ng 100 metro sa halip na 100 sentimetro. Patuloy nitong nakita ang mga dingding, na ginagawa itong patuloy na pagliko.
• Ang iba pang pinaka-karaniwang problema ay hindi magandang kable. Kahit na isang nawawalang kawad ay maaaring gawing hindi nagagamit ang sensor.

Para sa anumang iba pang tulong, tingnan ang mga seksyon sa itaas o i-google ang tukoy na problema na mayroon ka. Gayundin, maaari kang makipag-ugnay sa akin sa [email protected] kung mayroon kang anumang mga katanungan.

Mangyaring magkomento tungkol dito!