Bumuo ng isang Telepresence Robot na Kinokontrol sa pamamagitan ng Wifi: 11 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Ang proyektong ito ay tungkol sa pagbuo ng isang robot na maaaring makipag-ugnay sa isang malayong kapaligiran at makontrol mula sa anumang bahagi ng mundo gamit ang Wifi. Ito ang aking huling taon na proyekto sa engineering at marami akong natutunan tungkol sa electronics, IoT at programa kahit na. Ang proyektong ito ay nakatuon sa mga taong may mga kapansanan sa lokomotion dahil nahihirapan silang gumalaw sa paligid kaya madaling matulungan sila ng isang telepresence robot.

Mayroong 2 mga system sa loob ng proyekto upang ito ay matagumpay. Motion control ng iyong kamay upang ilipat ang robotic hand at mobile app na kumokontrol sa base ng motor.

Nasa ibaba ang dokumento at pagtatanghal ng Telepresence V1 kaya makakakuha ka ng mas malalim na pag-unawa.

Oras Upang Buuin ito!

Mga gamit

Maraming mga tool at sangkap ang kinakailangan para sa proyektong ito. Nagkakahalaga ito sa akin sa paligid ng 1000 AED (270 $) kaya tiyaking mayroon kang badyet na iyon. Narito ang mga sangkap na kakailanganin mo: -

1. Node MCU x 3
2. L298N DC Motor Driver x 1
3. 12V Power supply x 1
4. LM2596 Step-Down Voltage Regulator x 1
5. MPU9250 IMU sensor x 2
6. Servo Motors (10-20kg Torque) x 4
7. magaan na kahoy na 1x1m
8. 8M na sinulid na mga metal rod: 1m x 2
9. 3D Printer (30x30cm)
10. pamutol ng kahoy at driller
11. Mga de-kuryenteng wire, jumper wires, at breadboard
12. Buong manggas ng braso
13. 12V DC Motor (25kg.cm) x 2
14. 3-inch caster wheel x 1
15. 6cm gulong gulong na may tornilyo na mount x 2
16. Kit ng panghinang

Hakbang 1: Paano Ito Gumagawa?

Ito ang tsart ng daloy ng komunikasyon upang maunawaan mo kung paano nakikipag-usap ang mga bahagi sa bawat isa. Gumagamit kami ng Data Transfer Network na tinatawag na PubNub bilang isang IoT platform na maaaring magpadala ng mga real-time na mensahe sa loob lamang ng 0.5 segundo! Iyon ang pinakamabilis na tugon na maaari naming makuha at mas mahalaga ito sa aming proyekto dahil gagamitin namin ang aming kamay upang makontrol ang braso ng robot sa real-time.

Ang lahat ng Nodemcu's ay ginagamit para sa pagpapadala at pagtanggap ng data. Mayroong 2 indibidwal na mga sistemang kasangkot dito kung saan ang Nodemcu sa braso ay nagpapadala ng data ng sensor ng paggalaw sa PubNub at iyon ay natanggap ng Nodemcu sa robotic arm. para sa pangunahing paggalaw, ang mobile app ay nagpapadala ng data para sa x, y coordinate mula sa joystick at na natanggap ng Nodemcu sa base na maaaring makontrol ang motor sa pamamagitan ng driver. Yun lang sa ngayon.

Hakbang 2: Disenyo

Ang disenyo sa itaas ay magbibigay sa iyo ng isang ideya tungkol sa kung paano ang hitsura ng istraktura. Maaari mong i-download ang mga cad file upang magkaroon ng isang mas mahusay na hitsura. Ang base ng rover ay suportado ng 3 gulong kung saan ang 2 ay DC motor sa likod at isang caster wheel sa harap. Dahil sa paggalaw ng robotic arm, napansin ko ang kawalang-tatag sa base upang maaari mong isaalang-alang ang pagdaragdag ng 2 mga gulong sa caster sa harap. Ang ilalim at tuktok na kahoy na base ay suportado ng mga sinulid na tungkod na na-sandwich ng mga nut. Siguraduhin na gumagamit ka ng lock nut dahil gagawin nitong permanenteng masikip para sa pangmatagalan.

Mag-download ng File ng Pinagmulan ng Disenyo - Disenyo ng Telepresence

Hakbang 3: Pag-print ng 3D ng Pagkalkula ng Arm at Torque

Ang braso ng telepresence robot ay isang simpleng disenyo sa hugis ng kahon upang madali itong mai-print ng 3d na may minimum na halaga ng filament. Ang haba nito ay tungkol sa 40cm na kasing haba ng isang braso ng tao. Ang haba ng robotic arm ay batay sa metalikang kuwintas na itinaas ng mga motor na servo. Maaari mong matagpuan ang pagkalkula ng metalikang kuwintas sa larawan sa itaas kasama ang mga pagtutukoy ng servo motor na ginamit ko upang maipasadya mo ang disenyo sa iyong mga pangangailangan. Ngunit iwasan ang paggamit ng maximum na metalikang kuwintas ng servo motor dahil magtatapos na ang makapinsala sa motor sa pangmatagalan.

I-download ang mga 3D Pag-print ng mga file sa ibaba, i-print ito at magpatuloy.

Hakbang 4: Paggawa at pagpupulong ng Base

Narito ang mga hakbang na maaari mong sundin para sa katha: -

1. Gupitin ang sinulid na metal na tungkod sa midpoint gamit ang lagari
2. Gumamit ng woodcutter upang makagawa ng 2 piraso ng kahoy na 40x30cm
3. I-drill ang kinakailangang mga butas sa tuktok at ibabang base tulad ng pagguhit sa itaas
4. Simulang ilakip ang DC motor & caster gulong sa ilalim na base
5. Para sa paggawa ng isang butas na rektanggulo sa tuktok na base, gumawa muna ng isang pabilog na butas gamit ang driller at pagkatapos ay ipasok ang woodcutter sa butas at i-trim ito sa mga gilid upang makagawa ng isang rektanggulo.

kung nagtataka ka kung bakit ang kanang itaas na butas ay inilalagay pabalik, sa gayon ay dahil hindi ako sigurado kung ilalagay ko ang robotic arm sa kanang sulok sa gitna. Ang paglalagay nito sa gitna ay isang mas mahusay na pagpipilian dahil sa balanse ng timbang.

Hakbang 5: Assembly of Robotic Arm

Ang Assembly of Robotic Arm ay nangangailangan ng espesyal na pansin. Maliban sa pagpupulong ng mekanikal, kailangan mong tiyakin na ang servo motor ay nasa tamang anggulo kapag naipon ito. Sundin ang diagram sa itaas upang bigyan ka ng isang ideya tungkol sa kung aling anggulo ang motor na servo ang maitakda sa lahat ng mga motor bago tipunin ang anumang nasa itaas. Subukang gawing tama ang bahaging ito kung hindi man ay magtatapos ka ulit sa iyo.

Gamitin ang template ng code sa ibaba upang maitakda ang eksaktong anggulo ng servo gamit ang Arduino o Nodemcu. Marami nang impormasyon tungkol sa online na ito kaya't hindi ako magiging detalyado.

# isama

Servo servo;

int pin =; // ilagay ang pin number kung saan nakakabit ang servo data pin sa arduino

walang bisa ang pag-setup () {

servo.attach (pin);

}

void loop () {

int anggulo =; // anggulo kung saan kailangan mong itakda

servo.write (anggulo);

}

Hakbang 6: Circuit ng Arm Controller

Ang pagpupulong ng arm controller ay simpleng gawin. Gumamit ako ng isang mahabang manggas at ikinabit ang mga sensor, Nodemcu at breadboard na may pananahi. Siguraduhin na ang oryentasyon ng sensor ay nasa parehong direksyon tulad ng imahe sa itaas ng controller. Panghuli, sundin ang circuit diagram at i-download ang code sa ibaba.

Hakbang 7: Circuit ng Telepresence Robot

Sundin ang circuit diagram sa parehong paraan. I-cross-check ang mga pinout ng suplay ng kuryente na ginagamit mo upang maiwasan ang mga maikling circuit. Itakda ang boltahe ng output ng buck converter sa 7V dahil iyon ang average na boltahe ng lahat ng mga motor na servo. Ang tanging lugar na maaari kang maghinang ay ang mga terminal ng base DC motor dahil gumagamit ito ng maraming kasalukuyang kaya kailangan na masikip ng bahagyang mas makapal na wire na elektrisidad. Kapag kumpleto na ang circuit, sa paglaon ay mai-upload mo ang 'arm_subscriber.ino' sa Nodemcu na kumokonekta sa braso at 'base.ino' upang mai-upload sa base Nodemcu.

Hakbang 8: Mobile App

Ito ang mobile upang makontrol ang lokomotion. Kapag inilipat mo ang joystick, ipinapadala nito ang X, Y na coordinate sa circle ng joystick sa Pubnub at natanggap ng Nodemcu sa base. Ang X, Y coordinate na ito ay na-convert sa anggulo at ginagamit ito maaari naming makita kung aling direksyon ang pupunta sa robot. Ang paggalaw ay ginagawa sa pamamagitan ng pag-on / off at pagbabago ng direksyon ng dalawang motor. Kung ang utos ay Ipasa pagkatapos ang parehong mga motor ay pasulong sa buong bilis, kung kaliwa pagkatapos ay ang kaliwang motor ay babalik at ang tamang motor ay pasulong at iba pa.

ang pag-andar sa itaas ay maaaring gawin lamang gamit ang mga pindutan din sa halip na isang joystick ngunit pinili ko ang joystick upang makontrol din ang bilis ng motor. Gayunpaman, hindi gumana ang aking pin na paganahin sa Nodemcu kaya't iniwan ko ang bahaging iyon. Nagdagdag ako ng isang code ng kontrol sa bilis sa base.ino kung sakali bilang isang komento.

Maaari mong makuha ang pinagmulang file.aia sa ibaba na maaaring mai-edit gamit ang imbentor ng MIT app. Kailangan mong gawin ang isang pangunahing pagsasaayos sa app na sasabihin ko sa susunod na hakbang.

Hakbang 9: Lumikha ng Account sa Pubnub at Kunin ang mga Susi

Oras na nito upang gawin ang panghuling hakbang na kung saan ay upang mai-configure ang iyong IoT platform. Ang Pubnub ay ang pinakamahusay dahil ang data transfer ay nangyayari nang real-time at tumatagal lamang ng 0.5 segundo upang ilipat. Bukod dito, maaari kang magpadala ng 1 milyong mga puntos ng data bawat buwan sa gayon ito ang aking personal na paboritong platform.

Pumunta sa PubNub at likhain ang iyong account. Pagkatapos ay pumunta sa mga menu ng Apps sa kaliwang menu at i-click ang pindutang tinatawag na "+ Lumikha ng Bagong App" sa kanan. Matapos pangalanan ang iyong app, makikita mo ang larawan sa itaas ng publisher at subscriber key. Iyon ang gagamitin namin upang ikonekta ang mga aparato.

Hakbang 10: Idagdag ang mga Susi sa Code at Mag-upload

Kailangan namin ng 4 na bagay upang ang aparato ay maaaring makipag-usap sa bawat isa: - pubkey, subkey, channel at wifi.

ang pubkey at subkey ay mananatiling pareho sa lahat ng Nodemcu at mobile app. Ang 2 mga aparato na nakikipag-usap sa bawat isa ay dapat magkaroon ng parehong pangalan ng channel. Dahil ang mobile app at base ay nakikipag-usap sa gayon magkakaroon ng parehong pangalan ng channel na katulad para sa controller at robotic hand. Sa wakas, kailangan mong ilagay ang mga kredensyal ng wifi sa bawat Nodemcu upang maaari itong kumonekta sa wifi sa simula. Naidagdag ko na ang pangalan ng channel kaya ang wifi at pub / sub key ang idaragdag mo mula sa iyong account.

Tandaan: - Maaari lamang kumonekta ang Nodemcu sa wifi na maaaring ma-access nang walang webpage bilang intermediate. Kahit na para sa aking huling pagtatanghal kailangan kong gumamit ng mobile hotspot dahil ang wifi sa unibersidad ay na-drag.

Hakbang 11: Konklusyon

Kung naabot mo hanggang dito pagkatapos ay Napakagaling! Inaasahan kong nakakuha ka ng isang bagay na may halaga mula sa artikulong ito. Ang proyektong ito ay may maliit na mga limitasyon na nais kong sabihin sa iyo bago mo ito isagawa. Narito ang ilang sa ibaba: -

Biglang Kilusan ng Robotic Arm: -

Mayroong maraming biglaang paggalaw ng robotic arm. Ito ay dahil sa 0.5 segundo ng pagkahuli para sa impormasyon ng sensor upang ilipat bilang isang kilusan ng servo. Nasira ko pa ang 2 ng servo motor kaya't huwag mong ilipat ang iyong braso nang napakabilis. Maaari mong malutas ang problemang ito sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga intermediate na hakbang sa pagitan ng orihinal na kilusan upang lumikha ng makinis na paggalaw.

Walang tigil sa paggalaw ng base: -

kapag ginagalaw ko ang robot sa isang direksyon sa pamamagitan ng isang mobile app, ang robot ay patuloy na gumagalaw sa parehong direksyon kahit na itinaas ko ang aking mga daliri. Nakakainis ito dahil palagi kong pinapatay ang lakas upang matigil ang paggalaw. Ipinasok ko ang stopping code sa app ngunit hindi pa rin ito gumana. Maaari itong maging isang problema sa mismong app. Siguro maaari mong subukang lutasin ito at ipaalam sa akin.

Walang Video Feed: -

Nang walang video feed na nagmumula sa isang robot patungo sa tao, hindi kami makakalat sa malayo mula sa gumagamit. Nais kong idagdag ito nang una ngunit mangangailangan ng mas maraming oras at pamumuhunan kaya't iniwan ito.

Maaari mong gawin ang proyektong ito nang higit pa sa pamamagitan ng paglutas ng problema sa itaas. Kapag ginawa mo pagkatapos ay ipaalam sa akin. Paalam

Para sa higit pang mga proyekto bisitahin ang aking portfolio website

Runner Up sa Paligsahan sa Robotics