Remote na Kinokontrol na 6WD Lahat ng Terrain Robot: 10 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Karamihan sa mga robot na itinayo ko sa ngayon ay 4 na mga robot na may gulong na may kapasidad ng pag-load ng maraming kilo. Sa oras na ito ay nagpasya akong bumuo ng isang mas malaking robot na madaling magtagumpay sa iba't ibang mga hadlang sa paraan nito at makakilos na may isang karga na hindi bababa sa isang dosenang kilo. Ipinagpalagay ko rin na ang robot ay dapat makaya sa mahirap na lupain tulad ng buhangin, niyebe at durog na bato. Upang magawang posible, nagtayo ako ng isang 6-wheel chassis na nilagyan ng 6 na motor na may sapat na mataas na lakas at angkop na driver ng motor at power supply. Nais ko rin na makontrol ang aking robot mula sa isang malayong distansya (hindi bababa sa 200 metro) kaya gumamit ako ng isang mahusay na kalidad na 2.4GHz transmitter at receiver.

Kapag natugunan ang lahat ng kinakailangan sa itaas at matagumpay ang mga unang pagsubok, nagpasya akong palawakin ang proyekto gamit ang isang manipulator at dalawang camera. Salamat sa imahe mula sa camera maaari mong makontrol ang robot kahit na wala ito sa paningin. Pinapayagan ng tampok na ito ang operator ng robot na magsagawa ng mga gawain sa remote na inspeksyon sa mga lugar na mahirap i-access o mapanganib para sa mga tao.

Mula sa paglalarawan ng proyektong ito matututunan mo kung paano:

• bumuo ng isang 6 wheeled robot chassis na may kakayahang magdala ng kahit isang dosenang kilo

  • Pinapayagan kang magdala ng mas mabibigat na mga item
  • posibleng komersyal na paggamit at hindi lamang isang robot bilang laruan!
• malayuang kontrolin ang gayong robot mula sa isang malayong distansya
  • magbigkis ng isang 2.4 GHz transmitter sa isang receiver
  • basahin ang mga utos mula sa isang 2.4 GHz na tatanggap sa pamamagitan ng Arduino
  • kontrol sa posisyon ng robot

• itakda ang preview mula sa mga camera sa iyong computer o smartphone

  pagpapatupad ng wireless na malayuan na paghahatid ng video sa 5.8 GHz

Mga parameter ng robot (pangunahing bersyon):

• Mga panlabas na sukat (LxWxH): 405x340x120 mm
• Kabuuang timbang: 5 kg
• Ground clearance: 45 mm

Pinalawak na bersyon (na may isang manipulator at isang camera):

• Mga panlabas na sukat (LxWxH): 405x340x220 mm (robot na inihanda para sa transportasyon)
• Kabuuang timbang: 6.5 kg

Hakbang 1: Ang Listahan ng Mga Bahagi at Materyales

Ang chassis ng robot ay ganap na ginawa mula sa aluminyo at duralumin. Sa proyektong ito Gumamit ako ng 6 Mga gulong ng Monster Truck na may diameter na 125 mm na ginagawang madali upang mapagtagumpayan ang maliliit na hadlang. Ang robot ay hinihimok ng 6 na may mataas na lakas na 12 V na brushing DC na motor (180 RPM, 27 kg-cm) na may mga metal na gears. Bilang isang driver ng motor maaari kang gumamit ng anumang driver na maaaring magbigay ng isang tuloy-tuloy na kasalukuyang hindi bababa sa 10A bawat motor hal.: VNH2SP30, BTS7960B.

Mga bahaging kinakailangan sa proyektong ito:

1. Mataas na Torque Gear Reducer DC Motor 12V 180RPM x6
2. 6mm Hex DC Gear Motor Connector x6
3. Emergency Stop Switch x1
4. Hindi Kinakalawang na Asero Power Push Button Switch x2
5. 7.4V 2700mAh 10C Lipo Battery x1
6. 11.1V 5500mAh 3S 45C Lipo Battery x1
7. Motor Driver hal.: VNH2SP30 x6 o BTS7960B x2
8. Arduino mega 2560 x1
9. Wheel Rim at Mga Gulong HSP 1:10 Monster Truck x2
10. Micro USB Board x1

Kontrolin:

1. FrSky TARANIS Q X7 2.4GHz 7CH Transmitter x1
2. FrSky V8FR-II 2.4GHz Tagatanggap x1

Mga Materyales (chassis):

1. Duralumin sheet 2mm makapal (LxW): 345x190 mm x2
2. Ang hugis ng L na anggulo ng bracket ng anggulo na 2mm makapal: 190x40x20 mm x2
3. C-hugis ng aluminyo anggulo bracket 2mm makapal: 341x40x20 mm x2

4. Nuts at bolts:

   • M3 10 mm x10
   • M2 6 mm x8

Mga tool:

HILDA Electric Mini Drill

Pinahabang bersyon:

1. RunCam Split camera x1
2. 2 axis gimbal x1
3. Robotic Arm x1
4. Robot metal gripper x1

5. VL53L0X Laser ToF Sensor x1

Hakbang 2: Pag-iipon ng Robot Chassis

Ang pagtitipon ng mga chassis ng robot ay medyo madali. Ang lahat ng mga hakbang ay ipinapakita sa mga larawan sa itaas. Ang pagkakasunud-sunod ng pangunahing operasyon ay ang mga sumusunod:

1. Mag-drill ng 3 butas na may diameter na 13 mm sa mga profile sa gilid ng aluminyo (Mga butas para sa motor shaft)
2. Mag-drill ng 6 na butas na may diameter na 3 mm sa mga profile sa gilid ng aluminyo (Mga butas na ikinakabit ng mga motor sa profile)
3. I-screw ang DC motors sa mga profile ng panig ng aluminyo
4. I-tornilyo ang mga profile ng panig ng aluminyo na may DC motors sa base
5. I-tornilyo ang harap at likurang profile sa base
6. I-install ang kinakailangang mga switch ng kuryente at iba pang elektronikong sangkap (tingnan sa susunod na seksyon)

Hakbang 3: Koneksyon ng Mga Elektronikong Bahagi

Ang pangunahing controller sa sistemang elektronikong ito ay ang Arduino Mega 2560. Upang makontrol ang anim na motor ay gumamit ako ng dalawang BTS7960B Motor Drivers (H-Bridges). Tatlong mga motor sa bawat panig ay konektado sa isang motor driver. Ang bawat isa sa Driver ng Motor ay maaaring mai-load ng kasalukuyang hanggang sa 43A na nagbibigay ng sapat na margin ng kapangyarihan kahit para sa mobile robot na gumagalaw sa magaspang na lupain. Ang elektronikong sistema ay nilagyan ng dalawang mapagkukunan ng kuryente. Isa para sa pagbibigay ng DC motors at servos (LiPo baterya 11.1V, 5500 mah) at ang iba pa upang makapagtustos ng Arduino, module ng bluetooth, fpv camera at sensor (LiPo na baterya 7.4V, 2700 mah).

Ang mga koneksyon ng mga electronic module ay ang mga sumusunod:

BTS7960 -> Arduino Mega 2560

• MotorRight_R_EN - 22
• MotorRight_L_EN - 23
• MotorLeft_R_EN - 26
• MotorLeft_L_EN - 27
• Rpwm1 - 2
• Lpwm1 - 3
• Rpwm2 - 4
• Lpwm2 - 5
• VCC - 5V
• GND - GND

FrSky V8FR-II 2.4GHz Receiver -> Arduino Mega 2560

• ch2 - 7 // Aileron
• ch3 - 8 // Elevator
• VCC - 5V
• GND - GND

Ang mga wired na koneksyon sa pagitan ng 2.4 GHz receiver at ang Arduino ay ipinapakita sa diagram ng mga kable sa itaas. Ikonekta ang mga wire ng kuryente na 5V at GND mula sa Arduino sa mga pin ng tatanggap + (VCC) at - (GND) ayon sa pagkakabanggit. Bilang karagdagan, dapat mong ikonekta ang mga ginamit na channel ng tatanggap (ch2 at ch3) sa mga digital na pin ng Arduino (hal. 7 at 8 tulad ng sa programa). Kung nagsisimula ka lamang matuto ng electronics at hindi mo alam kung paano ikonekta ang supply ng kuryente, mga switch at driver ng motor, ang diagram ng mga kable na ito mula sa aking katulad na proyekto ay magiging kapaki-pakinabang. Bago simulan ang kontrol ng robot mula sa 2.4 GHz Taranis Q X7 2.4GHz transmitter dapat mo nang dati ay iginapos ang transmitter sa receiver. Inilalarawan nang detalyado ang pamamaraang umiiral sa aking video.

Hakbang 4: Arduino Mega Code

Inihanda ko ang sumusunod na sample na mga programa ng Arduino:

• Pagsubok sa RC 2.4GHz Receiver
• 6WD Pagkontrol ng Robot

Ang unang programa na "RC 2.4GHz Receiver Test" ay magbibigay-daan sa iyo upang madaling simulan at suriin ang 2.4 GHz receiver na konektado sa Arduino, ang pangalawang "6WD Robot Control" ay nagbibigay-daan upang makontrol ang paggalaw ng robot. Bago isulat at mai-upload ang sample na programa, tiyaking napili mo ang "Arduino Mega 2560" bilang target na platform tulad ng ipinakita sa itaas (Arduino IDE -> Mga Tool -> Board -> Arduino Mega o Mega 2560). Ang mga utos mula sa Taranis Q X7 2.4 GHz transmitter ay ipinapadala sa tatanggap. Ang mga channel 2 at 3 ng tatanggap ay konektado sa mga digital na pin ng Arduino na 7 at 8 ayon sa pagkakabanggit. Sa pamantayang Arduino ng silid aklatan maaari nating makita ang pagpapaandar na "pulseIn ()" na nagbabalik ng haba ng pulso sa mga microsecond. Gagamitin namin ito upang basahin ang signal ng PWM (Pulse Width Modulation) mula sa tatanggap na proporsyonal sa ikiling ng transmitter's control stick. Ang pagpapaandar ng pulseIn () ay tumatagal ng tatlong mga argumento (pin, halaga at timeout):

• pin (int) - ang bilang ng pin kung saan mo nais basahin ang pulso
• halaga (int) - uri ng pulso na babasahin: alinman sa TAAS o Mababa
• timeout (int) - opsyonal na bilang ng mga microsecond upang maghintay para makumpleto ang pulso

Ang binasang halaga ng haba ng pulso ay mai-map sa isang halaga sa pagitan ng -255 at 255 na kumakatawan sa pasulong / paatras ("ilipatValue") o lumiko sa kanan / kaliwa ("turnValue") na bilis. Kaya, halimbawa kung itulak natin ang control stick nang buong pasulong dapat nating makuha ang "moveValue" = 255 at tuluyang itulak na makuha ang "moveValue" = -255. Salamat sa ganitong uri ng kontrol, makokontrol namin ang bilis ng paggalaw ng robot sa buong saklaw.

Hakbang 5: Pagsubok ng Mobile Robot

Ipinapakita ng mga video na ito ang mga pagsubok ng mobile robot batay sa programa mula sa nakaraang seksyon (Arduino Mega Code). Ipinapakita ng unang video ang mga pagsubok ng 6WD robot sa aking silid. Ang robot na ito ay madaling makapagdala ng maraming kilo, sa video, naghahatid ito ng 8 bote ng tubig na katumbas ng 12 kg. Madali ring malampasan ng robot ang mga hadlang na nakatagpo papunta dito tulad ng mga curb sa paradahan kung ano ang nakikita mo sa pangalawang video. Sa simula ng tagubiling ito maaari mo ring makita kung gaano ito kakayanin sa mahirap na lupain.

Hakbang 6: Mga Halimbawa ng Mga Pagpapabuti sa Disenyo

Maaari mong pahabain ang proyektong ito sa mga karagdagang bahagi tulad ng:

• robot gripper
• robotic arm (inilarawan sa tagubiling ito)
• gimbal gamit ang isang camera

Sa itaas makikita mo ang dalawang video na nagpapakita ng nabanggit na mga pagpapabuti. Ipinapakita ng unang video kung paano makontrol ang isang pan-tilt camera at isang robot gripper gamit ang Taranis Q X7 2.4GHz transmitter at FrSky V8FR-II na tatanggap. Ipinapakita ng susunod na video ang isang mabilis na pagpapakilala kung paano ikonekta at makontrol ang isang 2 axis gimbal gamit ang parehong hanay ng transmitter at receiver sa 2.4 GHz.

Hakbang 7: Pag-tune ng Robot Arm

Ginawa ko ang braso ng robot nang mas maaga at inilarawan ito sa tagubiling ito. Gayunpaman, nagpasya akong bahagyang baguhin ang orihinal na proyekto at magdagdag ng isa pang antas ng kalayaan (wirst) at FPV camera. Ang robot ay kasalukuyang mayroong 4 na umiinog na mga kasukasuan:

• Wirst
• Siko
• Balikat
• Base

Ang pag-ikot sa 4 na palakol ay nagbibigay-daan sa madaling paghawak at pagmamanipula ng mga bagay sa workspace ng robot. Ang isang umiikot na mahigpit na pagkakahawak na gumaganap ng papel ng pulso ay nagbibigay-daan sa iyo upang kunin ang mga bagay na nakalagay sa iba't ibang mga anggulo. Ginawa ito ng mga sumusunod na bahagi:

• LF 20MG 20 KG Digital Servo x1
• Servo Bracket x1
• Duralumin silindro na may kapal na 4 mm at isang diameter na 50 mm
• Duralumin sheet 36x44 mm at kapal ng 2 mm
• Bolts at mani M3 x4
• FPV camera - RunCam OWL Plus x1

Ang camera ay inilalagay nang direkta sa itaas ng gripper upang gawing mas madali para sa operator na kumuha ng kahit na maliit na mga bagay.

Hakbang 8: Sinusuri ang Katayuan ng Robot at Paghahanda para sa Transport

Ang robot arm at camera stand ay nakatiklop, na ginagawang mas simple ang transportasyon ng robot. Ang likurang panel ng robot ay nilagyan ng 3 LEDs. Ang dalawa sa kanila ay nagpapakita ng katayuan ng lakas ng mga electronics, motor at servos (on o off). Ipinapakita ng pangatlong RGB LED ang katayuan at pagkabigo ng baterya. Para sa mas madaling pagprogram, ang robot ay nilagyan ng isang micro USB port. Ang solusyon na ito ay ginagawang mas madali ang pagsubok nang hindi na kinakailangang alisin ang pabahay ng robot.

Hakbang 9: Preview ng Pagsubok Mula sa Wifi at Fpv Camera

Dalawang camera ang na-install sa robot. Ang Wifi camera ay inilagay sa isang madaling iakma na may-hawak ng aluminyo sa likuran ng robot. Ang isang maliit na fpv camera ay inilagay sa itaas lamang ng robot gripper.

Ginamit ang mga camera sa pagsubok na ito:

• RunCam OWL Plus
• XiaoMi YI Wifi camera

Ipinapakita ng unang video ang pagsubok ng parehong mga camera. Ang view mula sa wifi camera ay ipinapakita sa smartphone at ang view mula sa fpv camera sa laptop. Tulad ng nakikita natin sa video, ang antala ng preview ay maliit at para sa Wifi camera ang pagkaantala na ito ay bahagyang mas malaki.

Sa pangalawang video, ipinakita ko sa iyo hakbang-hakbang kung paano makakuha ng isang preview mula sa 5.8 GHz fpv camera sa iyong computer. Ang imahe mula sa camera ay ipinadala mula sa transmiter sa 5.8 GHz na tatanggap. Pagkatapos ay pupunta ito sa isang video grabber na konektado sa isang laptop sa pamamagitan ng usb port at sa wakas ay ipinapakita sa VLC player.