Robot Rover: 10 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Përshëndetje, unë jam Proxy303, një specialist i robotikës. Në këtë tutorial, unë do t'ju mësoj se si të krijoni robotin tuaj si ai i imi.

Nuk po flas për një nga ato makina të telekomanduara të telekomandës që njerëzit e quajnë robotë. Një nga përkufizimet e një roboti është se ai nuk mund të jetë telekomandë. Roboti që do të ndërtoni sot është ai që ndërtoni, lidhni dhe programoni. Pastaj është autonome. Kjo do të thotë se nuk kontrollohet nga jashtë. Ajo kontrollon veten. Pasi të jetë ndërtuar dhe programuar, roboti bën gjithçka tjetër vetë.

Ekzistojnë pesë përbërës kryesorë të çdo roboti:

• Një shasi, e cila është trupi i robotit tuaj. Ju mund t'i blini ato online të montuara paraprakisht, ose mund t'i bëni vetë nga një çantë ose nga e para.
• Një mikrokontrollues, i cili është "truri" i robotit tuaj. Ky është një qark i gjithanshëm që mund të programohet për të bërë pothuajse gjithçka.
• Disa motorë, të cilët lejojnë robotin tuaj të lëvizë. Ju nuk mund t'i kontrolloni në mënyrë efektive motorët drejtpërdrejt me një mikrokontrollues, kështu që keni nevojë për…
• Një drejtues motori, i cili ju lejon të kontrolloni një motor të tensionit më të lartë me një sinjal logjik të tensionit të ulët.
• Një burim energjie, i cili fuqizon gjithçka. Për robotët portativë ose ata që lëvizin, përdorni bateri. Përndryshe, mund të përdorni një modul të furnizimit me energji, si një nga një kompjuter.

Furnizimet

Do t'ju duhet:

• Një shasi robotike (unë sugjeroj Actobotics Runt Rover Whippersnapper, sepse ka kaq shumë aspekte të mira, si një montim universal i mikro-kontrolluesit, ose montues të sensorëve, ose fakti që gjithçka thjesht kapet së bashku.) Çdo material funksionon, prandaj provoni plastikën, dru, apo edhe karton. Kini kujdes gjatë përdorimit të metaleve, pasi mund të shkurtojë nyjet e saldimit nën dërrasat e qarkut, por nëse e dini se çfarë po bëni, atëherë shkoni përpara dhe provojeni. Shasia e robotëve mund të jetë mjaft e shtrenjtë, e cila nuk kushton nga 15 deri në disa qindra dollarë.
• Një mikrokontrollues (kam përdorur një Arduino Mega 2560, por një Raspberry Pi punon gjithashtu mirë.) Këto mund të blihen në dyqanet e elektronikës, dyqanet e hobbyistëve, në internet ose në çdo vend tjetër që shet pjesë robotësh. Edhe pse ata janë një nga pjesët më të rëndësishme të një roboti, ato janë në të vërtetë mjaft të lira, duke qenë diku midis 10-40 dollarë.
• Një shofer motori (kam përdorur drejtuesin e dyfishtë të motorit L298N) Këto mund të jenë mjaft të shtrenjta, prandaj trajtojini tuajat me kujdes. Këta djem të këqij janë krijuar për të pompuar shumë energji në motorë, dhe kështu ata nxehen shumë. Sigurohuni që ai që blini të ketë një heatsink, ose nëse nuk ka, ngjiteni një. Ju me siguri nuk doni që drejtuesi i motorit të nxehet dhe të prishet, duke ju kushtuar diku nga 20 deri në disa qindra dollarë për një të re.
• Disa tela të bukës. Këtu nuk nevojiten shumë shpjegime, sepse mund t'i gjeni pothuajse kudo.
• Disa tela M-F DuPont. Në vend të telave të dërrasës, të cilat kanë "gjilpëra" metalike në të dy skajet, këto kanë një "gjilpërë" në njërën skaj, dhe një prizë në skajin tjetër.
• Një grusht vida montimi. Përsëri, nuk kërkohet shumë shpjegim. Merrni vida të vogla me kokë Phillips, me madhësi standarde.
• Një burim kryesor energjie për të fuqizuar mikrokontrolluesin (Ju mund të gjeni bateri litium-jon të rimbushshme mjaft të lira në internet. Unë zakonisht përdor banka të energjisë të përdorura për të karikuar telefona.)
• Një burim energjie motorik (6 bateri AA do të funksionojnë mirë për këtë, por ju mund të përdorni një burim tjetër energjie nëse dëshironi. MOS përdorni një bateri 9V; ata thjesht nuk kanë rrymë për këtë lloj gjëje. Mbani në mend se ata janë krijuar për të drejtuar detektorë tymi, jo robotë.) Nëse është e mundur, përpiquni të merrni një burim energjie të rimbushshëm. Firstshtë pak më e shtrenjtë në fillim, por më beso. Nëse përdorni bateri njëpërdorimëshe, do ta gjeni veten duke i kaluar ato shumë shpejt, dhe kostoja e këtyre baterive shpejt tejkalon koston e disa baterive të rimbushshme.

Ju mund të dëshironi:

• Një sensor tejzanor. Lejon robotin tuaj të shohë objektet para tij.
• Disa servo motorë. Në vend që të rrotullohen vazhdimisht, këta motorë të dobishëm mund të programohen që të lëvizin në një kënd të caktuar dhe të qëndrojnë atje.
• Një grusht LED. Asnjë shpjegim nuk kërkohet. Ju vendosni në pushtet, ato ndriçojnë. E thjeshte
• Ose ndonjë bashkëngjitje tjetër. Pse të mos shtoni një krah robot? Apo ndonjë sensor tjetër?

Hapi 1: Ndërtoni Shasinë e Robotit

Mblidhni shasinë robotike që keni blerë. Sigurohuni që gjithçka është mbledhur siç duhet.

Me Runt Rover Whippersnapper, gjithçka thjesht kapet së bashku. Nëse shasia juaj mbahet së bashku me vida, atëherë sigurohuni që ato janë të shtrënguara dhe se boti juaj është i fortë. Më besoni, nuk ka asgjë më të keqe që projekti juaj të bjerë mbi ju - ndonjëherë fjalë për fjalë! Gjithashtu, sigurohuni që ka vend brenda shasisë. Imagjinoni të blini gjithçka, duke shpenzuar mbi 70 dollarë, vetëm për të gjetur se një nga komponentët tuaj kryesorë nuk përshtatet brenda botit!

Gjithashtu, sigurohuni që motorët janë fiksuar siç duhet dhe mund të rrotullohen lirshëm. Ndonjëherë, një pjesë e shasisë që del jashtë mund të bllokojë motorët, prandaj sigurohuni që nuk ka asgjë që mund t'i ndalojë motorët të kthehen.

Hapi 2: Instalimet themelore

Lidhni motorët e anës së majtë me njëri -tjetrin, paralelisht. Bëni të njëjtën gjë për motorët e duhur. Sigurohuni që telat e kuq të anës së majtë janë të grupuara me telat e zinj në anën e majtë, dhe të njëjta për anën e djathtë. Lidhni një tel të kuq me të dy telat RED të anës së djathtë. Lidhni një tel tjetër të kuq me të dy telat e ZI të anës së majtë (e di, duket prapa në anën e majtë, por kjo është për t'u përshtatur për faktin se motorët e kundërt rrotullohen në drejtim të kundërt.) Përsëriteni për telat e zeza Me Sigurohuni që të mbani telat për anët e grupuara së bashku. Gjithashtu, sigurohuni që motorët anësorë të majtë janë të kundërt nga mënyra se si do ta lidhnit normalisht.

Hapi 3: Lidhni shoferin e motorit

Para se të përdorni një shofer motorik, ju DUHET të dini se si funksionon. NFSE E LIDHNI TR PASTRUAR, MUND T D SHKARKONI MIKRO-KONTROLLUESIN DHE/ose SHOFERIN E MOTORIT!

Drejtuesi i motorit është një lloj kontrolluesi qark i izoluar, që do të thotë se nuk ka lidhje fizike midis zonës së fuqisë motorike dhe zonës së kontrollit logjik. Shumica e atyre të mira janë krijuar për të shmangur çdo rrjedhje elektrike në mikrokontrollues (që mund ta dëmtojë ose shkatërrojë atë.) Gjithashtu, shumica e atyre të mirëve janë zakonisht të paktën 15 dollarë, kështu që nëse gjeni një $ 2 në internet, mos e blini! Unë personalisht gjeta një të tillë, dhe vetëm si një eksperiment, unë mbërtheva një heatsink mbi të dhe e lidha atë. Shitësi tha se shoferi ishte vlerësuar për 12V. E lidha me 9V, dhe filloi të pi duhan. Rezulton se çipi që ata përdorën u vlerësua vetëm për 3V!

Një drejtues motori ka 2 zona hyrëse: Hyrjet e energjisë dhe hyrjet logjike. Ai gjithashtu ka dy zona dalëse: anët e djathta dhe të majta. Këtu janë të gjitha kunjat dhe çfarë bëjnë ato:

• Hyrjet logjike:

  • Këto marrin një sinjal logjik 3.3v dhe e përdorin atë për të kontrolluar motorët. Asnjëherë mos lidhni një tension të lartë me këto kunja.
  • Lidhini këto me daljet logjike dixhitale në mikrokontrolluesin.

• Hyrjet e energjisë:

  • Fuqia In pin, e përdorur për fuqizimin e motorëve. Sasia e energjisë që vendosni këtu është sasia e fuqisë që shoferi do të pompojë në motorë.
  • Kunja GND, e përdorur si lidhje tokësore e zakonshme. Përdoret si për energji ashtu edhe si kthim për hyrjet logjike. Kunja GND zakonisht lidhet me dioda, në mënyrë që të parandalohet rrjedhja elektrike në kunjat logjike dhe të energjisë.
  • Kunja 5V, e përdorur për fuqizimin e llojeve të caktuara të motorëve. DALON 5 volt, kështu që mos e ngatërroni me një hyrje të energjisë. Mjafton një shpërthim i energjisë në kunjin e gabuar në mikrokontrolluesin tuaj për ta shkatërruar atë në heshtje dhe në çast.

• Rezultatet:

  • 1A dhe 1B, për një motor ose grup motorësh.
  • 2A dhe 2B, për motorin tjetër ose grupin e tyre.

Një drejtues motori ju lejon të kontrolloni një motor të tensionit të lartë me një sinjal logjik të tensionit të ulët. Arsyeja që ka dy hyrje për motor është që ju gjithashtu të kontrolloni drejtimin.

Lidhni daljet 1A dhe 1B të drejtuesit të motorit tuaj me motorët në anën e djathtë. Lidhni daljet 2A dhe 2B me motorët në anën e majtë (Mos harroni! BACKWARDS!)

Instaloni baterinë e motorit diku brenda shasisë tuaj të robotit dhe lidheni atë me fuqinë e shoferit tuaj motorik, me + në hyrjen e energjisë dhe - me GND.

Nëse jeni duke përdorur një modul të montuar paraprakisht, atëherë jeni mirë.

Nëse jeni duke përdorur një IC, sigurohuni që është lidhur mirë dhe sigurohuni që të vendosni një heatsink mbi të! Këto patate të skuqura nxehen shumë, kjo është arsyeja pse shumica e drejtuesve të mirë kanë ngrohje.

Hapi 4: Bashkoni mikrokontrolluesin

Bashkangjitni mikrokontrolluesin tuaj në robot. Kam përdorur Arduino Uno Rev3. Lidhni katër dalje dixhitale të mikrokontrolluesit me hyrjen logjike të drejtuesit të motorit. Lidhni kunjin e tokëzimit të mikro-kontrolluesit me folenë GND të drejtuesit të motorit. Mos e lidhni pinin 5V në drejtuesin e motorit me mikrokontrolluesin! Kjo përdoret për fuqizimin e llojeve të caktuara të motorëve, jo si energji hyrëse, dhe sigurisht jo për një mikrokontrollues. Nëse e bëni këtë, mund të dëmtoni mikrokontrolluesin. Ju duhet të lidhni vetëm kunjat logjike dhe kunjin e tokës së përbashkët në drejtuesin e motorit me mikrokontrolluesin.

Këto lidhje përdoren për të kontrolluar motorët, duke përdorur hyrjet logjike të drejtuesit.

Hapi 5: Sigurohuni që gjithçka është mirë

Kthehuni dhe sigurohuni që gjithçka është mirë. Kontrolloni telat tuaj, sigurohuni që motorët e majtë janë të lidhur prapa, sigurohuni që dalja juaj 5V në mikrokontrollues të mos jetë e lidhur me daljen 5V në drejtuesin e motorit dhe kontrolloni për ndonjë çështje tjetër. Sigurohuni që të gjitha vidhat tuaja janë të shtrënguara, telat janë të kyçur, motorët tuaj nuk janë të bllokuar dhe asnjë tela nuk është prishur.

Nëse gjithçka është mirë, atëherë shkoni në hapin tjetër.

Hapi 6: Instaloni baterinë

Futni bateritë në shasinë e robotit. Nëse ato bien jashtë, ata mund të ngadalësojnë ose ndalojnë robotin tuaj, prandaj sigurohuni që t'i siguroni ato brenda shasisë. Përdorni një kllapa për montim, pak zam, ose thjesht ngjitini ato në vend nëse planifikoni t'i nxirrni shpesh. Gjithashtu, sigurohuni që lidhjet tuaja të baterisë të jenë të mira. Unë dikur kisha një robot që nuk pranoi të lëvizte, dhe unë bëja rrotull për orë të tëra, duke kontrolluar programimin tim, duke rindërtuar motorët dhe duke mos qenë në gjendje të gjeja problemin. Unë madje përfundova duke blerë një mikrokontrollues të ri, por zbulova se njëra prej telave të baterisë sime të motorit ishte lëshuar brenda shasisë. Ky është një shembull i përsosur pse gjithmonë duhet të kontrolloni për çështje të tjera para se të zëvendësoni një pjesë!

Hapi 7: Bashkoni gjithçka

Përdorni vida të vogla montimi për të bashkuar me siguri gjithçka. Vidhosni shoferin e motorit dhe mikrokontrolluesin në shasinë e robotit dhe sigurohuni që motorët të jenë të sigurt. Sigurohuni që edhe pllaka e bukës është e lidhur mirë.

Përdorni lidhëse zip ose copa të vogla shiriti për të organizuar telat tuaj. Ju nuk keni nevojë ta bëni këtë, por sigurisht që e bën robotin të duket më mirë dhe e bën më të lehtë të mbani shënime se çfarë telash shkojnë në çfarë. Gjithashtu, nëse nuk keni lidhëse zip, ose keni nevojë të zëvendësoni me lehtësi telat, mund t'i gruponi sipas ngjyrës. Për shembull, mund të përdorni tela të gjelbër nga mikrokontrolluesi tek drejtuesi i motorit, telat e kuq për energjinë, telat e zinj për GND dhe telat blu nga drejtuesi i motorit tek motorët.

Hapi 8: Programi

Lidheni mikrokontrolluesin me një kompjuter dhe programojeni atë. Filloni të thjeshtë dhe mos e mbingarkoni veten. Filloni me diçka aq të thjeshtë sa ta bëni robotin të ecë përpara. Mund ta bëni atë të kthehet? Shkoni prapa? Rrotullim në qarqe? Kujdes, programimi kërkon shumë durim, dhe zakonisht merr më të gjatë. Referojuni grafikut të mësipërm.

Varet nga ju!

Hapi 9: Shtojcat

Tani që keni krijuar një robot të thjeshtë, është koha për të shtuar disa veçori shtesë. Bashkangjitni një sensor tejzanor për të lejuar robotin të shmangë pengesat. Ose një servo motor, me diçka të ftohtë në krye. Ose disa LED të ndezura për të ndriçuar botin. Mos harroni, është roboti juaj, kështu që varet nga ju!

Hapi 10: Ju jeni bërë

Urime! Tani keni një robot që punon! Ju lutemi postoni në komente nëse e keni ndërtuar dhe cilat bashkëngjitje keni shtuar.

Nëse diçka shkon keq, ju lutemi referojuni ndihmës së zgjidhjes së problemeve më poshtë:

Roboti nuk ndizet fare

Ju e dini që roboti është ndezur sepse shumica e drejtuesve të motorëve dhe mikrokontrolluesve kanë drita që tregojnë se janë ndezur. Nëse ato nuk ndizen, atëherë:

• Bateria kryesore mund të jetë e ulët ose e zbrazët. Nëse jeni duke përdorur një bateri të rimbushshme, atëherë ngarkojeni atë. Nëse përdorni një bateri të zakonshme, zëvendësojeni atë.
• Telat mund të jenë të lidhur gabimisht. Kontrolloni lidhjet tuaja. Një tel i vetëm i gabuar mund të ndërpresë energjinë për të gjithë robotin.
• Telat mund të prishen. Duket si diçka që nuk do të prisnit ta gjeni, por kam gjetur se telat e prishur janë në të vërtetë mjaft të zakonshme. Kërkoni izolim të thyer ose të prishur, "gjilpëra" të vogla metalike që dalin nga bazat e telit (kur kunja në fund të telit del dhe mbërthehet), ose tela të ndarë.
• Mund të ketë një problem me drejtuesin e motorit ose mikrokontrolluesin. Defektet e prodhimit mund të bëjnë që sistemet të mos ndizen. Në atë rast, zëvendësoni mikrokontrolluesin ose drejtuesin e motorit. Kjo është zgjidhja e fundit, sepse mikrokontrolluesit dhe veçanërisht drejtuesit e motorëve ndonjëherë mund të jenë mjaft të shtrenjtë.

Roboti ndizet por nuk lëviz

Nëse keni konfirmuar që roboti është i ndezur, por nuk lëviz fare, atëherë:

• Burimi i energjisë së motorit mund të jetë i ulët ose i zbrazët. Zëvendësoni baterinë. Në përvojën time, këto bateri mbarojnë mjaft shpejt, sepse kërkon shumë rrymë për të funksionuar motorët.
• Mund të ketë një problem me instalime elektrike. Shikoni pjesën e mësipërme dhe kontrolloni për tela të gabuar ose të prishur.
• Motorët mund të shkurtohen ose digjen. Kjo është mjaft e zakonshme, kështu që ia vlen të kërkoni. Aplikoni fuqi të drejtpërdrejtë te motorët dhe shihni nëse lëvizin.
• Shoferi i motorit mund të dëmtohet. Kontrolloni tensionin në dalje. Nëse drita në shoferin është e fikur, kjo është një shenjë e qartë e një njësie të dëmtuar. Jini të sigurt për të kontrolluar çdo gjë tjetër! Përveç shasisë, shoferi i motorit është zakonisht pjesa më e shtrenjtë e një roboti.
• Mund të ketë një problem programimi. Për mua, ky është problemi më i zakonshëm. Në gjuhën C të ndjeshme ndaj rasteve (e përdorur në Arduino), një gabim i vetëm mund të prishë të gjithë programin tuaj. Python (gjuha e Raspberry Pi) gjithashtu mund të ketë disa çështje.
• Mikrokontrolluesi mund të dëmtohet. Ndonjëherë, sinjali logjik as nuk arrin drejtuesin e motorit (ka një arsye për të mos u hedhur menjëherë në përfundimin e një shoferi të keq). Në atë rast, thjesht zëvendësojeni atë.

Roboti ndizet por lëviz në një mënyrë jonormale

Nëse roboti ndizet, por fillon të lëvizë në mënyrë të padëshiruar (për shembull, shkon në qarqe kur duhet të ecë përpara), atëherë:

• Me siguri ka një problem me instalime elektrike. KONTROLLO K THT PARST! A ju kujtohet të lidhni njërën anë të anasjelltas?
• Mund të ketë një gabim programimi. Kontrolloni kodin tuaj për probleme.
• Ndonjëherë, një mikrokontrollues i dëmtuar mund të çmendet, duke dërguar në mënyrë të përsëritur sinjale të rastit. Nëse një mikrokontrollues e bën këtë, atëherë mos u shqetësoni duke u përpjekur ta rregulloni atë. Shtë një shenjë e qartë e një çipi të dëmtuar përtej riparimit, kështu që vetëm shkoni përpara dhe zëvendësoni të gjithë gjënë. Më besoni, ato patate të skuqura janë bërë nga robotët në një laborator. Ato thjesht nuk mund të rregullohen nga njerëzit.
• Një motor mund të dëmtohet. Nëse një motor nuk po funksionon, ose punon me një shpejtësi më të ngadaltë, atëherë roboti ngadalë do të "zhvendoset" në njërën anë ndërsa lëviz. Ka tre mënyra për ta zgjidhur këtë. Nëse jeni në gjendje, thjesht rritni tensionin në atë motor specifik për ta sjellë atë në të njëjtën shpejtësi si të gjithë të tjerët. Nëse jo, atëherë provoni të vendosni rezistorë në të gjithë motorët, përveç atij të dëmtuar. Kjo ngadalëson motorët e tjerë në shpejtësinë e atij të dëmtuar. Më në fund, thjesht mund ta zëvendësoni. Motorët e ingranazheve robot kanë tendencë të jenë mjaft të lirë, zakonisht me 2-3 dollarë. Krahasoni atë me një shofer motorik, i cili mund të jetë diku midis 10-200 dollarë.

Nëse roboti nuk i përgjigjet sensorëve

Nëse roboti ndizet dhe lëviz në një mënyrë normale, por nuk "dëgjon" sensorët ose nuk përgjigjet në mënyrën e duhur, është pothuajse gjithmonë një nga dy gjërat.

• Ndoshta ka një gabim programimi. Sensorët duhet të kalibrohen dhe programohen me kujdes. Dikur kisha një robot që rrotullohej në mënyrë të pakontrollueshme, por zbulova se e vendosa rastësisht të kthehej kur të shihte diçka brenda 100 metrave në vend të 100 centimetrave. Ai pa vazhdimisht muret, duke e bërë atë të kthehet vazhdimisht.
• Problemi tjetër më i zakonshëm është instalimet elektrike të këqija. Edhe një tel që mungon mund ta bëjë sensorin jofunksional.

Për çdo ndihmë tjetër, shihni seksionet e mësipërme ose kërkoni në Google problemin specifik që keni. Gjithashtu, mund të më kontaktoni në [email protected] nëse keni ndonjë pyetje.

Ju lutemi komentoni për të!