Roboti i kontrolluar nga distanca 6WD All Terrain Robot: 10 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:27

Shumica e robotëve që kam ndërtuar deri tani ishin 4 robotë me rrota me një ngarkesë prej disa kilogramësh. Këtë herë vendosa të ndërtoj një robot më të madh që do të kapërcejë lehtësisht pengesat e ndryshme në rrugën e tij dhe do të jetë në gjendje të lëvizë me një ngarkesë prej të paktën një duzinë kilogramësh. Unë gjithashtu supozova se roboti duhet të jetë në gjendje të përballojë në terrene të vështira si rëra, bora dhe rrënojat. Për ta bërë të mundur, unë ndërtova një shasi me 6 rrota të pajisur me 6 motorë me fuqi të mjaftueshme të lartë dhe drejtues motorik të përshtatshëm dhe furnizim me energji. Unë gjithashtu doja që roboti im të kontrollohej nga një distancë e gjatë (të paktën 200 metra) kështu që kam përdorur një transmetues dhe marrës me cilësi të mirë 2.4GHz.

Pasi u plotësuan të gjitha kërkesat e mësipërme dhe testet e para ishin të suksesshme, vendosa ta zgjas projektin me një manipulues dhe dy kamera. Falë imazhit nga kamera ju mund ta kontrolloni robotin edhe nëse ai është jashtë shikimit. Kjo veçori i lejon operatorit robot të kryejë detyra inspektimi në distancë në zona që janë të vështira për t'u arritur ose janë të rrezikshme për njerëzit.

Nga përshkrimi i këtij projekti do të mësoni se si:

• ndërtoni një shasi robotësh me 6 rrota të aftë për të transportuar të paktën një duzinë kilogramësh

  • ju lejon të transportoni sende më të rënda
  • përdorim i mundshëm komercial dhe jo vetëm një robot si lodër!

• kontrolloni në distancë një robot të tillë nga një distancë e gjatë

  • lidhni një transmetues 2.4 GHz me një marrës
  • lexoni komandat nga një marrës 2.4 GHz përmes Arduino
  • kontrollin e pozicionit të robotit

• vendosni pamjen paraprake nga kamerat në kompjuterin tuaj ose smartphone

  zbatimi i transmetimit pa tel të videos me rreze të gjatë në 5.8 GHz

Parametrat e robotit (versioni bazë):

• Përmasat e jashtme (LxWxH): 405x340x120 mm
• Pesha totale: 5 kg
• Pastrimi nga toka: 45 mm

Versioni i zgjeruar (me një manipulues dhe një kamera):

• Përmasat e jashtme (LxWxH): 405x340x220 mm (robot i përgatitur për transport)
• Pesha totale: 6.5 kg

Hapi 1: Lista e Pjesëve dhe Materialeve

Shasia e robotit është bërë tërësisht nga alumini dhe duralumin. Në këtë projekt kam përdorur 6 rrota Monster Truck me një diametër prej 125 mm që e bën të lehtë kapërcimin e pengesave të vogla. Roboti drejtohet nga 6 motorë DC me furçë me fuqi të lartë 12 V (180 RPM, 27 kg-cm) me ingranazhe metalike. Si drejtues motori mund të përdorni çdo shofer që është në gjendje të sigurojë një rrymë të vazhdueshme prej të paktën 10A për motor p.sh.: VNH2SP30, BTS7960B.

Pjesët e nevojshme në këtë projekt:

1. Reduktues i shpejtësisë së lartë të ingranazheve DC DC 12V 180RPM x6
2. Lidhës 6mm Hex DC Gear Motor x6
3. Çelësi i ndalimit të urgjencës x1
4. Ndërprerës i butonit të fuqisë prej çeliku inox x2
5. Bateri 7.4V 2700mAh 10C Lipo x1
6. Bateri Lipo 11.1V 5500mAh 3S 45C x1
7. Drejtuesi i motorit p.sh.: VNH2SP30 x6 ose BTS7960B x2
8. Arduino mega 2560 x1
9. Rrota dhe Gomat e Rrota HSP 1:10 Kamion përbindësh x2
10. Micro USB Board x1

Kontrolli:

1. FrSky TARANIS Q X7 Transmetues 2.4GHz 7CH x1
2. FrSky V8FR-II Marrës 2.4GHz x1

Materialet (shasi):

1. Fletë Duralumin 2 mm e trashë (LxW): 345x190 mm x2
2. Kllapa alumini në formë L 2mm e trashë: 190x40x20 mm x2
3. Kllapa alumini në formë C 2mm e trashë: 341x40x20 mm x2

4. Arra dhe bulona:

   • M3 10 mm x10
   • M2 6 mm x8

Mjetet:

Mini Stërvitja Elektrike HILDA

Versioni i zgjeruar:

1. Kamera RunCam Split x1
2. 2 bosht gimbal x1
3. Krah robotik x1
4. Mbërthyes robotik x1

5. VL53L0X Sensor ToF Laser x1

Hapi 2: Montimi i Shasisë së Robotit

Montimi i shasisë robotike është mjaft i lehtë. Të gjitha hapat janë treguar në fotot e mësipërme. Rendi i operacioneve kryesore është si më poshtë:

1. Shponi 3 vrima me një diametër prej 13 mm në profilet anësore të aluminit (Vrima për boshtin e motorit)
2. Shponi 6 vrima me një diametër prej 3 mm në profilet anësore të aluminit (Vrima që lidhin motorët në profil)
3. Vidhosni motorët DC në profilet anësore të aluminit
4. Vidhosni profilet e aluminit anësor me motorë DC në bazë
5. Vidhosni profilin e përparmë dhe të pasëm në bazë
6. Instaloni çelsat e nevojshëm të energjisë dhe përbërës të tjerë elektronikë (shihni në seksionin tjetër)

Hapi 3: Lidhja e Pjesëve Elektronike

Kontrolluesi kryesor në këtë sistem elektronik është Arduino Mega 2560. Për të qenë në gjendje të kontrolloj gjashtë motorë, kam përdorur dy drejtues motorësh BTS7960B (H-Bridges). Tre motorë në secilën anë janë të lidhur me një drejtues motori. Secili nga Motor Driver mund të ngarkohet nga rryma deri në 43A që jep një diferencë të mjaftueshme të energjisë edhe për robotin lëvizës që lëviz mbi terren të ashpër. Sistemi elektronik është i pajisur me dy burime energjie. Njëra për furnizimin me motorët DC dhe servos (bateri LiPo 11.1V, 5500 mAh) dhe tjetra për të furnizuar Arduino, modul bluetooth, kamera fpv dhe sensorë (bateri LiPo 7.4V, 2700 mAh).

Lidhjet e moduleve elektronike janë si më poshtë:

BTS7960 -> Arduino Mega 2560

• MotorRight_R_GR - 22
• MotorRight_L_GR - 23
• MotorLeft_R_GR - 26
• MotorLeft_L_GR - 27
• Rpwm1 - 2
• Lpwm1 - 3
• Rpwm2 - 4
• Lpwm2 - 5
• VCC - 5V
• GND - GND

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

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

Lidhjet me tela midis marrësit 2.4 GHz dhe Arduino janë treguar në diagramin e instalimeve elektrike më lart. Lidhni telat e energjisë 5V dhe GND nga Arduino në kunjat e marrësit + (VCC) dhe - (GND) respektivisht. Përveç kësaj, duhet të lidhni kanalet e marrësve të përdorur (ch2 dhe ch3) me kunjat dixhitale Arduino (p.sh. 7 dhe 8 ashtu si në program). Nëse sapo keni filluar të mësoni elektronikë dhe nuk dini si të lidhni furnizimin me energji elektrike, çelsin dhe drejtuesin e motorit, ky diagram i instalimeve elektrike nga projekti im i ngjashëm do të jetë i dobishëm. Para se të filloni kontrollin e robotit nga transmetuesi 2.4 GHz Taranis Q X7 2.4GHz, më parë duhet ta lidhni transmetuesin me marrësin. Procedura e lidhjes përshkruhet në detaje në videon time.

Hapi 4: Arduino Mega Code

Kam përgatitur programin e mëposhtëm të programeve Arduino:

• Testi i Marrësit RC 2.4GHz
• Kontrolli i robotit 6WD

Programi i parë "Testi i Marrësit RC 2.4GHz" do t'ju lejojë të filloni dhe kontrolloni me lehtësi marrësin 2.4 GHz të lidhur me Arduino, i dyti "Kontrolli i Robotit 6WD" ju lejon të kontrolloni lëvizjen e robotit. Para përpilimit dhe ngarkimit të programit shembull, sigurohuni që keni zgjedhur "Arduino Mega 2560" si platformë të synuar siç tregohet më sipër (Arduino IDE -> Mjetet -> Bordi -> Arduino Mega ose Mega 2560). Komandat nga transmetuesi Taranis Q X7 2.4 GHz i dërgohen marrësit. Kanalet 2 dhe 3 të marrësit janë të lidhur me kunjat digjitale Arduino 7 dhe 8 respektivisht. Në bibliotekën standarde Arduino mund të gjejmë funksionin "pulseIn ()" që kthen gjatësinë e pulsit në mikrosekonda. Ne do ta përdorim atë për të lexuar sinjalin PWM (Modulimi i Gjerësisë së Pulsit) nga marrësi i cili është proporcional me pjerrësinë e transmetuesit shkop kontrolli. Funksioni pulseIn () merr tre argumente (pin, vlerë dhe timeout):

• pin (int) - numri i kunjit në të cilin dëshironi të lexoni pulsin
• vlera (int) - lloji i pulsit për të lexuar: LART HIGH ose I POSHT
• timeout (int) - numri opsional i mikrosekondave për të pritur që pulsi të përfundojë

Vlera e gjatësisë së pulsit të lexuar është hartuar më pas në një vlerë midis -255 dhe 255 që përfaqëson shpejtësinë përpara/prapa ("moveValue") ose ktheni shpejtësinë djathtas/majtas ("turnValue"). Kështu, për shembull nëse e shtyjmë shkopin e kontrollit plotësisht përpara duhet të marrim "moveValue" = 255 dhe duke e shtyrë plotësisht mbrapa të marrim "moveValue" = -255. Falë këtij lloji të kontrollit, ne mund të rregullojmë shpejtësinë e lëvizjes së robotit në gamën e plotë.

Hapi 5: Testimi i robotit celular

Këto video tregojnë teste të robotit celular bazuar në programin nga pjesa e mëparshme (Arduino Mega Code). Videoja e parë tregon testet e robotit 6WD në dhomën time. Ky robot është në gjendje të mbajë një ngarkesë prej disa kilogramësh shumë lehtë, në video ai transporton 8 shishe ujë ekuivalente me 12 kg. Roboti gjithashtu mund të kapërcejë me lehtësi pengesat e hasura në rrugën e tij si frenat në parkim atë që mund të shihni në videon e dytë. Në fillim të këtij udhëzimi ju gjithashtu mund të shihni se sa mirë përballet në terren të vështirë.

Hapi 6: Shembuj të Përmirësimeve të Dizajnit

Ju mund ta zgjeroni këtë projekt me komponentë shtesë si:

• kapës robotik
• krah robotik (i përshkruar në këtë udhëzim)
• gimbal me një aparat fotografik

Më sipër do të gjeni dy video që paraqesin përmirësimet e përmendura. Videoja e parë tregon se si të kontrolloni një kamerë të pjerrët dhe një kapës robotësh duke përdorur transmetuesin Taranis Q X7 2.4GHz dhe marrësin FrSky V8FR-II. Videoja tjetër tregon një hyrje të shpejtë se si të lidhni dhe kontrolloni një gimbal me 2 boshte duke përdorur të njëjtin grup transmetues dhe marrës në 2.4 GHz.

Hapi 7: Akordimi i krahut robotik

Unë e bëra krahun robot më herët dhe e përshkrova në këtë udhëzim. Sidoqoftë, vendosa të modifikoj pak projektin origjinal dhe të shtoj një shkallë tjetër lirie (dëshirë) dhe kamerën FPV. Roboti aktualisht ka 4 nyje rrotulluese:

• Wirst
• Bërryl
• Sup
• Baza

Rrotullimi në 4 akse lejon kapjen dhe manipulimin e lehtë të objekteve në hapësirën e punës të robotit. Një kapëse rrotulluese që kryen rolin e kyçit të dorës ju lejon të kapni objekte të vendosura në kënde të ndryshme. Ajo ishte bërë nga pjesët e mëposhtme:

• Servo dixhitale LF 20MG 20 KG x1
• Servo Bracket x1
• Cilindër Duralumin me një trashësi prej 4 mm dhe një diametër prej 50 mm
• Fletë Duralumin 36x44 mm dhe trashësi 2 mm
• Bulona dhe arra M3 x4
• Kamera FPV - RunCam OWL Plus x1

Kamera është vendosur direkt mbi kapësen për ta bërë më të lehtë për operatorin të kapë edhe objekte të vogla.

Hapi 8: Kontrollimi i Statusit të Robotit dhe Përgatitja për Transport

Krahu i robotit dhe mbajtësja e kamerës janë palosur, gjë që e bën transportin e robotit shumë më të thjeshtë. Paneli i pasmë i robotit është i pajisur me 3 LED. Dy prej tyre tregojnë statusin e fuqisë së elektronikës, motorëve dhe servove (ndezur ose fikur). LED i tretë RGB tregon gjendjen dhe dështimin e baterisë. Për programim më të lehtë, roboti është i pajisur me një portë mikro USB. Kjo zgjidhje e bën testimin shumë më të lehtë pa pasur nevojë të hiqni strehimin e robotit.

Hapi 9: Testimi i Parapamjes Nga Kamerat Wifi dhe Fpv

Dy kamera u instaluan në robot. Kamera Wifi ishte vendosur në një mbajtëse alumini të rregullueshme në pjesën e pasme të robotit. Një aparat i vogël fpv u vendos pikërisht mbi kapësen e robotëve.

Kamerat e përdorura në këtë test:

• RunCam OWL Plus
• Kamera XiaoMi YI Wifi

Videoja e parë tregon testin e të dy kamerave. Pamja nga kamera wifi shfaqet në smartphone dhe pamja nga kamera fpv në laptop. Siç mund ta shohim në video, vonesa e shikimit paraprak është e vogël dhe për kamerën Wifi kjo vonesë është pak më e madhe.

Në videon e dytë, ju tregova hap pas hapi se si të merrni një pamje paraprake nga kamera fpv 5.8 GHz në kompjuterin tuaj. Imazhi nga kamera dërgohet nga transmetuesi në marrësin 5.8 GHz. Pastaj shkon te një rrëmbyes video i lidhur me një laptop përmes një porte usb dhe më në fund shfaqet në luajtësin VLC.