Robot Rover: 10 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Tere, olen Proxy303, robootikaspetsialist. Selles õpetuses õpetan teile, kuidas ehitada oma robot nagu minu oma.

Ma ei räägi ühest neist üle ülistatud puldiga autodest, mida inimesed robotiteks nimetavad. Roboti üks määratlusi on see, et see ei saa olla kaugjuhtimispult. Robot, mille te täna ehitate, on see, mille te ehitate, ühendate ja programmeerite. Siis on see autonoomne. See tähendab, et seda ei kontrollita väliselt. See kontrollib ennast. Pärast selle ehitamist ja programmeerimist teeb robot kõik muu ise.

Igal robotil on viis põhikomponenti:

• Šassii, mis on teie roboti kere. Saate neid veebist eelnevalt kokkupanduna osta või ise komplektist või nullist valmistada.
• Mikrokontroller, mis on teie roboti "aju". See on mitmekülgne vooluring, mida saab programmeerida tegema peaaegu kõike.
• Mõned mootorid, mis võimaldavad teie robotil liikuda. Te ei saa mootoreid tõhusalt mikrokontrolleriga juhtida, seega vajate…
• Mootorijuht, mis võimaldab juhtida kõrgepinge mootorit madalpinge loogikasignaaliga.
• Toiteallikas, mis juhib kõike. Kaasaskantavate või ringi liikuvate robotite puhul kasutage patareisid. Vastasel juhul võite kasutada toiteallika moodulit, näiteks arvutist.

Tarvikud

Sa vajad:

• Robotist šassii (soovitan Actobotics Runt Rover Whippersnapperit, sest sellel on nii palju häid külgi, nagu universaalne mikrokontrolleri kinnitus või anduri kinnitused või asjaolu, et kõik lihtsalt klõpsab kokku.) Mis tahes materjal töötab, seega proovige plastikut, puidust või isegi papist. Olge metalli kasutamisel ettevaatlik, kuna see võib trükkplaatide all olevaid jooteühendusi lühistada, kuid kui teate, mida teete, siis jätkake ja proovige. Robotide šassii võib olla üsna kallis, unning kuskil 15 kuni mõnisada dollarit.
• Mikrokontroller (ma kasutasin Arduino Mega 2560, kuid ka Raspberry Pi töötab hästi.) Neid saab osta elektroonikakauplustest, harrastuskauplustest, veebist või mujalt, kus müüakse robotdetaile. Kuigi need on üks roboti kõige olulisemaid osi, on need tegelikult üsna odavad, jäädes vahemikku 10–40 dollarit.
• Mootorsõidukijuht (ma kasutasin kahemootorilist draiverit L298N) Need võivad olla üsna kallid, seega suhtuge sellesse hoolikalt. Need halvad poisid on mõeldud mootoritele palju võimsust pumpama ja seega nad soojenevad palju. Veenduge, et ostetaval on jahutusradiaator või kui ei, siis kleepige see külge. Kindlasti ei taha te mootorsõidukijuhti üle kuumeneda ja puruneda, mis maksab teile uue eest 20 kuni mõnisada dollarit.
• Mõned leivaplaadi juhtmed. Siin pole palju selgitusi vaja, sest neid võib leida peaaegu kõikjalt.
• Mõned M-F DuPont juhtmed. Leivaplaadi juhtmete asemel, mille mõlemas otsas on metallist nõelad, on nende ühes otsas nõel ja teises otsas pistikupesa.
• Peotäis kinnituskruvisid. Jällegi pole palju selgitusi vaja. Hankige väikesed Phillipsi kruvid, standardsuuruses.
• Esmane toiteallikas mikrokontrolleri toiteks (Internetist leiate üsna odavaid laetavaid liitium-ioonakusid. Tavaliselt kasutan telefonide laadimiseks kasutatavaid toitepanku.)
• Mootori toiteallikas (6 AA patareid sobivad selleks suurepäraselt, kuid soovi korral võite kasutada mõnda muud toiteallikat. ÄRGE kasutage 9 V akut; neil pole lihtsalt sellist asja. pidage meeles, et need on mõeldud suitsuandurite, mitte robotite käitamiseks.) Võimaluse korral proovige hankida laetav toiteallikas. Alguses on see natuke kallim, aga uskuge mind. Kui kasutate ühekordselt kasutatavaid patareisid, leiate need väga kiiresti läbi ja nende paljude patareide maksumus ületab kiiresti mõne laetava aku kulud.

Võib -olla soovite:

• Ultraheli andur. Võimaldab teie robotil näha enda ees olevaid esemeid.
• Mõned servomootorid. Pideva pöörlemise asemel saab neid kasulikke mootoreid programmeerida teatud nurga alla liikuma ja sinna jääma.
• Peotäis LED -e. Seletust pole vaja. Paned võimu sisse, need süttivad. Lihtne.
• Või muid manuseid. Miks mitte lisada robotkäsi? Või mõni muu andur?

Samm: ehitage robotraam

Pange kokku ostetud robotraam. Veenduge, et kõik on korralikult kokku pandud.

Runt Rover Whippersnapperiga klõpsab kõik lihtsalt kokku. Kui teie šassii hoitakse kruvidega kokku, siis veenduge, et need on tihedalt kinni ja bot on vastupidav. Uskuge mind, pole midagi hullemat, kui teie projekt lihtsalt kukub teie peale - mõnikord sõna otseses mõttes! Veenduge ka, et šassii sees oleks ruumi. Kujutage ette, et ostate kõike, kulutades üle 70 dollari, et avastada, et üks teie põhikomponentidest ei mahu botti!

Samuti veenduge, et mootorid on korralikult kinnitatud ja võivad vabalt pöörduda. Mõnikord võib väljaulatuv šassiitükk mootorid blokeerida, seega veenduge, et miski ei takistaks mootorite pöörlemist.

Samm: põhijuhtmed

Ühendage vasakpoolsed mootorid üksteisega paralleelselt. Tehke sama õigete mootorite puhul. Veenduge, et vasakpoolsed punased juhtmed on rühmitatud vasakpoolse musta juhtmega ja sama parempoolse juhtmega. Ühendage punane juhe parema külje mõlema punase juhtmega. Ühendage teine punane juhe mõlema vasaku külje MUSTA juhtmega (ma tean, et see tundub vasakul küljel tagurpidi, kuid see peab arvestama asjaoluga, et vastassuunalised mootorid pöörlevad vastupidises suunas.) Korrake mustade juhtmete puhul. Hoidke külgede juhtmed kindlasti kokku. Samuti veenduge, et VASAKUD külgmootorid on vastupidises suunas, nagu tavaliselt ühendate.

Samm: ühendage mootori draiver

Enne mootorijuhi kasutamist peate teadma, kuidas see töötab. Kui ühendate selle valesti, võite hävitada mikrokontrolleri ja/või mootorijuhi!

Mootorijuht on isoleeritud vooluahela kontroller, mis tähendab, et mootori võimsuspiirkonna ja loogilise juhtimisala vahel puudub füüsiline ühendus. Enamik häid on loodud selleks, et vältida igasugust elektrilist leket mikrokontrollerisse (mis võib seda kahjustada või hävitada.) Samuti on enamik häid tavaliselt vähemalt 15 dollarit, nii et kui leiate veebis 2-dollarise, ärge seda ostke! Mina isiklikult leidsin ühe sellise ja lihtsalt eksperimendina kleepisin sellele radiaatori ja ühendasin selle kinni. Müüja ütles, et draiver on hinnatud 12V pingele. Ühendasin selle 9V ja see hakkas suitsetama. Selgub, et nende kasutatud kiip oli ainult 3V!

Mootorijuhil on 2 sisendpiirkonda: toitesisendid ja loogikasisendid. Sellel on ka kaks väljundpiirkonda: parem ja vasak külg. Siin on kõik tihvtid ja nende toimingud:

• Loogilised sisendid:

  • Need võtavad 3,3 V loogikasignaali ja kasutavad seda mootorite juhtimiseks. Ärge kunagi ühendage nende tihvtidega kõrgepinget.
  • Ühendage need mikrokontrolleri digitaalsete loogikaväljunditega.

• Toite sisendid:

  • Toitepinge, mida kasutatakse mootorite toiteks. Siin sisestatud võimsus on võimsus, mille juht pumpab mootoritesse.
  • GND tihvt, mida kasutatakse ühise maaühendusena. Kasutatakse nii toiteallikana kui ka loogikasisendite tagastusena. GND tihvt ühendatakse tavaliselt dioodidega, et vältida elektrilist leket loogika- ja toitepistikutesse.
  • 5V pin, mida kasutatakse teatud tüüpi mootorite toiteks. See VÄLJASTAB 5 volti, nii et ärge eksige seda toitesisendiga. Piisab vaid ühest voolupuhastusest teie mikrokontrolleri valesse tihvti, et see vaikselt ja koheselt hävitada.

• Väljundid:

  • 1A ja 1B, ühe mootori või mootorikomplekti jaoks.
  • 2A ja 2B, teise mootori või nende komplekti jaoks.

Mootorijuht võimaldab teil juhtida kõrgepinge mootorit madalpinge loogikasignaaliga. Põhjus, miks mootoril on kaks sisendit, on see, et saate ka suunda juhtida.

Ühendage oma mootori juhi väljundid 1A ja 1B parempoolsete mootoritega. Ühendage väljundid 2A ja 2B vasakpoolse mootoriga (pidage meeles! TAGASI!)

Paigaldage mootori aku kuhugi oma roboti šassii sisse ja ühendage see oma mootori juhi toiteallikaga, + toite sisendiga ja - GND -ga.

Kui kasutate eelnevalt kokkupandud moodulit, on teil hea.

Kui kasutate lihtsalt IC -d, veenduge, et see on korralikult ühendatud, ja pange sellele kindlasti radiaator! Need kiibid kuumenevad palju, mistõttu on enamikul headel draiveritel jahutusradiaatorid.

Samm: kinnitage mikrokontroller

Kinnitage oma mikrokontroller roboti külge. Kasutasin Arduino Uno Rev3. Ühendage mikrokontrolleri neli digitaalset väljundit mootori draiveri loogikasisendiga. Ühendage mikrokontrolleri maanduspistik mootori juhi GND-pesaga. Ärge ühendage mootorijuhi 5V kontakti mikrokontrolleriga! Seda kasutatakse teatud tüüpi mootorite toiteks, mitte toitesisendina ja kindlasti mitte mikrokontrolleri jaoks. Kui te seda teete, võite mikrokontrollerit kahjustada. Mikrokontrolleriga peaksite ühendama ainult mootori draiveri loogikatihvtid ja ühise maandusnõela.

Neid ühendusi kasutatakse mootorite juhtimiseks, kasutades juhi loogikasisendeid.

Samm: veenduge, et kõik oleks hästi

Minge tagasi ja veenduge, et kõik on korras. Kontrollige juhtmestikku, veenduge, et vasakpoolsed mootorid on tahapoole ühendatud, veenduge, et teie 5V väljund mikrokontrolleril pole ühendatud mootori draiveri 5V väljundiga, ja kontrollige muid probleeme. Veenduge, et kõik kruvid on pingul, juhtmed on ühendatud, mootorid pole blokeeritud ja juhtmed pole katki.

Kui kõik on korras, jätkake järgmise sammuga.

Samm: paigaldage aku

Sisestage patareid roboti korpusesse. Kui need välja kukuvad, võivad nad teie robotit aeglustada või peatada, seega kinnitage need kindlasti šassii sisse. Kasutage kinnitusklambrit, mõnda liimi või kleepige need lihtsalt kohale, kui plaanite neid sageli välja võtta. Samuti veenduge, et akuühendused oleksid head. Kunagi oli mul robot, kes keeldus liigutamast, ja käisin tundide kaupa ringides, kontrollisin oma programmeerimist, ühendasin mootorid uuesti ja ei suutnud probleemi leida. Ostsin isegi uue mikrokontrolleri, kuid avastasin, et üks mu mootori aku juhtmetest oli šassii sees lahti tulnud. See on suurepärane näide sellest, miks peaksite enne osa vahetamist alati kontrollima muid probleeme!

Samm: kinnitage kõik

Kõigi turvaliseks kinnitamiseks kasutage väikesi kinnituskruvisid. Keerake mootori juht ja mikrokontroller roboti šassiile ning veenduge, et mootorid on turvalised. Veenduge, et ka leivaplaat on kindlalt kinnitatud.

Juhtmete korraldamiseks kasutage tõmblukke või väikesi teibitükke. Te ei pea seda tegema, kuid kindlasti muudab see roboti paremaks ja muudab lihtsamaks jälgida, millised juhtmed milleks lähevad. Samuti, kui teil pole tõmblukke või peate juhtmeid lihtsalt vahetama, võite need rühmitada värvi järgi. Näiteks võite kasutada rohelisi juhtmeid mikrokontrollerilt mootori draiverile, punaseid juhtmeid toite jaoks, musti juhtmeid GND jaoks ja siniseid juhtmeid mootorijuhilt mootoritele.

8. samm: programm

Ühendage mikrokontroller arvutiga ja programmeerige see. Alustage lihtsalt ja ärge ülekoormake end. Alustage millestki nii lihtsast, nagu pange robot edasi liikuma. Kas saate selle pöörata? Tagasi minna? Kas ringides keerutada? Ettevaatust, programmeerimine nõuab palju kannatlikkust ja võtab tavaliselt kõige kauem aega. Vaadake ülaltoodud graafikut.

See on sinu teha!

9. samm: manused

Nüüd, kui olete seadistanud lihtsa roboti, on aeg lisada mõned lisafunktsioonid. Kinnitage ultraheliandur, et robot saaks takistusi vältida. Või servomootor, mille peal on midagi lahedat. Või mõned vilkuvad LED -id, et robotit heledamaks muuta. Pidage meeles, et see on teie robot, nii et see on teie otsustada!

Samm: olete valmis

Palju õnne! Nüüd on teil töökorras robot! Palun postitage kommentaaridesse, kas olete selle loonud ja milliseid manuseid lisasite.

Kui midagi läheb valesti, vaadake allolevat tõrkeotsingu abi:

Robot ei lülitu üldse sisse

Teate, et robot on sisse lülitatud, kuna enamikul mootorijuhtidel ja mikrokontrolleritel on tuled, mis näitavad, et need on sisse lülitatud. Kui need sisse ei lülitu, toimige järgmiselt.

• Põhiaku võib olla tühi või tühi. Kui kasutate laetavat akut, laadige see üles. Kui kasutate tavalist akut, vahetage see välja.
• Juhtmed võivad olla valesti ühendatud. Kontrollige oma ühendusi. Üks valesti asetatud juhe võib kogu roboti toite katkestada.
• Juhtmed võivad olla katki. Tundub midagi sellist, mida te ei ootaks, kuid olen leidnud, et katkised juhtmed on tegelikult üsna tavalised. Otsige katkist või kulunud isolatsiooni, väikeseid metallist "nõelu", mis torgavad pistikupesadest välja (kui traadi otsas olev tihvt tuleb maha ja jääb kinni), või lõhenenud juhtmeid.
• Probleem võib olla mootori draiveris või mikrokontrolleris. Tootmisvead võivad põhjustada süsteemide sisselülitamata jätmise. Sellisel juhul vahetage mikrokontroller või mootori draiver välja. See on viimane abinõu, sest mikrokontrollerid ja eriti mootorijuhid võivad mõnikord olla üsna kallid.

Robot lülitub sisse, kuid ei liigu

Kui olete kinnitanud, et robot on sisse lülitatud, kuid see ei liigu üldse, tehke järgmist.

• Mootori toiteallikas võib olla madal või tühi. Vahetage aku. Minu kogemuse järgi saavad need patareid üsna kiiresti tühjaks, sest mootorite käivitamiseks kulub palju voolu.
• Probleem võib olla juhtmestikus. Vaadake ülaltoodud jaotist ja kontrollige, kas juhtmed pole paigutatud või katki.
• Mootorid võivad olla lühikesed või läbipõlenud. See on üsna tavaline, seega tasub seda otsida. Lülitage mootoritele otse toide ja vaadake, kas need liiguvad.
• Mootori juht võib olla kahjustatud. Kontrollige väljundite pinget. Kui draiveri tuli ei põle, on see selge märk defektsest seadmest. Kontrollige kindlasti KÕIK MUU! Lisaks šassiile on mootorijuht tavaliselt kõige kallim robotitükk.
• Probleem võib olla programmeerimises. Minu jaoks on see kõige tavalisem probleem. Kirja tõstutundlikus C-keeles (kasutatakse Arduino keeles) võib üks viga rikkuda kogu teie programmi. Pythonil (Raspberry Pi keeles) võib olla ka mõningaid probleeme.
• Mikrokontroller võib olla kahjustatud. Mõnikord ei jõua loogikasignaal isegi mootorijuhini (on põhjust mitte teha halva juhi järeldusele). Sel juhul asendage see lihtsalt.

Robot lülitub sisse, kuid liigub ebanormaalselt

Kui robot lülitub sisse, kuid hakkab tahtmatult liikuma (näiteks läheb ringidesse, kui peaks edasi liikuma), siis:

• Tõenäoliselt on probleem juhtmestikus. Kontrollige seda esimest korda! Kas mäletasite, et juhtme üks külg pöörata?
• Võib esineda programmeerimisviga. Kontrollige, kas koodis pole probleeme.
• Mõnikord võib kahjustatud mikrokontroller hulluks minna, saates korduvalt juhuslikke signaale. Kui mikrokontroller seda teeb, siis ärge proovige seda parandada. See on selge märk kiibist, mis on parandamatult kahjustatud, nii et jätkake ja asendage kogu asi. Uskuge mind, neid kiipe valmistavad laboris robotid. Inimesed ei saa neid lihtsalt parandada.
• Mootor võib kahjustada saada. Kui mootor ei tööta või töötab aeglasemalt, siis triivib robot liikudes aeglaselt ühele poole. Selle lahendamiseks on kolm võimalust. Kui saate, suurendage lihtsalt selle konkreetse mootori pinget, et see jõuaks samale kiirusele kui kõik teised. Kui ei, proovige panna takistid kõigile mootoritele, välja arvatud kahjustatud. See aeglustab teisi mootoreid kahjustatud kiirusele. Lõpuks võite selle lihtsalt asendada. Robotkäigukastiga mootorid kipuvad olema üsna odavad, tavaliselt 2-3 dollarit. Võrrelge seda mootorijuhiga, mis võib olla vahemikus 10-200 dollarit.

Kui robot ei reageeri anduritele

Kui robot lülitub sisse ja liigub ringi tavapärasel viisil, kuid ei "kuula" andureid või ei reageeri õigesti, on see peaaegu alati üks kahest asjast.

• Tõenäoliselt on programmeerimisviga. Andurid tuleb hoolikalt kalibreerida ja programmeerida. Kunagi lasin robotil kontrollimatult ringi tiirutada, avastades, et seadsin selle kogemata pöörlema, kui ta näeb midagi 100 sentimeetri asemel 100 meetri raadiuses. See nägi pidevalt seinu, pannes selle pidevalt pöörlema.
• Teine levinum probleem on halb juhtmestik. Isegi üks puuduv juhe võib muuta anduri mittetoimivaks.

Muu abi saamiseks vaadake ülaltoodud jaotisi või googeldage konkreetset probleemi. Samuti võite küsimuste korral minuga ühendust võtta aadressil [email protected].

Palun kommenteerige seda!