Walking Strandbeest, Java/Python ja rakenduse juhitav: 4 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Jälgi autori lisateavet:

See Strandbeesti komplekt on isetegemistöö, mis põhineb Theo Janseni leiutatud Strandbeestil. Geniaalsest mehaanilisest disainist hämmastunud, soovin varustada selle täieliku manööverdusvõimega ja järgmisena arvutitarkusega. Selles juhendis töötame esimese osa, manööverdusvõime kallal. Samuti käsitleme krediitkaardi suurusega arvuti mehaanilist struktuuri, et saaksime mängida arvuti nägemise ja tehisintellekti töötlemisega. Ehitustööde lihtsustamiseks ei kasutanud ma arduinot ega muud sarnast programmeeritavat arvutit, vaid ehitan bluetooth riistvarakontrolleri. Seda kontrollerit, mis töötab robotriistvaraga suhtleva terminalina, juhib võimsam süsteem, näiteks androidi telefonirakendus või RaspberryPi jne. Juhtimine võib olla kas mobiiltelefoni kasutajaliidese juhtimine või programmeeritav juhtimine pythonis või Java keeles. Üks SDK iga programmeerimiskeele jaoks on avatud lähtekoodiga, mis on saadaval saidil

Kuna mini-Strandbeesti kasutusjuhend on ehitusetappide selgitamisel üsna selge, keskendume selles juhendis keskendudes teabele, mida kasutusjuhendis tavaliselt ei käsitleta, ning elektrilistele/elektroonilistele osadele.

Kui vajame selle komplekti mehaanilise kokkupaneku kohta rohkem intuitiivset ideed, on kokkupanemise teemal saadaval üsna palju häid videoid, näiteks

Tarvikud

Selle Strandbeesti mehaanilise osa ehitamiseks ja kogu elektriühenduse tegemiseks peaks 3D -printimise ooteaja arvestamata jätmine võtma vähem kui 1 tund. See nõuab järgmisi osi:

(1) 1x standardne Strandbeest komplekt (https://webshop.strandbeest.com/ordis-parvus)

(2) 2x alalisvoolumootor koos käigukastiga (https://www.amazon.com/Greartisan-50RPM-Torque-Re…)

(3) 1x Bluetooth -kontroller (https://ebay.us/Ex61kC?cmpnId=5338273189)

(4) 1x LiPo aku (3,7 V, teie valitud maht mAh)

(5) 12x M2x5,6 mm puidukruvid

(6) 2 mm läbimõõduga süsinik- või bambusvarras

3D -printimine:

(1) 1x robootika põhiosa

(3D -printimise disainifail koos Bluetooth -kontrolleriga allalaadimine)

(3D -printimise disainifail koos täiendava OrangePi Nano allalaadimisega)

(2) 2x veovõlli äärik (3D -printimise disainifaili allalaadimine)

(3) 2x toitesüsteemi seade (3D -printimise disainifaili allalaadimine)

Teised:

Androidi mobiiltelefon. Minge Google Play poodi, otsige otsingust M2ROBOTS ja installige juhtimisrakendus.

Kui Google Play poele on raske juurde pääseda, külastage minu isiklikku kodulehte, et leida alternatiivne rakenduse allalaadimisviis

Samm: osade korraldamine

Selles etapis korraldame kõik kokkupandavad osad. Joonis 1. näitab kõiki karbist väljaehitatud plastosasid, mida kasutame Strandbeesti mudeli ehitamisel. Need on valmistatud survevalu abil, mis on võrreldes teiste mehaanilise töötlemise meetoditega, nagu 3D -printimine või freesimine, väga tõhus. Sellepärast tahame masstoodangust maksimaalselt kasu saada ja kohandada ainult kõige vähem osi.

Nagu on näidatud joonisel 2, on igal plasttahvlil märgistatud tähestik, üksikutel osadel pole märgistust. Kui need on osadeks võetud, pole enam märgistamist. Selle probleemi lahendamiseks võime panna sama tüüpi osad erinevatesse kastidesse või lihtsalt märkida paberilehele mitu piirkonda ja panna ühte liiki osi ühte piirkonda, vt joonis 3.

Plastikust osa lõikamiseks suuremalt plastplaadilt ei pruugi käärid ja nuga olla nii tõhusad ja ohutud kui joonistel 4 ja 5 näidatud tang.

Kõik siin on valmistatud plastikust, välja arvatud varvaste materjal on kumm, vt joonis 6. Saame lõigata vastavalt eelnevalt tehtud jaotustükkidele. Kummimaterjali pehme iseloom tagab kiudude parema haarde. See kehtib eriti nõlval ronimisel. Hilisemates teemades saame testida selle võimet ronida erineva kaldenurga all, kummist varvastega ja ilma. Kui libisemist pole, nimetatakse seda staatiliseks hõõrdumiseks. Kui see kaotab haarde, muutub see kineetiliseks hõõrdumiseks. Hõõrdetegur sõltub kasutatud materjalidest, sellepärast on meil kummist varbad. Kuidas kavandada katset, tõsta käsi ja rääkida.

Viimane joonis sisaldab selle mudeli Strandbeest "ECU", "jõuülekanne" ja šassii.

Samm: mehaanilise kokkupaneku ajal tähelepanu väärivad punktid

Mini-Strandbeestil on üsna hea kasutusjuhend. Käsiraamatu järgimine ja kokkupanek peaks olema lihtne. Jätan selle sisu vahele ja toon välja mõned huvitavad punktid, mis väärivad meie tähelepanu.

Joonisel fig 1 on kummist varbaid hoidva pilu üks külg 90-kraadine nurk, teisel pool aga 45-kraadine kalle, mida ametlikult nimetatakse faasimiseks. Selline kalle juhib kummist varba plastist jala sisse. Proovige varbad faasiga küljelt paigaldada, vt joonis 2, seejärel proovige teist külge. Erinevus on väga märgatav. Joonise 3 parem pool on meie Stranbeesti vänt. See on väga sarnane mootori, auto mootori, mootorratta vändaga, kõigil on sama struktuur. Strandbeestis, kui vänt pöörab, ajab see jalad liikuma. Mootori jaoks on see kolvi liikumine, mis ajab vända pöörlema. Selline 120-kraadine eraldamine ringis viib ka kolmefaasilise mootori või generaatorini, elektrienergia on üksteisest 120-kraadi kaugusel, nagu on näidatud joonisel fig. Kui me oleme vasaku ja parema külgkorpuse mehaanilised osad kõik kokku pannud, hakkame nüüd töötama Strandbeestile lisatavate osadega, vt joonis 5. Joonis fig 6 on samm, mida kasutame 3-D trükitud mootoriklambri abil mootori kinnitamiseks 3-D trükitud šassiile. Selles etapis on trikk selles, et ühtegi kruvi ei tohi enne mootori asendi reguleerimist kinni keerata, nii et šassii külgpind oleks sama mis mootori pind. Kui oleme joondusega rahul, saame kõik kruvid kinni keerata. Liikuge edasi joonisele fig 7, töötame äärikühenduse paigaldamisel, ühendades mootori väljundi vändaga. Mootori külge on keerulisem paigaldada kui vändapoolset ühendust, vt joonis 8. Seetõttu ühendame kõigepealt mootori küljeääriku. Kui mõlema mootori äärikuühendus on paigaldatud, nagu on näidatud joonisel 9, kasutame šassii ja vasaku/parema kõndimisstruktuuri ühendamiseks kahte 2 mm läbimõõduga süsinikvarda. See juhtub FIg.10 -s. Kokku kasutame nende üksuste ühendamiseks 3 tükki süsinikvardaid. Kuid selles etapis ühendame neist ainult kaks, sest peame vänt keerama ja ühendama ääriku ja vända vahelise ühenduse. Kui 3 tükki süsinikvardaid on paigas olnud, on suhtelise asendi reguleerimine ja ühendamine raskem. Lõpuks on meil joonisel 11 lõplikult kokku pandud mehaaniline süsteem. Järgmise sammuna tegeleme elektroonikaga.

3. samm: elektriühendus

Kõik elektroonikasüsteemid vajavad toiteallikat. Võime panna 1-elemendilise aku mujale sobivasse kohta, näiteks joonisel fig 1 toodud trükkplaadi alla. Toiteallika polaarsus on nii kriitiline, et väärib arutamiseks eraldi kujundit. Joonis 2 toob esile akuühenduse. Kontrollerplaadil on polaarsus tähistatud "+" ja "GND", vt joonis 3. Kui aku mahla saab tühjaks, kasutatakse aku laadimiseks USB -kaablit, vt joonis 4. Kui aku uuesti täis saab, kustub LED, mis näitab "laadimisprotsessis". Viimane samm on ühendada mootori pistikupesad juhtpuldi mootoripistikutega. Seal on 3 mootoripistikut, mis on joonisel 3 tähistatud numbriga 16. Joonisel fig 5 on vasak mootor ühendatud vasakpoolseima pistikuga, mis on tähistatud PWM12 -ga, ja parem mootor on ühendatud keskmise pistikuga. Praegu on paagi (diferentsiaalsõidukiga) vasakule pööramine kodeeritud PWM12 mootoripordiga ühendatud mootori sisendvõimsuse vähenemisena. Seetõttu peaks PWM12 porti ühendatud mootor juhtima vasakuid jalgu. Hiljem muudan kõik segamisfunktsioonid kasutaja seadistatavateks. Nagu mootori pistiku valiku vahetamine või mootori pistiku suuna muutmine, saame lahendada sellise probleemi nagu Strandbeest liigub tahapoole, kui käsk edasi liikuda, keerates valet suunda, pidage meeles, et alalisvoolumootor muudab oma pöörlemissuunda, kui sisendkaabel on ühendatud juhtvõrguga vastupidises järjekorras.

Samm: rakenduse seaded ja toimimine

Esmalt laadime Google Play poest alla Androidi rakenduse, vt joonis 1. Sellel rakendusel on palju muid funktsioone, mida me selles juhendis käsitleda ei saa, keskendume ainult Strandbeesti otseselt seotud teemadele.

Lülitage riistvara Bluetooth -kontroller sisse, see kuvatakse avastusseadmete loendis. Pikk klõps viib meid eetrisse allalaadimisfunktsiooni juurde, mida hiljem "juhendada". Enne klõpsamist ja juhtimise alustamist teeme kõigepealt mõned konfiguratsioonid, klõpsates paremas ülanurgas "Seaded". Joonisel 2 on see peidetud ikooni… alla. Joonis 3 näitab mitut seadistuskategooriat. Neid rakenduses konfigureeritud sätteid rakendatakse kolmel viisil: 1) mõned seaded mõjutavad ainult rakenduse toimimist, näiteks aritmeetika, et saada iga mootori võimsuse juhtimise käsk teie roolimis- ja gaasiklahvilt. Nad elavad rakenduses. Mõnes hilisemas juhendis näitame, kuidas asendame need oma Pythoni/Java programmidega. 2) mõni seadistus saadetakse riistvarale õhus oleva juhtimisprotokolli osana, näiteks vahetamine otsejuhtimise (servo keerab täpselt nurga järgi) ja juhtmega juhtimise vahel (sisseehitatud autonoomse kontrolleri funktsioonimoodul juhib servot) kanal vastavalt kasutaja käsule ja praegusele suhtumisele) 3) mõni seade saadetakse riistvarakontrolleri püsimällu. Seega järgib riistvara neid seadeid iga kord, kui see sisse lülitatakse ilma seadistamata. Näitena võib tuua seadme Bluetooth -ülekande nime. Selliste seadete jõustumiseks on vaja võimsustsüklit. Esimene kategooria, millesse sukeldume, on joonisel fig. „Rakenduse juhtimise funktsioon” joonisel 5 määratleb selle rakenduse rolli - riistvaraseadme kontroller otse Bluetooth -ühenduse kaudu; sild sisevõrgu/Interneti kaudu kohaloleku kontrollimiseks; jt. Järgmisena ütleb leht „HW type” joonisel 6 rakendusele, et töötate diferentsiaalsõidukiga, seega tuleb valida „tank” režiim. Kokku on saadaval 6 PWM väljundit. Strandbeesti jaoks peame konfigureerima kanali 1 kuni 4 vastavalt joonisele 7. Iga PWM -kanal töötab ühes järgmistest režiimidest: 1) servo normaalne: RC servo, mida juhib 1-2 ms PWM signaal mootorit või mõnda muud elektriseadet, saab töötada töötsükli režiimis, 0% on välja lülitatud, 100% on alati sisse lülitatud. 4) Alalisvoolumootori töötsükli tagasipööramine: jällegi pöörab kontroller oma väljundi kasutajajuhtimise ümber Kuna me kasutame alalisvoolumootorit ja hoolitseme mootori pöörlemissuuna eest riistvara juhtmestiku järgi, valime kanali 1 jaoks alalisvoolumootori töötsükli 4, vt joonis 8. Samuti peame ühendama 2 PWM kanalit 1 H-sillaga, et võimaldada kahesuunalist juhtimist. See samm on näidatud joonisel fig. Režiimis „2 PWM kanalit 1 H-sillale” kasutatakse kanaleid 1, 3 ja 5 mõlema ühendatud kanali juhtimiseks. See toob kaasa vajaduse muuta gaasihoovastik, juhtkangi üles-alla juhtimine vaikekanalilt 2 kanalile 3. See on saavutatud joonisel 10 sätetes. Nagu on näidatud joonisel 11, on iga kanal konfigureeritud võtma ühte suvalist sisendallikat.

Bingo, nüüd oleme minimaalse nõutava konfiguratsiooni lõpetanud ja saame tagasi nähtava bluetooth -seadmega lehele ja selle ühendada. Joonisel 12 proovige juhtkangi mängida ja saame selle Strandbeestiga lõbutseda. Proovige mõnele nõlvale ronida, pidage meeles materjalitüüpide vahelise hõõrdumise analüüsi ja lugege lennujuhi hinnangulist hoiakut, mis on näidatud real „RPY (deg)”, selle rea neli kirjet on rull, samm, pöördenurk hinnatud pardal oleva güroskoobi ja kiirendusmõõturi abil; viimane kirje on kompenseeritud kompassi väljund.

Edasine töö: järgmistes juhendites käsitleme järk -järgult selle programmeerimisliidest, valime Strandbeestiga suhtlemiseks teie lemmikkeele Java või Python ja ei loe enam mobiiltelefoni ekraanilt suunda. Alustame programmeerimist ka RaspberryPi tüüpi linuxi arvutis, et saada täpsemaid programmeerimisteemasid, vt viimast joonist. Kasutage 3D -printimise mehaaniliste osade jaoks https://xiapeiqing.github.io/doc/kits/strandbeest/roboticKits_strandbeest/ ja SDK ja näite koodi jaoks https://github.com/xiapeiqing/m2robots.git, kui soovite kohe alustada. Andke mulle teada, milline on teie soovitud programmeerimiskeel, kui mitte Java või Python, võin lisada SDK uue versiooni.

Nautige häkkimist ja olge kursis järgmiste juhenditega.