Kaugjuhtimisega 6WD maastikurobot: 10 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Enamik seni ehitatud roboteid olid neljarattalised robotid, mille kandevõime oli mitu kilogrammi. Seekord otsustasin ehitada suurema roboti, mis oma teel hõlpsalt üle saab erinevatest takistustest ja suudab liikuda vähemalt tosina kilose koormusega. Samuti eeldasin, et robot peaks hakkama saama rasketel maastikel nagu liiv, lumi ja killustik. Selle ehitamiseks ehitasin 6-rattalise šassii, mis oli varustatud 6 piisavalt suure võimsusega mootoriga ning sobiva mootorijuhi ja toiteallikaga. Tahtsin ka, et mu robotit juhitaks kaugelt (vähemalt 200 meetrit), seega kasutasin hea kvaliteediga 2,4 GHz saatjat ja vastuvõtjat.

Kui kõik ülaltoodud nõuded olid täidetud ja esimesed testid õnnestusid, otsustasin projekti pikendada manipulaatori ja kahe kaameraga. Tänu kaamera pildile saate robotit juhtida isegi siis, kui see pole silmapiiril. See funktsioon võimaldab robotioperaatoril teha kaugkontrolli ülesandeid raskesti ligipääsetavates või inimestele ohtlikes piirkondades.

Selle projekti kirjeldusest saate teada, kuidas:

• ehitada kuuerattaline robotraam, mis on võimeline vedama vähemalt tosinat kilo

  • võimaldab transportida raskemaid esemeid
  • võimalik kaubanduslik kasutamine ja mitte ainult robot mänguasjana!

• kaugjuhtida sellist robotit kaugelt

  • siduda 2,4 GHz saatja vastuvõtjaga
  • lugeda käske 2,4 GHz vastuvõtjast Arduino kaudu
  • kontrolli roboti positsiooni üle

• määrake arvuti või nutitelefoni kaamerate eelvaade

  juhtmevaba kaugülekande rakendamine sagedusel 5,8 GHz

Roboti parameetrid (põhiversioon):

• Välismõõtmed (LxSxK): 405x340x120 mm
• Kogumass: 5 kg
• Kliirens: 45 mm

Laiendatud versioon (manipulaatori ja kaameratega):

• Välismõõtmed (LxSxK): 405x340x220 mm (robot on transpordiks ette valmistatud)
• Kogumass: 6,5 kg

Samm: osade ja materjalide loend

Roboti šassii on täielikult valmistatud alumiiniumist ja duralumiiniumist. Selles projektis kasutasin 6 Monster Truck ratast läbimõõduga 125 mm, mis hõlbustab väikeste takistuste ületamist. Robotit juhivad 6 suure võimsusega 12 V harjatud alalisvoolumootorit (180 p / min, 27 kg-cm) koos metallist hammasratastega. Mootorsõidukijuhina saate kasutada mis tahes draiverit, mis suudab tagada vähemalt 10A pideva voolu mootori kohta, nt: VNH2SP30, BTS7960B.

Selle projekti jaoks vajalikud osad:

1. Suure pöördemomendiga käigu reduktori alalisvoolumootor 12V 180 p / min x6
2. 6 mm kuusnurkse alalisvoolu hammasratta mootoripistik x6
3. Hädaseiskamislüliti x1
4. Roostevabast terasest toitenupp x2
5. 7,4 V 2700mAh 10C Lipo aku x1
6. 11,1 V 5500mAh 3S 45C Lipo aku x1
7. Mootorijuht, nt: VNH2SP30 x6 või BTS7960B x2
8. Arduino mega 2560 x1
9. Velje veljed ja rehvid HSP 1:10 Monster Truck x2
10. Mikro -USB -plaat x1

Kontroll:

1. FrSky TARANIS Q X7 2.4GHz 7CH saatja x1
2. FrSky V8FR-II 2,4 GHz vastuvõtja x1

Materjalid (šassii):

1. Duralumiiniumleht 2 mm paks (LxW): 345x190 mm x2
2. L-kujuline alumiiniumist nurgaklamber 2 mm paksune: 190x40x20 mm x2
3. C-kujuline 2 mm paksune alumiiniumist nurgaklamber: 341x40x20 mm x2

4. Mutrid ja poldid:

   • M3 10 mm x 10
   • M2 6 mm x 8

Tööriistad:

HILDA elektriline minitrell

Pikendatud versioon:

1. RunCam Split kaamera x1
2. 2 teljega kardaan x1
3. Robotkäsi x1
4. Metallist robotihaarats x1
5. VL53L0X laser -ToF -andur x1

2. samm: robotraami kokkupanek

Roboti šassii kokkupanek on üsna lihtne. Kõik sammud on näidatud ülaltoodud fotodel. Peamiste toimingute järjekord on järgmine:

1. Puurige alumiiniumprofiilidesse 3 auku läbimõõduga 13 mm (augud mootori võllile)
2. Puurige 6 auku läbimõõduga 3 mm alumiiniumprofiilidesse (augud, mis kinnitavad mootorid profiili külge)
3. Keerake alalisvoolumootorid külgmiste alumiiniumprofiilide külge
4. Kruvige alumiiniumprofiilid alalisvoolumootoritega aluse külge
5. Kruvige esi- ja tagaprofiil aluse külge
6. Paigaldage vajalikud toitelülitid ja muud elektroonilised komponendid (vt järgmist jaotist)

Samm: elektrooniliste osade ühendamine

Selle elektroonilise süsteemi peamine kontroller on Arduino Mega 2560. Kuue mootori juhtimiseks kasutasin kahte BTS7960B mootoridraiverit (H-silda). Kolm mootorit mõlemal küljel on ühendatud ühe mootorijuhiga. Iga mootorijuhti saab laadida kuni 43A vooluga, mis annab piisava võimsuse isegi ebatasasel maastikul liikuva roboti jaoks. Elektrooniline süsteem on varustatud kahe toiteallikaga. Üks alalisvoolumootorite ja servode (LiPo aku 11,1 V, 5500 mAh) varustamiseks ning teine Arduino, bluetooth mooduli, fpv kaamera ja andurite (LiPo aku 7,4 V, 2700 mAh) varustamiseks.

Elektrooniliste moodulite ühendused on järgmised:

BTS7960 -> Arduino Mega 2560

• MotorRight_R_ET - 22
• MotorRight_L_ET - 23
• MotorLeft_R_ET - 26
• MotorLeft_L_ET - 27
• Rpwm1 - 2
• Lpwm1 - 3
• Rpwm2 - 4
• Lpwm2 - 5
• VCC - 5V
• GND - GND

FrSky V8FR -II 2,4 GHz vastuvõtja -> Arduino Mega 2560

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

Juhtmega ühendused 2,4 GHz vastuvõtja ja Arduino vahel on näidatud ülaltoodud ühendusskeemil. Ühendage Arduino 5V ja GND toitejuhtmed vastavalt vastuvõtja kontaktidega + (VCC) ja - (GND). Lisaks peate ühendama kasutatud vastuvõtja kanalid (ch2 ja ch3) Arduino digitaalsete tihvtidega (nt 7 ja 8 nagu programmis). Kui alles hakkate elektroonikat õppima ja te ei tea, kuidas toiteallikat, lüliteid ja mootori draiverit ühendada, on see minu sarnase projekti ühendusskeem abiks. Enne roboti juhtimise alustamist 2,4 GHz Taranis Q X7 2,4 GHz saatjalt peaksite saatja eelnevalt vastuvõtjaga siduma. Sidumisprotseduuri on üksikasjalikult kirjeldatud minu videos.

Samm: Arduino megakood

Olen koostanud järgmised Arduino programmide näidised:

• RC 2,4 GHz vastuvõtja test
• 6WD robotjuhtimine

Esimene programm "RC 2.4GHz Receiver Test" võimaldab hõlpsasti käivitada ja kontrollida Arduinoga ühendatud 2,4 GHz vastuvõtjat, teine "6WD Robot Control" võimaldab kontrollida roboti liikumist. Enne näidisprogrammi koostamist ja üleslaadimist veenduge, et olete sihtplatvormiks valinud "Arduino Mega 2560", nagu ülal näidatud (Arduino IDE -> Tööriistad -> Tahvel -> Arduino Mega või Mega 2560). Taranis Q X7 2,4 GHz saatja käsud saadetakse vastuvõtjale. Vastuvõtja kanalid 2 ja 3 on ühendatud vastavalt Arduino digitaalsete kontaktidega 7 ja 8. Arduino standardraamatukogust leiame funktsiooni "pulseIn ()", mis tagastab impulsi pikkuse mikrosekundites. Kasutame seda vastuvõtja PWM (impulsi laiuse modulatsiooni) signaali lugemiseks, mis on proportsionaalne saatja kaldega kontrollpulk. Funktsioon pulseIn () võtab kolm argumenti (pin, väärtus ja timeout):

• pin (int) - selle tihvti number, millelt soovite pulssi lugeda
• väärtus (int) - impulsitüüp, mida lugeda: kas HIGH või LOW
• timeout (int) - valikuline arv mikrosekundeid, et oodata impulsi valmimist

Seejärel kaardistatakse lugemisimpulsi pikkuse väärtus vahemikku -255 kuni 255, mis tähistab edasi/tagasi ("moveValue") või pööramist paremale/vasakule ("turnValue"). Näiteks kui lükkame juhtpulga täielikult ette, peaksime saama väärtuse "moveValue" = 255 ja täielikult tagasi vajutades väärtuse "moveValue" = -255. Tänu seda tüüpi juhtimisele saame reguleerida roboti liikumiskiirust kogu ulatuses.

Samm: mobiilse roboti testimine

Need videod näitavad mobiiliroboti teste, mis põhinevad eelmise jaotise programmil (Arduino megakood). Esimene video näitab 6WD roboti teste minu toas. See robot on võimeline väga kergesti kandma mitme kilo koormat, video peal veab see 8 pudelit vett, mis vastab 12 kg -le. Samuti saab robot hõlpsalt ületada oma teel ilmnenud takistusi, näiteks äärekivid parkimisel, mida näete teises videos. Selle juhendi alguses näete ka seda, kui hästi see raskel maastikul hakkama saab.

6. samm: näited disaini täiustustest

Saate seda projekti laiendada täiendavate komponentidega, näiteks:

• robotihaarats
• robotkäsi (kirjeldatud selles juhendis)
• kardaan kaameraga

Eespool leiate kaks videot, mis tutvustavad nimetatud parandusi. Esimene video näitab, kuidas juhtida panoraamkaamerat ja robothaaratsit, kasutades Taranis Q X7 2,4 GHz saatjat ja FrSky V8FR-II vastuvõtjat. Järgmine video näitab kiiret sissejuhatust, kuidas ühendada ja juhtida 2 -teljelist kardaanit, kasutades sama saatja ja vastuvõtja komplekti sagedusel 2,4 GHz.

7. samm: robotkäe häälestamine

Robotikäe tegin varem ja kirjeldasin seda selles juhendis. Siiski otsustasin esialgset projekti veidi muuta ja lisada veel üks vabadus (soov) ja FPV kaamera. Praegu on robotil 4 pöörlevat liigendit:

• Wirst
• Küünarnukk
• Õlg
• Alus

Pöörlemine 4 teljel võimaldab hõlpsalt haarata ja manipuleerida esemeid roboti tööruumis. Pöörlev haarats, mis täidab randme rolli, võimaldab teil üles võtta erinevate nurkade all asetatud esemeid. See oli valmistatud järgmistest osadest:

• LF 20MG 20 KG digitaalne servo x1
• Servoklamber x1
• Duralumiinist silinder paksusega 4 mm ja läbimõõduga 50 mm
• Duralumiiniumleht 36x44 mm ja paksus 2 mm
• Poldid ja mutrid M3 x4
• FPV kaamera - RunCam OWL Plus x1

Kaamera on paigutatud otse haaratsi kohale, et kasutajal oleks lihtsam haarata isegi väikseid esemeid.

8. samm: roboti oleku kontrollimine ja transpordiks valmistumine

Robotikäsi ja kaamera alus on kokku pandud, mis muudab roboti transportimise palju lihtsamaks. Roboti tagapaneel on varustatud 3 LED -iga. Kaks neist näitavad elektroonika, mootorite ja servode võimsust (sisse või välja). Kolmas RGB LED näitab aku olekut ja riket. Lihtsamaks programmeerimiseks on robot varustatud mikro -USB -pordiga. See lahendus muudab testimise palju lihtsamaks, ilma et oleks vaja robotikorpust eemaldada.

Samm: eelvaate testimine Wifi ja Fpv -kaamerate kaudu

Robotile paigaldati kaks kaamerat. Wifi kaamera paigutati roboti tagaküljel asuvale reguleeritavale alumiiniumist hoidikule. Väike fpv -kaamera paigutati roboti haaratsi kohale.

Selles testis kasutatud kaamerad:

• RunCam OWL Plus
• XiaoMi YI Wifi kaamera

Esimene video näitab mõlema kaamera katset. WiFi -kaamera vaade kuvatakse nutitelefonis ja vaade sülearvuti fpv -kaamerast. Nagu videolt näeme, on eelvaate viivitus väike ja Wifi kaamera puhul on see viivitus veidi suurem.

Teises videos näitasin teile samm -sammult, kuidas arvutis 5,8 GHz fpv -kaamerast eelvaadet saada. Kaamera pilt saadetakse saatjalt 5,8 GHz vastuvõtjale. Seejärel läheb see USB -pordi kaudu sülearvutiga ühendatud videokambrisse ja kuvatakse lõpuks VLC -mängijale.