Robootikaharidus koos komplektiga: 6 sammu

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

Pärast päris mitu kuud oma roboti ehitamist (palun vaadake kõiki neid) ja pärast seda, kui kaks korda osad ebaõnnestusid, otsustasin astuda sammu tagasi ja mõelda oma strateegia ja suuna uuesti läbi.

Mitme kuu kogemus oli kohati väga rahuldust pakkuv ja mitu korda väga masendav, väga raske, väga pettumust valmistav. Mitu korda tundus see kaks sammu edasi, üks samm tagasi.

Ja ma arvan, et see on tingitud mitme asja kombinatsioonist.

Minu eesmärk oli ehitada "päris" robot - mitte mänguasi. Suur ja võimas robot, millel on tugevad osad ja palju akut, mis võib töötada (kogu päeva?) Ja olla ka autonoomne. Et see saaks ohutult navigeerida kogu minu korteris ilma, et see (ise või keegi / midagi) kahju tekitaks.

Kuigi ma olin väga aeglaselt edusamme teinud, oli uuringute, katse-eksituse meetodite hulk, proovige seda, proovige seda, väga aeganõudev ja võttis palju vaimset / emotsionaalset energiat.

Kui samad osad on kaks korda ebaõnnestunud, oleks hullumeelsus need lihtsalt uuesti asendada ja jätkata.

Raske südamega otsustasin lasta praegusel projektil "Wallace" riiulisse tagasi minna, eriti kuna olin nii lähedal IMU lisamisele robotite operatsioonitarkvarasse.

Mida siis nüüd teha

Juhtus nii, et oma "tee ise" robotiprojekti viimasel nädalal käisin tööl veebipõhisel tarkvarakursusel. Kursusel pole tähtsust - mulle jättis mulje see, kui hea see oli. Juhendaja juhtis praktiliselt samm-sammult vaatajat käest kinni ja võis järgi teha, video peatada, programmeerimisprobleemi teha (ainult väike tükk korraga) ja seejärel vaadata, kuidas üks lahendus juhendajaga sobis.

Ja - mis veelgi parem - kogu seeria keerleb tõelise tarkvaraprojekti ümber, mis on tegelikult hõlpsasti kasulik tegeliku veebisaidi ärivajaduste jaoks.

See oli nii rahuldust pakkuv, nii MITTE stressirohke, et ei pidanud mõtlema, "mida ma peaksin järgmisena õppima? Kuidas ma teeksin X -i?"

Niisiis, tööl toimuva ja kodus ebaõnnestunud osade ning minu pingutuste tõttu nii kurnatud aja vahel, et soovisin midagi sarnast veebikursusele, mida ma töö jaoks võtsin - aga et see oleks robootika õppimiseks.

Mida ma EI tahtnud, on viimase paari kuu kordamine. Ma ei tahtnud veel ühte robotikomplekti osta ja siis veel lebotada, et see teeks seda, mida ma tahan. Ja ma ei tahtnud ka täielikult ehitatud, kasutusvalmis lahendust, sest mida ma siis õpiksin? Ma olen juba teinud "kogu-oma-esimene-robot" ära.

Samm: robootika on…

Tõeliselt õppiva robootika probleem on see, et sellega on nii palju seotud. See on vähemalt (kui mitte rohkem) ristumiskoht:

• masinaehitus
• elektri- / elektroonikatehnika
• tarkvaraarendus

Igat ülaltoodut saab edasi arendada (mida ma siin ei tee). Asi on selles, et õppida on PALJU.

Otsustasin minna kaheosalise lähenemisviisiga ja seega ka selle "Juhendatavaga", mida lugeja peab kaaluma. Otsustasin tegeleda või alustada korraga kahes erinevas, kuid üksteist täiendavas suunas.

• Vaadake üle / parandage sisselülitamist / õppige / laiendage alalis- ja vahelduvvooluahelate analüüsi
• Leidke kursus / programm, mis on kombinatsioon teooriast / loengust ja praktilisest ning keerleb ümber robotikomplekti.

2. etapp: alalis- ja vahelduvvoolu elektrotehnika

Põhjus, miks ma tahan kulutada aega selle valdkonna õppimisele ja ülevaatamisele, on see, et robotiosad ebaõnnestusid tõenäoliselt seetõttu, et puudusin teatud piirkondades nõuetekohase vooluahela kaitse eest. Kui vaatate üle robotitega seotud juhiseid, siis arvan, et need on isegi praegu väga head ja kasulikud. Ebaõnnestus ainult teatud osade segment ja alles mõne aja pärast.

Täpsemalt öeldes sisaldas robot ülatasandilist pinda, millel asus minu jaoks "tugiahel". Need on GPIO pordi laiendamise ja anduriga seotud vooluahelad, katkestusplaadid, kiibid, toitejaotus ja kaablid, mida on vaja igasuguste andurite jälgimiseks ja juhtimiseks, et robot oleks ohutu ja autonoomne.

Need osad ebaõnnestusid vaid üksikutel - kuid need olid ebaõnnestunud.

Kirjutasin insenerifoorumisse ja sain vastuseid. Just detailide hulk ja vastuste tase tabas mind tõesti, sest ma pole lihtsalt valmis selleks robotitasemeks, mida ma silmas pean.

Väikese robotikomplekti, millel on kaks odavat mootorit, võib -olla 2/3 A võimendusega mootorikontroller, võib -olla paar andurit, vahel, mida saate ühes käes kanda - ja selle vahel, mis kaalub kuni 20 naela ja mille vahel on erinevusi väga võimsad 20A mootorid ja üle 15 anduri, mis võivad tõelist kahju teha, kui midagi valesti läheb.

Niisiis, oli aeg heita pilk DC ja AC elektroonikale. Ja leidsin selle saidi:

Matemaatikaõpetaja DVD. Leidsin, et pealkiri on natuke naljakas ja aegunud. Ma pole isegi aastaid CD -d ega DVD -d näinud. Õigus?

Aga ma vaatasin seda. Ja lõpuks tellisin ja nüüd saan soovi korral videoid kogu päeva voogesitada. Kõik maksab 20 USD kuus. Siiani olen käsitlenud 1. köidet.

Mõelge klassis, kus on ees professor, tahvliga, tutvustate aineid, arendate neid ja siis on see praktika, praktika, praktika. Ja see on see sait.

Lõpuks pidime tabama maatriksi algebra, kuna ahelatel oli liiga palju samaaegseid võrrandeid sama arvu tundmatutega. Aga see on okei. Ta läbib algebra täpselt nii palju, et probleemidest üle saada. Kui õpilane soovib enamat, on olemas ka eraldi matemaatikafüüsika kursused. See on siiani olnud väga hea programm.

Loodan, et nende kursuste läbimisel jõuan oma osade ebaõnnestumise probleemide vastusteni ja olen valmis elektroonika valdkonna tulevaseks robootikaks.

3. samm: robootikakoolitus ja projekt

Kuid siin on parim osa. Eelmine samm võib olla natuke kuiv ja mitte rahuldust pakkuv. (Kuigi kui olete teatud punktist möödas, saate valida oma osi, kujundada oma vooluringi ja ehitada kõike, mida soovite. Ütle, et tahtsite ehitada (lihtsalt lõbu pärast) raadiosaatja ja vastuvõtja. Ütle, et soovite, et see oleks teie enda valitud sageduse ja protokolliga. Teaksite, kuidas oma vooluahelaid kujundada.)

Samal ajal on veel midagi teha: robootika kursus. Tõeline robootika kursus.

(Kui soovite, et mikrokontrolleri plaat teeks ainult teie asju (koostan mitmeid juhiseid, mis võivad olla kasulikud), on MSP432 arendusplaat ise suhteliselt odav ja maksab umbes 27 USD. Saate seda kontrollida Amazonist, Digikeyst, Newark, Element14 või Mouser.)

Nii juhtubki, et hiljuti on Texas Instruments koostanud sellise põhjaliku kursuse. TI robootikasüsteemide õppekomplekt. Palun ärge laske "komplekti" osal end petta. See on palju enamat kui lihtsalt "ehita veel üks väike robotikomplekt". Palun vaadake seda linki tõsiselt.

See maksis mulle komplekti eest 200 dollarit. Samuti saate vaadata lisatud videot, mille ma selle sammu jaoks panin.

Vaadake kõiki neid õppemooduleid:

• Alustamine
• Moodul 1 - koodi käivitamine LaunchPadil, kasutades CCS -i (minu tähelepanekud laborist 1)
• Moodul 2 - Pinge, vool ja võimsus (signaaligeneraator ja mahtuvusjuhendid, mis on koostatud laborist 2)
• Moodul 3 - ARM Cortex M (siin on Lab 3 märkmed Juhendatav - montaaži võrdlemine "C" -ga)
• Moodul 4 - Tarkvara projekteerimine MSP432 abil (4. labori märkmete video, 4. labori 2. video)
• Moodul 5 - aku ja pinge reguleerimine
• Moodul 6 - GPIO (vaadake Lab 6 juhendatavat 1., 2. ja 3. osa, kuid keskendudes kokkupaneku programmeerimisele)
• Moodul 7 - piiratud olekuga masinad (labor 7, osa 1 kokkupanek)
• Moodul 8 - sisendite ja väljundite liidestamine
• Moodul 9 - SysTicki taimer
• Moodul 10 - reaalajasüsteemide silumine
• Moodul 11 - vedelkristallkuvar
• Moodul 12 - alalisvoolumootorid
• Moodul 13 - Taimerid
• Moodul 14 - reaalajasüsteemid
• Moodul 15 - Andmekogumissüsteemid
• Moodul 16 - tahhomeeter
• Moodul 17 - Juhtimissüsteemid
• Moodul 18 - jadaühendus
• Moodul 19 - Bluetooth vähese energiatarbega
• Moodul 20 - WiFi
• Võistlevad väljakutsed

See video TI -st võib öelda, mida ma tahtsin väljendada, palju paremini kui oskan.

4. samm: kasutage lähtepunktina robootika õppekava

Kuigi see pole lihtne või mitte keelatud, saate laiendada õppekava pakutavaid loenguid, laboreid, tegevusi jne.

Näiteks olen sellesse linkinud mõned muud juhendid (vt eelmist sammu, kus on loetletud kõik õppemoodulid), kus proovisin laiendada, tehes rohkem elektroonikaga (kondensaatorid), või proovida kirjutada kood koost lisaks selle kirjutamisele C -s.

Mida rohkem olete komplekteerimise programmeerimisega tuttav, seda parem saate olla kõrgema taseme keeleprogrammeerija; mida paremaid valikuid teete projektides.

Samm: Arduino vs MSP432 (pooleli olev töö)

Ma ei teadnud seda tol ajal päris kindlalt, kuid mulle jäi selline mulje … siin on väljavõte artiklist, mis suudab seda paremini väljendada kui mina:

Erinevused Arduino ja MSP432401R vahel: Nüüd näeme, miks valisime MSP432 erinevalt populaarsest Arduino'st. Arduino programmeerimine ja prototüüpimine võib olla kõigi olemasolevate API -de tõttu üsna lihtne, kuid riistvara parema juhtimise osas on MSP432 eelis. CCS -i abil ei pääse me mitte ainult MSP432 aadressiruumi, vaid ka meie saab muuta erinevate registrite väärtusi, mis mõjutavad asjakohaselt erinevaid seadeid. Arduino pole lihtsalt mikrokontroller, vaid praktiliselt sarnane mikrokontrolleri ümbrisega. Arduino on nagu keedetud pirukas, samas kui MSP432 on nagu toores apelsin, mille peame ise küpsetama. Loodetavasti selgitab see mõlema erinevaid rakendusi. Algfaasis saab kasutada Arduinot, kuid kui jõudlus muutub kriitiliseks, töötab TI MSP432 riistvara juhtimise tõttu palju paremini.

See väljavõte on võetud siit.

6. samm: Raspberry Pi 3 B vs MSP432 (pooleli)

Võrdlus pole tegelikult õiglane, kuna Pi on tõesti mikroarvuti ja MSP on mikrokontroller.

Kuid koos T. I. Robootikakomplekti kursus, seda kasutatakse roboti ajuna.

Ilmselgelt on Pi -l palju rohkem mälu.

Pi, jooksev varu Raspbian, ei ole reaalajas OS. See puudus võib tulla mängu, kui olete huvitatud andurilt täpsete mõõtmiste (ajastuse) saamisest.

Arendusplaadil olev MSP sisaldab kahte üldotstarbelist LED-i (vähemalt üks, võib-olla mõlemad on RGB-d) ja plaadil on ka kaks üldotstarbelist hetkelist nupulülitit.