Роботтук Rover: 10 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:36

Салам, мен Proxy303, робототехника боюнча адисмин. Бул үйрөткүчтө мен сизге өзүмдүн роботумду кантип жасоону үйрөтөм.

Мен элдер робот деп атаган алыстан башкарылган машиналардын бири жөнүндө айткан жокмун. Роботтун аныктамаларынын бири - бул алыстан башкаруу боло албайт. Бүгүн кура турган робот - бул сиз курган, зымдаган жана программалаган робот. Андан кийин автономдуу болот. Бул сырттан көзөмөлдөнбөйт дегенди билдирет. Ал өзүн көзөмөлдөйт. Ал курулуп, программалангандан кийин робот калганын өзү кылат.

Ар бир роботтун беш негизги компоненти бар:

• Сиздин роботтун корпусу болгон шасси. Сиз бул онлайнды алдын ала чогултуп сатып алсаңыз болот, же өзүңүз комплект же нөлдөн жасай аласыз.
• Роботуңуздун "мээси" болгон микро контроллер. Бул дээрлик бардык нерсени жасоого программаланган ар тараптуу схема.
• Кээ бир моторлор, бул сиздин роботту кыймылдатууга мүмкүндүк берет. Сиз моторлорду микроконтроллер менен эффективдүү башкара албайсыз, андыктан сизге…
• Төмөн вольттуу логикалык сигнал менен жогорку вольттуу моторду башкарууга мүмкүндүк берүүчү мотор айдоочу.
• Күч булагы, ал баарына күч берет. Көчмө роботтор үчүн же кыймылдап жүргөндөр үчүн батареяларды колдонуңуз. Болбосо, компьютерден келген сыяктуу, электр менен камсыздоо модулун колдонсоңуз болот.

Жабдуулар

Сага керек болот:

• Робот шасси (мен Actobotics Runt Rover Whippersnapperди сунуштайм, анткени анын универсалдуу микро контроллерди орнотуу же сенсорго орнотуу сыяктуу көптөгөн жакшы жактары бар, же бардыгы биригип кетет.) Ар кандай материал иштейт, андыктан пластикти колдонуп көрүңүз, жыгач, ал тургай картон. Металлды колдонууда этият болуңуз, анткени ал схемалардын астындагы ширетүүчү түйүндөрдү кыскартып коюшу мүмкүн, бирок эгер сиз эмне кылып жатканыңызды билсеңиз, анда улантыңыз жана аракет кылып көрүңүз. Робот шасси абдан кымбат болушу мүмкүн, 15тен бир нече жүз долларга чейин.
• Микроконтроллер (мен Arduino Mega 2560 колдонгом, бирок Raspberry Pi да жакшы иштейт.) Буларды электроника дүкөндөрүнөн, хобби дүкөндөрүнөн, интернеттен же роботтун тетиктерин саткан башка жерден сатып алса болот. Алар роботтун эң маанилүү бөлүктөрүнүн бири болсо да, чындыгында абдан арзан, 10-40 доллардын ортосунда.
• Мотор айдоочу (мен L298N кош мотор айдоочусун колдондум) Бул кымбат болушу мүмкүн, андыктан этияттык менен мамиле кылыңыз. Бул жаман балдар моторлорго көп күч сордуруу үчүн иштелип чыккан, ошондуктан алар көп ысып кетишет. Сатып алганыңызда муздаткычтын бар экенин текшериңиз же болбосо, аны жабышыңыз. Сиз, албетте, мотор айдоочусунун 20дан бир нече жүз долларга чейин жаңырып, ашыкча ысып кетишин каалабайсыз.
• Бир нече панель зымдары. Бул жерде эч кандай түшүндүрмөнүн кереги жок, анткени сиз муну каалаган жерден таба аласыз.
• Кээ бир M-F DuPont зымдары. Эки учунда металл "ийнелери" бар нан бышыруучу зымдардын ордуна, бир учунда "ийне", экинчи учунда розетка бар.
• Бир ууч монтаж винттери. Дагы, көп түшүндүрмө талап кылынбайт. Чакан Филлипс-баш бурамаларын алыңыз, стандарттуу өлчөм.
• Микроконтроллерди иштетүү үчүн негизги энергия булагы (Интернетте кайра заряддалуучу литий-иондук батарейкаларды таба аласыз. Мен, адатта, телефондорду кубаттоо үчүн колдонулган кубат банктарын колдоном.)
• Мотордук энергия булагы (6 АА батарейкасы бул үчүн жакшы иштейт, бирок эгер кааласаңыз, башка кубат булагын колдонсоңуз болот. 9В батареяны КОЛДОНБОҢУЗ; аларда мындай нерсеге ток жок. Алар роботторду эмес, түтүн детекторлорун иштетүү үчүн иштелип чыкканын эске алыңыз.) Мүмкүн болсо, кайра заряддалуучу энергия булагын алууга аракет кылыңыз. Башында бир аз кымбатыраак, бирок мага ишен. Эгерде сиз бир жолу колдонулуучу батарейкаларды колдонсоңуз, анда сиз аларды бат эле өткөрүп жиберет экенсиз, жана бул батарейкалардын баасы кээ бир кайра заряддалуучу батареялардын баасын бат эле ашып кетет.

Сиз каалашыңыз мүмкүн:

• УЗИ сенсор. Роботуңузга анын алдындагы нерселерди көрүүгө мүмкүнчүлүк бериңиз.
• Кээ бир servo моторлор. Дайыма айлануудан көрө, бул пайдалуу моторлор белгилүү бир бурчка жылып, ошол жерде калуу үчүн программаланышы мүмкүн.
• Бир ууч LED. Эч кандай түшүндүрмө талап кылынбайт. Сен бийликти кой, алар жарык. Жөнөкөй.
• Же башка тиркемелер. Эмнеге робот колун кошпойсуз? Же башка сенсорбу?

1 -кадам: Робот шассиин куруңуз

Сиз сатып алган робот шассиин чогултуп алыңыз. Баары туура чогултулганын текшериңиз.

Runt Rover Whippersnapper менен, баары биригет. Эгерде сиздин шассиңиз бурамалар менен бириктирилген болсо, анда алардын тыгыз экенине жана ботуңуздун бекем экенине ынаныңыз. Мага ишениңиз, сиздин проектиңиздин сизге тийип кетишинен өткөн жаман эч нерсе жок - кээде түзмө -түз! Ошондой эле, шассинин ичинде бош орун бар экенин текшериңиз. Баарын сатып алууну, 70 доллардан ашык сарптоону элестетиңиз, сиздин негизги компоненттериңиздин бири ботко туура келбейт!

Ошондой эле, моторлор туура бекитилгенин жана эркин бурула алаарын текшериңиз. Кээде, шассинин бир бөлүгү моторлорду тосуп калышы мүмкүн, андыктан моторлордун бурулушуна эч нерсе тоскоол боло албайт.

2 -кадам: Негизги зым

Параллелдүү түрдө сол жактагы моторлорду бири -бирине туташтырыңыз. Туура моторлор үчүн да ушундай кылыңыз. Сол жактагы кызыл зымдар сол жактагы кара зымдар менен топтоштурулганын текшериңиз жана оң жагы үчүн. Кызыл жипти оң жактагы эки КЫЗЫЛ зымга туташтырыңыз. Дагы бир кызыл зымды сол жактагы КАРА зымдардын экөөнө туташтырыңыз (билем, бул сол жакта артка окшойт, бирок бул карама-каршы моторлордун карама-каршы багытта айланышына ылайыкташуу үчүн.) Кара зымдар үчүн кайталаңыз. Тараптардын зымдарын топтоштурууну унутпаңыз. Ошондой эле, сол жактагы моторлор, адатта, аны кантип зымдандырганыңыздан тескери экенине ишениңиз.

3 -кадам: Мотор драйверин туташтырыңыз

Мотор айдоочусун колдонуудан мурун, анын кантип иштээрин билишиңиз керек. Эгерде сиз аны туура эмес туташтырсаңыз, микроконтроллерди жана/же мотор айдоочуну жок кыла аласыз!

Мотор драйвери - бул электр кыймылдаткычынын зонасы менен логикалык башкаруу зонасынын ортосунда эч кандай физикалык байланыш жок дегенди түшүндүргөн изоляцияланган райондук контроллердин бир түрү. Көпчүлүгү жакшылары микро контроллерге эч кандай электр агып кетпеши үчүн иштелип чыккан (бул аны бузуп же жок кылышы мүмкүн.) Ошондой эле, көбүнчө эң азы 15 долларды түзөт, андыктан интернетте 2 долларды көрсөңүз, аны сатып албаңыз! Мен өзүм ушундай бирөөнү таптым, жана эксперимент катары мен ага радиаторду жабыштырып, илип койдум. Сатуучу айдоочу 12 В үчүн бааланганын айтты. Мен аны 9Вга туташтырдым, ал тамеки тарта баштады. Көрсө, алар колдонгон чип 3V үчүн гана бааланган!

Мотор айдоочусунун 2 кирүү аймагы бар: кубаттын жана логиканын кириши. Ал ошондой эле эки чыгаруу аймагына ээ: оң жана сол жактары. Бул жерде бардык казыктар жана алар эмне кылышат:

• Логикалык киргизүүлөр:

  • Булар 3.3v логикалык сигналды алып, моторлорду башкаруу үчүн колдонушат. Бул казыктарга эч качан жогорку чыңалууну туташтырбаңыз.
  • Микроконтроллердеги буларды санарип логикага туташтырыңыз.

• Күч киргизүүлөрү:

  • Power In пин, моторлорду иштетүү үчүн колдонулат. Бул жерге сиз киргизген кубаттын көлөмү - айдоочу моторлорго куюп бере турган күч.
  • GND пин, жалпы жерге туташуу катары колдонулат. Бийлик үчүн да, логикалык киргизүүлөр үчүн кайтарым катары да колдонулат. GND пини, адатта, логикага жана электр казыктарына электрдик агып кетүүнү болтурбоо үчүн диоддор менен зымдалат.
  • 5V пин, моторлордун айрым түрлөрүн иштетүү үчүн колдонулат. Ал 5 вольтту чыгарат, андыктан аны электр энергиясы деп жаңылбаңыз. Микроконтроллериңиздеги туура эмес пинге бир гана күч керек, аны унчукпай жана ошол замат жок кылуу.

• Чыгымдар:

  • 1А жана 1В, бир мотор же кыймылдаткычтар үчүн.
  • 2A жана 2B, башка мотор же алардын топтому үчүн.

Мотор айдоочу төмөнкү вольттуу логикалык сигнал менен жогорку вольттогу моторду башкарууга мүмкүндүк берет. Бир моторго эки жолу кирүүнүн себеби, сиз дагы багытты башкара аласыз.

Мотор драйверинин 1А жана 1В чыгууларын оң жактагы моторлорго туташтырыңыз. 2А жана 2В чыгууларын сол жактагы моторлорго туташтырыңыз (Эсиңизде болсун! АРТКА!)

Мотор батареясын робот шассиңиздин ичине орнотуп, мотор драйвериңиздин кубаттуулугуна туташтырыңыз, аны + күчкө жана GNDге кошуңуз.

Эгер сиз алдын ала чогултулган модулду колдонуп жатсаңыз, анда сиз жакшы экенсиз.

Эгерде сиз жөн гана IC колдонуп жатсаңыз, анын туура зымдалганына ишениңиз жана ага муздаткычты коюуну унутпаңыз! Бул чиптер абдан ысыйт, ошондуктан көпчүлүк жакшы драйверлерде муздаткычтар бар.

4-кадам: Микро контроллерди тиркеңиз

Микроконтроллерди роботко тиркеңиз. Мен Arduino Uno Rev3 колдондум. Микроконтроллердин төрт санариптик чыгарылышын мотор драйверинин логикалык киришине туташтырыңыз. Микроконтроллердин жерге төөнөгүчүн мотор айдоочусунун GND уячасына туташтырыңыз. Мотор драйвериндеги 5В пинди микроконтроллерге туташтырбаңыз! Бул моторлордун айрым түрлөрүн иштетүү үчүн колдонулат, кубаттуулук катары эмес, жана микро контроллер үчүн эмес. Эгер сиз муну кылсаңыз, микро контроллерди бузуп алышыңыз мүмкүн. Сиз мотор драйвериндеги логикалык казыктарды жана жалпы жерге туташтыргычты микро контроллерге гана туташтырышыңыз керек.

Бул байланыштар айдоочунун логикалык кириштерин колдонуу менен моторлорду башкаруу үчүн колдонулат.

5 -кадам: Баары жакшы экенине ишениңиз

Артка кайтып, баары жакшы экенин текшериңиз. Электр өткөргүчтөрүңүздү текшериңиз, сол моторлор артка туташтырылганын текшериңиз, микро контроллердеги 5В чыгарылышыңыз мотор драйвери 5Вга туташпаганын текшериңиз жана башка маселелерди текшериңиз. Бардык бурамаларыңыз бекем, зымдарыңыз туташтырылган, моторуңуз бүтөлбөгөн жана зымдары үзүлбөгөнүн текшериңиз.

Эгерде баары жакшы болсо, анда кийинки кадамга өтүңүз.

6 -кадам: Батарейканы орнотуңуз

Батареяларды роботтун шассисине салыңыз. Эгер алар кулап кетсе, анда алар роботуну жайлатып же токтотуп коюшу мүмкүн, андыктан аларды шассиде коргоону унутпаңыз. Монтаж кронштейнин, клейди колдонуңуз же жөн эле скотч менен байлап коюңуз, эгер сиз аларды тез -тез алып чыгууну пландап жатсаңыз. Ошондой эле, батарейкаңыздын туташуулары жакшы экенин текшериңиз. Бир жолу менде робот бар болчу, ал кыймылдабай койду, мен бир нече саат бою тегеректеп жүрүп, программамды текшерип, моторлорду кайра туташтырып, көйгөйдү таба албай койдум. Мен жаңы микро контроллерди сатып алууну аяктадым, бирок мотор батареясынын зымдарынын бири шассинин ичинде бошоп калганын билдим. Бул бир бөлүктү алмаштыруудан мурун башка маселелерди текшерүүңүздүн эң сонун мисалы!

7 -кадам: Бардыгын тиркеңиз

Бардыгын бекем орнотуу үчүн кичинекей бурамаларды колдонуңуз. Мотордун айдоочусун жана микро контроллерди роботтун шассисине сайыңыз жана моторлордун коопсуз экенине ишениңиз. Нан тактасы да бекем бекитилгенин текшериңиз.

Зымдарды уюштуруу үчүн сыдырма галстуктарды же кичинекей ленталарды колдонуңуз. Муну кылуунун кажети жок, бирок бул, албетте, роботту жакшыраак кылат жана кайсы зымдар эмнеге баратканын көзөмөлдөөнү жеңилдетет. Ошондой эле, эгерде сизде сыдырма галстуктар жок болсо же зымдарды оңой алмаштыруу керек болсо, аларды түсү боюнча топтоштурсаңыз болот. Мисалы, мотор айдоочусуна микро контроллерден жашыл зымдарды, электр үчүн кызыл зымдарды, GND үчүн кара зымдарды жана мотор драйверинен моторлорго көк зымдарды колдонсоңуз болот.

8 -кадам: Программа

Микроконтроллерди компьютерге туташтырып, аны программалаңыз. Жөнөкөй баштаңыз, жана өзүңүздү капа кылбаңыз. Роботту алдыга жылдыруу сыяктуу жөнөкөй нерседен баштаңыз. Сиз бурула аласызбы? Артка кетесинби? Чөйрөлөрдө айланасызбы? Абайлаңыз, программалоо көп чыдамдуулукту талап кылат жана адатта эң узак убакытты алат. Жогорудагы графикке кайрылыңыз.

Бул сага жараша!

9 -кадам: Тиркемелер

Эми сизде жөнөкөй робот орнотулгандыктан, кошумча функцияларды кошууга убакыт келди. Роботко тоскоолдуктарды болтурбоо үчүн УЗИ сенсорун тиркеңиз. Же серво мотору, үстүндө муздак нерсе бар. Же ботту жарыктандыруу үчүн кээ бир жаркыраган LEDлар. Эсиңизде болсун, бул сиздин роботуңуз, демек ал сизге байланыштуу!

10 -кадам: Сиз бүттүңүз

Куттуктайм! Сизде азыр иштеп жаткан робот бар! Сураныч, эгер сиз аны курган болсоңуз жана кандай тиркемелерди кошкон болсоңуз, комментарийге жазыңыз.

Эгер бир нерсе туура эмес болуп калса, төмөнкү көйгөйлөрдү чечүү жардамына кайрылыңыз:

Робот таптакыр күйбөйт

Сиз роботтун күйүп турганын билесиз, анткени көпчүлүк мотор айдоочуларынын жана микро контроллерлердин күйгүзүлгөнүн көрсөткөн жарыктары бар. Эгерде алар күйгүзүлбөсө, анда:

• Негизги батарея аз же бош болушу мүмкүн. Эгерде сиз кайра заряддалуучу батареяны колдонуп жатсаңыз, анда аны кубаттаңыз. Эгерде сиз кадимки батареяны колдонуп жатсаңыз, анда аны алмаштырыңыз.
• Зымдар туура эмес туташтырылган болушу мүмкүн. Байланыштарыңызды текшериңиз. Бир эле туура эмес жайгаштырылган зым бүт роботтун электр энергиясын өчүрө алат.
• Зымдар үзүлүшү мүмкүн. Бул сиз күтпөгөн нерсе окшойт, бирок сынган зымдар чындыгында абдан кеңири таралган экенин байкадым. Сынган же эскилиги жеткен изоляцияны, зым розеткаларынан чыгып турган кичинекей металл "ийнелерди" (зымдын учундагы пин сайылып, тыгылып калганда) же зымдарды бөлүүнү издеңиз.
• Мотордун айдоочусу же микро контроллери менен көйгөй болушу мүмкүн. Өндүрүштөгү кемчиликтер системалардын күйбөй калышына алып келиши мүмкүн. Мындай учурда микро контроллерди же мотор драйверин алмаштырыңыз. Бул акыркы чара, анткени микро контроллерлер жана айрыкча мотор айдоочулар кээде кымбатыраак болушу мүмкүн.

Робот күйөт, бирок кыймылдабайт

Эгер сиз роботтун иштеп жатканын ырастаган болсоңуз, бирок ал такыр кыймылдабаса, анда:

• Мотордун энергия булагы аз же бош болушу мүмкүн. Батарейканы алмаштырыңыз. Менин тажрыйбам боюнча, бул батареялар абдан тез түгөнөт, анткени моторлорду иштетүү үчүн көп ток керектелет.
• Кабелдик көйгөй болушу мүмкүн. Жогорудагы бөлүмдү караңыз жана зымдардын туура эмес же үзүлгөнүн текшериңиз.
• Моторлор кыска же күйүп кетиши мүмкүн. Бул абдан таралган, ошондуктан аны издөөгө арзыйт. Кыймылдаткычтарга түз күчтү колдонуңуз жана алар кыймылдап жатканын текшериңиз.
• Мотор айдоочу бузулушу мүмкүн. Чыгыштарда чыңалууну текшериңиз. Эгерде айдоочунун жарыгы өчүп калса, анда бул аппараттын бузулгандыгынын ачык белгиси. БАШКА БААРЫН ТЕКШЕРҮҮГӨ СӨЗСҮЗ БОЛУҢУЗ! Шассиден тышкары, мотор айдоочу адатта роботтун эң кымбат бөлүгү.
• Программалоо көйгөйү болушу мүмкүн. Мен үчүн бул эң көп таралган көйгөй. C регистрине сезгич тилде (Arduinoдо колдонулат), бир эле ката бүт программаңызды бузушу мүмкүн. Python (Raspberry Pi тили) дагы кээ бир маселелерге ээ болушу мүмкүн.
• Микроконтроллер бузулушу мүмкүн. Кээде логикалык сигнал мотор айдоочусуна да жетпейт (начар айдоочунун корутундусуна секирбөөнүн себеби бар). Мындай учурда жөн эле алмаштырыңыз.

Робот күйөт, бирок анормалдуу түрдө кыймылдайт

Эгерде робот күйгүзүлсө, бирок күтүлбөгөн жерден кыймылдай баштаса (мисалы, алдыга жылуу керек болгондо тегерекке чыгат), анда:

• Балким, зым маселеси бар. БИРИНЧИ БУЛ ТЕКШЕРҮҮ! Бир жагын тескери бурууну унутпадыңыз беле?
• Программалоодо ката кетиши мүмкүн. Көйгөйлөр үчүн кодуңузду текшериңиз.
• Кээде бузулган микроконтроллер жинди болуп кетиши мүмкүн, кайра-кайра туш келди сигналдарды жөнөтөт. Эгерде микроконтроллер муну жасаса, анда аны оңдоого аракет кылбаңыз. Бул чиптин оңдолбой бузулгандыгынын ачык белгиси, андыктан алдыга чыгып, баарын алмаштырыңыз. Мага ишен, бул чиптерди роботтор лабораторияда жасашат. Аларды жөн эле адамдар чече албайт.
• Мотор бузулушу мүмкүн. Эгерде мотор иштебесе, же жайыраак ылдамдыкта чуркаса, анда робот жылган сайын акырындык менен бир тарапка "жылып" кетет. Муну чечүүнүн үч жолу бар. Эгер мүмкүнчүлүгүңүз болсо, жөн эле ошол мотордун чыңалуусун жогорулатып, аны башкалар сыяктуу эле ылдамдыкка жеткириңиз. Болбосо, анда бузулганынан башка бардык моторлорго резисторлорду коюп көрүңүз. Бул бузулган мотордун ылдамдыгына башка моторлорду жайлатат. Акыр -аягы, сиз жөн эле алмаштыра аласыз. Роботтордун моторлору абдан арзан, адатта 2-3 доллар. Мотор айдоочусу менен салыштырып көрүңүз, ал 10-200 доллардын ортосунда болушу мүмкүн.

Эгерде робот сенсорлорго жооп бербесе

Эгерде робот күйгүзүлүп, кадимкидей айланып кетсе, бирок сенсорлорду "укпаса" же туура жооп бербесе, бул дээрлик дайыма эки нерсенин бири.

• Балким, программалоодо ката бар. Сенсорлор кылдаттык менен калибрленип, программаланышы керек. Бир жолу мен роботту башкара албай айланчыктап койгом, бирок кокусунан аны 100 сантиметрдин ордуна 100 метрдин ичинде көргөндө буруп койгом. Ал дайыма дубалдарды көрүп, дайыма бурулуп турган.
• Башка эң кеңири таралган көйгөй - начар зым. Жада калса бир зым сенсорду иштебей калышы мүмкүн.

Башка жардам алуу үчүн, жогорудагы бөлүмдөрдү караңыз же сизде болгон көйгөйдү гуглдан көрүңүз. Ошондой эле, эгер сизде кандайдыр бир суроолор болсо, [email protected] электрондук почтасы менен байланышсаңыз болот.

Бул тууралуу комментарий бериңиз!