Өзүн-өзү теңдештирүүчү робот: 6 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:42

Бул Нускамада биз мектептин проектиси катары өзүбүз теңдештирүүчү роботту кантип курууну көрсөтөбүз. Бул башка роботторго негизделген, мисалы nBot жана башка Instructable. Роботту Android смартфонунан Bluetooth байланышы аркылуу башкарса болот. Бул Инструкция курулуш процессин гана камтыгандыктан, биз коддун жана электрониканын техникалык маалыматын камтыган документти жаздык. Ал ошондой эле колдонулган булактарга шилтемелерди камтыйт, андыктан документ сиз үчүн жетиштүү деңгээлде болбосо, аларды карай аласыз.

Бул долбоордун бардык кадамдарын аткаруу үчүн сизге 3D басып чыгаруу көндүмдөрү же дөңгөлөктөрдү моторго тагуунун башка акылдуу жолу керек болот.

1 -кадам: талаптар

Робот Martinezдин щеткасыз гимбал контроллер тактасына негизделген. Бул тактанын бир аз айырмачылыктары бар, бирок сизде ATmega328 чипи жана L6234 мотор контроллери бар болсо, анда сиз жакшы болушуңуз керек. Эгерде сиз Google Сүрөттөрдөн "Мартинес тактасын" издесеңиз, анда пин -баш же тешиктердин ордуна IMU чипи жана/же батареясы үчүн оңой туташтыргычы бар кээ бир такталар бар экенин көрөсүз. Акыркы учурда, эгер сиз баштыктардын казыктарына заказ берсеңиз, бул ыңгайлуу болот.

Тетиктер тизмеси

Бул тизмедеги кээ бир нерселер веб -дүкөндөргө шилтемелерди камтыйт.

• Controller: Martinez BoardDX.com (ошондой эле IMU жана кээ бир баштыктар менен коштолот).
• IMU: MPU6050
• Батарея (450 мАч 3S LiPo батареясы) Эскертүү: сизге 3S LiPo заряддагыч керек eBay.com
• 2x Motor: Brushless мотор 2208, KV100DX.com
• Дөңгөлөктөр (сиз муну учурдагы оюнчуктардан же LEGOдон ала аласыз)
• 6х М2 бурама 5 мм
• 8x M3 бурама (узундугу сиздин сырткы келбетиңизге жараша болот, бирөө дагы узун болушу керек)
• Bluetooth чипи HC-05 (жөн гана жылаңач чип эмес, сериялык интерфейс тактасы тиркелгенин унутпаңыз) МААНИЛҮҮ: Чиптин АЧКА деп белгиленген пини бар экенин тактаңыз.
• Зымдар: Аялдан аялга DuPontБир таңгак 20 зым сатып алуу жетиштүү болот
• Velcro скотч
• Контроллерди компьютерге туташтыруу үчүн USB кабели
• Кошумча: Headers pinsDX.com (сиз каалаган узундукка чейин кесип же сындырып аласыз)
• Пластикалык кир жуугучтар жана боштуктар

Акыр-аягы, бардык компоненттерди кармаган структураны түзүү үчүн акрил, жыгач же картон менен клей же лента коштолушу керек.

2 -кадам: Bluetooth чип конфигурациясы

Бардык бөлүктөрдү кармагандан кийин, Bluetooth чипинин конфигурациясынын убактысы келди. Контроллер тактасын компьютериңизге туташтыруу үчүн USB кабели жана компоненттер менен байланышуу үчүн Arduino IDE керек болот.

Бул үчүн, сиз файлды жүктөп алышыңыз керек:

HC-05_Serial_Interface.ino

Андан кийин бул кадамдарды аткарыңыз:

1. Контроллерди компьютериңизге USB кабели менен туташтырыңыз.
2. Arduino IDE менен.ino файлын ачыңыз.
3. IDEде Tools, Boardго өтүп, анын Arduino/Genuino Uno орнотулганын текшериңиз.
4. Эми Tools, Portго барып, контроллер туташтырылган COM портуна коюңуз. Адатта бир гана порт бар. Эгерде бир нече болсо, кайсынысы контролер экенин билүү үчүн, Device Manager'ди (Windows) текшериңиз.
5. Эми, IDEдеги Жүктөө баскычын басып, жүктөөнүн бүтүшүн күтө туруңуз. Андан кийин, USB кабелин компьютерден же контроллерден ажыратыңыз.

Муну аткаргандан кийин, HC-05ти DuPont кабелдерин төмөнкүдөй туташтырыңыз:

HC-05 контроллери

АЧКЫЧ +5V GND GND TXD RX RXD TX

Эми USB кабелин кайра сайыңыз, андан кийин HC-05тин VCC пинин контроллердеги башка +5Vга туташтырыңыз. LED ~ 1 секунддук интервал менен жарк этиши керек.

Arduino IDEде туура COM портун тандап, андан кийин Tools, Serial Monitorго өтүңүз.

Сериялык монитордогу Line Ending опциясын NL & CR экөөнө тең коюңуз. Боддун ылдамдыгын 38400гө коюңуз. Эми сиз Bluetooth чипине орнотуу буйруктарын жөнөтүү үчүн Serial Monitor колдоно аласыз. Булар командалар:

AT Байланышты текшерүү

AT+NAME Bluetooth дисплейинин аталышын алуу/коюу AT+UART алуу/берүү ылдамдыгын AT+ORGL Заводдун баштапкы абалын AT+PSWD алуу/коюу Bluetooth сырсөзүн алуу/коюу

Bluetooth түзмөгүнүн атын, сырсөзүн жана берүү ылдамдыгын өзгөртүү үчүн төмөнкү буйруктарды жөнөтүңүз:

AT+NAME = "Мисал аты"

AT+PSWD = "PassWord123" AT+UART = "230400, 1, 0"

Аты жана Сырсөз параметрлери каалаган нерсеңизге коюлушу мүмкүн, жөн эле жогоруда саналып өткөн буйрукту колдонуп, байдын ылдамдыгын коюуну унутпаңыз. Бул аны 230400 baudка орнотот, 1 токтоочу бит жана паритет жок. Баарын орноткондон кийин, USB кабелин кайра туташтырыңыз (орнотуу режиминен чыгуу үчүн) жана телефонуңузду чипке жупташтырып көрүңүз. Эгерде баары иштесе, USB кабелин ажыратып, кийинки кадамга өтүңүз.

3 -кадам: Дөңгөлөктөрдү моторлорго бекитүү

Бул долбоордо колдонулган дөңгөлөктөрдүн келип чыгышы белгисиз (алар башка көптөгөн нерселер менен суурмада жатып калышкан). Дөңгөлөктөрдү моторго бекитүү үчүн, биз моторлордун бурама тешиктерине дал келген бир бөлүгүн 3D басып чыгардык. Кыймылдар бир моторго 5 миллиметрдик 2M үч бураманы колдонуу менен бурулду. Эки бөлүктө тең дөңгөлөктөрдүн огундагы тешиктерге туура келген төөнөгүч бар.

SolidWorks модели камтылган. Сиз аны дөңгөлөктөрүңүз үчүн өзгөртүшүңүз керек, же дөңгөлөктөргө ылайыктуу башка практикалык чечимди табышыңыз керек болот. Мисалы, сиз Дремелди колдонуп, мотору менен бирдей тешикти оюп койсоңуз болот (же ага кичине кичине кичине), андан кийин моторду дөңгөлөккө баса аласыз. Эгер сиз муну пландап жатсаңыз, бул жумушка тиешелүү дөңгөлөктөрдү алууну унутпаңыз.

4 -кадам: Сырткы көрүнүштү түзүү

Сырты үчүн эки жыгач колдонулуп, бир калыпта кесилген. Баштоо үчүн, биз мотордун тегерегин бөлүктүн ылдыйкы борборуна белгиледик. Андан кийин биз ар бир бурчту 45 градус сызык менен белгилеп, мотордун ылдыйкы борборунда отурушу үчүн жетиштүү орун калтырууну көздөдүк. Андан кийин жыгачтын эки бөлүгүн бириктирип, бурчтарын араладык. Баарын бүтүрүү үчүн, бурчтарды анча курч эмес кылып тегирмендерди тегиздеп, сыныктарды алып салдык.

Эми мотордун аркасынан чыгып турган бурамалар менен огунун тешиктерин бурууга убакыт келди. Эгерде сиз бургулоодо жыгачтын бөлүктөрүн бириктирсеңиз, анда ар бир тешикти бир эле жолу бургулашыңыз керек.

Винт тешиктеринин макетин түзүү үчүн, биз кагазды колдонуп, аны мотордун арт жагына жайгаштырдык жана карандаш менен бурама тешиктерге, так кагаз аркылуу кирдик. Биз бургулана турган тешиктердин ордун белгилөө үчүн төрт бурама тешиги бар кагазды жыгачтын үстүнө койдук. Тешиктерди бургулоо үчүн 3, 5 мм бургулоону колдонуңуз. Эми, карандаш менен сызгычты колдонуп, бул тешиктердин борборун таап, 5 мм бургу менен огу үчүн тешик түзүңүз. Кыймылдаткычтарды M3 бурамалары менен бекиткиле, бирок бир мотордон кененирээк бурамалардын бирин калтыргыла.

Роботтун ичине мотор туташтыргычын жана зымын алуу үчүн, биз дагы мотордун үстүнөн 8 мм тешик бургуладык. Зымдарды ийкемдөө үчүн жетиштүү орун бар экенин тактаңыз.

(Жакын) симметриялуу сыртын түзүү үчүн мүмкүн болушунча так иштөө маанилүү

5 -кадам: Компоненттерди орнотуу

Жыгачка тигинен борбордун көрсөтмөсүн белгилеңиз, ошондо сиз компоненттерди борборго жайгаштыра аласыз. Велкро скотч менен баарын жыгачка жабыштырсаңыз болот. Роботубузда контроллер тактасын бекитүү үчүн биз кичине болт менен гайканы колдонгонбуз, бирок сиз велкро лентаны да колдонсоңуз болот (бизде контроллерди тиркеген учурда ал жок болчу). Курулуш аяктагандан кийин USB кабелин туташтыра алаарыңызды текшериңиз.

Биз контроллерди USB порту ылдый каратып борборго койдук, андыктан кабелди дөңгөлөктөрдүн ортосунан туташтырып алдык. Сиз ошондой эле тараптардын бирине көрсөтө аласыз.

Батареяны мүмкүн болушунча жогору коюңуз, ошондо робот эң оор болуп калат. Заряддоо портун четине жакын жетүүгө оңой жерге коюңуз.

Bluetooth чип

Bluetooth чипинин VCC пинин контроллердеги +5Вга, ал эми Bluetooth GNDди контроллердин GNDине туташтырыңыз. Контроллердин TXD пини Bluetooth RXке жана контроллердеги RXD пини Bluetooth TX пинине барат. Андан кийин Bluetooth чипин велкро скотч менен жыгач панелдин бир жерине чаптаңыз.

Motion Chip

Кыймыл чипинин эки бурама тешиги бар, андыктан чиптин ортосу мотордун ортосуна түшүп калгандай кылып, биз аралыкты колдонуп чипти бекиттик. Багыттоо мааниге ээ эмес, анткени робот жүктөөдө өзү калибрлейт. Тизменин кыска болушуна жол бербөө үчүн, бурама баштын астына пластикалык шайба колдонууну унутпаңыз.

Андан кийин казыктарды контроллерге туташтыруу үчүн DuPont зымдарын колдонуңуз. Ар бир пин контроллерде кыймыл чипинде болгондой эле белгиленген, ошондуктан аны туташтыруу өзүн-өзү түшүнүктүү.

Power switch

Кубат которгучту туташтыруу оңой. Биз эски аппараттан бирөөнү алып, анын тактасынан ажыратып салдык. Аны роботтун кубат которгучу катары колдонуу үчүн, сиз батарейканын оң зымын туташтыргычтын күйгүзгүсү келген жагындагы төөнөгүчкө (бул үч зымдуу которгуч деп ойлоп) туташтырасыз. Андан кийин, борбордук пинди контроллердин оң кубаттуулугуна туташтырыңыз. Биз DuPont зымдарын коммутаторго туташтырдык, ошондуктан батарейканын өзү которгучка биротоло тиркелбейт.

Тараптарды бириктирүү

Эми сиз компоненттердин жайгашкан жерин билесиз жана роботтун эки тарабын алдыңыз. Роботту жасоонун акыркы этабы эки тарапты бири -бири менен байланыштырат. Биз үч жыгачтан турган төрт топтомду колдонуп, капталдарына бурап койдук, ошондо биздин кыймыл чипибиз роботтун орто огунда болгон. Бул жетишерлик күчтүү болгон шартта, колдонулган материалдын анча деле мааниге ээ эмес экенин айтыш керек. Масса борборунун бийиктигин ого бетер жогорулатуу үчүн үстүңкү жагында оорураак туташууну колдонсоңуз болот. Бирок массалык борбордун вертикалдуу абалынан айырмаланып, массанын борборунун горизонталдык абалын мүмкүн болушунча дөңгөлөк огунун үстүндө кармап туруу керек, анткени кыймыл чипинин кодун жазуу горизонталдык борборго караганда бир топ кыйын болуп калат. массалык түрдө жер которгон.

Эми сиз кодду жүктөп, контроллерди тууралоого даярсыз.

6 -кадам: Кодду жүктөө жана тууралоо

Кодду жүктөө үчүн сизге Arduino IDE менен компьютер керек. Төмөндөгү.ino файлын жүктөп алып, Arduino IDE менен ачыңыз. Аны контроллерге жүктөө сиз Bluetooth орнотуусунан келген кодду жасагандай жасалат.

Роботтун иштеши үчүн Play Store'дон 'Joystick bluetooth Commander' тиркемесин жүктөп алышыңыз керек. Роботтун кубатын күйгүзүңүз жана аны алдыңкы же арткы жагына жерге коюңуз. Колдонмону иштетип, Bluetooth чипине туташыңыз. Datafield 1 робот өзүн калибрлегенден кийин XXXтан READYге өтөт (аны капталына коюу үчүн 5 секунд, андан кийин 10 секунд калибрлөө). Колдонмодогу 1 -баскычты которуу менен роботту күйгүзө аласыз. Эми роботту жерге тигинен коюп, кыймылдаткычтардын күйүп жатканын сезгенден кийин коё бериңиз. Мына ошондо робот өзүн тең салмактай баштайт.

Робот азыр жөнгө салынууга даяр, анткени анын туруктуулугу анча деле чоң эмес. Сиз кошумча тюнингсиз иштесе, аракет кылсаңыз болот, бирок анын туура иштеши үчүн роботту биздикине окшош кылып жасашыңыз керек. Ошентип, көпчүлүк учурда роботуңуз менен эң жакшы иштөө үчүн контроллерди тууралашыңыз керек. Бул бир топ убакытты талап кылганына карабастан, абдан оңой. Муну кантип жасоо керек:

Контроллерди жөндөө

Коддун бир жеринде k менен башталган 4 өзгөрмөнү таба аласыз. Булар kp, kd, kc жана kv. Бардык баалуулуктарды нөлгө коюу менен баштаңыз. Орнотула турган биринчи маани kp. Демейки kp мааниси 0.17. 0.05 сыяктуу бир кыйла төмөн нерсеге коюуга аракет кылыңыз. Роботту өчүрүңүз, кодду жүктөңүз жана ал кантип тең салмактоого аракет кылганын көрүңүз. Ал алдыга түшүп калса, баасын жогорулатыңыз. Мунун эң акылдуу жолу - интерполяция:

1. Бааны төмөн нерсеге коюп, сынап көрүңүз
2. Маанини бийик нерсеге коюп, сынап көрүңүз
3. Экөөнүн орточо маанисин коюп, сынап көрүңүз
4. Эми ал төмөнкү же жогорку баллга жакшыраак балансталгандыгын жана учурдагы маанини жана ал жакшыраак иштегенин билүүгө аракет кылыңыз.
5. Таттуу жерди тапмайынча улантыңыз

Кп маанисинин таттуу жери- бул аз жана ашыкча компенсациялоонун четинде. Ошентип, кээде ал алдыга кулап түшөт, анткени ал ылдамдыгын түшүрө албайт, ал эми башка убакта артка кулайт, анткени ал башка багытта учуп кетет.

Kp маанисин койгондон кийин, kd коюңуз. Муну kp менен кандай кылсаңыз болот. Бул маанини робот дээрлик тең салмактуу болгонго чейин жогорулатыңыз, ошондо ал жыгылганга чейин артка жана артка кетет. Эгер сиз аны өтө бийик коюп койсоңуз, анда аны тең салмактуулукка жеткире аласыз, бирок тең салмактуулук өтө бузулганда, ал кулап түшөт (мисалы, сиз аны түрткөндө). Андыктан салмактуу эмес, бирок абдан жакын жерди табууга аракет кылыңыз.

Сиз болжогондой, контроллерди жөндөө бир нече аракетти талап кылышы мүмкүн, анткени ар бир жаңы өзгөрмө киргизилген сайын кыйын болуп баратат. Андыктан, бул иштебейт деп ойлосоңуз, башынан баштаңыз.

Эми квн орнотууга убакыт жетти. Муну интерполяциялаңыз, анда робот термелүүнү токтотуп, салмактуу бойдон калат жана жеңил түртүүнү башкара алат. Өтө бийик коюлса, стабилдүүлүккө терс таасирин тийгизет. Kv жана kp менен ойноп көрүңүз, ал эң туруктуу болгон чекитти табат. Бул тюнингдин эң көп убакытты талап кылган кадамы.

Акыркы мааниси kc. Бул маани роботту түртүүсүн же башка нерсесин компенсациялагандан кийин акыркы абалына кайтарат. Сиз ушул эле интерполяция ыкмасын колдонуп көрсөңүз болот, бирок 0.0002 көпчүлүк учурда жакшы иштеши керек.

Дал ушул! Сиздин робот азыр даяр. Роботту башкаруу үчүн смартфонуңуздагы джойстикти колдонуңуз. Этият болуңуз, бирок алдыга максималдуу ылдамдык менен кетүү роботту кулатып жибериши мүмкүн. Муну мүмкүн болушунча ордун толтуруу үчүн контроллердин өзгөрмөлөрү менен ойноңуз. Эң логикалык кадам - бул кп маанисин карап көрүү, анткени бул роботтун учурдагы бурчун түздөн -түз ордун толтурат.

LiPo батареялары боюнча маанилүү эскертүү

LiPo батареяңыздын чыңалуусун үзгүлтүксүз текшерип туруу сунушталат. LiPo батарейкалары 3S LiPoдо 9 вольтту өлчөөчү клеткага 3 вольттон кем болбошу керек. Эгерде чыңалуу бир клеткага 3 вольттон төмөн түшсө, анда батарейканын кубаттуулугу биротоло жоголот. Эгерде чыңалуу бир клеткага 2,5 вольттон төмөн түшүп кетсе, анда батарейканы жок кылыңыз жана жаңысын сатып алыңыз. 2,5 вольттон аз LiPo уячасын заряддоо коркунучтуу, анткени ички каршылык өтө жогору болуп калат, натыйжада ысык батарея пайда болот жана заряддоодо өрт коркунучу бар..