Алыстан башкарылуучу 6WD бардык жер роботу: 10 кадам (сүрөттөр менен)

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

Буга чейин мен курган роботтордун көбү жүк көтөрүмдүүлүгү бир нече килограмм болгон 4 дөңгөлөктүү роботтор болгон. Бул жолу мен жолундагы ар кандай тоскоолдуктарды оңой эле жеңе турган жана жок дегенде он кило жүк менен кыймылдай ала турган чоңураак робот жасоону чечтим. Мен ошондой эле робот кум, кар жана уранды сыяктуу татаал шарттарда туруштук бериши керек деп ойлогом. Мүмкүн болуш үчүн, мен 6 дөңгөлөктүү шассини курдум, анын кубаттуулугу жетиштүү болгон 6 мотору жана мотор айдоочусу жана электр менен камсыздоо. Мен ошондой эле роботумду алыс аралыктан (эң аз дегенде 200 метр) башкарышын кааладым, ошондуктан жакшы сапаттагы 2.4 ГГц өткөргүч менен кабыл алгычты колдондум.

Жогорудагы бардык талаптар аткарылып, биринчи сыноолор ийгиликтүү болгондон кийин, мен манипулятор жана эки камера менен долбоорду кеңейтүүнү чечтим. Камерадан алынган сүрөттүн жардамы менен робот көзгө көрүнбөсө дагы башкара аласыз. Бул өзгөчөлүк робот операторуна кирүү кыйын болгон же адамдар үчүн кооптуу аймактарда дистанциялык текшерүү тапшырмаларын аткарууга мүмкүндүк берет.

Бул долбоордун сүрөттөлүшүнөн сиз төмөнкүлөрдү үйрөнөсүз:

• кеминде он килограмм ташууга жөндөмдүү 6 дөңгөлөктүү робот шассиин жасаңыз

  • оор буюмдарды ташууга мүмкүндүк берет
  • мүмкүн болгон коммерциялык колдонуу жана оюнчук катары робот эмес!

• мындай роботту алыстан башкарат

  • кабылдагыч менен 2.4 ГГц өткөргүчтү байлаңыз
  • Arduino аркылуу 2.4 ГГц кабылдагычтын буйруктарын окуу
  • роботтун ордун көзөмөлдөө

• компьютериңиздеги же смартфонуңуздагы камералардан алдын ала көрүүнү орнотуңуз

  5,8 ГГц жыштыкта узак аралыкка зымсыз видео өткөрүүнү ишке ашыруу

Робот параметрлери (негизги версия):

• Тышкы өлчөмдөрү (LxWxH): 405x340x120 мм
• Жалпы салмагы: 5 кг
• Жерден тазалоо: 45 мм

Кеңейтилген версия (манипулятор жана камералар менен):

• Тышкы өлчөмдөр (LxWxH): 405x340x220 мм (ташуу үчүн даярдалган робот)
• Жалпы салмагы: 6,5 кг

1 -кадам: Бөлүктөрдүн жана материалдардын тизмеси

Роботтун шасси толугу менен алюминийден жана дуралюминден жасалган. Бул долбоордо мен диаметри 125 мм болгон 6 Monster Truck дөңгөлөгүн колдондум, бул кичинекей тоскоолдуктарды жеңүүнү жеңилдетет. Роботту 6 күчтүү 12 вольттуу DC мотору башкарат (180 айлануу, 27 кг-см), металл тиштүү. Мотор айдоочу катары сиз моторго 10Адан кем эмес үзгүлтүксүз токту камсыз кыла ала турган драйверди колдоно аласыз, мисалы: VNH2SP30, BTS7960B.

Бул долбоорго керектүү бөлүктөр:

1. Жогорку Torque Gear Reducer DC Motor 12V 180RPM x6
2. 6mm Hex DC Gear Motor Connector x6
3. Өзгөчө кырдаалды токтотуу которгуч x1
4. Дат баспас болоттон жасалган Power Push Button Switch x2
5. 7.4V 2700mAh 10C Lipo Battery x1
6. 11.1V 5500mAh 3S 45C Lipo Battery x1
7. Мотор айдоочу, мисалы: VNH2SP30 x6 же BTS7960B x2
8. Ардуино мега 2560 x1
9. Wheel Rim & Tires HSP 1:10 Monster Truck x2
10. Micro USB Board x1

Башкаруу:

1. FrSky TARANIS Q X7 2.4GHz 7CH өткөргүч x1
2. FrSky V8FR-II 2.4 ГГц алуучу x1

Материалдар (шасси):

1. Duralumin барагы 2 мм коюу (LxW): 345x190 mm x2
2. L формасындагы алюминий бурчтуу кронштейн 2мм калыңдыгы: 190x40x20 мм x2
3. C формасындагы алюминий бурчтуу кронштейн 2мм калыңдыгы: 341x40x20 мм x2

4. Гайкалар жана болттар:

   • M3 10 мм x10
   • М2 6 мм x8

Куралдар:

HILDA Electric Mini Drill

Кеңейтилген нускасы:

1. RunCam Split камерасы x1
2. 2 огу гимбал x1
3. Robotic Arm x1
4. Робот металл кармагыч x1
5. VL53L0X лазердик ToF сенсор x1

2 -кадам: робот шассиин чогултуу

Робот шассиин чогултуу абдан оңой. Бардык кадамдар жогорудагы сүрөттөрдө көрсөтүлгөн. Негизги операциялардын тартиби төмөнкүчө:

1. Алюминий профилинде диаметри 13 мм болгон 3 тешик бургула (мотор шахтасы үчүн тешиктер)
2. Алюминий профилинде диаметри 3 мм болгон 6 тешикти буруңуз (моторлорду профильге бекитүүчү тешиктер)
3. DC моторлорун капталдагы алюминий профилине бурап коюңуз
4. DC моторлору бар каптал алюминий профилдерин базага бурап салыңыз
5. Негизге алдыңкы жана арткы профилди бурап коюңуз
6. Керектүү электр которгучтарды жана башка электрондук компоненттерди орнотуңуз (кийинки бөлүмдө караңыз)

3 -кадам: Электрондук тетиктерди туташтыруу

Бул электрондук системанын башкы контроллери Arduino Mega 2560. Алты моторду башкара алышы үчүн мен эки BTS7960B мотор айдоочуларын (H-Bridges) колдондум. Ар бир тараптан үч мотор бир мотор айдоочуга туташтырылган. Мотор драйверлеринин ар бири 43А чейин агымы менен жүктөлөт, бул болсо мобилдүү робот үчүн катаал жерлерде жүргөндө да жетиштүү кубат берет. Электрондук система эки энергия булагы менен жабдылган. Бири DC моторлорун жана сервосун (LiPo батареясы 11.1V, 5500 мАч), экинчиси Arduino, bluetooth модулун, fpv камера жана сенсорлорду (LiPo батареясы 7.4V, 2700 мАч) жеткирүү үчүн.

Электрондук модулдардын байланыштары төмөнкүлөр:

BTS7960 -> Arduino Mega 2560

• MotorRight_R_TR - 22
• MotorRight_L_TR - 23
• MotorLeft_R_EN - 26
• MotorLeft_L_TR - 27
• Rpwm1 - 2
• Lpwm1 - 3
• Rpwm2 - 4
• Lpwm2 - 5
• VCC - 5V
• GND - GND

FrSky V8FR -II 2.4 ГГц алуучу -> Arduino Mega 2560

• ch2 - 7 // Эйлерон
• ч3 - 8 // Лифт
• VCC - 5V
• GND - GND

2.4 ГГц алгыч менен Arduino ортосундагы зымдуу туташуулар жогоруда көрсөтүлгөн схемада көрсөтүлгөн. Ардуинодон 5V жана GND электр зымдарын тийиштүү түрдө ресивердин казыктарына + (VCC) жана - (GND) туташтырыңыз. Мындан тышкары, колдонулган кабыл алуучу каналдарды (ch2 жана ch3) Arduino санарип казыктарына туташтырышыңыз керек (мисалы, программада болгондой 7 жана 8). Эгерде сиз жаңы эле электрониканы үйрөнө баштасаңыз жана электр менен камсыздоону, өчүргүчтөрдү жана мотор драйверин кантип туташтырууну билбесеңиз, менин окшош долбоорумдун бул зым схемасы пайдалуу болот. 2.4 GHz Taranis Q X7 2.4GHz өткөргүчүнөн роботту башкарууну баштоодон мурун, өткөргүчтү ресивер менен байлап алышыңыз керек. Байланыш процедурасы менин видеомдо кеңири сүрөттөлгөн.

4 -кадам: Arduino Mega Code

Мен төмөнкү үлгүдөгү Arduino программаларын даярдадым:

• RC 2.4GHz алуучу тест
• 6WD робот башкаруу

Биринчи программа "RC 2.4GHz Receiver Test" Arduino менен туташкан 2.4 GHz кабылдагычты оңой эле баштоого жана текшерүүгө мүмкүндүк берет, экинчиси "6WD Robot Control" роботтун кыймылын башкарууга мүмкүндүк берет. Үлгү программаны түзүүдөн жана жүктөөдөн мурун, жогоруда көрсөтүлгөндөй максаттуу платформа катары "Arduino Mega 2560" тандаганыңызды текшериңиз (Arduino IDE -> Куралдар -> Такта -> Arduino Mega же Mega 2560). Taranis Q X7 2,4 ГГц өткөргүчтүн командалары ресиверге жөнөтүлөт. Кабыл алуучунун 2 жана 3 каналдары тиешелүү түрдө Arduino санарип казыктарына 7 жана 8 туташкан. Arduino стандарттык китепканасында биз импульстун узундугун микросекундта кайтаруучу "pulseIn ()" функциясын таба алабыз. Биз аны PWM (Pulse Width Modulation) сигналын кабыл алгычтан өткөргүчтүн эңкейишине пропорционалдуу окуу үчүн колдонобуз. башкаруу таягы. PulseIn () функциясы үч аргументти алат (пин, маани жана күтүү):

• пин (int) - импульсту окууну каалаган пиндин саны
• value (int) - окуу үчүн импульстун түрү: ЖОГОРУ же ТӨМӨН
• күтүү убактысы (int) - импульстун бүтүшүн күтүү үчүн кошумча сандагы микросекунддар

Окулган импульс узундугунун мааниси -255тен 255ке чейинки мааниге түшүрүлөт, ал алдыга/артка ("moveValue") же оңго/солго ("turnValue") ылдамдыгын билдирет. Мисалы, эгерде биз көзөмөл таякчасын толугу менен алдыга түртсөк, анда биз "moveValue" = 255ке, ал эми артка толугу менен түрткөндө "moveValue" = -255ке ээ болушубуз керек. Мындай көзөмөлдүн жардамы менен роботтун кыймылынын ылдамдыгын толук диапазондо жөнгө сала алабыз.

5 -кадам: Мобилдик роботту тестирлөө

Бул видеолордо мурунку бөлүмдөгү программанын негизинде мобилдик роботтун тесттери көрсөтүлөт (Arduino Mega Code). Биринчи видео менин бөлмөмдө 6WD роботунун тесттерин көрсөтөт. Бул робот бир нече килограммдык жүктү абдан оңой көтөрө алат, видеодо 8 кг бөтөлкөгө 12 кг. Робот, экинчи видеодон көрүп турганыңыздай, унаа токтоочу жайдын бордюрлары сыяктуу жолундагы тоскоолдуктарды оңой эле жеңе алат. Бул нускаманын башында сиз татаал шарттарда канчалык жакшы туруштук бере алаарыңызды көрө аласыз.

6 -кадам: Дизайнды өркүндөтүүнүн мисалдары

Сиз бул долбоорду кошумча компоненттер менен кеңейте аласыз:

• робот кармагыч
• робот колу (бул инструкцияда сүрөттөлгөн)
• камера менен гимбал

Жогоруда айтылган жакшыртууларды чагылдырган эки видеону таба аласыз. Биринчи видеодо Taranis Q X7 2.4GHz өткөргүчүн жана FrSky V8FR-II кабыл алгычын колдонуп, панелди түшүрүү камерасын жана робот кармагычты кантип башкаруу керектиги көрсөтүлгөн. Кийинки видеодо 2.4 ГГц жыштыкта жана кабыл алгычтын жардамы менен 2 октук гимбалды кантип туташтыруу жана көзөмөлдөө керектиги көрсөтүлөт.

7 -кадам: Robot Arm Tuning

Мен роботтун колун мурда жасап, бул инструкцияда сүрөттөгөнмүн. Бирок, мен баштапкы долбоорду бир аз өзгөртүп, дагы бир эркиндикти (wirst) жана FPV камерасын кошууну чечтим. Учурда роботтун 4 айлануучу муундары бар:

• Wirst
• Чыканак
• Ийин
• Негизги

4 огунда айлануу роботтун иш мейкиндигиндеги нерселерди оңой кармап калууга жана башкарууга мүмкүндүк берет. Билектин ролун аткаруучу айлануучу кармагыч ар кандай бурчта жайгаштырылган нерселерди алууга мүмкүндүк берет. Ал төмөнкү бөлүктөрдөн жасалган:

• LF 20MG 20 KG Digital Servo x1
• Servo кронштейн x1
• Калыңдыгы 4 мм жана диаметри 50 мм болгон дуралюмин цилиндр
• Duralumin барагы 36х44 мм жана калыңдыгы 2 мм
• Болт жана гайкалар M3 x4
• FPV камерасы - RunCam OWL Plus x1

Камера операторго кичинекей нерселерди да тартып алууну жеңилдетүү үчүн түз эле кармагычтын үстүнө коюлган.

8 -кадам: Роботтун абалын текшерүү жана транспортко даярдануу

Роботтун колу жана камера бүктөлгөн, бул роботту ташууну бир топ жеңилдетет. Роботтун арткы панели 3 светодиод менен жабдылган. Алардын экөөсү электрониканын, моторлордун жана серволордун кубаттуулугун көрсөтөт (күйүк же өчүк). Үчүнчү RGB LED батарейканын абалын жана иштебей турганын көрсөтөт. Оңой программалоо үчүн робот микро USB порту менен жабдылган. Бул чечим робот корпусун алып салбастан тестирлөөнү бир топ жеңилдетет.

9 -кадам: Wifi жана Fpv камераларынан алдын ала карап көрүү

Роботко эки камера орнотулган. Wifi камерасы роботтун арткы жагында жөнгө салынуучу алюминий кармагычка орнотулган. Кичинекей fpv камерасы робот кармагычтын үстүнө коюлган.

Бул тестте колдонулган камералар:

• RunCam OWL Plus
• XiaoMi YI Wifi камерасы

Биринчи видеодо эки камеранын тең сыноосу көрсөтүлгөн. Wi -Fi камерасынын көрүнүшү смартфондо жана ноутбуктун fpv камерасынан көрүнөт. Видеодон көрүп тургандай, алдын ала көрүү кечигүүсү кичине жана Wifi камерасы үчүн бул кечигүү бир аз чоңураак.

Экинчи видеодо мен сизге кадам сайын компьютериңиздеги 5.8 ГГц fpv камерасынан кантип алдын ала көрүүнү көрсөттүм. Камерадан алынган сүрөт өткөргүчтөн 5.8 ГГц кабылдагычка жөнөтүлөт. Андан кийин ал USB порту аркылуу ноутбукка туташкан видео кармоочуга барат жана акыры VLC плееринде көрсөтүлөт.