Robotic Rover: 10 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Bună, sunt Proxy303, specialist în robotică. În acest tutorial, vă voi învăța cum să vă construiți propriul robot ca unul al meu.

Nu vorbesc despre una dintre acele mașini supra-glorificate cu telecomandă pe care oamenii le numesc roboți. Una dintre definițiile unui robot este că nu poate fi controlat de la distanță. Robotul pe care îl vei construi astăzi este unul pe care îl construiești, îl conectezi și îl programezi. Atunci este autonom. Asta înseamnă că nu este controlat extern. Se controlează pe sine. După ce este construit și programat, robotul face singur orice altceva.

Există cinci componente principale ale oricărui robot:

• Un șasiu, care este corpul robotului dvs. Puteți cumpăra aceste preasamblate online sau le puteți crea dintr-un kit sau de la zero.
• Un microcontroler, care este „creierul” robotului tău. Acesta este un circuit versatil care poate fi programat pentru a face aproape orice.
• Unele motoare, care permit robotului să se miște. Nu puteți controla eficient motoarele direct cu un microcontroler, deci aveți nevoie de …
• Un driver de motor, care vă permite să controlați un motor de înaltă tensiune cu un semnal logic de joasă tensiune.
• O sursă de energie, care alimentează totul. Pentru roboții portabili sau cei care se mișcă, folosiți baterii. În caz contrar, ați putea utiliza un modul de alimentare, ca unul de pe computer.

Provizii

Vei avea nevoie:

• Un șasiu robot (vă sugerez Actobotics Runt Rover Whippersnapper, deoarece are atât de multe aspecte bune, cum ar fi o montură universală pentru microcontroler sau suporturi pentru senzori sau faptul că totul se fixează împreună.) Orice material funcționează, așa că încercați plasticul, lemn, sau chiar carton. Aveți grijă când utilizați metal, deoarece ar putea scurta îmbinările de lipit sub plăci de circuite, dar dacă știți ce faceți, continuați și încercați. Șasiul robotului poate fi destul de scump, aruncând de la 15 la câteva sute de dolari.
• Un microcontroler (am folosit un Arduino Mega 2560, dar și un Raspberry Pi funcționează bine.) Acestea pot fi cumpărate de la magazinele de electronice, magazinele de amatori, online sau în orice alt loc care vinde piese de robot. Deși sunt una dintre cele mai importante părți ale unui robot, ele sunt de fapt destul de ieftine, fiind între 10 și 40 de dolari.
• Un driver de motor (am folosit driverul cu motor dual L298N) Acestea pot fi destul de scumpe, deci tratați-le cu atenție. Acești băieți răi sunt concepuți pentru a pompa multă putere în motoare și astfel se încălzesc mult. Asigurați-vă că cel pe care îl cumpărați are radiator sau, dacă nu, lipiți unul. Cu siguranță nu doriți ca șoferul motorului să se supraîncălzească și să se rupă, costându-vă oriunde de la 20 la câteva sute de dolari pentru unul nou.
• Câteva fire de panou. Nu sunt necesare prea multe explicații aici, pentru că le puteți găsi oriunde.
• Unele fire M-F DuPont. Mai degrabă decât firele de panouri, care au „ace” metalice la ambele capete, acestea au un „ac” la un capăt și o priză la celălalt capăt.
• O mână de șuruburi de montare. Din nou, nu sunt necesare prea multe explicații. Obțineți șuruburi mici cu cap Phillips, de dimensiuni standard.
• O sursă principală de alimentare pentru a alimenta microcontrolerul (Puteți găsi online baterii reîncărcabile destul de ieftine litiu-ion. De obicei folosesc bănci de alimentare utilizate pentru încărcarea telefoanelor.)
• O sursă de alimentare a motorului (6 baterii AA va funcționa excelent pentru acest lucru, dar ați putea folosi o altă sursă de energie dacă doriți. NU folosiți o baterie de 9V, pur și simplu nu au curentul pentru acest gen de lucruri. Păstrați ținând cont de faptul că sunt concepute pentru a rula detectoare de fum, nu roboți.) Dacă este posibil, încercați să obțineți o sursă de energie reîncărcabilă. La început este ceva mai scump, dar credeți-mă. Dacă utilizați baterii de unică folosință, veți găsi că le parcurgeți foarte repede, iar costul multor baterii depășește rapid costul unor baterii reîncărcabile.

S-ar putea sa vrei:

• Un senzor cu ultrasunete. Permite robotului tău să vadă obiecte în fața lui.
• Unele servo-motoare. În loc să se rotească constant, aceste motoare utile pot fi programate pentru a se deplasa într-un anumit unghi și a rămâne acolo.
• O mână de LED-uri. Nu este necesară nicio explicație. Pui la putere, se aprind. Simplu.
• Sau orice alte atașamente. De ce nu adăugați un braț robot? Sau alt senzor?

Pasul 1: Construiți șasiul robotului

Asamblați șasiul robotului pe care l-ați cumpărat. Asigurați-vă că totul este asamblat corect.

Cu Runt Rover Whippersnapper, totul se îmbină. Dacă șasiul dvs. este ținut împreună de șuruburi, asigurați-vă că sunt strânse și că robotul dvs. este robust. Crede-mă, nu este nimic mai rău decât faptul că proiectul tău se prăbușește - uneori la propriu! De asemenea, asigurați-vă că există spațiu în interiorul șasiului. Imaginați-vă cumpărând totul, cheltuind peste 70 de dolari, doar pentru a descoperi că una dintre componentele dvs. majore nu se potrivește în interiorul botului!

De asemenea, asigurați-vă că motoarele sunt atașate corect și se pot roti liber. Uneori, o bucată din șasiu care iese în afară poate bloca motoarele, deci asigurați-vă că nu există nimic care ar putea opri rotirea motoarelor.

Pasul 2: Cablare de bază

Conectați motoarele din partea stângă între ele, în paralel. Faceți același lucru pentru motoarele potrivite. Asigurați-vă că firele roșii din partea stângă sunt grupate cu firele negre din partea stângă și la fel pentru partea dreaptă. Conectați un fir roșu la ambele fire roșii din partea dreaptă. Conectați un alt fir roșu la ambele fire NEGRE din partea stângă (știu, pare înapoi pe partea stângă, dar acest lucru este pentru a se potrivi cu faptul că motoarele cu față opusă rotesc în direcția opusă.) Repetați pentru firele negre.. Asigurați-vă că păstrați firele pentru părțile grupate împreună. De asemenea, asigurați-vă că motoarele laterale din stânga sunt inversate de la modul în care l-ați conecta în mod normal.

Pasul 3: Conectați driverul motorului

Înainte de a utiliza un șofer de motor, trebuie să știți cum funcționează. DACĂ L-AȚI CONECTAT GREȘIT, PUTEȚI DISTRUI MICRO-CONTROLUL ȘI / SAU MOTORUL!

Un driver de motor este un tip de controler de circuit izolat, ceea ce înseamnă că nu există o conexiune fizică între zona de putere a motorului și zona de control logic. Cele mai bune sunt concepute pentru a evita orice scurgere electrică în microcontroler (care ar putea să-l distrugă sau să-l distrugă.) De asemenea, cele mai bune sunt, de obicei, de cel puțin 15 USD, așa că, dacă observați unul online de 2 USD, nu îl cumpărați! Eu personal am găsit unul așa și, ca experiment, am lipit un radiator pe el și l-am conectat. Vânzătorul a spus că șoferul a fost evaluat cu 12V. L-am conectat la 9V și a început să fumeze. Se pare că cipul pe care l-au folosit a fost evaluat doar pentru 3V!

Un driver de motor are 2 zone de intrare: intrările de putere și intrările logice. De asemenea, are două zone de ieșire: partea dreaptă și partea stângă. Iată toate pini și ce fac:

• Intrările logice:

  • Acestea iau un semnal logic de 3,3 v și îl folosesc pentru a controla motoarele. Nu conectați niciodată o tensiune înaltă la acești pini.
  • Conectați-le la ieșirile logice digitale de pe microcontroler.

• Intrările de putere:

  • Pinul Power In, utilizat pentru alimentarea motoarelor. Cantitatea de putere pe care o puneți aici este cantitatea de putere pe care șoferul o va pompa în motoare.
  • Pinul GND, utilizat ca o conexiune de masă comună. Folosit atât pentru putere, cât și ca retur pentru intrările logice. Pinul GND este de obicei cablat cu diode, pentru a preveni scurgerile electrice în pinii logici și de alimentare.
  • Pinul de 5V, utilizat pentru alimentarea anumitor tipuri de motoare. IEȘTE 5 volți, deci nu-l confundați cu o intrare de alimentare. Este nevoie doar de o explozie de putere în pinul greșit al microcontrolerului pentru al distruge în tăcere și instantaneu.

• Ieșirile:

  • 1A și 1B, pentru un motor sau set de motoare.
  • 2A și 2B, pentru celălalt motor sau setul acestora.

Un driver de motor vă permite să controlați un motor de înaltă tensiune cu un semnal logic de joasă tensiune. Motivul pentru care există două intrări pe motor este astfel încât să puteți controla și direcția.

Conectați ieșirile 1A și 1B ale driverului motorului la motoarele din partea dreaptă. Conectați ieșirile 2A și 2B la motoarele din partea stângă (Amintiți-vă! ÎNAPOI!)

Instalați bateria motorului undeva în interiorul șasiului robotului și conectați-o la puterea de intrare a driverului motorului, cu + la puterea de intrare și - la GND.

Dacă utilizați un modul pre-asamblat, atunci sunteți bine.

Dacă utilizați doar un CI, asigurați-vă că este conectat corect și asigurați-vă că puneți un radiator pe el! Aceste jetoane se încălzesc foarte mult, motiv pentru care majoritatea șoferilor buni au radiatoare.

Pasul 4: Atașați microcontrolerul

Atașați microcontrolerul la robot. Am folosit Arduino Uno Rev3. Conectați patru ieșiri digitale ale microcontrolerului la intrarea logică a driverului motorului. Conectați pinul de masă al microcontrolerului la slotul GND al driverului motorului. Nu conectați pinul de 5V de pe driverul motorului la microcontroler! Aceasta este utilizată pentru alimentarea anumitor tipuri de motoare, nu ca intrare de putere și cu siguranță nu pentru un microcontroler. Dacă faceți acest lucru, puteți deteriora microcontrolerul. Ar trebui să conectați pinii logici și pinul de masă comun de pe driverul motorului la microcontroler.

Aceste conexiuni sunt utilizate pentru a controla motoarele, utilizând intrările logice ale driverului.

Pasul 5: Asigurați-vă că totul este bun

Întoarce-te și asigură-te că totul este bun. Verificați cablajul, asigurați-vă că motoarele din stânga sunt conectate înapoi, asigurați-vă că ieșirea de 5V de pe microcontroler nu este conectată la ieșirea de 5V de pe driverul motorului și verificați dacă există alte probleme. Asigurați-vă că toate șuruburile sunt strânse, că firele sunt conectate, că motoarele nu sunt blocate și că nu sunt rupte.

Dacă totul este bun, treceți la pasul următor.

Pasul 6: Instalați bateria

Introduceți bateriile în șasiul robotului. Dacă cad, ar putea încetini sau opri robotul dvs., deci asigurați-vă că le fixați în interiorul șasiului. Folosiți o consolă de montare, un pic de lipici sau pur și simplu lipiți-le pe loc dacă intenționați să le scoateți des. De asemenea, asigurați-vă că conexiunile bateriei sunt bune. Odată am avut un robot care a refuzat să se miște și am mers în cercuri ore întregi, verificându-mi programarea, reconectând motoarele și fiind incapabil să găsesc problema. Am ajuns chiar să cumpăr un nou micro-controler, doar că am constatat că unul dintre firele bateriei motorului meu s-a desprins în interiorul șasiului. Acesta este un exemplu perfect pentru care trebuie să verificați întotdeauna alte probleme înainte de a înlocui o piesă!

Pasul 7: Atașați totul

Utilizați șuruburi de montare mici pentru a atașa în siguranță totul. Înșurubați driverul motorului și microcontrolerul pe șasiul robotului și asigurați-vă că motoarele sunt sigure. Asigurați-vă că și placa de prindere este atașată în siguranță.

Folosiți cravate cu fermoar sau bucăți mici de bandă pentru a vă organiza firele. Nu trebuie să faceți acest lucru, dar cu siguranță face robotul să arate mai bine și face mai ușor să urmăriți ce fire merg la ce. De asemenea, dacă nu aveți fermoare sau trebuie să înlocuiți cu ușurință firele, le puteți grupa după culoare. De exemplu, puteți utiliza fire verzi de la microcontroler la driverul motorului, fire roșii pentru alimentare, fire negre pentru GND și fire albastre de la driverul motorului la motoare.

Pasul 8: Program

Conectați microcontrolerul la un computer și programați-l. Începeți simplu și nu vă copleșiți. Începeți cu ceva la fel de simplu ca a face robotul să avanseze. O poți face să se întoarcă? Du-te înapoi? Rotiți în cercuri? Feriți-vă, programarea necesită multă răbdare și, de obicei, durează cel mai mult. Consultați graficul de mai sus.

Depinde de tine!

Pasul 9: atașamente

Acum, că aveți un robot simplu configurat, este timpul să adăugați câteva caracteristici suplimentare. Atașați un senzor cu ultrasunete pentru a permite robotului să evite obstacolele. Sau un servomotor, cu ceva cool deasupra. Sau câteva LED-uri care clipesc pentru a lumina botul. Amintiți-vă, este robotul dvs., deci depinde de dvs.!

Pasul 10: Ai terminat

Felicitări! Acum aveți un robot care funcționează! Vă rugăm să postați în comentarii dacă l-ați construit și ce atașamente ați adăugat.

Dacă ceva nu merge bine, vă rugăm să consultați ajutorul de depanare de mai jos:

Robotul nu pornește deloc

Știți că robotul este pornit deoarece majoritatea driverelor și microcontrolerelor au lumini care indică faptul că sunt aprinse. Dacă nu pornesc, atunci:

• Bateria principală poate fi descărcată sau descărcată. Dacă utilizați o baterie reîncărcabilă, încărcați-o. Dacă utilizați o baterie obișnuită, înlocuiți-o.
• Sârmele pot fi conectate greșit. Verificați conexiunile. Un singur fir neplăcut poate întrerupe alimentarea întregului robot.
• Firele pot fi rupte. Pare ceva ce nu te-ai aștepta să găsești, dar am constatat că firele rupte sunt de fapt destul de comune. Căutați izolație ruptă sau sfâșiată, mici „ace” metalice care ies din prizele de sârmă (când știftul de la capătul firului se desprinde și se blochează) sau împărțiți firele.
• Poate exista o problemă cu driverul motorului sau cu microcontrolerul. Defectele de fabricație pot provoca pornirea sistemelor. În acest caz, înlocuiți microcontrolerul sau driverul motorului. Aceasta este ultima soluție, deoarece microcontrolerele și mai ales driverele de motor pot fi uneori destul de scumpe.

Robotul pornește, dar nu se mișcă

Dacă ați confirmat că robotul este pornit, dar nu se mișcă deloc, atunci:

• Sursa de alimentare a motorului poate fi redusă sau goală. Înlocuiți bateria. Din experiența mea, aceste baterii se epuizează destul de repede, deoarece este nevoie de mult curent pentru a rula motoarele.
• S-ar putea să existe o problemă de cablare. Uitați-vă la secțiunea de mai sus și verificați dacă nu există fire deplasate sau rupte.
• Motoarele pot fi scurtcircuitate sau arse. Acest lucru este destul de obișnuit, deci merită căutat. Aplicați putere directă motoarelor și vedeți dacă acestea se mișcă.
• Șoferul motorului poate fi deteriorat. Verificați tensiunea la ieșiri. Dacă lumina de pe șofer este oprită, este un semn clar al unei unități defecte. ASIGURĂȚI SĂ VERIFICAȚI TOT CELE MAI ALTE! În afară de șasiu, șoferul motorului este de obicei cea mai scumpă piesă a unui robot.
• S-ar putea să existe o problemă de programare. Pentru mine, aceasta este cea mai frecventă problemă. În limbajul C, sensibil la majuscule (utilizat în Arduino), o singură greșeală vă poate strica întregul program. Python (limba Raspberry Pi) poate avea, de asemenea, unele probleme.
• Microcontrolerul poate fi deteriorat. Uneori, semnalul logic nu ajunge nici măcar la conducătorul motorului (există un motiv pentru a nu trece direct la concluzia unui conducător auto rău). În acest caz, doar înlocuiți-l.

Robotul pornește, dar se mișcă într-un mod anormal

Dacă robotul pornește, dar începe să se miște în mod neintenționat (de exemplu, merge în cercuri când ar trebui să meargă înainte), atunci:

• Probabil că există o problemă de cablare. VERIFICAȚI ACEST PRIM! Ți-ai amintit să conectezi o parte inversată?
• Este posibil să existe o eroare de programare. Verificați codul pentru probleme.
• Uneori, un microcontroler deteriorat poate înnebuni, trimițând în mod repetat semnale aleatorii. Dacă un microcontroler face acest lucru, atunci nu vă deranjați să încercați să o remediați. Este un semn clar al unui cip deteriorat, care nu poate fi reparat, așa că mergeți mai departe și înlocuiți totul. Crede-mă, acele jetoane sunt fabricate de roboți într-un laborator. Pur și simplu nu pot fi rezolvate de oameni.
• Un motor poate fi deteriorat. Dacă un motor nu funcționează sau funcționează cu o viteză mai mică, atunci robotul va „deriva” încet într-o parte pe măsură ce se mișcă. Există trei moduri de a rezolva acest lucru. Dacă sunteți capabil să faceți acest lucru, creșteți tensiunea la acel motor specific pentru a-l aduce la aceeași viteză ca toate celelalte. Dacă nu, atunci încercați să plasați rezistențe pe toate motoarele, cu excepția celui deteriorat. Acest lucru încetinește celelalte motoare la viteza celui deteriorat. În cele din urmă, l-ați putea înlocui. Motoarele cu angrenaje robotizate tind să fie destul de ieftine, de obicei la 2-3 dolari. Comparați-l cu un șofer de motor, care poate fi între 10 și 200 de dolari.

Dacă robotul nu răspunde la senzori

Dacă robotul pornește și se deplasează într-un mod normal, dar nu „ascultă” senzorii sau nu răspunde în mod corect, este aproape întotdeauna unul din cele două lucruri.

• Probabil că există o eroare de programare. Senzorii trebuie calibrați și programați cu atenție. Odată am avut un robot care se învârtea necontrolat, doar pentru a descoperi că l-am setat accidental să se întoarcă când vede ceva la 100 de metri în loc de 100 de centimetri. A văzut în mod constant pereții, făcându-l să se întoarcă constant.
• Cealaltă problemă cea mai frecventă este cablarea defectă. Chiar și un fir lipsă poate face senzorul nefuncțional.

Pentru orice alt ajutor, consultați secțiunile de mai sus sau găsiți problema specifică pe care o aveți. De asemenea, puteți să mă contactați la [email protected] dacă aveți întrebări.

Vă rugăm să comentați despre asta!