Robot De Tracción Diferencial (acționare diferențială): 10 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

La robótica de enjambre se inspira în insecte care acționează colaborativ. Este o disciplină bazată pe conjuntos de robots care se coordonează pentru realizarea unor grupuri. Los robots individuales trebuie să fie capace de sens și să acționeze într-un mediu real. Între instituțiile care prezintă platforme pentru probar robotic de enjambre sunt Georgia Tech (Statele Unite), Aalborg University (Dinamarca), și EPFL (Suiza). El robot consta de actuadores (llantas), el módulo de potencia, un conjunto de sensores (módulo de instrumentación electronica) și un módulo de comunicare inalámbrica.

El robot este relevant pentru costul relativ inferior, de aproximativ $ 167, comparat cu alte platforme care pot costa mai mult de $ 1000. El design es modular, escalable, y a fost realizat de către studenți de la Universitatea din Valle de Guatemala, în cursul anului 2017.

Pasul 1: Módulos Del Robot Y Listado De Materiales

El robot se divide în trei moduli:

1. Estructura și putere electrică
2. Instrumentație electronică (senzori și programare pe care o gobierna)
3. Comunicare inalámbrica (WiFi)

Pentru elaborarea robotului este necesară disponibilitatea următoarelor instrumente:

• impresora 3D
• cortadora láser
• fresadora de circuitos.

În caz de care nu se poate cunoaște cu ele, se pot solicita servicii în linie ca pcbcart pentru PCB, o sculpteu pentru impresie 3D și curte láser.

Se adjunta un arhiv de Excel cu materialele necesare pentru fabricarea robotului. El price calculado de $ 167 por robot se calculează fără a include costul materialelor pentru impresora 3D, cortadora, și fresadora.

În el listat sunt materiale care au achiziționat în linie (mouser, adafruit, robotshop), pentru ceea ce trebuie să ia în contul timpului de livrare anterior la fabricarea robotului.

Pasul 2: Fabricarea circuitelor de imprimare (PCB)

El design del robot include trei PCB. Se ajută la arhivele Gerber pentru fabricație.

1. Placa de putere și control de motoare, două capace. Fabricarea PCB de putere
2. Placa de control a senzorilor ultrasonici, dos capas (Gerber PCB control ultrasonicos final.zip)
3. Placa de módulos WiFi, Teensy, IMU *, una capa (Gerber PCB modulos final.zip)

* La IMU este opțional. Se recomandă să utilizeze una de 9 grade de libertate cu accelerometru, giroscopiu și magnetometru. Se realizează probe cu una de 6 DOF și nu se obțin rezultate satisfăcătoare.

Si nu se conteaza cu o fresatoare de circuite, trebuie sa ia in cont timpul de fabricatie si de trimitere a unui serviciu in linie.

Si se desea modificarea placilor inainte de mandarlas a fabrica, se adjuntan dosarele pentru modificarea placilor.

Recomandare:

Soldează în primul rând componentele SMD mai mici până la cei mai mari.

Utilizați echipament adecvat pentru realizarea soldării SMD.

Github del proyecto

Pasul 3: Impresión De Piezas 3D Y Corte Láser

Pentru robotul său sunt necesare următoarele piese (Între părinți se indică cantitatea):

Impresora 3D:

1. baza ultradonicos1)
2. comutator porta y fuzibil (1)
3. spaciadores largos de placa de potencia y placa de senzores ultrasónicos (2)
4. spaciadores cortos de placa de potencia (4)
5. rola cu bile (1) *

Cortadora láser:

1. porta bateria MDF (2)
2. baza de MDF (1)
3. Tapa de acrilic (1)

* El Ball caster se compune de o piesă impresionată și o canică care funcționează ca și a treia rueda.

Se ajută la arhivele necesare pentru impresia 3D de fiecare piesă și pentru el corte de cada pieza 2D. Solo trebuie să fie exportate a stl de la inventator 2018 o sacar los files.stl y.pdf de la carpeta llamadafabricar.

Se adjunta también el ensamblaje en inventor (assemblyfinalultimaversion) pentru a putea înțelege mai bine structura sau dacă se va modifica.

Piezas 3D y 2D

Pasul 4: Soldadura de componente în PCB

Primero se face soldadura de componente de suprafață, a mai multor mici la mai mari. Luego se soldadura de componente throug-hole.

Se recomandă să folosesc paste și nu flux. La limpieza del PCB using acetona solo remueve la paste.

Este important regulat temperatura de stație de soldadura SMD, pentru a nu da da componentelor.

Recomandări suplimentare pentru fiecare placă:

1. Placa de putere: Utilizați cabluri de un calibru care suportă cel puțin 1,5 amperi de încărcare continuă pentru comutatorul de nouă polouri. Antes de colocar las baterías lipo probar si no hay corto circuito. Consultați întotdeauna schematicii de la PCB sau diagramele conexiunilor conexe pentru sabie unde colocați fiecare componentă. Mas detalii în: Fabricarea robotului
2. Placa de senzori ultrasonici: Los header macho de pines largos que interconectan cu placa de putere trebuie să fie soldați în partea inferioară, în partea superioară trebuie să rămână doar partea de plastic cu cea mai mică cantitate posibilă de metal din pin. Los sensores ultrasónicos van montados over headers hembra, no se sueldan direct in the PCB. Dacă nu au vii, se vor recomenzi soldarlas cu cablu și acesta, removind după punctele cu un alicat.
3. Placă de module: El design del PCB are headers additionales that son opcionales. Se recomanda solo soldar los headers hembra pentru el teensy, pentru el WiFi y headers hembra de pines largos pentru interconexiunea cu PCB-ul senzorilor ultrasonici. (La IMU se deja opțional). Hay space for colocar headers that dan access to other pines del Teensy, more adelante se sample un diagrama de ellos.

Pasul 5: Armar La Estructura

Instrucțiuni video:

Video

Pasul 6: Conexiones Eléctricas En La Placa De Potencia

Conexiuni electrice ale motoarelor, baterii și codificatoare

A los encoders se les debe retirar la resistencia R4 y en su lugar colocar estaño o un trozo de alambre, pentru care funcționează cu 3.3V.

În diagrama se arată distribuția de cum trebuie să fie conexiunile. Los encoders useded poseen redundancia in the connection of GND y 3.3V. În placa de putere solo hay dos pines de 3.3V y dos de GND, unul pentru fiecare encoder. Lo más important es el orden de las señales de los encoders en la placa de potencia. Dacă vrei un alt ordin, trebuie să schimbi programarea mirocontrolatorului.

También es importante la conexión de motores, ya que si se intercambian las posiciones - y +, el robot irá en sentido contrario. Acest lucru se poate arreglar modificând programarea microcontrolatorului.

Conexión del switch de 9 polos y fusible

También se agrega un diagrama para conectar el switch de 9 polos a placa de potencia, la fel ca și conexiunea fusibilului. Este switch es important, ya que en una de las posiciones ON coloca în paralelo a bateriilor pentru a permite încărcătura. În altă poziție ON, bateriile se plasează în serie și alimentează regulatorii de tensiune de 5V și 3.3V, care distribuie energie la tot robotul. Por eso es clave conectarlo adecuadamente.

În linia care trece prin pinul 9 al comutatorului (ver diagrama) se agregă fuzibilul de protecție de 1A.

Pasul 7: Ansamblul La Parte Superior (senzori, WiFi Y Teensy)

1. Colocar los seis sensores ultrasónicos en su base.
2. Introducer los sensores, sosteniendo la base, en los headers hembra că se soldaron pe placa hexagonală.
3. Colocar el Teensy y el WiFi ESP8266 în placa de módulos. Dacă vrei, de asemenea, trebuie să introduci IMU în los headers.
4. Introducir la placa de módulos en la placa de senzores ultrasónicos, cuidando que los headers hembra de patas largas no se doblen.
5. Introduc la partea superioară în barele roscate, verificând că sea la orientare corectă. Solo de una forma los 12 headers macho de patas largas de la parte superior încajează cu los 12 headers hembra de la placa de potencia.

Pasul 8: Calibrarea codificatorilor și verificarea semnelor

Ante de inițiere a probelor este importantă calibrarea codificatoarelor.

Pentru el se au potențiametrii codificatorilor, care ajustează sensibilitatea. Con un osciloscopio se debe observar dos señales cuadradas en cada encoder, desfasadas 90 °. Al girar la llanta manual spre adelante, o semnal apare înainte ca alta. Al girar la llanta spre atrás, la semnalul că înainte apare înainte, acum apare după.

Otra forma de calibrare a codificatoarelor, deși este mai puțin eficientă și poate demora mai mult timp, este lecția contatorului de fiecare dată de la calculatoare.

Se adjunta el diagrama de pines de la placa de módulos, a la care se le soldaron headers hembra como points de prueba para verificar las señales con un osciloscopio.

Pasul 9: Cargar El Firmware Del Robot

Pentru realizarea probelor cu algoritmi de control, se recomandă cargar el firmware care se adjunta. Este un script de arduino care trimite date la calculatoare și primește instrucțiuni de ea, prin WiFi (cu modulul ESP8266).