Робот -ровер: 10 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:22

Сәлеметсіз бе, мен Proxy303, робот техникасы бойынша маманмын. Бұл оқулықта мен сізге өз роботымды қалай жасау керектігін үйретемін.

Мен адамдар робот деп атайтын қашықтан басқару пультінің шамасы жеткен көліктердің бірін айтпаймын. Роботтың анықтамаларының бірі - бұл қашықтан басқару құралы бола алмайды. Бүгін сіз құрастыратын робот - сіз құрастыратын, сым қосатын және бағдарламалайтын робот. Содан кейін ол автономды. Бұл сырттан бақыланбайтынын білдіреді. Ол өзін басқарады. Құрылған және бағдарламаланған соң, робот қалғанының барлығын өзі жасайды.

Кез келген роботтың бес негізгі компоненті бар:

• Сіздің роботтың корпусы болып табылатын шасси. Сіз оларды алдын-ала жиналған желіде сатып ала аласыз немесе оны өзіңіз жинақта немесе нөлден жасай аласыз.
• Микроконтроллер, бұл сіздің роботыңыздың «миы». Бұл әмбебап схема, ол кез келген нәрсені жасай алады.
• Роботтың қозғалуына мүмкіндік беретін кейбір қозғалтқыштар. Сіз моторды микроконтроллермен тиімді басқара алмайсыз, сондықтан сізге қажет …
• Төмен вольтты логикалық сигналмен жоғары вольтты қозғалтқышты басқаруға мүмкіндік беретін мотор жүргізушісі.
• Барлығына қуат беретін қуат көзі. Портативті роботтар немесе қозғалатындар үшін батареяларды қолданыңыз. Әйтпесе, сіз компьютердегі сияқты модульді қолдана аласыз.

Жабдықтар

Саған қажет болады:

• Робот шассиі (мен Actobotics Runt Rover Whippersnapper ұсынамын, себебі оның әмбебап микроконтроллер қондырғысы немесе сенсорлық бекіткіштер сияқты көптеген жақсы жақтары бар, немесе бәрі бір-біріне жабысып қалады.) Кез келген материал жұмыс істейді, сондықтан пластикті қолданып көріңіз., ағаш немесе тіпті картон. Металды қолданған кезде абай болыңыз, себебі ол плиталар астындағы дәнекерлеу қосылыстарын қысқартуы мүмкін, бірақ егер сіз не істеп жатқаныңызды білсеңіз, оны жалғастырып көріңіз. Робот шассиі өте қымбат болуы мүмкін, ол 15 -тен бірнеше жүз долларға дейін.
• Микроконтроллер (мен Arduino Mega 2560 қолдандым, бірақ Raspberry Pi де жақсы жұмыс істейді.) Оларды электроника дүкендерінен, әуесқойлық дүкендерден, интернеттен немесе робот бөлшектерін сататын кез келген жерден сатып алуға болады. Олар роботтың ең маңызды бөлігінің бірі болғанымен, олар өте арзан, бағасы 10-40 доллар аралығында.
• Мотор жүргізушісі (мен L298N қос моторлы драйверді қолдандым) Бұл өте қымбат болуы мүмкін, сондықтан өзіңізге мұқият болыңыз. Бұл нашар балалар қозғалтқыштарға көп қуатты шығаруға арналған, сондықтан олар қатты қызады. Сатып алатын қондырғыда жылытқыш бар екеніне көз жеткізіңіз, егер ол болмаса, оны жабыстырыңыз. Сіз, әрине, мотор жүргізушісінің қызып кетуін қаламайсыз, жаңасы 20 -дан бірнеше жүз долларға дейін.
• Нанға арналған бірнеше сымдар. Бұл жерде көп түсініктеме қажет емес, өйткені сіз оларды кез келген жерден таба аласыз.
• Кейбір M-F DuPont сымдары. Екі жағында металл «инелер» бар нан тақтасы сымдарының орнына, олардың бір шетінде «ине», ал екінші жағында розетка бар.
• Бірнеше бекіту бұрандасы. Тағы да, көп түсіндіру қажет емес. Стандартты өлшемдегі кішкентай Филлипс бұрандаларын алыңыз.
• Микроконтроллерді қуаттайтын негізгі қуат көзі (Интернетте өте арзан қайта зарядталатын литий-иондық батареяларды таба аласыз. Мен әдетте телефондарды зарядтау үшін қолданылатын қуат банктерін қолданамын.)
• Қозғалтқыштың қуат көзі (6 АА батареясы бұл үшін жақсы жұмыс істейді, бірақ егер қаласаңыз, басқа қуат көзін пайдалануға болады. 9В батареяны ҚОЛДАНБАҢЫЗ; оларда мұндай жағдайда ток жоқ. олар роботтар үшін емес, түтін детекторларын іске қосуға арналғанын ескере отырып.) Мүмкін болса, қайта зарядталатын қуат көзін алуға тырысыңыз. Басында бұл қымбатырақ, бірақ маған сеніңіз. Егер сіз бір реттік батареяларды қолдансаңыз, сіз оларды өте тез өтетінін байқайсыз, ал көптеген аккумуляторлардың бағасы кейбір зарядталатын батареялардың бағасынан тез асып түседі.

Сіз қалауыңыз мүмкін:

• Ультрадыбыстық сенсор. Роботқа алдында тұрған заттарды көруге мүмкіндік береді.
• Кейбір серво қозғалтқыштары. Тұрақты айналдырудың орнына, бұл пайдалы қозғалтқыштарды белгілі бір бұрышқа жылжытуға және сол жерде қалуға бағдарламалауға болады.
• Бірнеше жарықдиодты шамдар. Түсіндіру қажет емес. Сіз билікті енгіздіңіз, олар жарқырайды. Қарапайым.
• Немесе кез келген басқа тіркемелер. Неге робот қолын қоспасқа? Немесе басқа сенсор?

1 -қадам: робот шассиін жасаңыз

Сіз сатып алған робот шассиін жинаңыз. Барлығы дұрыс жиналғанына көз жеткізіңіз.

Runt Rover Whippersnapper көмегімен бәрі бірігіп кетеді. Егер сіздің шасси бұрандалармен бекітілген болса, олардың тығыз және боттың берік екеніне көз жеткізіңіз. Маған сеніңіз, сіздің жобаңыздың сізге құлап кететінінен жаман ештеңе жоқ - кейде сөзбе -сөз! Сондай -ақ, шассиде бос орын бар екеніне көз жеткізіңіз. Барлығын сатып алуды елестетіп көріңіз, 70 доллардан асады, тек сіздің негізгі компоненттеріңіздің бірі ботқа сәйкес келмейтінін білесіз!

Сонымен қатар, қозғалтқыштардың дұрыс бекітілгеніне және еркін айналатынына көз жеткізіңіз. Кейде шассидің бір бөлігі қозғалтқыштарды бітеп тастауы мүмкін, сондықтан қозғалтқыштардың айналуына кедергі болатын ештеңе жоқ екеніне көз жеткізіңіз.

2 -қадам: Негізгі сымдар

Сол жақ қозғалтқыштарды бір -біріне параллель жалғаңыз. Дұрыс қозғалтқыштар үшін де осылай жасаңыз. Сол жақ қызыл сымдар сол жақ қара сымдармен және оң жақ үшін де бірдей екеніне көз жеткізіңіз. Қызыл сымды оң жақтың екі ҚЫЗЫЛ сымына қосыңыз. Сол жақтағы ҚАРА сымның екеуіне де басқа қызыл сымды жалғаңыз (білемін, бұл сол жақта артқа ұқсайды, бірақ бұл қарама-қарсы қозғалтқыштар қарама-қарсы бағытта айналатынына сәйкес келеді.) Қара сымдар үшін қайталаңыз.. Бүйірлік сымдарды бір жерге топтастыруды ұмытпаңыз. Сондай -ақ, LEFT қозғалтқыштары, әдетте, оны қалай сыммен қосуға болады, керісінше екеніне көз жеткізіңіз.

3 -қадам: Мотор драйверін қосыңыз

Мотор жүргізушісін пайдаланбас бұрын, оның қалай жұмыс істейтінін білу қажет. ҚАТЕ ҚОСЫЛҒАН БОЛСА, МИКРОТОНТРОЛЬДЕРДІ ЖӘНЕ МОТОРДЫҢ ЖҮРГІЗУШІСІН ЖОЮҒА БОЛАДЫ!

Қозғалтқыш - бұл оқшауланған тізбек реттегішінің түрі, яғни қозғалтқыштың қуат аймағы мен логикалық басқару аймағы арасында физикалық байланыс жоқ. Жақсылардың көпшілігі микроконтроллерге электр тогының ағып кетуіне жол бермеуге арналған (бұл оны зақымдауы немесе бұзуы мүмкін.) Сондай-ақ, көбіне кем дегенде 15 доллар тұрады, сондықтан егер сіз интернетте $ 2 сатып алсаңыз, оны сатып алмаңыз! Мен өзім осындай біреуді таптым, мен эксперимент ретінде оған радиаторды бекітіп, жалғадым. Сатушы жүргізушіге 12 В кернеуі берілгенін айтты. Мен оны 9В -ке қостым, ол темекі шегуді бастады. Белгілі болғандай, олар қолданған чип тек 3В үшін бағаланған!

Мотор драйверінде 2 кіріс аймағы бар: қуат кірістері мен логикалық кірістер. Ол сондай -ақ екі шығыс аймағына ие: оң және сол жақ. Міне, барлық түйреуіштер және олар не істейді:

• Логикалық кірістер:

  • Олар 3.3в логикалық сигнал қабылдайды және оны қозғалтқыштарды басқару үшін қолданады. Бұл түйреуіштерге ешқашан жоғары кернеуді қоспаңыз.
  • Оларды микроконтроллердегі сандық логикалық шығуларға қосыңыз.

• Қуат кірістері:

  • Қозғалтқыштарды қуаттандыру үшін қолданылатын қуат кірісі. Мұнда сіз қосатын қуат - бұл драйвердің қозғалтқыштарға айдайтын қуаты.
  • GND түйреуіші, жалпы жерге қосылу ретінде қолданылады. Ол қуат үшін де, логикалық кірістердің қайтарымы ретінде де қолданылады. GND түйреуіші әдетте логика мен қуат түйреуіштеріне электрлік ағып кетудің алдын алу үшін диодтармен қосылады.
  • Қозғалтқыштардың жекелеген түрлерін қуаттандыруға арналған 5В істікшесі. Ол 5 вольтты шығарады, сондықтан оны қуат көзі деп қателеспеңіз. Микроконтроллердің қате түйреуішіне оны бір сәтте және үнсіз жою үшін бір ғана күш қажет.

• Шығарылымдар:

  • 1А және 1В, бір қозғалтқыш немесе қозғалтқыштар жиынтығы үшін.
  • 2А және 2В, басқа қозғалтқыш немесе олардың жиынтығы үшін.

Мотор драйвері төмен вольтты логикалық сигналы бар жоғары вольтты қозғалтқышты басқаруға мүмкіндік береді. Бір қозғалтқышқа екі кірістің болуының себебі - сіз бағытты басқара аласыз.

Мотор драйверінің 1А және 1В шығысын оң жақ қозғалтқыштарға қосыңыз. 2А және 2В шығуларын сол жақ қозғалтқыштарға қосыңыз (Есіңізде болсын! АРҚА!)

Қозғалтқыштың аккумуляторын робот корпусының бір жеріне орнатыңыз және оны қозғалтқыш драйверінің қуат кірісіне + қуат көзіне және - GND -ге қосыңыз.

Егер сіз алдын ала жиналған модульді қолдансаңыз, онда сіз жақсы.

Егер сіз жай ғана IC қолданып жатсаңыз, оның дұрыс сымдалғанына көз жеткізіңіз және оған радиатор қойыңыз! Бұл чиптер қатты қызады, сондықтан көптеген жақсы драйверлерде радиаторлар бар.

4-қадам: Микроконтроллерді бекітіңіз

Микроконтроллерді роботқа бекітіңіз. Мен Arduino Uno Rev3 қолдандым. Мотор драйверінің логикалық кірісіне микроконтроллердің төрт цифрлық шығуын қосыңыз. Микроконтроллердің штепсельдік ұшын мотор драйверінің GND ұясына жалғаңыз. Мотор драйверіндегі 5В істікшені микроконтроллерге қоспаңыз! Бұл қозғалтқыштардың белгілі бір түрлерін қуаттандыру үшін қолданылады, қуат көзі ретінде емес, микро контроллер үшін де емес. Егер сіз мұны жасасаңыз, микроконтроллерді зақымдауы мүмкін. Микроконтроллерге қозғалтқыш драйверіндегі логикалық түйреуіштер мен ортақ түйреуішті ғана қосу керек.

Бұл қосылыстар драйвердің логикалық кірістерін қолдана отырып, қозғалтқыштарды басқару үшін қолданылады.

5 -қадам: Барлығы жақсы екеніне көз жеткізіңіз

Қайтып оралыңыз және бәрі жақсы екеніне көз жеткізіңіз. Электр сымдарын тексеріңіз, сол жақ қозғалтқыштардың артқа қосылғанын тексеріңіз, микроконтроллердегі 5В шығысы мотор драйверіндегі 5В шығысына қосылмағанына көз жеткізіңіз және басқа ақауларды тексеріңіз. Бұрандаларыңыздың мықтап бекітілгеніне, сымдар қосылып тұрғанына, қозғалтқыштар бітелмегеніне және сымдар үзілмегеніне көз жеткізіңіз.

Егер бәрі жақсы болса, келесі қадамға өтіңіз.

6 -қадам: Батареяны орнатыңыз

Батареяларды робот корпусына салыңыз. Егер олар құлап кетсе, олар сіздің роботыңызды баяулатуы немесе тоқтатуы мүмкін, сондықтан оларды шассидің ішіне бекітіңіз. Егер сіз оларды жиі шығаруды жоспарласаңыз, бекіту кронштейнін, желімді қолданыңыз немесе жай ғана таспамен бекітіңіз. Сонымен қатар, батарея байланысының жақсы екеніне көз жеткізіңіз. Бірде менде робот болды, ол қозғалудан бас тартты, мен бірнеше сағат бойы шеңберлерде жүрдім, бағдарламалауымды тексердім, қозғалтқыштарды қайта қостым және ақауды таба алмадым. Мен тіпті жаңа микроконтроллерді сатып алуды аяқтадым, бірақ менің мотор батареясындағы сымдардың біреуі шассиде босап қалғанын білдім. Бұл бөлшекті ауыстырмас бұрын әрқашан басқа мәселелерді тексеру керек екендігінің тамаша мысалы!

7 -қадам: Барлығын бекітіңіз

Барлығын сенімді бекіту үшін кішкене бекіту бұрандаларын қолданыңыз. Мотор драйвері мен микроконтроллерді робот корпусына бұрап, қозғалтқыштардың сенімді екеніне көз жеткізіңіз. Нан тақтасы да мықтап бекітілгеніне көз жеткізіңіз.

Сымдарды реттеу үшін қысқыштарды немесе таспаның кішкене бөліктерін қолданыңыз. Мұны істеудің қажеті жоқ, бірақ бұл роботты жақсы етеді және сымдардың қай жерге кететінін бақылауды жеңілдетеді. Сонымен қатар, егер сізде ілмек болмаса немесе сымдарды оңай ауыстыру қажет болса, оларды түсі бойынша топтастыруға болады. Мысалы, сіз мотор драйверіне микро контроллерден жасыл сымдарды, қуат үшін қызыл сымдарды, GND үшін қара сымдарды және мотор драйверінен моторларға көк сымдарды қолдана аласыз.

8 -қадам: Бағдарлама

Микроконтроллерді компьютерге жалғап, оны бағдарламалаңыз. Қарапайымнан бастаңыз және өзіңізді шамадан тыс жүктемеңіз. Роботты алға жылжыту сияқты қарапайым нәрседен бастаңыз. Сіз оны айналдыра аласыз ба? Артқа өту керек пе? Шеңберге айналу керек пе? Абайлаңыз, бағдарламалау көп шыдамдылықты қажет етеді және әдетте ең ұзақ уақытты алады. Жоғарыдағы графикті қараңыз.

Өзіне тәуелді!

9 -қадам: тіркемелер

Енді сізде қарапайым робот орнатылғандықтан, қосымша мүмкіндіктерді қосатын кез келді. Роботқа кедергілерді болдырмауға мүмкіндік беретін ультрадыбыстық сенсорды бекітіңіз. Немесе серво қозғалтқышы, үстінде керемет нәрсе бар. Немесе ботты жарықтандыру үшін жыпылықтайтын шамдар. Есіңізде болсын, бұл сіздің роботыңыз, сондықтан сізге байланысты!

10 -қадам: Сіз дайынсыз

Құттықтаймын! Сізде қазір жұмыс істейтін робот бар! Егер сіз оны құрастырған болсаңыз және қандай қосымшалар қосқаныңызды түсініктемелерде жазыңыз.

Егер бірдеңе дұрыс болмаса, төмендегі ақауларды жою жөніндегі анықтаманы қараңыз:

Робот мүлде қосылмайды

Сіз роботтың қосулы екенін білесіз, себебі мотор драйверлері мен микроконтроллерлердің көпшілігінде олардың қосылғанын көрсететін шамдар бар. Егер олар қосылмаса, онда:

• Негізгі батарея қуаты аз немесе бос болуы мүмкін. Егер сіз қайта зарядталатын батареяны пайдалансаңыз, оны зарядтаңыз. Егер сіз қарапайым батареяны пайдалансаңыз, оны ауыстырыңыз.
• Сымдар қате қосылған болуы мүмкін. Қосылымдарыңызды тексеріңіз. Бір ғана сым бүкіл роботтың қуатын өшіруі мүмкін.
• Сымдар үзілуі мүмкін. Сіз таба алмайтын нәрсе сияқты, бірақ мен сынған сымдар өте жиі кездесетінін білдім. Сынған немесе тозған оқшаулауды, сым розеткаларынан ұсақ металл «инелерді» (сымның ұшындағы түйреуіш шығып, тұрып қалғанда) немесе бөлінген сымдарды іздеңіз.
• Мотор драйверінде немесе микроконтроллерде ақау болуы мүмкін. Өндіріс ақаулары жүйенің қосылмауына әкелуі мүмкін. Бұл жағдайда микроконтроллерді немесе мотор драйверін ауыстырыңыз. Бұл соңғы шара, өйткені микроконтроллерлер, әсіресе мотор жүргізушілері кейде қымбатқа түсуі мүмкін.

Робот қосылады, бірақ қозғалмайды

Егер сіз роботтың қосылғанын растаған болсаңыз, бірақ ол мүлде қозғалмаса, онда:

• Қозғалтқыштың қуат көзі төмен немесе бос болуы мүмкін. Батареяны ауыстырыңыз. Менің тәжірибемде бұл батареялар өте тез таусылады, себебі қозғалтқыштарды іске қосу үшін көп ток қажет.
• Электр сымында ақау болуы мүмкін. Жоғарыдағы бөлімді қараңыз және сымдардың дұрыс орнатылмағанын немесе сынғанын тексеріңіз.
• Қозғалтқыштардың тұйықталуы немесе күйіп қалуы мүмкін. Бұл өте кең таралған, сондықтан оны іздеу керек. Қозғалтқыштарға тікелей қуат беріңіз және олардың қозғалатынын тексеріңіз.
• Мотор жүргізушісі зақымдалуы мүмкін. Шығулардағы кернеуді тексеріңіз. Егер жүргізушінің шамы сөніп қалса, бұл ақаулықтың белгісі. БАСҚА БӘРІН БІРДЕП тексеріңіз! Шассиден басқа, мотор жүргізушісі әдетте роботтың ең қымбат бөлігі болып табылады.
• Бағдарламалау мәселесі болуы мүмкін. Мен үшін бұл ең көп тараған мәселе. C регистріне сезімтал тілде (Arduino-да қолданылады) бір ғана қате сіздің бүкіл бағдарламаңызды бұзуы мүмкін. Python -да (Raspberry Pi тілі) кейбір мәселелер туындауы мүмкін.
• Микроконтроллер зақымдалуы мүмкін. Кейде логикалық сигнал мотор жүргізушісіне де жетпейді (нашар жүргізушінің қорытындысына бірден секірмеудің себебі бар). Бұл жағдайда оны ауыстырыңыз.

Робот қосылады, бірақ қалыпты емес қозғалады

Егер робот қосылып, бірақ ойламаған жерден қозғала бастаса (мысалы, ол алға қарай айналуы керек), онда:

• Мүмкін, сымға қатысты мәселе бар. ОСЫНЫ БІРІНШІ ҚАРАҢЫЗ! Бір жағын керісінше сыммен қосуды ұмытпадыңыз ба?
• Бағдарламалау кезінде қате болуы мүмкін. Мәселе үшін кодты тексеріңіз.
• Кейде зақымдалған микроконтроллер есінен танып қалуы мүмкін, бірнеше рет кездейсоқ сигналдар жібереді. Егер микроконтроллер мұны жасаса, оны түзетуге тырыспаңыз. Бұл жөндеуге келмейтін зақымдалған чиптің айқын белгісі, сондықтан бәрін жалғастырыңыз. Маған сеніңіз, бұл чиптерді роботтар зертханада жасайды. Оларды адамдар шеше алмайды.
• Мотор зақымдалуы мүмкін. Егер қозғалтқыш жұмыс істемесе немесе баяу жылдамдықпен жұмыс жасаса, онда робот қозғалғанда бір жаққа баяу «ауытқиды». Мұны шешудің үш әдісі бар. Егер сізде мүмкін болса, сол қозғалтқыштың кернеуін күшейтіп, оны басқалармен бірдей жылдамдыққа жеткізіңіз. Олай болмаған жағдайда, зақымдалғаннан басқа барлық қозғалтқыштарға резистор орнатып көріңіз. Бұл басқа қозғалтқыштарды зақымдалған қозғалтқыштың жылдамдығына баяулатады. Ақырында, сіз оны ауыстыра аласыз. Роботтық қозғалтқыштар әдетте 2-3 долларға дейін арзан болады. Мотор жүргізушісімен салыстырыңыз, ол 10-200 доллар аралығында болады.

Егер робот сенсорларға жауап бермесе

Егер робот қалыпты түрде айналса және айналса, бірақ сенсорларды «тыңдамаса» немесе дұрыс жауап бермесе, бұл әрқашан екі нәрсенің бірі.

• Мүмкін, бағдарламалау қатесі бар. Сенсорлар мұқият калибрленіп, бағдарламалануы керек. Бірде менде робот бақылаусыз айналып жүрді, мен кездейсоқ оны 100 сантиметр емес, 100 метр қашықтықта көргенде айналдыруды кездестірдім. Ол үнемі қабырғаларды көрді, оны үнемі айналдырды.
• Тағы бір жиі кездесетін мәселе - нашар сым. Тіпті бір жетіспейтін сым сенсорды істен шығаруы мүмкін.

Басқа көмек алу үшін жоғарыдағы бөлімдерді немесе google -дегі нақты мәселені қараңыз. Сонымен қатар, егер сізде сұрақтар туындаса, менімен [email protected] электронды поштасына хабарласа аласыз.

Бұл туралы түсініктеме беріңіз!