Wifi арқылы басқарылатын Telepresence роботын жасаңыз: 11 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Бұл жоба қашықтағы ортамен өзара әрекеттесе алатын және Wifi көмегімен әлемнің кез келген нүктесінен басқарылатын робот құрастыру туралы. Бұл менің соңғы инженерлік жобам, мен электроника, IoT және бағдарламалау туралы көп нәрсені білдім. Бұл жоба қозғалу мүмкіндігі шектеулі адамдарға бағытталған, өйткені олардың қозғалуы қиынға соғады, сондықтан телепрезентация роботы оларға оңай көмектеседі.

Жобаның табысты болуы үшін 2 жүйе бар. Мотор негізін басқаратын роботты және мобильді қосымшаны жылжыту үшін қолыңыздың қозғалысын басқару.

Төменде Telepresence V1 құжаты мен презентациясы берілген, осылайша сіз тереңірек түсінік аласыз.

Оны құрудың уақыты келді!

Жабдықтар

Бұл жобаға көптеген құралдар мен компоненттер қажет. Бұл шамамен 1000 AED (270 $) тұрады, сондықтан сіздің бюджетіңіз бар екеніне көз жеткізіңіз. Мұнда сізге қажет компоненттер:

1. MCU x 3 түйіні
2. L298N тұрақты ток қозғалтқышының драйвері x 1
3. 12В қуат көзі x 1
4. LM2596 төмендететін кернеу реттегіші x 1
5. MPU9250 IMU сенсорлары x 2
6. Servo Motors (10-20 кг айналу моменті) x 4
7. 1х1м жеңіл ағаш
8. 8М бұрандалы металл шыбықтар 1м х 2
9. 3D принтер (30х30 см)
10. ағаш кесуші мен бұрғышы
11. Электр сымдары, секіргіш сымдар және нан тақтасы
12. Қолдың толық жеңі
13. 12 В тұрақты ток қозғалтқышы (25 кг.см) x 2
14. 3 дюймдік дөңгелек x 1
15. 6 см резеңке доңғалақ бұрандалы бекіткіші x 2
16. Дәнекерлеу жиынтығы

1 -қадам: Бұл қалай жұмыс істейді?

Бұл компоненттердің бір -бірімен қалай байланысатынын түсінуге көмектесетін байланыс схемасы. Біз PubNub деп аталатын деректерді беру желісін IoT платформасы ретінде қолданамыз, ол нақты уақыттағы хабарларды небәрі 0,5 секундта жібере алады! Бұл біз алатын ең жылдам жауап және бұл біздің жобада одан да маңызды, өйткені біз қолмен роботтың қолын нақты уақытта басқарамыз.

Барлық Nodemcu құрылғылары деректерді жіберу және қабылдау үшін қолданылады. Мұнда 2 жеке жүйе бар, онда Nodemcu қолындағы қозғалыс сенсоры туралы деректерді PubNub -қа жібереді және оны Nodemcu робот қолында алады. Негізгі қозғалыс үшін мобильді қосымша джойстиктен x, y координатасы бойынша деректерді жібереді және оны қозғалтқышты драйвер арқылы басқара алатын Нодемку қабылдайды. Әзірге бәрі осы.

2 -қадам: Дизайн

Жоғарыдағы дизайн сізге құрылымның қалай көрінетіні туралы түсінік береді. Сіз жақсырақ көріну үшін cad файлдарын жүктей аласыз. Ровердің негізін 3 доңғалақ қолдайды, оның артында 2 тұрақты ток қозғалтқышы және алдыңғы дөңгелекті дөңгелегі бар. Робот қолының қозғалысына байланысты мен негізде тұрақсыздықты байқадым, сондықтан сіз алдынан 2 дөңгелекті қосуды қарастыра аласыз. Ағаштың төменгі және жоғарғы негізі жаңғақтармен қапталған бұрандалы шыбықтармен бекітілген. Бекіткіш гайканы қолданғаныңызға көз жеткізіңіз, себебі бұл оны ұзақ уақыт бойы тұрақты түрде бекітеді.

Дизайн бастапқы файлын жүктеңіз - Telepresence Design

3 -қадам: Қол мен айналдыру моментін 3D басып шығару

Телепрезентация роботы - бұл қораптың пішіні бойынша қарапайым дизайн, сондықтан оны жіптің ең аз мөлшерімен 3D форматында оңай басып шығаруға болады. Оның ұзындығы шамамен 40 см, бұл адамның қолындай. Робот қолының ұзындығы серво қозғалтқыштары көтеретін моментке негізделген. Сіз жоғарыда көрсетілген суреттен айналдыру моментінің есептелуін таба аласыз, сонымен қатар мен пайдаланған серво -қозғалтқыштың ерекшеліктерін біле аласыз, осылайша дизайнды қажеттіліктеріңізге қарай баптай аласыз. Серво қозғалтқышының максималды моментін пайдаланудан аулақ болыңыз, себебі бұл ұзақ мерзімді перспективада қозғалтқышты зақымдауы мүмкін.

Төмендегі 3D басып шығару файлдарын жүктеп алыңыз, басып шығарыңыз және алға қарай жүріңіз.

4 -қадам: негізді дайындау және құрастыру

Өндіріс үшін келесі қадамдарды орындауға болады:-

1. Бұрандалы металл шыбықты араның көмегімен ортаңғы нүктеде кесіңіз
2. Ағаш кескішті пайдаланып, 40х30см көлеміндегі 2 ағаш бөлігін жасаңыз
3. Жоғарыдағы суреттегідей жоғарғы және төменгі негізде қажетті тесіктерді бұрғылаңыз
4. Тұрақты ток қозғалтқышы мен дөңгелектерді төменгі негізге бекітуді бастаңыз
5. Үстіңгі негізде тіктөртбұрыш тесік жасау үшін алдымен бұрғылаушымен дөңгелек тесік жасаңыз, сосын тесік арқылы ағаш кескішті салыңыз және тіктөртбұрыш жасау үшін оны шеттерінен кесіңіз.

Егер сіз не үшін оң жақ жоғарғы тесік артқа қарай орналастырылғанын білгіңіз келсе, онда мен робот қолын оң жақ бұрышқа орталыққа қоямын ба деген сенімді емеспін. Оны орталыққа қою салмақ тепе -теңдігіне байланысты жақсы таңдау болды.

5 -қадам: Робот қолын құрастыру

Роботтық қолды жинау ерекше назар аударуды қажет етеді. Механикалық құрастырудан басқа, серво қозғалтқышы жиналған кезде дұрыс бұрышта екеніне көз жеткізу керек. Жоғарыда келтірілген сызбаны орындап, жоғарыда ешнәрсе жинамас бұрын барлық қозғалтқыштарда серво қозғалтқышы қандай бұрышқа орнатылатыны туралы түсінік береді. Бұл бөлікті дұрыс алуға тырысыңыз, әйтпесе сіз оны қайтадан жинай аласыз.

Arduino немесе Nodemcu көмегімен серво бұрышын дәл орнату үшін төмендегі код үлгісін пайдаланыңыз. Бұл туралы қазірдің өзінде көптеген ақпарат бар, сондықтан мен егжей -тегжейлі айтпаймын.

#қосу

Servo servo;

int pin =; // arduino -да серво деректері бекітілген түйреуіш нөмірін қойыңыз

жарамсыз орнату () {

servo.attach (түйреуіш);

}

void loop () {

int бұрышы =; // бұрышты орнату қажет

servo.write (бұрыш);

}

6 -қадам: Қол реттегішінің тізбегі

Қол реттегішті құрастыру қарапайым. Мен ұзын жеңді қолдандым және сенсорларды, Nodemcu мен нан тақтасын тігумен жаптым. Сенсордың бағдары жоғарыдағы контроллер кескінімен бірдей екеніне көз жеткізіңіз. Соңында, схеманы орындаңыз және төмендегі кодты жүктеңіз.

7 -қадам: Роботтың телепрезентациясы

Электр схемасын дәл осылай орындаңыз. Қысқа тұйықталуды болдырмау үшін пайдаланылатын қуат көзінің түйіспелерін тексеріңіз. Бак конвертерінің шығыс кернеуін 7В -ге орнатыңыз, себебі бұл барлық серво қозғалтқыштарының орташа кернеуі. Жалға алатын жалғыз орын - тұрақты ток қозғалтқышының терминалдары, себебі ол көп ток жұмсайды, сондықтан оны сәл қалың электр сымымен тығыздау керек. Схема аяқталғаннан кейін, сіз Nodemcu -ге «arm_subscriber.ino» жүктейсіз, ол Nodemcu базасына жүктелетін «base.ino» мен қолмен қосылады.

8 -қадам: мобильді қосымша

Бұл локомотивті басқаруға арналған мобильді құрылғы. Джойстикті жылжытқанда, ол Джойстик шеңберіндегі X, Y координаттарын Pubnub -қа жібереді және оны Nodemcu базада алады. Бұл X, Y координаты бұрышқа айналады және оның көмегімен робот қай бағытта жүретінін таба аламыз. Қозғалыс екі қозғалтқышты қосу/өшіру және бағытты өзгерту арқылы жүзеге асады. Егер «Алға» командасы болса, онда екі қозғалтқыш толық жылдамдықпен алға жылжиды, егер сол жақта болса, сол жақ қозғалтқыш кері айналады, ал оң жақ қозғалтқыш алға қарай жүреді және т.б.

жоғарыда көрсетілген функцияны джойстиктің орнына түймелермен жасауға болады, бірақ мен қозғалтқыштың жылдамдығын басқару үшін джойстикті таңдаймын. Алайда, менің қосқыш түйрегім Nodemcu -мен жұмыс істемеді, сондықтан мен бұл бөлікті қалдырдым. Мен түсініктеме ретінде base.ino -да жылдамдықты бақылау кодын қостым.

Сіз төмендегі.aia бастапқы файлын ала аласыз, оны MIT қосымшасының өнертапқышының көмегімен өңдеуге болады. Қолданбада келесі қадамда айтатын негізгі конфигурацияны жасау керек болады.

9 -қадам: Pubnub -те тіркелгі жасаңыз және кілттерді алыңыз

Енді IoT платформасын конфигурациялаудың соңғы қадамын жасайтын уақыт келді. Pubnub-бұл ең жақсы нұсқа, себебі деректерді беру нақты уақытта жүзеге асады және оны жіберуге бар болғаны 0,5 секунд кетеді. Сонымен қатар, сіз айына 1 миллион деректер нүктесін жібере аласыз, бұл менің жеке сүйікті платформам.

PubNub сайтына өтіп, есептік жазбаңызды жасаңыз. Содан кейін сол жақ мәзірдегі Қолданбалар мәзіріне өтіп, оң жақтағы «+Жаңа бағдарлама жасау» түймесін басыңыз. Қолданбаға ат қойғаннан кейін сіз баспагер мен жазылушының кілтінің жоғарыдағы суретін көресіз. Бұл біз құрылғыларды қосу үшін қолданатын боламыз.

10 -қадам: кодқа кілттерді қосыңыз және жүктеңіз

Құрылғы бір-бірімен байланысуы үшін бізге 4 нәрсе қажет:- пабки, қосалқы кілт, арна және Wi-Fi.

pubkey & subkey барлық Nodemcu мен мобильді қосымшада өзгеріссіз қалады. Бір -бірімен байланысатын 2 құрылғы бірдей арна атауына ие болуы керек. Мобильді қосымша мен база байланысатын болғандықтан, контроллер мен робот қолына ұқсас арна атауы болады. Ақырында, әр Nodemcu -ге wifi тіркелгі деректерін қою керек, ол бастапқыда WiFi -ге қосылады. Мен арна атауын қосқанмын, сондықтан сіздің есептік жазбаңыздан wifi және pub/sub кілтін қосуға тура келеді.

Ескертпе:- Nodemcu тек веб-бетінсіз аралық ретінде қол жеткізуге болатын wifi арқылы қосыла алады. Тіпті менің соңғы презентациямда мобильді хотспотты қолдануға тура келді, себебі университеттің Wi -Fi байланысы нашар болды.

11 -қадам: Қорытынды

Егер сіз осы жерге жеткен болсаңыз, онда КЕРЕМЕТ! Сіз бұл мақаладан құнды нәрсе алдыңыз деп үміттенемін. Бұл жобаның кішкене шектеулері бар, оны сіз орындамас бұрын айтқым келеді. Міне, төмендегілер:-

Роботтық қолдың күрт қозғалысы:-

Робот қолының кенеттен қозғалысы көп. Бұл сенсорлық ақпарат серво қозғалысы ретінде берілуі үшін 0,5 секундқа кешігуіне байланысты. Мен тіпті серво қозғалтқышының 2 -іне зақым келтірдім, сондықтан қолыңызды тез қозғалтпаңыз. Тегіс қозғалысты жасау үшін бастапқы қозғалыстың аралық қадамдарын қосу арқылы сіз бұл мәселені шеше аласыз.

Негізгі қозғалыстың тоқтауы жоқ:-

Мен роботты мобильді қосымша арқылы бір бағытта қозғалтқанда, робот саусақтарымды көтергенде де сол бағытта қозғала береді. Бұл тітіркендіргіш болды, өйткені мен қозғалысты тоқтату үшін әрқашан қуатты өшіруім керек болды. Мен тоқтату кодын қолданбаға енгіздім, бірақ ол әлі жұмыс істемеді. Бұл қосымшаның өзінде проблема болуы мүмкін. Мүмкін сіз оны шешуге тырысыңыз және маған хабарлаңыз.

Бейне арнасы жоқ:-

Роботтан адамға берілетін бейне берілмесе, біз ешқашан пайдаланушыдан алыста орналастыра алмаймыз. Мен мұны бастапқыда қосқым келді, бірақ көп уақыт пен инвестиция қажет болды, сондықтан оны қалдырдым.

Балалар, жоғарыдағы мәселені шешу арқылы бұл жобаны әрі қарай жалғастыра аласыз. Сіз жасаған кезде маған хабарлаңыз. Қоштасу

Басқа жобалар үшін менің портфолио веб -сайтына кіріңіз

Робототехника сайысында екінші орын