Теңестіруші робот / 3 дөңгелекті робот / STEM робот: 8 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

Біз мектептерде және мектептен кейінгі білім беру бағдарламаларында тәрбиелік мақсатта аралас баланс пен 3 дөңгелекті робот құрдық. Робот Arduino Uno, реттелетін қалқанға (құрылыстың барлық егжей -тегжейлері берілген), Li -Ion аккумуляторлық жинағына (барлық құрылыс мәліметтері берілген) немесе 6xAA аккумуляторлық пакетке, MPU 6050, BLE bluetooth модуліне, ультрадыбыстық модульге негізделген (міндетті емес)) және қолды жылжыту үшін серво. Сонымен қатар сынып бөлмелерінде пайдалануға дайын кең көлемді оқу материалдары бар.

Тіркелген құжат - бұл балаларға роботты жасаудың әр қадамында білім беруді қамтамасыз ететін бірнеше қадамдар бойынша нұсқаулық. Бұл мектептерге және мектептен кейінгі бағдарламаларға берілген құжат.

Толық баланстау / 3 дөңгелекті роботтың эскизі жүктелмейінше жасалуы мүмкін 7 жаттығу бар. Жаттығулардың әрқайсысы роботтың белгілі бір аспектісіне бағытталған, мысалы. bluetooth, ультрадыбыстық сенсор, серво т.б көмегімен смартфон қосымшасымен өзара әрекеттесетін аксерометр/гироскоп сенсоры. Жаттығулар роботтың физикалық құрылысына біріктірілген, сондықтан жаттығуды орындау үшін жеткілікті робот құрастырылған кезде, жаттығудың нобайын жүктеуге және жасауға болады. Бұл роботты құрастырудың қызықшылығын білім алуға үйретуге көмектеседі.

Arduino Uno -ды қолдану туралы шешім қабылданды, себебі бұл өте кең таралған және көптеген оқу орындарында қолданылады. Біз қалқаннан басқа, сөреде стандартты модульдерді де қолдандық. Шасси 3D басып шығарылған және дизайны TinkerCAD -те қол жетімді.

Біз сондай -ақ бұл робот балалардың өз туындыларын жасау туралы ойлауға шабыттандыратын және сенімділік беретінін білдік және бұл қиын емес.

Барлық эскиздерге жақсы түсініктеме берілген, әрі озық студенттер өздерінің эскиздерін өзгерте немесе жаза алады. Робот Arduino мен электрониканы үйренудің жалпы алаңын құра алады.

Робот сонымен қатар «LOFI блоктары» қосымшасымен жұмыс істейді (https://lofiblocks.com/kz/), сондықтан балалар SCRATCH сияқты графикалық ортада өз кодын жаза алады.

Назар аударыңыз, жоғарыдағы бейнеде 1 белгісі көрсетілген, робот енді RemoteXY bluetooth қосымшасын қолданады (ол Andriod мен Apple құрылғыларында қол жетімді), MPU 6050 енді робот қалқанында орналасқан (оның төменгі жағындағы сырғытпада емес) робот - егер қаласаңыз, оны әлі де таба аласыз) және қалқанға қосылатын қосымша ультрадыбыстық сенсоры бар.

Алғыс:

(1) қадам бұрышы мен PID бақылауы Brokking бағдарламалық жасақтамасына негізделген: https://www.brokking.net/ September_main.html

(2) RemoteXY қолданбасы:

(3) LOFI Blocks және LOFI Robot қосымшасы:

(4) jjrobots негізделген қару:

(5) барлық эскиздер Arduino Create -те сақталады:

(6) 3D дизайны TinkerCAD -те сақталады:

Жауапкершіліктен бас тарту: Бұл материал дәл сол материалдың дұрыстығына немесе басқаша кепілдіксіз берілген. Бұл құжатта аталған үшінші тарап iPhone және Android қосымшаларын пайдалану пайдаланушылардың тәуекеліне жатады. Робот литий -иондық аккумуляторлық пакетті қолдана алады, аккумулятор мен қуатты пайдалану пайдаланушылардың жеке тәуекеліне жатады. Авторлар бұл материалды пайдаланудан немесе роботты құрастырудан немесе қолданудан кез келген адам немесе ұйым келтірген шығын үшін жауапкершілік көтермейді.

1 -қадам: бөлшектер тізімі

Роботты нөлден жасау үшін көптеген қадамдар бар және оған көп уақыт пен күтім қажет болады. Сізге 3D -принтер қажет, сонымен қатар электронды схемаларды дәнекерлеу мен құруда жақсы болады.

Робот жасау үшін қажет бөлшектер:

(1) Шасси мен дөңгелекті кеңейтуді 3D басып шығару

(2) Ардуино Уно

(3) Робот қалқанын жасаңыз

(4) MPU 6050, AT9 BLE Bluetooth модулі, қосымша ультрадыбыстық модуль (барлығы қалқанға қосылады)

(5) SG90 серво

(6) TT қозғалтқыштары мен дөңгелектері

(7) Қуат жинағын жасаңыз (6xAA аккумуляторлық батарея немесе Li Ion батареялық жинақ)

Қосымша файл келесі қадамдарда қарастырылатын Li Ion қуат блогы мен робот қалқанынан басқа барлық бөлшектерді алу мен құрастыруды түсіндіреді.

2 -қадам: Robot Shield

Робот қалқанының ПХД дизайны Fritzing -те жасалған, егер сіз дизайнды өзгерткіңіз келсе, Fritzing файлы қоса беріледі.

PCB қалқанының файлдары да бекітілген, сіз бұл файлдарды қалқанды өндіру үшін ПХД өндірушісіне жібере аласыз.

Мысалы, келесі өндірушілер шамамен $ 5 + поштасына 10 х ПХД тақтасын жасай алады:

www.pcbway.com/

easyeda.com/order

Сондай -ақ, қалқанның жасалу құжаты қоса беріледі.

3 -қадам: Power Pack

Сіз робот үшін 6xAA-аккумуляторлық пакетті немесе Li-Ion аккумулятор жинағын жасай аласыз. Екеуінің нұсқаулары қоса берілген.

AA-аккумуляторлық пакеттің құрылысы әлдеқайда жеңіл. Батареялар ауыстыруға дейін шамамен 20/30 минутқа жетеді. Сондай-ақ, серваны AA-аккумуляторлық пакетімен бірге қолдануға болмайды, сондықтан қозғалатын қол жоқ.

Li Ion аккумуляторлық батареясын қайта зарядтауға болады және қайта зарядтау арасында шамамен 60 плюс минутқа созылады (батареяның сыйымдылығына байланысты). Ли Ион аккумуляторлық жинағын жасау қиынырақ және Li Ion батареясын қолданады, Li Ion батареяларына ұқыпты қарау қажет.

Ли -Ион аккумуляторлық батареясы қорғаныс тізбегін қамтиды, ол батареяны зарядтан және зарядтан қорғайды және максималды токты 4 ампермен шектейді. Ол сонымен қатар Li Ion зарядтау модулін қолданады.

Сіз шамамен 7,2 вольт шығысы бар кез келген Li Ion аккумуляторлық пакетін қолдана аласыз, бірақ сізге сәйкес робот қалқаншасы бар кабель жасау қажет.

Егер сізде жақсы балама қуат жиынтығы болса, маған хабарлаңыз. Мен бұл Li -Ion пакетін құрастыруымның себебі, ол бір Li -Ion ұяшығын қолданады, яғни ол салыстырмалы түрде кішкентай және оны кез келген микро USB зарядтағышынан немесе компьютерді қоса кез келген USB портынан зарядтауға болады. Ли Ион қуат пакеттері мен шамамен 7,2 вольт 2 ұяшықты пайдаланады және арнайы зарядтағышты қажет етеді, бұл құнын арттырады және зарядтауға ыңғайлы емес.

Егер сіз Li Ion аккумуляторлық жинағын жасауды шешсеңіз (немесе кез келген Li Ion аккумуляторлық пакетін қолдансаңыз), сіз мұндай батареялардың қауіпсіздік мәселелерін білуіңіз керек, мысалы.

4 -қадам: Роботтық жаттығулар мен эскиздер

Сіз барлық бөлшектерді алғаннан кейін, егер сіз қаласаңыз, жол бойында бағдарламалау жаттығуларын жасай аласыз. Бұл жаттығулар Arduino Create -те түсіндірмелермен бірге қол жетімді - төмендегі сілтемелер сізді Arduino Create жаттығуларына апарады - содан кейін жаттығуды Arduino Create логинінде ашуға және сақтауға болады.

Эскиздерді роботқа жүктеу үшін телефоныңыз роботқа Bluetooth арқылы қосылмағанына көз жеткізіңіз - Bluetooth байланысы жүктеуді болдырмайды. Әдетте қажет болмаса да, Bluetooth модулінің штыры 123456.

3, 5 және 7 -жаттығуларда «LOFI робот» смартфон қосымшасы қолданылады (немесе «BLE джойстик» қосымшасы - бұл қолданба әрқашан Apple құрылғыларымен жұмыс істемейді).

8 -жаттығулар (роботтың толық нобайы) роботты басқару үшін «RemoteXY» смартфон қосымшасын қолданады.

LOFI Blocks эскизінде «LOFI Blocks» қосымшасы қолданылады. (бұл бағдарлама Apple құрылғыларында жақсы жұмыс істейтінін ескеріңіз).

Жаттығуды Arduino Create -ге жүктегенде, arduino эскизінен басқа, жаттығулар туралы ақпарат беретін басқа да қосымша қойындылар бар.

1 -жаттығу: Arduino негіздері - роботты басқару қалқанындағы қызыл және жасыл светодиодтарды байланыстырыңыз. Сіз бұл жаттығуды құрылыстағы (3) қадамнан кейін жасай аласыз.

create.arduino.cc/editor/murcha/77bd0da8-1…

2 -жаттығу: гироскопия сенсоры - грио мен акселерометрмен танысу. Сіз бұл жаттығуды құрылыстағы (4) қадамнан кейін жасай аласыз. Сізге «сериялық мониторды» пайдалану қажет, оның жылдамдығы 115200.

create.arduino.cc/editor/murcha/46c50801-7…

3 -жаттығу: Bluetooth байланысы - Bluetooth сілтемесін орнатыңыз, роботты басқару қалқанындағы жарықдиодты қосу және өшіру үшін смартфон қосымшасын пайдаланыңыз. Сіз бұл жаттығуды құрылыстағы (5) қадамнан кейін жасай аласыз.

create.arduino.cc/editor/murcha/236d8c63-a…

4 -жаттығу: Ультрадыбыстық қашықтық датчигі (міндетті емес) - ультрадыбыстық сенсормен танысу. Сіз бұл жаттығуды құрылыстағы (5) қадамнан кейін жасай аласыз. Сізге «сериялық мониторды» пайдалану қажет, оның жылдамдығы 115200.

create.arduino.cc/editor/murcha/96e51fb2-6…

5-жаттығу: Серво-механизм-серво механизмімен танысу және қолды жылжыту, смартфон қосымшасын қолданып, серво білігінің бұрышын басқарады. Сіз бұл жаттығуды құрылыстағы (8) қадамнан кейін жасай аласыз. Сізге «сериялық мониторды» пайдалану қажет, оның жылдамдығы 115200.

create.arduino.cc/editor/murcha/ffcfe01e-c…

6 -жаттығу: Қозғалтқыш қозғалтқыштары - қозғалтқыштармен танысу, қозғалтқыштарды алға және артқа айналдыру. Батареяны қосу қажет. Сізге «сериялық мониторды» пайдалану қажет, оның жылдамдығы 115200.

create.arduino.cc/editor/murcha/617cf6fc-1…

7 -жаттығу: Негізгі автокөлік - қарапайым үш доңғалақты автокөлікті құрастырыңыз (3 -ші дөңгелегі бар робот), біз көлікті басқару үшін смартфон қосымшасын қолданамыз. Сондай -ақ, ультрадыбыстық сенсор сіздің қолыңызбен жүреді. Сіз мұны жоғарыда көрсетілген құрылыстың бір нүктесінде жасай аласыз. Батареяны қосу және үшінші дөңгелекті бекіту керек.

create.arduino.cc/editor/murcha/8556c057-a…

8 -жаттығу: Толық теңестіруші робот - толық теңдестіру коды / үш дөңгелекті робот. Роботты басқару үшін «RemoteXY» смартфон қосымшасын пайдаланыңыз.

create.arduino.cc/editor/murcha/c0c055b6-d…

LOFI Blocks Sketch - «LOFI Blocks» қосымшасын пайдалану үшін осы эскизді роботқа жүктеңіз. Сіз роботты SCRATCH сияқты бағдарламалау блоктарын қолданатын «LOFI Blocks» қосымшасы арқылы бағдарламалай аласыз.

create.arduino.cc/editor/murcha/b2e6d9ce-2…

9 -жаттығу: Line Tracing роботы. Сызықты бақылау сенсорларын қосуға және ультрадыбыстық штепсельді пайдаланып, роботқа сызықты бақылау датчиктерін қосуға болады. Назар аударыңыз, сенсорлар D2 және D8 цифрлық түйреуіштеріне қосылған.

create.arduino.cc/editor/murcha/093021f1-1…

10 -жаттығу: Bluetooth басқару. Bluetooth мен телефон қосымшасын (RemoteXY) пайдаланып, роботтың жарық диодтары мен серво-механизмді басқару. Бұл жаттығуда студенттер Bluetooth туралы біледі, телефондағы қосымшаны қалай қолдана алатынын біледі, жарықдиодты шамдар мен серво-механизмдер туралы біледі.

create.arduino.cc/editor/murcha/c0d17e13-9…

5 -қадам: Робот математикасын теңестіру және бағдарлама құрылымы

Қосылған файл роботтың теңдестіруші бөлігінің математикалық және бағдарламалық құрылымына шолу жасайды.

Теңестіруші роботтың математикасы сіз ойлағаннан да қарапайым және қызықты.

Жетілдірілген мектеп оқушылары үшін теңдестіруші робот математиканы орта мектепте оқитын математика мен физика сабақтарымен байланыстыруға болады.

Математикада роботты тригометрияның, дифференциация мен интеграцияның нақты әлемде қалай қолданылатынын көрсету үшін қолдануға болады. Кодексте дифференциация мен интеграцияның компьютермен қалай есептелетіні көрсетілген және біз оқушылардың бұл ұғымдарды тереңірек түсінетінін анықтадық.

Physcis -те акселерометрлер мен гироскоптар қозғалыс заңдары туралы түсінік береді, мысалы, акселерометрдің өлшеулері неге шулы және нақты әлемдегі осындай шектеулерді қалай төмендетуге болатынын практикалық түсінуге мүмкіндік береді.

Бұл түсінік келесі талқылауларға әкелуі мүмкін, мысалы, PID бақылауы және кері байланысты бақылау алгоритмдерін интуитивті түсіну.

Бұл роботтың құрылысын мектеп бағдарламасына немесе мектептен кейінгі бағдарламамен бірге бастауыштан жоғары сынып оқушыларына дейін енгізуге болады.

6 -қадам: Бейне ағынды камераның аксессуары

Біз таңқурайға арналған PI бейнекамерасын құрдық, оны роботқа дөңгелекті кеңейтуге бекітуге болады. Ағындық бейне ағынды веб -шолғышқа жіберу үшін WiFi пайдаланады.

Ол роботқа жеке қуат көзін қолданады және дербес модуль болып табылады.

Файл макияж туралы мәліметтерді береді.

Балама ретінде, дөңгелек дөңгелектің ұзартқышына Quelima SQ13 сияқты басқа дербес бейне ағынды камералар қосылуы мүмкін, мысалы:

7 -қадам: TT Motors орнына N20 моторларын пайдалану

TT қозғалтқышының орнына N20 қозғалтқышын қолдануға болады.

Робот тегіс жұмыс істейді және N20 қозғалтқышымен әлдеқайда жылдам жүреді.

Мен қолданған N20 қозғалтқыштары 3В, 250 айналымдағы N20 қозғалтқыштары, мысалы.

www.aliexpress.com/item/N20-DC-GEAR-MOTOR-…

N20 қозғалтқыштары соншалықты берік емес және ұзаққа созылмайды, мүмкін 5-10 сағат пайдалану.

N20 қозғалтқышы N20 қозғалтқыш қондырмаларын 3D басып шығаруды талап етеді, сонымен қатар N20 қозғалтқышының осьтік білігіне сәйкес келетін TT қозғалтқыш дөңгелегін қосуға арналған доңғалақ кірістіргісі бар.

N20 қозғалтқыш қондырғыларын tinkerCAD галереясынан «balrobot» іздеу арқылы табуға болады.