Қашықтан басқарылатын 6WD барлық рельефті робот: 10 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Мен әзірге жасаған роботтардың көпшілігі жүк көтергіштігі бірнеше килограмм болатын 4 доңғалақты роботтар болды. Бұл жолы мен жолындағы түрлі кедергілерді оңай жеңетін және кем дегенде он келі жүктемені қозғала алатын үлкен робот құрастыруды шештім. Мен сондай -ақ робот құм, қар және қоқыс сияқты қиын жерлерге төтеп беруі керек деп ойладым. Мүмкіндік беру үшін мен қуаты жеткілікті 6 қозғалтқышпен және мотор драйвері мен қуат көзімен жабдықталған 6 дөңгелекті шасси жасадым. Мен сондай -ақ роботты алыс қашықтықтан (кемінде 200 метр) басқарғанын қалаймын, сондықтан мен 2,4 ГГц жоғары сапалы таратқыш пен қабылдағышты қолдандым.

Жоғарыда көрсетілген барлық талаптар орындалғаннан кейін және алғашқы сынақтар сәтті аяқталғаннан кейін мен манипулятор мен екі камерамен жобаны кеңейтуді шештім. Камерадағы кескіннің арқасында сіз роботты көзге көрінбесе де басқара аласыз. Бұл мүмкіндік робот операторына кіру қиын немесе адамдар үшін қауіпті аймақтарда қашықтықтан тексеру тапсырмаларын орындауға мүмкіндік береді.

Бұл жобаның сипаттамасынан сіз мыналарды үйренесіз:

• кемінде он келі салмақты тасымалдауға қабілетті 6 доңғалақты робот шассиін құрастыру

  • ауыр заттарды тасымалдауға мүмкіндік береді
  • ойыншық ретіндегі робот емес, коммерциялық мақсатта қолданылуы мүмкін!

• мұндай роботты қашықтан басқару

  • қабылдағышпен 2,4 ГГц таратқышты байланыстырыңыз
  • 2,4 ГГц қабылдағыштың командаларын Arduino арқылы оқыңыз
  • роботтың орналасуын бақылау

• компьютердегі немесе смартфондағы камералардан алдын ала қарауды орнатыңыз

  5,8 ГГц жиілігінде сымсыз ұзақ қашықтықтағы бейне таратуды жүзеге асыру

Робот параметрлері (негізгі нұсқа):

• Сыртқы өлшемдер (LxWxH): 405x340x120 мм
• Жалпы салмағы: 5 кг
• Жерден тазарту: 45 мм

Кеңейтілген нұсқа (манипулятор мен камерамен):

• Сыртқы өлшемдер (LxWxH): 405x340x220 мм (тасымалдауға дайындалған робот)
• Жалпы салмағы: 6,5 кг

1 -қадам: Бөлшектер мен материалдар тізімі

Робот шассиі толығымен алюминий мен дуралюминийден жасалған. Бұл жобада мен диаметрі 125 мм болатын Monster Truck 6 дөңгелегін қолдандым, бұл кішігірім кедергілерді жеңуге мүмкіндік береді. Роботты металл берілістері бар 6 жоғары қуатты 12 В щеткамен тұрақты қозғалтқыштар басқарады (180 айналым, 27 кг-см). Мотор драйвері ретінде сіз бір қозғалтқышқа кемінде 10А үздіксіз ток бере алатын кез келген драйверді қолдана аласыз, мысалы: VNH2SP30, BTS7960B.

Бұл жобаға қажет бөлшектер:

1. Жоғары моментті беріліс редукторы тұрақты ток қозғалтқышы 12V 180RPM x6
2. 6 мм Hex DC беріліс қорабының қосқышы x6
3. Төтенше тоқтату қосқышы x1
4. Тот баспайтын болаттан жасалған батырмалы қосқыш x2
5. 7.4V 2700mAh 10C липо батареясы x1
6. 11.1V 5500mAh 3S 45C липо батареясы x1
7. Мотор драйвері, мысалы: VNH2SP30 x6 немесе BTS7960B x2
8. Arduino мега 2560 x1
9. Дөңгелектер мен дөңгелектер HSP 1:10 Monster Truck x2
10. Micro USB тақтасы x1

Бақылау:

1. FrSky TARANIS Q X7 2.4 ГГц 7CH таратқыш x1
2. FrSky V8FR-II 2.4ГГц қабылдағыш x1

Материалдар (шасси):

1. Қалыңдығы 2 мм дюралюмин парағы (LxW): 345x190 мм x2
2. Қалыңдығы 2 мм L-тәрізді алюминий бұрыштық кронштейн: 190x40x20 мм x2
3. С-тәрізді алюминий бұрыштық кронштейн 2 мм қалыңдығы: 341x40x20 мм x2

4. Гайкалар мен болттар:

   • М3 10 мм x10
   • М2 6 мм x8

Құралдар:

HILDA Electric шағын бұрғысы

Кеңейтілген нұсқа:

1. RunCam Split камерасы x1
2. 2 осьтік гимбал x1
3. Робот қолы x1
4. Робот металл ұстағыш x1
5. VL53L0X лазерлік ToF сенсоры x1

2 -қадам: робот шассиін құрастыру

Робот шассиін құрастыру өте оңай. Барлық қадамдар жоғарыдағы фотосуреттерде көрсетілген. Негізгі операциялардың тәртібі келесідей:

1. Алюминий профилінде диаметрі 13 мм болатын 3 тесік бұрғылау (қозғалтқыш білігіне арналған тесіктер)
2. Алюминийден жасалған профильдерде диаметрі 3 мм болатын 6 тесік бұрғылау (қозғалтқыштарды профильге бекітетін тесіктер)
3. Тұрақты ток қозғалтқыштарын бүйірлік алюминий профильдеріне бұраңыз
4. Тұрақты қозғалтқыштары бар бүйірлік алюминий профильдерін негізге бұраңыз
5. Алдыңғы және артқы профильді негізге бұраңыз
6. Қажетті қуат қосқыштарын және басқа электронды компонентті орнатыңыз (келесі тарауды қараңыз)

3 -қадам: Электрондық бөлшектерді қосу

Бұл электронды жүйенің негізгі реттегіші-Arduino Mega 2560. Алты қозғалтқышты басқару үшін мен екі BTS7960B мотор драйверлерін (H-Bridges) қолдандым. Әр жағынан үш қозғалтқыш бір қозғалтқышқа қосылады. Мотор драйверінің әрқайсысы 43А дейінгі токпен жүктелуі мүмкін, бұл тіпті рельефті жерлерде қозғалатын мобильді робот үшін де жеткілікті қуат шегін береді. Электрондық жүйе екі қуат көзімен жабдықталған. Біреуі тұрақты ток қозғалтқыштары мен сервосын жеткізуге арналған (LiPo аккумуляторы 11.1V, 5500 мАч), екіншісі Arduino, bluetooth модулін, fpv камерасы мен сенсорларын (LiPo батареясы 7.4V, 2700 мАч) жеткізуге арналған.

Электронды модульдердің қосылымдары келесідей:

BTS7960 -> Arduino Mega 2560

• MotorRight_R_KZ - 22
• MotorRight_L_KK - 23
• MotorLeft_R_KZ - 26
• MotorLeft_L_KZ - 27
• Rpwm1 - 2
• Lpwm1 - 3
• Rpwm2 - 4
• Lpwm2 - 5
• VCC - 5В
• GND - GND

FrSky V8FR -II 2.4 ГГц қабылдағыш -> Arduino Mega 2560

• ch2 - 7 // Эйлерон
• ch3 - 8 // Лифт
• VCC - 5В
• GND - GND

2,4 ГГц қабылдағыш пен Arduino арасындағы сымды қосылымдар жоғарыдағы сымдар диаграммасында көрсетілген. 5V және GND қуат сымдарын Arduino -дан сәйкес қабылдағыштың түйреуіштеріне + (VCC) және - (GND) жалғаңыз. Сонымен қатар, сіз қабылдаған арналарды (ch2 және ch3) Arduino цифрлық түйреуіштеріне қосуыңыз керек (мысалы, бағдарламадағыдай 7 және 8). Егер сіз электрониканы енді үйрене бастасаңыз және электрмен жабдықтауды, қосқышты және қозғалтқыштың драйверін қалай қосуды білмесеңіз, менің осыған ұқсас жобаның сым схемасы пайдалы болады. Роботты басқаруды 2.4 ГГц Taranis Q X7 2.4 ГГц таратқыштан бастамас бұрын, таратқышты қабылдағышпен байланыстыру керек. Байланыстыру процедурасы менің бейнеде егжей -тегжейлі сипатталған.

4 -қадам: Arduino Mega коды

Мен келесі Arduino бағдарламаларының үлгісін дайындадым:

• RC 2.4GHz қабылдағыш сынағы
• 6WD роботты басқару

Бірінші бағдарлама «RC 2.4GHz Receiver Test» Arduino -ға қосылған 2.4 ГГц қабылдағышты оңай қосуға және тексеруге мүмкіндік береді, екінші «6WD Robot Control» роботтың қозғалысын басқаруға мүмкіндік береді. Үлгі бағдарламаны құрастырудан және жүктемес бұрын, жоғарыда көрсетілгендей мақсатты платформа ретінде «Arduino Mega 2560» таңдағаныңызға көз жеткізіңіз (Arduino IDE -> Құралдар -> Тақта -> Arduino Mega немесе Mega 2560). Taranis Q X7 2,4 ГГц таратқышының командалары қабылдағышқа жіберіледі. Қабылдағыштың 2 және 3 арналары сәйкесінше Arduino 7 және 8 цифрлық түйреуіштеріне қосылған. Arduino стандартты кітапханасында біз импульстің ұзындығын микросекундтарда қайтаратын «pulseIn ()» функциясын таба аламыз. Біз оны қабылдағыштың PWM (импульстік ені модуляциясы) сигналын оқу үшін қолданамыз, ол таратқыштың қисаюына пропорционалды. бақылау таяқшасы. PulseIn () функциясы үш аргументті қабылдайды (түйреуіш, мән және күту уақыты):

• пин (int) - импульсті оқығыңыз келетін түйреуіштің нөмірі
• value (int) - оқылатын импульстің түрі: не ЖОҒАРЫ, не ТӨМЕН
• күту уақыты (int) - импульстің аяқталуын күтуге болатын қосымша микросекундтар саны

Оқылған импульстік ұзындық мәні -255 пен 255 аралығындағы мәнге салыстырылады, ол алға/артқа («moveValue») немесе оңға/солға («turnValue») айналу жылдамдығын білдіреді. Мысалы, егер біз басқару таяқшасын толық алға қарай итерсек, біз «moveValue» = 255, ал артқа толық итерсек «moveValue» = -255 алуымыз керек. Басқарудың бұл түрінің арқасында біз роботтың толық диапазондағы қозғалысының жылдамдығын реттей аламыз.

5 -қадам: мобильді роботты тестілеу

Бұл бейнелерде алдыңғы бөлімдегі бағдарлама негізінде мобильді роботтың сынақтары көрсетілген (Arduino Mega Code). Бірінші бейнеде менің бөлмемдегі 6WD роботының сынақтары көрсетілген. Бұл робот бірнеше килограмдық жүкті өте оңай көтереді, бейнеде ол 12 кг -ға тең 8 бөтелке су тасымалданады. Робот сонымен қатар жолда кездесетін кедергілерді оңай жеңе алады, оны екінші бейнеде көруге болады. Бұл нұсқаулықтың басында сіз оның қиын рельефте қаншалықты жақсы жұмыс істейтінін көре аласыз.

6 -қадам: Дизайнды жақсарту мысалдары

Сіз бұл жобаны келесі компоненттермен кеңейте аласыз:

• робот ұстаушы
• робот қолы (осы нұсқаулықта сипатталған)
• камерамен гимбал

Жоғарыда сіз жақсартуларды көрсететін екі бейнені таба аласыз. Бірінші бейнеде Taranis Q X7 2.4GHz таратқышы мен FrSky V8FR-II қабылдағышының көмегімен панорамалық камераны және роботты ұстаушыны қалай басқаруға болатыны көрсетілген. Келесі бейнеде 2,4 ГГц жиіліктегі таратқыш пен қабылдағыштың көмегімен 2 осьті гимбалды қосу мен басқарудың жылдам әдісі көрсетілген.

7 -қадам: роботтық қолды баптау

Мен роботтың қолын бұрын жасадым және оны осы нұсқаулықта сипаттадым. Дегенмен, мен бастапқы жобаны сәл өзгертіп, бостандықтың басқа дәрежесін (wirst) және FPV камерасын қосуды шештім. Қазіргі уақытта роботта 4 айналмалы буын бар:

• Вирст
• Шынтақ
• Иық
• Негіз

4 осьте айналу роботтың жұмыс кеңістігінде заттарды оңай ұстауға және басқаруға мүмкіндік береді. Білек рөлін атқаратын айналмалы ұстағыш әр түрлі бұрыштарда орналасқан заттарды алуға мүмкіндік береді. Ол келесі бөліктерден жасалған:

• LF 20MG 20 KG Digital Servo x1
• Серво кронштейні x1
• Қалыңдығы 4 мм және диаметрі 50 мм дуралюмин цилиндрі
• Дуралюминий парағы 36х44 мм және қалыңдығы 2 мм
• Болттар мен гайкалар M3 x4
• FPV камерасы - RunCam OWL Plus x1

Операторға тіпті ұсақ заттарды алуды жеңілдету үшін камера ұстағыштың үстіне тікелей қойылады.

8 -қадам: роботтың күйін тексеру және тасымалдауға дайындық

Робот қолы мен камера тірегі бүктелген, бұл роботты тасымалдауды әлдеқайда жеңілдетеді. Роботтың артқы панелі 3 светодиодпен жабдықталған. Олардың екеуі электрониканың, қозғалтқыштардың және сервоприводтардың қуат күйін көрсетеді (қосу немесе өшіру). Үшінші RGB светодиоды батареяның күйі мен істен шығуын көрсетеді. Бағдарламаны жеңілдету үшін робот микро USB портымен жабдықталған. Бұл шешім робот корпусын алып тастамай -ақ тестілеуді айтарлықтай жеңілдетеді.

9 -қадам: Wifi және Fpv камераларынан алдын ала қарауды тексеру

Роботқа екі камера орнатылды. Wifi камерасы роботтың артындағы реттелетін алюминий ұстағышқа қойылды. Кішкене fpv камерасы роботты ұстағыштың үстіне қойылды.

Бұл тестте қолданылатын камералар:

• RunCam OWL Plus
• XiaoMi YI Wifi камерасы

Бірінші бейнеде екі камераның да сынағы көрсетілген. Wi -Fi камерасының көрінісі смартфонда, ал ноутбукте fpv камерасының көрінісі көрсетіледі. Бейнеде көріп тұрғандай, алдын ала қарау кідірісі аз, ал Wifi камерасы үшін бұл кідіріс сәл үлкен.

Екінші бейнеде мен сізге компьютерде 5.8 ГГц fpv камерасынан алдын ала қарауды қалай жасау керектігін көрсеттім. Камерадан алынған сурет таратқыштан 5,8 ГГц қабылдағышқа жіберіледі. Содан кейін ол ноутбукке USB порты арқылы қосылған бейне ұстағышқа өтеді және соңында VLC ойнатқышында көрсетіледі.