Robotti -Rover: 10 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Hei, olen Proxy303, robotiikan asiantuntija. Tässä opetusohjelmassa opetan sinulle, kuinka rakentaa oma robotti kuin minun.

En puhu yhdestä niistä liian ylistetyistä kauko-ohjattavista autoista, joita ihmiset kutsuvat roboteiksi. Yksi robotin määritelmistä on, että se ei voi olla kaukosäädin. Tänään rakentamasi robotti on sellainen, jonka rakennat, langat ja ohjelmoit. Sitten se on itsenäinen. Se tarkoittaa, että sitä ei hallita ulkoisesti. Se hallitsee itseään. Kun robotti on rakennettu ja ohjelmoitu, se tekee kaiken muun itse.

Missä tahansa robotissa on viisi pääkomponenttia:

• Alusta, joka on robotin runko. Voit ostaa nämä valmiiksi koottuna verkosta tai tehdä omat sarjasta tai tyhjästä.
• Mikro-ohjain, joka on robotin "aivot". Tämä on monipuolinen piiri, joka voidaan ohjelmoida tekemään melkein mitä tahansa.
• Jotkut moottorit, joiden avulla robotti voi liikkua. Et voi ohjata moottoreita tehokkaasti suoraan mikro-ohjaimella, joten tarvitset…
• Moottorinohjain, jonka avulla voit ohjata korkeamman jännitteen moottoria pienjännitteisellä logiikkasignaalilla.
• Virtalähde, joka ohjaa kaikkea. Käytä kannettavia tai liikkuvia robotteja paristoilla. Muussa tapauksessa voit käyttää virtalähdemoduulia, kuten tietokonetta.

Tarvikkeet

Tarvitset:

• Robottirunko (ehdotan Actobotics Runt Rover Whippersnapperia, koska siinä on niin monia hyviä puolia, kuten yleinen mikro-ohjainkiinnike tai anturikiinnikkeet tai se, että kaikki vain napsahtaa yhteen.) Kaikki materiaalit toimivat, joten kokeile muovia, puuta tai jopa pahvia. Ole varovainen käyttäessäsi metallia, koska se voi oikosulkea piirilevyjen alla olevat juotosliitokset, mutta jos tiedät mitä teet, jatka ja kokeile sitä. Robotin runko voi olla melko kallista, purkautua missä tahansa 15: stä muutamaan sataan dollariin.
• Mikro-ohjain (käytin Arduino Mega 2560: tä, mutta myös Raspberry Pi toimii hyvin.) Näitä voi ostaa elektroniikkaliikkeistä, harrastajaliikkeistä, verkosta tai mistä tahansa muusta robotin osia myyvästä paikasta. Vaikka ne ovat yksi robotin tärkeimmistä osista, ne ovat itse asiassa melko halpoja, ja ne ovat 10-40 dollarin välillä.
• Moottoriajuri (käytin kaksimoottorista L298N -ohjainta) Nämä voivat olla melko kalliita, joten kohtele omiasi huolellisesti. Nämä pahat pojat on suunniteltu pumppaamaan paljon virtaa moottoreihin, joten ne kuumenevat paljon. Varmista, että ostamassasi on jäähdytyselementti, tai jos ei, kiinnitä se. Et todellakaan halua, että moottorin kuljettaja ylikuumenee ja rikkoutuu, mikä maksaa sinulle 20: stä muutamaan sataan dollariin uuden.
• Muutama leipälevyn johto. Täällä ei tarvita paljon selityksiä, koska näitä löytyy melkein mistä tahansa.
• Jotkut M-F DuPont -johdot. Leipälautalankojen sijasta, joissa on metalliset "neulat" molemmissa päissä, niiden toisessa päässä on "neula" ja toisessa päässä pistorasia.
• Kourallinen kiinnitysruuveja. Jälleen kerran, paljon selityksiä ei tarvita. Hanki pienet ristikokoiset Phillips-ruuvit.
• Ensisijainen virtalähde mikro-ohjaimen virtalähteeksi (Löydät verkosta melko halpoja ladattavia litiumioniakkuja. Käytän yleensä puhelimien lataamiseen käytettäviä virtapankkia.)
• Moottorin virtalähde (6 AA -paristoa toimii erinomaisesti tähän tarkoitukseen, mutta voit halutessasi käyttää toista virtalähdettä. ÄLÄ käytä 9 V: n paristoa; niissä ei yksinkertaisesti ole virtaa tällaisiin asioihin. muista, että ne on suunniteltu käyttämään savunilmaisimia, ei robotteja.) Jos mahdollista, yritä hankkia ladattava virtalähde. Se on aluksi hieman kalliimpaa, mutta usko pois. Jos käytät kertakäyttöisiä paristoja, huomaat niiden käyvän läpi hyvin nopeasti, ja monien paristojen hinta ylittää nopeasti joidenkin ladattavien paristojen kustannukset.

Saatat haluta:

• Ultraäänianturi. Antaa robotin nähdä esineitä sen edessä.
• Jotkut servomoottorit. Jatkuvan pyörimisen sijaan nämä hyödylliset moottorit voidaan ohjelmoida siirtymään tiettyyn kulmaan ja pysymään siellä.
• Kourallinen LED -valoja. Selitystä ei tarvita. Kun laitat virran, ne syttyvät. Yksinkertainen.
• Tai muita liitteitä. Miksi et lisää robottivartta? Tai joku muu anturi?

Vaihe 1: Rakenna robotin runko

Kokoa ostamasi robotin runko. Varmista, että kaikki on koottu oikein.

Runt Rover Whippersnapperin avulla kaikki vain napsahtaa yhteen. Jos koteloa pidetään kiinni ruuveilla, varmista, että ne ovat tiukkoja ja että botti on tukeva. Luota minuun, ei ole mitään pahempaa, että projektisi vain hajoaa sinuun - joskus kirjaimellisesti! Varmista myös, että alustan sisällä on tilaa. Kuvittele, että ostat kaiken ja käytät yli 70 dollaria vain, jos huomaat, että yksi tärkeimmistä komponenteistasi ei sovi robotin sisälle!

Varmista myös, että moottorit on kiinnitetty kunnolla ja että ne voivat pyöriä vapaasti. Joskus pala rungosta ulospäin voi tukkia moottorit, joten varmista, ettei mikään estä moottorin pyörimistä.

Vaihe 2: Perusjohdotus

Liitä vasemmanpuoleiset moottorit toisiinsa rinnakkain. Tee sama oikeille moottoreille. Varmista, että vasemmanpuoleiset punaiset johdot on ryhmitelty vasemmanpuoleisten mustien johtojen kanssa ja samat oikealla puolella. Liitä punainen johto oikeanpuoleisiin PUNAISIIN johtoihin. Kytke toinen punainen johto molempiin vasemmanpuoleisiin MUSTIIN johtimiin (tiedän, näyttää siltä, että vasemmalla puolella on taaksepäin, mutta tämä on otettava huomioon, koska vastakkaiset moottorit pyörivät vastakkaiseen suuntaan.) Toista sama mustille johtimille. Varmista, että sivujen johdot on koottu yhteen. Varmista myös, että VASEMMAT sivumoottorit ovat päinvastaisia kuin normaalisti.

Vaihe 3: Yhdistä moottorin ohjain

Ennen kuin käytät moottoriajuria, sinun on tiedettävä, miten se toimii. JOS LIITTÄT VÄÄRIN, VOIT TUHATA MIKRO-OHJAIMEN JA/TAI MOOTTORIAJON!

Moottorin ohjain on eräänlainen eristetty piiriohjain, mikä tarkoittaa, että moottorin tehoalueen ja logiikan ohjausalueen välillä ei ole fyysistä yhteyttä. Useimmat hyvät on suunniteltu välttämään sähkövuotoja mikro-ohjaimeen (mikä voi vahingoittaa tai tuhota sen.) Lisäksi useimmat hyvät ovat yleensä vähintään 15 dollaria, joten jos huomaat 2 dollarin yhden verkossa, älä osta sitä! Itse löysin sellaisen, ja vain kokeiluna kiinnitin siihen jäähdytyselementin ja koukutin sen. Myyjän mukaan kuljettaja on mitoitettu 12 voltille. Kytkin sen 9V, ja se alkoi tupakoida. Osoittautuu, että heidän käyttämänsä siru oli mitoitettu vain 3 V: lle!

Moottorin ohjaimessa on 2 tuloaluetta: tehotulot ja logiikkatulot. Siinä on myös kaksi lähtöaluetta: oikea ja vasen puoli. Tässä on kaikki nastat ja mitä ne tekevät:

• Logiikkatulot:

  • Nämä ottavat 3,3 voltin loogisen signaalin ja käyttävät sitä moottorien ohjaamiseen. Älä koskaan kytke näihin nastoihin korkeajännitettä.
  • Liitä ne mikro-ohjaimen digitaalisiin logiikkaulostuloihin.

• Virtatulot:

  • Power In -tappi, jota käytetään moottorien virransyöttöön. Tässä syöttämäsi teho on määrä, jonka kuljettaja pumppaa moottoreihin.
  • GND -nasta, jota käytetään yhteisenä maadoitusliittimenä. Käytetään sekä virtalähteenä että loogisten tulojen paluuna. GND -nasta on yleensä kytketty diodeilla, jotta vältetään sähkövuodot logiikka- ja virtatappeihin.
  • 5 V: n nasta, jota käytetään tietyntyyppisten moottorien virransyöttöön. Se antaa 5 volttia, joten älä sekoita sitä virtalähteeseen. Tarvitset vain yhden jakson virtaa mikro-ohjaimesi väärässä nastassa sen tuhoamiseksi hiljaa ja välittömästi.

• Lähdöt:

  • 1A ja 1B, yhdelle moottorille tai moottorisarjalle.
  • 2A ja 2B, toiselle moottorille tai niiden joukolle.

Moottorinohjaimen avulla voit ohjata suurjännitemoottoria matalajännitteisellä logiikkasignaalilla. Syy siihen, että moottorissa on kaksi tuloa, on se, että voit myös ohjata suuntaa.

Kytke moottorin ohjaimen lähdöt 1A ja 1B oikeanpuoleisiin moottoreihin. Kytke lähdöt 2A ja 2B vasemmanpuoleisiin moottoreihin (muista! TAKAISIN!)

Asenna moottorin akku jonnekin robotin kotelon sisään ja kytke se moottoriajurin virtalähteeseen, + virtalähteeseen ja - GND: hen.

Jos käytät esiasennettua moduulia, olet hyvä.

Jos käytät vain IC: tä, varmista, että se on kytketty oikein, ja muista laittaa siihen jäähdytyselementti! Nämä sirut kuumenevat paljon, minkä vuoksi useimmilla hyvillä kuljettajilla on jäähdytyselementit.

Vaihe 4: Kiinnitä mikro-ohjain

Kiinnitä mikro-ohjaimesi robottiin. Käytin Arduino Uno Rev3. Liitä neljä mikro-ohjaimen digitaalilähtöä moottoriajurin logiikkatuloon. Liitä mikro-ohjaimen maadoitusnasta moottoriajurin GND-paikkaan. Älä kytke moottorin ohjaimen 5 V: n napaa mikro-ohjaimeen! Tätä käytetään tietyntyyppisten moottorien virransyöttöön, ei virtalähteenä eikä varmasti mikro-ohjaimelle. Jos teet tämän, voit vahingoittaa mikro-ohjainta. Mikro-ohjaimeen tulee liittää vain moottorinohjaimen logiikka- ja maadoitusnastat.

Näitä liitäntöjä käytetään ohjaamaan moottoreita kuljettajan logiikkatulojen avulla.

Vaihe 5: Varmista, että kaikki on hyvin

Palaa takaisin ja varmista, että kaikki on hyvin. Tarkista johdotus, varmista, että vasemmat moottorit on kytketty taaksepäin, varmista, että mikro-ohjaimen 5 V: n lähtö ei ole kytketty moottorin ohjaimen 5 V: n ulostuloon, ja tarkista mahdolliset muut ongelmat. Varmista, että kaikki ruuvit ovat tiukalla, johdot on kytketty, moottorit eivät ole tukossa eivätkä johdot ole rikki.

Jos kaikki on hyvin, siirry seuraavaan vaiheeseen.

Vaihe 6: Asenna akku

Aseta paristot robotin runkoon. Jos ne putoavat ulos, ne voivat hidastaa tai pysäyttää robotin, joten muista kiinnittää ne koteloon. Käytä asennuskiinnikettä, liimaa tai teippaa ne paikalleen, jos aiot ottaa ne usein pois. Varmista myös, että akun liitännät ovat hyvät. Minulla oli kerran robotti, joka kieltäytyi liikkumasta, ja kävin ympyröissä tuntikausia tarkistamassa ohjelmointiani, kytkemällä moottorit uudelleen ja en löytänyt ongelmaa. Ostin jopa uuden mikro-ohjaimen, mutta huomasin, että yksi moottorin akun johdoista oli irronnut rungon sisältä. Tämä on täydellinen esimerkki siitä, miksi sinun tulee aina tarkistaa muut ongelmat ennen osan vaihtamista!

Vaihe 7: Kiinnitä kaikki

Kiinnitä kaikki tukevasti pienillä kiinnitysruuveilla. Kierrä moottorin ohjain ja mikro-ohjain kiinni robotin runkoon ja varmista, että moottorit ovat kunnolla kiinni. Varmista myös, että leipälauta on kiinnitetty tukevasti.

Käytä vetoketjuja tai pieniä teippiä johtojesi järjestämiseen. Sinun ei tarvitse tehdä tätä, mutta se varmasti parantaa robotin ulkonäköä ja helpottaa seurata, mitkä johdot menevät mihin. Jos sinulla ei ole vetoketjuja tai johdot on vaihdettava helposti, voit ryhmitellä ne värin mukaan. Voit esimerkiksi käyttää vihreitä johtoja mikro-ohjaimesta moottorin ohjaimeen, punaisia johtoja virtalähteeseen, mustia johtoja GND: hen ja sinisiä johtoja moottorin ohjaimesta moottoreihin.

Vaihe 8: Ohjelmoi

Kytke mikro-ohjain tietokoneeseen ja ohjelmoi se. Aloita yksinkertaisesti äläkä ylikuormita itseäsi. Aloita jotain yksinkertaista, kuten saada robotti siirtymään eteenpäin. Voitko kääntää sen? Mene taaksepäin? Pyöritetäänkö piireissä? Varo, ohjelmointi vaatii paljon kärsivällisyyttä ja kestää yleensä pisimpään. Katso yllä oleva kaavio.

Se on sinusta kiinni!

Vaihe 9: Liitteet

Nyt kun sinulla on yksinkertainen robotti, on aika lisätä lisäominaisuuksia. Kiinnitä ultraäänianturi, jotta robotti voi välttää esteitä. Tai servomoottori, jonka päällä on jotain viileää. Tai jotkut vilkkuvat LEDit kirkastamaan botin. Muista, että se on robotti, joten se on sinun!

Vaihe 10: Olet valmis

Onnittelut! Sinulla on nyt toimiva robotti! Kirjoita kommentteihin, jos rakensit sen ja mitä liitteitä lisäsit.

Jos jokin menee pieleen, tutustu alla olevaan vianetsintäohjeeseen:

Robotti ei käynnisty ollenkaan

Tiedät, että robotti on päällä, koska useimmissa moottoriajureissa ja mikro-ohjaimissa on valot, jotka osoittavat, että ne ovat päällä. Jos ne eivät käynnisty, toimi seuraavasti:

• Pääakku voi olla tyhjä tai tyhjä. Jos käytät ladattavaa akkua, lataa se. Jos käytät tavallista akkua, vaihda se.
• Johdot voivat olla kytketty väärin. Tarkista yhteytesi. Yksi väärin sijoitettu lanka voi katkaista virran koko robotille.
• Johdot voivat olla rikki. Näyttää siltä, että et odota löytäväsi, mutta olen huomannut, että katkenneet johdot ovat itse asiassa melko yleisiä. Etsi rikkoutunutta tai kulunutta eristettä, pieniä metallisia "neuloja", jotka tulevat ulos langan pistorasioista (kun langan päässä oleva tappi irtoaa ja juuttuu kiinni), tai halkaistuja johtoja.
• Ongelma voi olla moottorin ohjaimessa tai mikro-ohjaimessa. Valmistusvirheet voivat aiheuttaa sen, että järjestelmät eivät käynnisty. Vaihda tällöin mikro-ohjain tai moottorin ohjain. Tämä on viimeinen keino, koska mikro-ohjaimet ja erityisesti moottoriajurit voivat joskus olla melko kalliita.

Robotti käynnistyy, mutta ei liiku

Jos olet vahvistanut, että robotti on päällä, mutta se ei liiku ollenkaan, toimi seuraavasti:

• Moottorin virtalähde voi olla alhainen tai tyhjä. Vaihda paristo. Kokemukseni mukaan nämä akut tyhjenevät melko nopeasti, koska moottorien käyttäminen vaatii paljon virtaa.
• Johdotuksessa voi olla ongelma. Katso yllä olevaa osiota ja tarkista, ovatko johtimet väärässä paikassa tai rikki.
• Moottorit voivat olla oikosulussa tai palanut. Tämä on melko yleistä, joten se kannattaa etsiä. Kytke moottoriin suora virta ja katso, liikkuvatko ne.
• Moottorin ohjain voi vaurioitua. Tarkista lähtöjen jännite. Jos kuljettajan valo ei pala, se on selvä merkki viallisesta yksiköstä. TARKISTA KAIKKI MUUTA! Rungon lisäksi moottoriajuri on tyypillisesti kallein robotin osa.
• Ohjelmoinnissa voi olla ongelma. Minulle tämä on yleisin ongelma. Kirjainkoon erottavalla kielellä C (käytetään Arduinossa) yksi virhe voi pilata koko ohjelman. Pythonilla (Raspberry Pi: n kielellä) voi myös olla joitain ongelmia.
• Mikro-ohjain voi olla vaurioitunut. Joskus looginen signaali ei edes saavuta moottorin kuljettajaa (on syytä olla siirtymättä suoraan huonon kuljettajan johtopäätökseen). Siinä tapauksessa vaihda se.

Robotti käynnistyy, mutta liikkuu epänormaalilla tavalla

Jos robotti käynnistyy, mutta alkaa liikkua tahattomalla tavalla (esimerkiksi kiertää ympyröitä, kun sen pitäisi mennä eteenpäin), toimi seuraavasti:

• Johdotusongelma on luultavasti. TARKISTA TÄTÄ ENSIN! Muistitko johdottaa toisen puolen toisinpäin?
• Ohjelmointivirhe voi olla. Tarkista koodistasi ongelmat.
• Joskus vaurioitunut mikro-ohjain voi tulla hulluksi ja lähettää toistuvasti satunnaisia signaaleja. Jos mikro-ohjain tekee tämän, älä yritä korjata sitä. Se on selvä merkki sirusta, joka on vaurioitunut korjaamattomasti, joten mene eteenpäin ja vaihda koko juttu. Luota minuun, nuo sirut ovat robottien tekemiä laboratoriossa. Ihmiset eivät yksinkertaisesti voi korjata niitä.
• Moottori voi vaurioitua. Jos moottori ei käy tai se toimii hitaammin, robotti "ajautuu" hitaasti toiselle puolelle liikkuessaan. On kolme tapaa ratkaista tämä. Jos pystyt, lisää vain jännitettä kyseiseen moottoriin saadaksesi sen samalla nopeudella kuin kaikki muut. Jos ei, yritä sijoittaa vastukset kaikkiin moottoreihin paitsi vaurioitunutta. Tämä hidastaa muita moottoreita vaurioituneen moottorin nopeuteen. Lopulta voit vain korvata sen. Robottivaihteiset moottorit ovat yleensä melko halpoja, yleensä 2-3 dollaria. Vertaa sitä moottoriajuriin, joka voi olla 10-200 dollaria.

Jos robotti ei reagoi antureihin

Jos robotti käynnistyy ja liikkuu normaalisti, mutta ei "kuuntele" antureita tai ei reagoi oikein, se on lähes aina yksi kahdesta asiasta.

• Todennäköisesti ohjelmointivirhe. Anturit on kalibroitava ja ohjelmoitava huolellisesti. Minulla oli kerran robotti pyörimässä hallitsemattomasti, mutta huomasin, että asetin sen vahingossa kääntymään, kun se näkee jotain 100 metrin sisällä 100 senttimetrin sijasta. Se näki jatkuvasti seiniä, jolloin se kääntyi jatkuvasti.
• Toinen yleisin ongelma on huono johdotus. Jopa yksi puuttuva johto voi tehdä anturin toimimattomaksi.

Jos tarvitset muuta apua, katso yllä olevat kohdat tai googlettamalla ongelmasi. Voit myös ottaa minuun yhteyttä osoitteeseen [email protected], jos sinulla on kysyttävää.

Ole hyvä ja kommentoi sitä!