Rakenna Wifi: n kautta ohjattava teleesitysrobotti: 11 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Tämän projektin tarkoituksena on rakentaa robotti, joka voi olla vuorovaikutuksessa etäympäristön kanssa ja jota voidaan ohjata mistä päin maailmaa tahansa Wifin avulla. Tämä on viimeinen insinööriprojektini ja opin paljon elektroniikasta, esineiden internetistä ja ohjelmoinnista. Tämä projekti keskittyy liikuntarajoitteisiin ihmisiin, koska heillä on vaikeuksia liikkua, joten etäläsnäolorobotti voi auttaa heitä helposti.

Hankkeessa on kaksi järjestelmää sen onnistumiseksi. Liikkeensäätö kädelläsi liikuttaaksesi robottikäsiä ja mobiilisovellusta, joka ohjaa moottorin pohjaa.

Alla on Telepresence V1: n asiakirja ja esitys, jotta saat syvemmän ymmärryksen.

Aika rakentaa se!

Tarvikkeet

Tähän projektiin tarvitaan paljon työkaluja ja komponentteja. Se maksoi minulle noin 1000 AED (270 $), joten varmista, että sinulla on tämä budjetti. Tässä ovat tarvitsemasi komponentit:-

1. Solmu MCU x 3
2. L298N DC -moottorin ohjain x 1
3. 12V virtalähde x 1
4. LM2596 Jännitteensäädin x 1
5. MPU9250 IMU -anturit x 2
6. Servomoottorit (vääntö 10-20 kg) x 4
7. kevyt puu 1x1m
8. 8M kierretangot 1m x 2
9. 3D -tulostin (30x30cm)
10. puunleikkuri ja porakone
11. Sähköjohdot, hyppyjohdot ja leipälauta
12. Täysi käsivarsi
13. 12 V DC -moottori (25 kg. Cm) x 2
14. 3 tuuman pyöräpyörä x 1
15. 6 cm kumipyörä ruuvikiinnityksellä x 2
16. Juotosarja

Vaihe 1: Kuinka se toimii?

Tämä on viestinnän vuokaavio, jonka avulla voit ymmärtää, miten komponentit kommunikoivat keskenään. Käytämme PubNub-nimistä tiedonsiirtoverkkoa IoT-alustana, joka voi lähettää reaaliaikaisia viestejä vain 0,5 sekunnissa! Se on nopein vastaus, jonka voimme saada, ja tämä on vielä tärkeämpää projektissamme, koska käytämme kättämme ohjaamaan robotin käsivartta reaaliajassa.

Kaikkia Nodemcu -laitteita käytetään datan lähettämiseen ja vastaanottamiseen. Tässä on mukana kaksi yksittäistä järjestelmää, joissa käsivarren Nodemcu lähettää liiketunnistintiedot PubNubille ja jotka Nodemcu vastaanottaa robottihaarassa. perusliikettä varten mobiilisovellus lähettää x-, y -koordinaattitiedot ohjaussauvalta, jonka Nodemcu vastaanottaa tukiasemalla ja joka voi ohjata moottoria kuljettajan kautta. Tässä kaikki tältä erää.

Vaihe 2: Suunnittelu

Yllä oleva malli antaa sinulle käsityksen siitä, miltä rakenne näyttää. Voit ladata cad -tiedostot nähdäksesi paremmin. Roverin pohjaa tukevat 3 pyörää, joista 2 on DC -moottori takana ja yksi pyöräpyörä edessä. Robottivarren liikkeen vuoksi huomasin epävakautta alustassa, joten voit harkita 2 pyörän lisäämistä eteen. Ala- ja yläpuuta tukevat kierteitetyt tangot, jotka on kiinnitetty muttereilla. Varmista, että käytät lukkomutteria, koska se kiristää sen pysyvästi pitkäksi aikaa.

Lataa Design Source File - Telepresence Design

Vaihe 3: Varren ja vääntömomentin laskennan 3D -tulostus

Tele -läsnäolorobotti käsivarsi on yksinkertainen laatikon muotoinen, joten se voidaan tulostaa helposti 3d pienimmällä määrällä filamenttia. Sen pituus on noin 40 cm, joka on yhtä pitkä kuin ihmisen käsivarsi. Robottivarren pituus perustuu servomoottoreiden nostamaan vääntömomenttiin. Löydät vääntömomenttilaskennan yllä olevasta kuvasta sekä käyttämäni servomoottorin tekniset tiedot, jotta voit muokata suunnittelua tarpeidesi mukaan. Vältä kuitenkin servomoottorin suurimman vääntömomentin käyttöä, koska se vahingoittaa moottoria pitkällä aikavälillä.

Lataa alla olevat 3D -tulostustiedostot, tulosta se ja jatka eteenpäin.

Vaihe 4: Pohjan valmistus ja kokoaminen

Tässä on vaiheet, joita voit seurata valmistuksessa:-

1. Leikkaa kierteitetty metallitanko keskipisteestä sahalla
2. Tee puuleikkurilla 2 puukappaletta, joiden koko on 40x30 cm
3. Poraa tarvittavat reiät ylä- ja alapohjaan kuten yllä oleva piirustus
4. Aloita DC -moottorin ja pyörien kiinnittäminen pohjaan
5. Jos haluat tehdä suorakulmion reiän yläpohjaan, tee ensin pyöreä reikä poraimella ja työnnä sitten puuleikkuri reiän läpi ja leikkaa se reunojen yli muodostaen suorakulmion.

Jos mietit, miksi oikeanpuoleinen yläreikä on sijoitettu taaksepäin, se johtuu siitä, etten ollut varma, sijoitanko robottivarren oikeaan kulmaan keskelle. Sen asettaminen keskelle oli parempi valinta painon tasapainon vuoksi.

Vaihe 5: Robottivarren kokoaminen

Robottivarren kokoaminen vaatii erityistä huomiota. Muu kuin mekaaninen kokoonpano, sinun on varmistettava, että servomoottori on asennettuna oikeassa kulmassa. Seuraa yllä olevaa kaaviota, niin saat käsityksen siitä, mihin kulmaan servomoottori on asetettava kaikille moottoreille ennen kuin asennat mitään päälle. Yritä saada tämä osa oikein, muuten päätät koota sen uudelleen.

Käytä alla olevaa koodimalliä tarkan servokulman asettamiseen Arduinolla tai Nodemculla. Tästä on jo paljon tietoa verkossa, joten en mene yksityiskohtiin.

#sisältää

Servo servo;

int pin =; // laita pin -numero, johon servodatanappi on liitetty, arduinoon

void setup () {

servo.attach (nasta);

}

void loop () {

int kulma =; // kulma, johon sinun on asetettava

servo.write (kulma);

}

Vaihe 6: Käsivarsiohjaimen piiri

Käsivarsisäädin on helppo tehdä. Käytin pitkää hihaa ja kiinnitin anturit, Nodemcu ja leipälauta ompelulla. Varmista, että anturin suunta on sama kuin yllä olevan ohjaimen kuvan. Noudata lopuksi piirikaaviota ja lataa alla oleva koodi.

Vaihe 7: Läsnäolobotin piiri

Noudata kytkentäkaaviota samalla tavalla. Tarkista ristikkäin käyttämäsi virtalähteen liittimet oikosulkujen välttämiseksi. Aseta taajuusmuuttajan lähtöjännitteeksi 7 V, koska se on kaikkien servomoottoreiden keskimääräinen jännite. Ainoa paikka, johon saatat juottaa, on perus DC -moottorin liittimet, koska se kuluttaa paljon virtaa, joten sen on oltava tiukka hieman paksummalla sähköjohdolla. Kun piiri on valmis, myöhemmin lataat 'arm_subscriber.ino' Nodemcuun, joka yhdistää varren kanssa ja 'base.ino', joka ladataan Nodemcu -tukiasemaan.

Vaihe 8: Mobiilisovellus

Tämä on matkapuhelin, joka ohjaa liikkumista. Kun siirrät ohjaussauvaa, se lähettää ohjainympyrän X, Y -koordinaatit Pubnubille ja Nodemcu vastaanottaa tukiaseman. Tämä X, Y -koordinaatti muunnetaan kulmaksi ja sen avulla voimme löytää mihin suuntaan robotti kulkee. Liike tapahtuu kytkemällä päälle/pois ja molempien moottoreiden suunnanvaihto. Jos komento on eteenpäin, molemmat moottorit kulkevat eteenpäin täydellä nopeudella, jos vasemmalle, vasen moottori kääntyy taaksepäin ja oikea moottori eteenpäin ja niin edelleen.

yllä oleva toiminto voidaan tehdä yksinkertaisesti painikkeilla myös ohjaussauvan sijaan, mutta valitsen ohjaussauvan myös moottorin nopeuden säätämiseksi. Kuitenkin sallintatapini ei toiminut Nodemcun kanssa, joten jätin osan. Olen lisännyt nopeuden säätökoodin base.ino -palveluun kommentoimiseksi.

Voit saada lähdetiedoston.aia alla, jota voidaan muokata MIT -sovelluksen keksijällä. Sinun on suoritettava sovelluksessa peruskokoonpano, jonka kerron seuraavassa vaiheessa.

Vaihe 9: Luo tili Pubnubiin ja hanki avaimet

Nyt on aika tehdä viimeinen vaihe, joka on IoT -alustasi määrittäminen. Pubnub on paras, koska tiedonsiirto tapahtuu reaaliajassa ja kestää vain 0,5 sekuntia. Lisäksi voit lähettää miljoona datapistettä kuukaudessa, joten se on henkilökohtainen suosikkialustani.

Siirry PubNubiin ja luo tili. Siirry sitten vasemmanpuoleisen valikon Sovellukset -valikkoon ja napsauta oikealla olevaa painiketta "+Luo uusi sovellus". Kun olet antanut sovelluksellesi nimen, näet yllä olevan kuvan julkaisijasta ja tilaaja -avaimesta. Tätä käytämme laitteiden yhdistämiseen.

Vaihe 10: Lisää avaimet koodiin ja lataa

Tarvitsemme 4 asiaa, jotta laite voi kommunikoida keskenään:- pubkey, aliavain, kanava ja wifi.

pubkey & aliavain pysyvät samana kaikissa Nodemcu- ja mobiilisovelluksissa. Kahdella toisiaan kommunikoivalla laitteella tulee olla sama kanavanimi. Koska mobiilisovellus ja tukiasema kommunikoivat niin, että kanavan nimi on sama ohjaimelle ja robotti -kädelle. Lopuksi sinun on laitettava wifi -tunnukset jokaiseen Nodemcuun, jotta se voi muodostaa yhteyden wifi -verkkoon alussa. Olen jo lisännyt kanavan nimen, joten sinun on lisättävä tilistäsi wifi ja pubi/aliavain.

Huomautus:- Nodemcu voi muodostaa yhteyden vain wifi-verkkoon, jota voidaan käyttää ilman verkkosivua välituotteena. Jopa viimeisessä esityksessäni jouduin käyttämään mobiilipistettä, koska yliopiston wifi oli vetävä.

Vaihe 11: Johtopäätös

Jos olet saavuttanut tänne asti, niin AWESOME! Toivottavasti sait tästä artikkelista jotain arvokasta. Tällä projektilla on pieniä rajoituksia, jotka haluan kertoa teille ennen sen toteuttamista. Tässä muutamia alla:-

Robottivarren äkillinen liike:-

Robottivarteen kohdistuu paljon äkillisiä liikkeitä. Tämä johtuu 0,5 sekunnin viiveestä, jolloin anturitiedot siirretään servoliikkeenä. Vaurioitin jopa 2 servomoottoria, joten älä liikuta kättäsi liian nopeasti. Voit ratkaista tämän ongelman lisäämällä välivaiheita alkuperäisen liikkeen välille tasaisen liikkeen luomiseksi.

Ei pysähdystä perusliikkeestä:-

Kun saan robotin liikkumaan yhteen suuntaan mobiilisovelluksen kautta, robotti jatkaa liikkumista samaan suuntaan, vaikka nostan sormiani. Tämä oli ärsyttävää, koska minun piti aina sammuttaa virta pysäyttääkseni liikkeen. Lisäsin pysäytyskoodin sovellukseen, mutta se ei silti toiminut. Se voi olla ongelma itse sovelluksessa. Ehkä voit yrittää ratkaista sen ja kertoa minulle.

Ei videosyötettä:-

Ilman videosyötettä, joka tulee robotilta henkilölle, emme voi koskaan ottaa käyttöön kaukana käyttäjistä. Halusin lisätä tämän aluksi, mutta vaatisin enemmän aikaa ja investointeja, joten jätin sen.

Voit viedä tätä projektia eteenpäin ratkaisemalla yllä olevan ongelman. Kun teet niin kerro minulle. Jäähyväiset

Lisää projekteja löytyy portfoliosivustoltani

Toinen sija Robotics -kilpailussa