Vaiheittainen koulutus robotiikassa sarjan kanssa: 6 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Muutaman kuukauden rakentamisen jälkeen oma robotti (katso kaikki nämä) ja sen jälkeen, kun kaksi kertaa osia oli epäonnistunut, päätin ottaa askeleen taaksepäin ja miettiä uudelleen strategiaani ja suuntaani.

Useiden kuukausien kokemus oli toisinaan hyvin palkitsevaa ja monesti hyvin turhauttavaa, kovaa, hyvin pettymystä. Monta kertaa se tuntui kahdelta askelta eteenpäin, yksi askel taaksepäin.

Ja luulen, että se johtuu useiden asioiden yhdistelmästä.

Tavoitteeni oli rakentaa "oikea" robotti - ei lelu. Suuri, tehokas robotti, jossa on vankat osat ja paljon käytettävissä olevaa akkuenergiaa, joka voi toimia (koko päivän?) Ja olla myös itsenäinen. Että se voisi turvallisesti navigoida koko asunnossani aiheuttamatta (itseään tai ketään / mitään) vahinkoa.

Vaikka edistyin hyvin hitaasti, tutkimusten, kokeiden ja erehdysten määrä, kokeile tätä, kokeile sitä, oli hyvin aikaa vievää ja vei paljon henkistä / emotionaalista energiaa.

Sen jälkeen, kun samat osat ovat epäonnistuneet kahdesti, olisi hulluutta vain vaihtaa ne uudelleen ja jatkaa.

Raskaalla sydämellä päätin antaa nykyisen "Wallace" -projektin mennä takaisin hyllylle, varsinkin kun olin niin lähellä IMU: n sisällyttämistä robottien käyttöohjelmistoon.

Joten mitä tehdä nyt

Niin tapahtui, että "tee-se-itse" -robottiprojektini viimeisen viikon aikana olin töissä online-ohjelmistokurssilla. Kurssilla ei ole merkitystä - se teki minuun vaikutuksen, kuinka hyvä se oli. Ohjaaja käytännössä johti katsojaa kädestä, askel askeleelta, ja voitiin seurata, keskeyttää video, tehdä ohjelmointitehtävä (vain pieni pala kerrallaan) ja katsoa sitten, kuinka ratkaisusi vastasi ohjaajan ratkaisua.

Ja mikä parasta, koko sarja pyörii todellisen ohjelmistoprojektin ympärillä, joka on todella hyödyllinen todellisten verkkosivustojen liiketoimintatarpeisiin.

Oli niin antoisaa, joten EI stressaavaa, ettei tarvinnut ihmetellä "mitä minun pitäisi oppia seuraavaksi? Miten tekisin / oppisin" X ""?

Niinpä sen välillä, mitä töissä tapahtui, ja osien epäonnistuminen kotona ja minä olimme niin uupuneita vaivannäöstä, että halusin jotain vastaavaa kuin verkkokurssi, jonka otin töihin - mutta että se olisi robotiikan oppimista varten.

En halunnut toistaa viimeisiä kuukausia. En halunnut ostaa vielä toista robottipakettia ja sitten kamppailemaan lisää saadakseni sen tekemään mitä haluan. Enkä myöskään halunnut täysin rakennettua, käyttövalmiita ratkaisua, koska mitä sitten oppisin? Olen jo tehnyt "koota ensimmäinen robotti".

Vaihe 1: Robotiikka on…

Robotiikan oppimisen ongelma on se, että siihen liittyy vain niin paljon. Se on ainakin (jos ei useamman) leikkauspiste:

• mekaaninen suunnittelu
• sähkö- / elektroniikkatekniikka
• ohjelmistotuotanto

Kutakin yllä olevista voidaan kehittää edelleen (mitä en tee täällä). Pointti on: paljon on opittavaa.

Päätin mennä kaksivaiheisella lähestymistavalla ja siten tällä "opetettavalla", lukijan harkittavaksi. Päätin puuttua tai aloittaa kahdesta eri mutta toisiaan täydentävästä suunnasta samanaikaisesti.

• Tarkista / Paranna Päälle / Opi / Laajenna DC- ja AC -piirianalyysiä
• Etsi kurssi / ohjelma, joka on yhdistelmä teoriaa / luentoa ja käytännönläheistä ja joka pyörii robottipaketin ympärillä.

Vaihe 2: DC- ja AC -sähkötekniikka

Syy, miksi haluan käyttää aikaa tämän alueen oppimiseen ja tarkistamiseen, on se, että robotin osat todennäköisesti epäonnistuivat, koska en pystynyt tarjoamaan asianmukaisia piirisuojauksia tietyillä alueilla. Jos tarkastelet robottiin liittyviä käyttöohjeita, ne ovat mielestäni edelleen erittäin hyviä ja hyödyllisiä. Se oli vain tietty osa osista, jotka epäonnistuivat, ja vasta jonkin ajan kuluttua.

Tarkemmin sanottuna robotti sisälsi ylätason pinnan, jolla oli niin sanottu "tukipiiri". Nämä ovat GPIO-portin laajennus- ja anturipiirit, katkaisulaudat, sirut, virranjakelu ja kaapelointi, joita tarvitaan kaikenlaisten antureiden valvontaan ja hallintaan, jotta robotti olisi turvallinen ja itsenäinen.

Se oli vain muutama niistä osista, jotka epäonnistuivat - mutta ne epäonnistuivat.

Kirjoitin insinöörifoorumille ja sain vastauksia. Juuri yksityiskohtien määrä ja vastausten taso osuivat todella mieleeni, enkä vain ole valmistautunut mielessäni olevaan robottitasoon.

Pienen robottipaketin, jossa on kaksi halpaa moottoria, ehkä 2/3 Amp: n moottorinohjain, ehkä pari anturia, välillä voi olla eroa, joita voit kantaa yhdessä kädessä - ja yhden, joka painaa yli 20 kg ja jossa on erittäin tehokkaat 20A moottorit ja yli 15 anturia, jotka voivat tehdä todellista vahinkoa, jos jokin menee pieleen.

Joten oli aika tarkastella uudelleen DC- ja AC -elektroniikkaa. Ja löysin tämän sivuston:

Matematiikan opettaja DVD. Pidin otsikkoa hieman hölmönä ja vanhentuneena. En ole edes nähnyt CD: tä tai DVD: tä vuosiin. Oikein?

Mutta katsoin sitä. Ja lopulta tilasin ja nyt voin suoratoistaa videoita koko päivän, jos haluan. Kaikki 20 dollaria USD kuukaudessa. Toistaiseksi olen käsitellyt osaa 1.

Ajattele olla luokassa, jossa on professori edessä, taululla, esittelee aiheita, käsittelee niitä ja sitten se on harjoittelua, harjoittelua, harjoittelua. Ja sitä tämä sivusto on.

Lopulta jouduimme osumaan matriisialgebraan, koska piireissä oli liikaa samanaikaisia yhtälöitä, joilla oli samanlainen määrä tuntemattomia. Mutta se on ok. Hän menee algebran yli vain tarpeeksi selviytyäkseen ongelmista. Jos opiskelija haluaa enemmän, on myös erillisiä matematiikan fysiikan kursseja. Se on ollut erittäin hyvä ohjelma tähän asti.

Toivon, että kun pääsen läpi nämä kurssit, pääsen vastauksiin ongelmiini osien epäonnistumisen kanssa ja olen valmis tulevaisuuden robotiikkaan elektroniikan alalla.

Vaihe 3: Robotiikkakoulutus ja projekti

Mutta tässä on paras osa. Edellinen vaihe voi olla ehkä hieman kuiva eikä palkitseva. (Vaikka kun olet ohittanut tietyn pisteen, voit valita omat osat, suunnitella oman piirisi ja rakentaa mitä haluat. Sano, että halusit rakentaa (vain huvin vuoksi) radiolähettimen ja -vastaanottimen. Sano, että halusit sen olevan valitsemallasi taajuudella ja protokollalla. Tiedät kuinka suunnitella omat piirisi.)

Siellä on muutakin tekemistä samaan aikaan: robotiikkakurssi. Todellinen robotiikan kurssi.

(Jos haluat vain, että mikro-ohjainkortti tekee oman asiansa (kirjoitan sarjan käyttöohjeita, joista voi olla apua), itse MSP432-kehityskortti on suhteellisen halpa ja maksaa noin 27 dollaria. Voit tarkistaa Amazonilta, Digikeyltä, Newark, Element14 tai Mouser.)

Niin tapahtuu, että äskettäin Texas Instruments on laatinut tällaisen kattavan kurssin. TI Robotics Systems Learning Kit. Älä anna "pakki" osan hämätä. Tämä on enemmän kuin vain "rakenna toinen pieni robottipaketti". Katsokaa vakavasti tuota linkkiä.

Se maksoi minulle 200 dollaria täydellisestä paketista. Voit myös katsoa liitteenä olevan videon, jonka laitoin tähän vaiheeseen.

Katso kaikki nämä oppimismoduulit:

• Päästä alkuun
• Moduuli 1 - LaunchPad -koodin suorittaminen CCS: ää käyttäen (havaintoni laboratoriosta 1)
• Moduuli 2 - Jännite, virta ja teho (signaaligeneraattori ja kapasitanssin ohjeet, jotka on laadittu laboratoriosta 2)
• Moduuli 3 - ARM Cortex M (tässä on Lab 3 -ohjeet Instructable - vertaa kokoonpanoa "C")
• Moduuli 4 - Ohjelmistosuunnittelu MSP432 -ohjelmalla (video Lab 4 -muistiinpanoista, video #2 of Lab 4)
• Moduuli 5 - Akun ja jännitteen säätö
• Moduuli 6 - GPIO (katso Lab 6 Instructable Part 1, Part 2, and Part 3, mutta keskitytään kokoonpanon ohjelmointiin)
• Moduuli 7 - Äärelliset tilakoneet (laboratorio 7, osa 1)
• Moduuli 8 - Tulo- ja lähtöliitännät
• Moduuli 9 - SysTick -ajastin
• Moduuli 10 - Reaaliaikaisten järjestelmien virheenkorjaus
• Moduuli 11 - Nestekidenäyttö
• Moduuli 12 - DC -moottorit
• Moduuli 13 - Ajastimet
• Moduuli 14 - Reaaliaikaiset järjestelmät
• Moduuli 15 - Tiedonhankintajärjestelmät
• Moduuli 16 - Kierroslukumittari
• Moduuli 17 - Ohjausjärjestelmät
• Moduuli 18 - Sarjaliikenne
• Moduuli 19 - Bluetooth Low Energy
• Moduuli 20 - Wi -Fi
• Kilpaile haasteita

Tämä TI: n video voi sanoa paljon paremmin, mitä halusin ilmaista.

Vaihe 4: Käytä robotiikan opetussuunnitelmaa lähtökohtana

Vaikka se ei ole helppoa tai ei kiellettyä, voit laajentaa opetussuunnitelman tarjoamia luentoja, laboratorioita, aktiviteetteja jne.

Olen esimerkiksi linkittänyt tähän muut ohjeet (katso edellinen vaihe, jossa luetellaan kaikki oppimismoduulit), jossa yritin joko laajentaa tekemällä enemmän elektroniikalla (kondensaattoreilla) tai yrittää kirjoittaa koodin kokoonpanossa sen lisäksi, että kirjoitat sen C.

Mitä enemmän olet perehtynyt kokoonpano-ohjelmointiin, sitä parempi voit olla korkeamman tason kieliohjelmoija; parempia valintoja, joita teet projekteissa.

Vaihe 5: Arduino Vs MSP432 (käynnissä oleva työ)

En tiennyt sitä silloin varmuudella, mutta minulla oli sellainen vaikutelma … tässä on ote artikkelista, joka voi ilmaista sen paremmin kuin minä:

Arduinon ja MSP432401R: n erot: Nyt näemme, miksi valitsimme MSP432: n verrattuna suosittuun Arduinoon. Arduinon ohjelmointi ja prototyyppi voi olla melko yksinkertainen kaikkien käytettävissä olevien sovellusliittymien vuoksi, mutta laitteistojen paremman hallinnan osalta MSP432: llä on etu. CCS: n avulla voimme paitsi käyttää MSP432: n osoitetilaa, myös voi muuttaa eri rekisterien arvoja, jotka vaikuttavat asianmukaisesti eri asetuksiin. Arduino on kuin keitetty piirakka, kun taas MSP432 on kuin raaka appelsiini, joka meidän on kypsennettävä itse. Toivottavasti tämä selventää molempien eri sovelluksia. Alkuvaiheessa Arduinoa voidaan käyttää, mutta kun suorituskyky muuttuu kriittiseksi, TI MSP432 toimii paljon paremmin laitteiston hallinnan vuoksi.

Tämä ote on otettu täältä.

Vaihe 6: Raspberry Pi 3 B vs MSP432 (käynnissä)

Vertailu ei ole oikein oikeudenmukaista, koska Pi on todella mikrotietokone ja MSP on mikro -ohjain.

Kuitenkin T. I. Robotics Kit -kurssi, sitä käytetään robotin aivoina.

On selvää, että Pi: llä on paljon enemmän muistia.

Pi, varastossa oleva Raspbian, ei ole reaaliaikainen käyttöjärjestelmä. Tämä haitta saattaa tulla esille, jos olisit kiinnostunut saamaan tarkat mittaukset (ajoitus) anturilta.

Kehityskortin MSP sisältää kaksi yleiskäyttöistä LEDiä (ainakin yksi, ehkä molemmat, ovat RGB-merkkivaloja), ja piirilevy sisältää myös kaksi yleiskäyttöistä hetkellistä painikekytkintä.