Тэнцвэржүүлэх робот / 3 дугуйт робот / STEM робот: 8 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:03

Бид сургуулиудад болон сургуулийн дараах сургалтын хөтөлбөрт зориулан тэнцвэржүүлэгч, 3 дугуйтай робот бүтээсэн. Энэхүү робот нь Arduino Uno, захиалгат бамбай (барилгын бүх мэдээллийг өгсөн болно), Li Ion батерейны багц (барилгын бүх дэлгэрэнгүй мэдээллийг өгсөн) эсвэл 6xAA батерейны багц, MPU 6050, BLE bluetooth модуль, хэт авианы модуль (заавал биш) дээр суурилсан болно.) ба гараа хөдөлгөх servo. Мөн хичээлийн өрөөнд ашиглахад бэлэн байгаа өргөн хүрээний боловсролын материалууд байдаг.

Хавсаргасан баримт бичиг бол хүүхдүүдэд робот бүтээх алхам бүрээр алхам алхмаар сургах заавар юм. Энэ бол сургуулиуд болон сургуулийн дараах хөтөлбөрүүдэд өгсөн баримт бичиг юм.

3 дугуйтай роботын зургийг бүрэн оруулахаас өмнө хийж болох 7 дасгал байдаг. Дасгал бүр нь роботын тодорхой тал дээр төвлөрдөг. аксерометр/гироскоп мэдрэгч, bluetooth, хэт авианы мэдрэгч, servo гэх мэт ухаалаг гар утасны аппликейшнтэй харьцах дасгалууд нь роботын физик бүтцэд нэгтгэгдсэн байдаг тул дасгал хийхийн тулд хангалттай робот бүтээсэн тохиолдолд дасгалын эскизийг байршуулж, хийж болно. Энэ нь робот бүтээх зугаа цэнгэлийг боловсролын сургалтаар төвлөрүүлэхэд тусалдаг.

Энэ нь маш түгээмэл бөгөөд боловсролын олон салбарт хэрэглэгддэг тул Arduino Uno -ийг ашиглахаар шийдсэн. Бид мөн бамбайгаас гадна бэлэн байгаа стандарт тавиурын модулийг ашигласан. Явах эд анги нь 3D хэвлэсэн бөгөөд загварыг TinkerCAD дээр ашиглах боломжтой.

Энэхүү робот нь хүүхдүүдэд өөрсдийнхөө бүтээлийг бүтээх талаар бодоход нь урам зориг өгч, өөртөө итгэх итгэлийг өгдөг бөгөөд үүнийг хийхэд тийм ч хэцүү биш гэдгийг бид олж мэдсэн.

Бүх ноорогуудыг сайн тайлбарлаж өгсөн бөгөөд илүү дэвшилтэт оюутнууд өөрсдийн ноорогоо өөрчлөх эсвэл бичих боломжтой. Робот нь Arduino болон электроникийн талаар суралцах ерөнхий платформыг бий болгож чадна.

Робот нь "LOFI block" аппликэйшнтэй (https://lofiblocks.com/en/) ажилладаг тул хүүхдүүд тэнд өөрийн кодоо SCRATCH -тэй төстэй график орчинд бичих боломжтой.

Дээрх видеон дээр mark 1 загварыг харуулсныг анхаарна уу, робот одоо RemoteXY bluetooth програмыг ашигладаг (үүнийг Андриод болон Apple -ийн аль алинд нь ашиглах боломжтой), MPU 6050 нь роботын бамбай дээр байрладаг (дэлгэцийн доод хэсэгт гулсагч дээр биш) робот - хэдийгээр та хүсвэл тэндээс олох боломжтой хэвээр байгаа бөгөөд бамбайд залгагдах нэмэлт хэт авианы мэдрэгчтэй.

Талархал:

(1) давирхай өнцөг ба PID хяналтыг Brokking програм хангамж дээр үндэслэсэн болно: https://www.brokking.net/ September_main.html

(2) RemoteXY апп:

(3) LOFI Blocks ба LOFI Robot апп:

(4) jjrobots дээр суурилсан зэвсэг:

(5) бүх зургийг Arduino Create дээр хадгалдаг:

(6) 3D загварыг TinkerCAD дээр хадгалдаг:

Анхааруулга: Энэ материалыг энэ материалын зөв эсэх талаар ямар ч баталгаа өгөхгүй. Энэхүү баримт бичигт дурдсан гуравдагч талын iPhone болон Android програмыг ашиглах нь хэрэглэгчдийн эрсдэл юм. Робот нь лити -ион батерейны багцыг ашиглах боломжтой бөгөөд батерей, тэжээлийн багцыг ашиглах нь хэрэглэгчдийн эрсдэл юм. Зохиогчид энэхүү материалыг ашигласан, робот бүтээсэн, ашигласан аливаа хүн, байгууллагад учирсан хохирлын төлөө хариуцлага хүлээхгүй.

Алхам 1: эд ангиудын жагсаалт

Роботыг эхнээс нь бүтээхийн тулд маш олон алхам хийх шаардлагатай бөгөөд үүнд маш их цаг хугацаа, анхаарал халамж шаардагдах болно. Танд 3D принтер хэрэгтэй бөгөөд цахилгаан хэлхээг гагнах, барих чадвартай байх болно.

Роботыг хийхэд шаардлагатай эд ангиуд нь:

(1) Час, дугуйны өргөтгөлийг 3D хэвлэх

(2) Ардуино Уно

(3) Робот бамбайг бүтээх

(4) MPU 6050, AT9 BLE Bluetooth модуль, нэмэлт хэт авианы модуль (бүгд бамбай руу залгана)

(5) SG90 servo

(6) TT мотор ба дугуй

(7) Цахилгаан багцыг бүтээх (6xAA батерейны багц эсвэл Li Ion батерейны багц)

Ли Ионы цахилгаан багц болон робот бамбайнаас бусад бүх эд ангиудыг хэрхэн яаж авах, хэрхэн бүтээх талаар дараагийн хавсралтад тусгасан болно.

Алхам 2: Robot Shield

Робот бамбайны ПХБ -ийн загварыг Fritzing -д хийдэг бөгөөд хэрэв та дизайныг өөрчлөхийг хүсч байвал Fritzing файлыг хавсаргасан болно.

Бамбай ПХБ -ийн gerber файлуудыг хавсаргасан бөгөөд та эдгээр файлыг бамбай үйлдвэрлэхийн тулд ПХБ -ийн үйлдвэрлэгч рүү илгээж болно.

Жишээлбэл, дараах үйлдвэрлэгчид ойролцоогоор 5 долларын үнэтэй 10 ширхэг ПХБ хавтан хийх боломжтой.

www.pcbway.com/

easyeda.com/order

Мөн бамбай хийх баримт бичгийг хавсаргав.

Алхам 3: Цахилгаан багц

Та роботод зориулж 6xAA батерейны багц эсвэл Li Ion батерейны багцыг бүтээж болно. Аль алиных нь зааврыг хавсаргасан болно.

AA батерейны багцыг бүтээхэд илүү хялбар байдаг. Гэсэн хэдий ч батерейг солихоос өмнө ойролцоогоор 20/30 минут л ажилладаг. Түүнчлэн servo-ийг AA батерейны хамт ашиглах боломжгүй тул хөдөлгөөнт гар байхгүй байна.

Ли Ион батерейны багцыг дахин цэнэглэх боломжтой бөгөөд цэнэглэх хооронд 60 минут орчим үргэлжилдэг (ашигласан батерейны хүчин чадлаас хамаарч). Гэсэн хэдий ч Ли Ион батерейны багцыг бүтээх нь илүү хэцүү бөгөөд Ли Ион батерейг ашигладаг тул Ли Ион батерейг болгоомжтой харьцах хэрэгтэй.

Ли Ионы батерейны багц нь хамгаалалтын хэлхээг агуулдаг бөгөөд зайг хэт их цэнэглэхээс хамгаалж, хамгийн их гүйдлийг 4 ампер хүртэл хязгаарладаг. Түүнчлэн Li Ion цэнэглэх модулийг ашигладаг.

Та ойролцоогоор 7.2 вольтын гаралттай ямар ч Li Ion батерейны багцыг ашиглаж болно, гэхдээ тохирох робот бамбай залгууртай кабель хийх шаардлагатай болно.

Хэрэв танд өөр сайн тэжээлийн багц байгаа бол надад мэдэгдээрэй. Би яагаад энэхүү Li Ion багцыг бүтээсэн бэ гэхээр энэ нь нэг ли ион үүр ашигладаг бөгөөд энэ нь харьцангуй жижиг хэмжээтэй бөгөөд дурын бичил USB цэнэглэгч эсвэл компьютер гэх мэт дурын USB портоос цэнэглэх боломжтой гэсэн үг юм. 7.2 вольт орчим цахилгаан цэнэглэх зориулалттай Li Ion багцууд нь 2 эсийг ашигладаг бөгөөд тусгай цэнэглэгч шаарддаг бөгөөд энэ нь зардлыг нэмэгдүүлж, цэнэглэхэд тийм ч тохиромжтой биш юм.

Хэрэв та Li Ion батерейны багцыг бүтээхээр шийдсэн бол (эсвэл ямар ч Li -Ion батерей ашиглана уу) ийм батерейны аюулгүй байдлын асуудлуудын талаар мэдэж байх ёстой.

Алхам 4: Роботын дасгал ба ноорог

Та бүх эд ангиудыг олж авсны дараа роботыг бүтээхдээ хэрэв хүсвэл програмчлалын дасгалуудыг хийж болно. Эдгээр дасгалуудыг тайлбарын хамт Arduino Create дээр авах боломжтой - доорх холбоосууд таныг Arduino Create дасгал руу хөтөлдөг - та дараа нь Arduino Create нэвтрэх хэсэгт дасгалаа нээж хадгалж болно.

Ноорог зургийг робот руу оруулахын тулд таны утас роботтой Bluetooth холбогдоогүй байгаа эсэхийг шалгаарай - Bluetooth холболт нь байршуулахаас сэргийлдэг. Хэдийгээр ерөнхийдөө шаардлагагүй боловч Bluetooth модулийн зүү нь 123456 юм.

3, 5, 7 -р дасгалууд нь "LOFI робот" ухаалаг утасны програмыг (эсвэл "BLE джойстик" програмыг ашигладаг боловч энэ апп нь Apple -ийн төхөөрөмжтэй үргэлж ажилладаггүй).

Дасгал 8 (роботын бүтэн тойм) нь "RemoteXY" ухаалаг утасны програмыг ашиглан роботыг удирддаг.

LOFI Blocks ноорог нь "LOFI Blocks" програмыг ашигладаг. (энэ програм нь Apple -ийн төхөөрөмж дээр хамгийн сайн ажилладаг болохыг анхаарна уу).

Дасгалыг Arduino Create -д ачаалахдаа arduino ноорогоос гадна дасгалын талаар мэдээлэл өгөх бусад олон табууд байдаг.

Дасгал 1: Arduino -ийн үндэс - роботын хяналтын бамбай дээрх LED -ийг улаан, ногооноор холбоно уу. Та энэ дасгалыг барилгын 3 -р алхам хийсний дараа хийж болно.

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

Дасгал 2: Gyro Sensor - гройо болон акселерометртэй танилцах. Та энэ дасгалыг барилгын явцад (4) алхам хийсний дараа хийж болно. Та дамжуулалтын хурдыг 115200 болгож тохируулсан "Цуваа дэлгэц" ашиглах хэрэгтэй.

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

Дасгал 3: Bluetooth холбоос - Bluetooth холбоос үүсгэн, ухаалаг утасны апп ашиглан роботын хяналтын бамбай дээрх LED -ийг асааж, унтраана уу. Та энэ дасгалыг барилгын 5 -р алхам хийсний дараа хийж болно.

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

Дасгал 4: Хэт авианы зайн мэдрэгч (заавал биш) - хэт авианы мэдрэгчтэй танилцах. Та энэ дасгалыг барилгын 5 -р алхам хийсний дараа хийж болно. Та дамжуулалтын хурдыг 115200 болгож тохируулсан "Цуваа монитор" ашиглах хэрэгтэй.

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

Дасгал 5: Servo-механизм-servo механизмтай танилцаж, гараа хөдөлгөж, ухаалаг утасны програмыг ашиглан servo arm-ийн өнцгийг хянах боломжтой. Та энэ дасгалыг барилгын 8 -р алхам хийсний дараа хийж болно. Та дамжуулалтын хурдыг 115200 болгож тохируулсан "Цуваа монитор" ашиглах хэрэгтэй.

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

Дасгал 6: Хөдөлгүүрийг жолоодох - мотортой танилцах, хөтөчийн моторыг урагш, хойшлуулах. Батерейг асаах шаардлагатай байна. Та дамжуулалтын хурдыг 115200 болгож тохируулсан "Цуваа монитор" ашиглах хэрэгтэй.

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

Дасгал 7: Үндсэн машин - энгийн гурван дугуйтай машин бүтээгээрэй (3 -р дугуйны бэхэлгээтэй робот), бид ухаалаг утасны програм ашиглан машинаа удирддаг. Мөн хэт авианы мэдрэгчийг ашиглан гараа дагадаг. Та үүнийг барилгын ажлын дээр дурдсантай ижил хугацаанд хийж болно. Батерейг асааж, 3 -р дугуйны хавсралтыг оруулах шаардлагатай.

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

Дасгал 8: Бүрэн тэнцвэржүүлэх робот - бүрэн тэнцвэржүүлэх код / гурван дугуйт робот. Роботыг удирдахын тулд ухаалаг гар утасны "RemoteXY" програмыг ашиглана уу.

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

LOFI Blocks Sketch - "LOFI Blocks" програмыг ашиглахын тулд энэ ноорогыг робот дээр байршуулна уу. Та дараа нь SCRATCH -тэй төстэй програмчлалын блокуудыг ашигладаг "LOFI Blocks" програмыг ашиглан роботыг програмчилж болно.

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

Дасгал 9: Line Tracing робот. Шугам мөрдөх хоёр мэдрэгчийг нэмж, хэт авианы залгуур ашиглан шугамыг хянах мэдрэгчийг роботтой холбох боломжтой. Мэдрэгчид D2 ба D8 дижитал тээглүүрт холбогдсон болохыг анхаарна уу.

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

Дасгал 10: Bluetooth хяналт. Bluetooth болон утасны аппликейшн (RemoteXY) ашиглан роботын LED болон servo механизмыг удирдах боломжтой. Энэ дасгалд оюутнууд Bluetooth-ийн талаар, утасны програмыг ашиглан бодит ертөнцийг удирдах, LED болон servo-механизмын талаар суралцах болно.

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

Алхам 5: Робот математик ба програмын бүтцийг тэнцвэржүүлэх

Хавсаргасан файл нь роботын тэнцвэржүүлэгч хэсгийн математик болон програм хангамжийн бүтцийн ерөнхий тоймыг өгдөг.

Тэнцвэржүүлэгч роботын математик нь таны бодож байгаагаас хамаагүй энгийн бөгөөд сонирхолтой юм.

Илүү дэвшилтэт сургуулийн сурагчдын хувьд тэнцвэржүүлэгч робот математикийг ахлах сургуульд хийж буй математик, физикийн хичээлүүдтэй холбох боломжтой.

Математикийн хувьд роботыг бодит ертөнцөд тригометр, ялгаа, интеграци хэрхэн хэрэгжиж байгааг харуулахад ашиглаж болно. Энэхүү код нь дифференциаци, интеграцийг компьютерээр тоон хэлбэрээр хэрхэн тооцдогийг харуулдаг бөгөөд оюутнууд эдгээр ойлголтуудыг илүү гүнзгий ойлгодог болохыг бид олж мэдсэн.

Физикийн хувьд акселерометр ба гироскоп нь хөдөлгөөний хуулиудын талаархи ойлголт, акселерометрийн хэмжилт яагаад чимээ шуугиантай байдаг, бодит ертөнцийн ийм хязгаарлалтыг хэрхэн бууруулах гэх мэт практик ойлголтыг өгдөг.

Энэхүү ойлголт нь PID -ийн хяналт, санал хүсэлтийг хянах алгоритмын талаархи ойлгомжтой ойлголтыг цаашдын хэлэлцүүлэгт хүргэж болзошгүй юм.

Энэхүү роботыг бүтээх ажлыг сургуулийн сургалтын хөтөлбөрт эсвэл сургуулийн дараах хөтөлбөртэй хамт бага ангиас ахлах ангийн сурагчдад хүртэл оруулах боломжтой.

Алхам 6: Видео дамжуулах камерын нэмэлт хэрэгсэл

Бид бөөрөлзгөнө PI дээр суурилсан видео камер бүтээсэн бөгөөд үүнийг роботын дугуйны өргөтгөлд холбох боломжтой. Видео дамжуулалтыг вэб хөтөч рүү дамжуулахын тулд WiFi ашигладаг.

Энэ нь роботын тусдаа тэжээлийн хангамжийг ашигладаг бөгөөд бие даасан модуль юм.

Файл нь бүтцийн дэлгэрэнгүй мэдээллийг өгдөг.

Өөр нэг хувилбар бол Quelima SQ13 гэх мэт бусад бие даасан видео дамжуулах камерыг дугуйны өргөтгөлд хавсаргаж болно, жишээлбэл:

Алхам 7: TT Motors -ийн оронд N20 мотор ашиглах

TT хөдөлгүүрийн оронд N20 мотор ашиглах боломжтой.

Робот нь илүү жигд ажилладаг бөгөөд N20 мотороор хамаагүй хурдан явдаг.

Миний ашиглаж байсан N20 мотор бол 3V, 250 эргэлтийн N20 мотор, жишээ нь.

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

N20 мотор нь тийм ч бат бөх биш бөгөөд удаан үргэлжлэхгүй, магадгүй 5-10 цаг ашиглагддаг.

N20 мотор нь N20 хөдөлгүүрийн бэхэлгээг 3D хэвлэхийг шаарддаг бөгөөд T20 моторын дугуйг N20 хөдөлгүүрийн тэнхлэгийн тэнхлэгт тохируулахын тулд дугуй оруулга байдаг.

N20 моторын бэхэлгээг tinkerCAD галерейгаас "balrobot" хайж олох боломжтой.