Өөрийгөө тэнцвэржүүлэх робот: 6 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:04

Энэхүү зааварчилгаанд бид сургуулийн төсөл болгон бүтээсэн өөрийгөө тэнцвэржүүлэх роботыг хэрхэн бүтээхийг танд үзүүлэх болно. Энэ нь nBot болон өөр зааварчилгаа гэх мэт бусад зарим робот дээр суурилсан болно. Энэхүү роботыг Android ухаалаг гар утаснаас Bluetooth холболтоор удирдах боломжтой. Энэхүү зааварчилгаа нь зөвхөн барилгын явцыг хамардаг тул бид код, электроникийн техникийн үндэслэлийг харуулсан баримт бичгийг бичсэн болно. Энэ нь ашигласан эх сурвалжуудын холбоосыг агуулдаг тул хэрэв баримт бичиг танд хангалттай хангалттай биш бол тэдгээрийг үзэх боломжтой.

Энэхүү төслийн бүх үе шатыг дагаж мөрдөхийн тулд танд 3D хэвлэх ур чадвар эсвэл дугуйг моторт холбох өөр ухаалаг арга хэрэгтэй болно.

Алхам 1: Шаардлага

Энэхүү роботыг Мартинесийн сойзгүй гимбал хяналтын самбар дээр суурилсан болно. Энэ самбар дээр бага зэрэг өөрчлөлтүүд байдаг, гэхдээ танд ATmega328 чип, L6234 мотор хянагчтай л бол зүгээр байх ёстой. Хэрэв та Google Images дээрээс "Мартинезийн самбар" гэж хайвал зүү толгой эсвэл нүхний оронд IMU чип ба/эсвэл батерейг хялбархан холбодог зарим самбар байгааг харах болно. Сүүлчийн тохиолдолд, хэрэв та толгойн тээглүүр захиалж, дараа нь нүхэнд гагнах боломжтой бол энэ нь хэрэг болно.

Хэсгийн жагсаалт

Энэ жагсаалтад орсон зарим зүйлд вэб дэлгүүрийн линкүүд багтсан болно.

• Хянагч: Martinez BoardDX.com (IMU болон зарим толгойн зүүтэй хамт ирдэг).
• IMU: MPU6050
• Зай (450 мАч 3S LiPo зай) Тэмдэглэл: танд бас 3S LiPo цэнэглэгч хэрэгтэй болно eBay.com
• 2х мотор: сойзгүй мотор 2208, KV100DX.com
• Дугуй (та үүнийг одоо байгаа тоглоом эсвэл LEGO дээрээс авах боломжтой)
• 6х М2 шураг 5 мм
• 8х М3 шураг (урт нь таны гадна талын материалаас хамаарна, нэмэлт урт байх шаардлагатай)
• Bluetooth чип HC-05 (зөвхөн нүцгэн чип биш, цуваа интерфэйсийн самбар хавсаргасан байх ёстой) ЧУХАЛ: Чип нь KEY гэсэн шошготой эсэхийг шалгаарай.
• Утас: Эмэгтэй ба эмэгтэй DuPont 20 ширхэг утас худалдаж авах нь хангалттай байх болно
• Velcro соронзон хальс
• Хянагчийг компьютерт холбох USB кабель
• Нэмэлт: толгой pinsDX.com (та тэдгээрийг хүссэн уртаар нь огтолж эсвэл эвдэж болно)
• Хуванцар угаагч ба тусгаарлагч

Эцэст нь хэлэхэд бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулсан бүтцийг бий болгохын тулд танд нийлэг, модон эсвэл цаасан эсвэл цавуугаар хийсэн картон хэрэгтэй болно.

Алхам 2: Bluetooth чипний тохиргоо

Бүх эд ангиудыг барьж авсны дараа Bluetooth чипийг тохируулах цаг болжээ. Хяналтын самбарыг компьютерт холбохын тулд USB кабель болон бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй харилцахын тулд Arduino IDE хэрэгтэй болно.

Үүнийг хийхийн тулд та файлыг татаж авах хэрэгтэй.

HC-05_Serial_Interface.ino

Дараа нь дараах алхмуудыг дагана уу.

1. USB кабелиар хянагчаа компьютерт холбоно уу.
2. Arduino IDE ашиглан.ino файлыг нээнэ үү.
3. IDE дээр Tools, Board руу ороод Arduino/Genuino Uno дээр тохируулагдсан эсэхийг шалгаарай.
4. Одоо Tools, Port руу ороод хянагчийг холбосон COM порт руу оруулна уу. Ихэвчлэн ганц порт байдаг. Хэрэв олон байгаа бол аль нь хянагч болохыг олж мэдэхийн тулд Төхөөрөмжийн Менежерийг (Windows дээр) шалгана уу.
5. Одоо IDE дээрх Байршуулах товчийг дараад байршуулалт дуусахыг хүлээнэ үү. Дараа нь USB кабелийг компьютер эсвэл хянагчаас салга.

Үүнийг хийсний дараа HC-05-ийг DuPont кабелиар дараах байдлаар холбоно уу.

HC-05 хянагч

Түлхүүр +5V GND GND TXD RX RXD TX

Одоо USB кабелийг дахин залгаарай, дараа нь HC-05-ийн VCC зүүг хянагчийн өөр +5V-д холбоно уу. LED нь ~ 1 секундын зайтай анивчих ёстой.

Arduino IDE дээр зөв COM портыг сонгоод Tools, Serial Monitor руу очно уу.

Цуваа монитор дээрх Line Ending сонголтыг NL & CR аль алинд нь тохируулна уу. Baud rate -ийг 38400 болгож тохируулаарай. Одоо та Serial Monitor -ийг ашиглан тохиргооны командыг Bluetooth чип рүү илгээж болно. Эдгээр нь дараах тушаалууд юм.

AT Холболтыг шалгана уу

AT+NAME Bluetooth дэлгэцийн нэрийг AT/UART авах/тохируулах

Bluetooth төхөөрөмжийн нэр, нууц үг, дамжуулалтын хурдыг өөрчлөхийн тулд дараах тушаалуудыг илгээнэ үү.

AT+NAME = "Жишээ нэр"

AT+PSWD = "PassWord123" AT+UART = "230400, 1, 0"

Нэр, нууц үгийн сонголтыг хүссэн зүйлдээ тохируулж болно, гэхдээ дээр дурдсан командын тусламжтайгаар дамжуулах хурдыг тохируулахаа мартуузай. Энэ нь 230400 baud болгож, 1 зогсолтын бит, паритетгүй болгодог. Бүх зүйлийг тохируулсны дараа USB кабелийг дахин холбож (тохиргооны горимоос гарахын тулд) утсаа чиптэй холбож үзээрэй. Хэрэв бүх зүйл зөв хийгдсэн бол USB кабелийг салгаад дараагийн алхам руу орно уу.

Алхам 3: Дугуйг моторт холбох

Энэхүү төсөлд ашигласан дугуйнууд нь тодорхойгүй гарал үүсэлтэй (бусад олон зүйлтэй шүүгээнд хэвтэж байсан). Дугуйг моторт холбохын тулд бид мотор дээрх шурагны нүхэнд таарсан хэсгийг 3D хэлбэрээр хэвлэв. Эдгээр хэсгүүдийг нэг мотор тутамд 5 миллиметр хэмжээтэй 2M хэмжээтэй гурван боолт ашиглан боолттой болгоно. Хоёр хэсэг хоёулаа дугуйны тэнхлэгийн нүхэнд тохирсон зүүтэй байна.

SolidWorks загвар багтсан болно. Та үүнийг дугуйнд зориулж өөрчлөх эсвэл дугуйнд тохирох өөр практик шийдлийг олох хэрэгтэй болно. Жишээлбэл, та Dremel -ийг ашиглан мотортой ижил хэмжээтэй нүхийг (эсвэл жижигхэн жижиг хэмжээтэй болгохын тулд) хайчилж, дараа нь мотороо дугуйнд дарж болно. Хэрэв та үүнийг хийхээр төлөвлөж байгаа бол энэ ажилд тохирох дугуй авахаа мартуузай.

Алхам 4: Гаднах төрхийг бий болгох

Гадна талын хувьд хоёр ширхэг модыг ашиглаж, ижил хэлбэрээр хайчилж авав. Эхлэхийн тулд бид хөдөлгүүрийн тойрог хэсгийг хэсгийн доод төв хэсэгт тэмдэглэв. Дараа нь бид булан бүрийг 45 градусын шугамаар тэмдэглэв. Дараа нь бид хоёр модыг хавчуулж, буланг нь хөрөөдөв. Аливаа зүйлийг дуусгахын тулд бид булангуудыг хурц биш болгож, хэлтэрхийг арилгахын тулд зүлгүүрээр хийсэн.

Одоо эрэг болон моторын нуруунаас гарч буй тэнхлэгт нүх өрөмдөх цаг болжээ. Хэрэв та өрөмдөхдөө модны хэсгүүдийг хавчих юм бол цооног бүрийг нэг л удаа өрөмдөх ёстой.

Шургийн нүхний зохион байгуулалтыг гаргахын тулд бид цаас ашиглаж, моторын ар талд байрлуулж, харандаа ашиглан шурагны нүхэнд цаасан дээр шууд дарав. Дараа нь дөрвөн шураг нүхтэй цаасыг модон дээр байрлуулсан бөгөөд ингэснээр бид өрөмдөх нүхний байршлыг тэмдэглэж болно. Цооног өрөмдөхийн тулд 3, 5 мм -ийн өрөм ашиглана. Одоо харандаа болон захирагчийн тусламжтайгаар эдгээр нүхний төвийг олж, тэнхлэгийн нүхийг 5 мм -ийн өрмийн тусламжтайгаар үүсгэнэ. М3 эрэг бүхий моторыг холбоно уу, гэхдээ нэг хөдөлгүүрээс илүү өргөн зайтай боолтыг үлдээгээрэй.

Мотор холбогч ба утсыг робот дотор оруулахын тулд бид мотороос арай дээгүүр 8 мм -ийн цооног өрөмдсөн. Утсыг хэт ачаалал өгөхгүйгээр нугалахад хангалттай зай байгаа эсэхийг шалгаарай.

Төгс тэгш хэмтэй гадна талыг бий болгохын тулд аль болох нарийвчлалтай ажиллах нь чухал юм

Алхам 5: Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг суурилуулах

Босоо хэсгийн төвийн зааврыг модон дээр тэмдэглээрэй, ингэснээр та эд ангиудыг төвд байрлуулж болно. Та бүх зүйлийг velcro соронзон хальс ашиглан модонд бэхлэх боломжтой. Манай робот дээр бид хянагчийн самбарыг бэхлэхийн тулд жижиг боолт, самар ашигласан боловч та мөн хилэн соронзон хальс ашиглаж болно (хянагчийг залгах үед бидэнд хараахан байхгүй байсан). Барилга угсралтын ажил дууссаны дараа USB кабель залгах боломжтой эсэхийг шалгаарай.

Бид хянагчийг USB порт доош харуулан төвд байрлуулсан тул дугуйны хооронд кабелийг залгах боломжтой байв. Та үүнийг аль нэг тал руу нь зааж өгч болно.

Батерейг аль болох өндөр тавь, ингэснээр робот хамгийн хүнд болно. Мөн цэнэглэх портыг ирмэгийн ойролцоо хүрэхэд хялбар газар байрлуулна.

Bluetooth чип

Bluetooth чипийн VCC зүүг хянагч дээрх +5V, Bluetooth GND -ийг хянагчийн GND руу холбоно уу. Хянагчийн TXD зүү нь Bluetooth RX рүү, хянагчийн RXD зүү нь Bluetooth TX зүү рүү ордог. Дараа нь зүгээр л Bluetooth чипийг модон самбар дээр хаа нэгтээ наалдгаарай.

Хөдөлгөөнт чип

Хөдөлгөөний чип нь хоёр шураг нүхтэй тул бид чипийг тусгаарлагч ашиглан бэхэлсэн бөгөөд ингэснээр чипний төв нь моторын төвөөс доош унах болно. Робот ачаалах үед өөрийгөө тохируулдаг тул чиг баримжаа нь хамаагүй. Цахилгаан хэлхээг богиносгохгүйн тулд боолттой толгойны доор хуванцар угаагч ашиглахаа мартуузай.

Дараа нь зүүг хянагчтай холбохын тулд DuPont утсыг ашиглана уу. Зүү бүрийг хөдөлгөөний чип дээр байрлуулсан шиг хянагч дээр ижил шошготой тул холбох нь өөрөө ойлгомжтой юм.

Цахилгаан унтраалга

Цахилгаан унтраалгыг холбоход хялбар байдаг. Бид хуучин төхөөрөмжөөс нэгийг нь авч, хэлхээний самбараас нь салгажээ. Үүнийг роботын цахилгаан унтраалга болгон ашиглахын тулд та батерейны эерэг утсыг унтраалгын байрлуулахыг хүссэн талд байгаа зүү рүү залгаарай (энэ нь гурван зүүтэй гэж үзнэ). Дараа нь төвийн зүүг хянагчийн эерэг тэжээлийн оролт руу холбоно уу. Бид DuPont утсыг унтраалгаар гагнасан бөгөөд ингэснээр батерей нь өөрөө унтраалганд тогтмол залгагдаагүй болно.

Хажуу талыг нь холбож байна

Одоо та бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн байршлыг мэдэж, роботын хоёр талыг олж авлаа. Робот бүтээх эцсийн алхам бол хоёр талыг хооронд нь холбох явдал юм. Бид гурван ширхэг модны дөрвөн багцыг наасан бөгөөд хажуу тийш нь шургуулсан тул бидний хөдөлгөөний чип нь роботын дунд тэнхлэг дээр байв. Ашигласан материал нь хангалттай бат бөх байх нь тийм ч чухал биш гэж хэлэх ёстой. Та массын төвийн өндрийг улам бүр нэмэгдүүлэхийн тулд илүү хүнд холболтыг ашиглаж болно. Гэхдээ массын төвийн босоо байрлалаас ялгаатай нь массын төвийн хэвтээ байрлалыг дугуй тэнхлэгээс дээш байрлуулах ёстой, учир нь хөдөлгөөний чипийн кодыг кодлох нь хэвтээ төвтэй харьцуулахад нэлээд хэцүү болно. массыг нүүлгэн шилжүүлсэн.

Одоо та кодыг байршуулж, хянагчийг тааруулахад бэлэн боллоо.

Алхам 6: Кодыг байршуулах, тааруулах

Кодыг байршуулахын тулд танд Arduino IDE -тэй компьютер хэрэгтэй. Доорх.ino файлыг татаж аваад Arduino IDE ашиглан нээнэ үү. Үүнийг хянагч руу байршуулах нь Bluetooth тохиргооны кодтой ижил аргаар хийгддэг.

Роботыг ажиллуулахын тулд та Play Store дээрээс 'Joystick bluetooth Commander' програмыг татаж авах хэрэгтэй. Роботыг асаагаад шалан дээр урд эсвэл хойд талд нь тавь. Програмыг ажиллуулаад Bluetooth чиптэй холбогдоно уу. Datafield 1 нь робот өөрийгөө тохируулсны дараа XXX -аас READY руу шилжих болно (хажуу тийш нь тавихад 5 секунд, дараа нь 10 секундын шалгалт тохируулга хийх). Та програмын 1 товчлуурыг дарж роботыг асааж болно. Одоо роботыг босоо байдлаар газар тавиад, хөдөлгүүр асаж байгааг мэдэрмэгцээ сулла. Энэ үед робот өөрийгөө тэнцвэржүүлж эхэлдэг.

Тогтвортой байдал нь тийм ч сайн биш байгаа тул роботыг тааруулахад бэлэн боллоо. Нэмэлт тааруулалт хийхгүйгээр ажилладаг бол та оролдож болно, гэхдээ зөв ажиллахын тулд роботыг манайхтай адилхан болгох хэрэгтэй. Ихэнх тохиолдолд та роботтойгоо илүү сайн ажиллахын тулд хянагчийг тааруулах хэрэгтэй. Цаг хугацаа их шаарддаг хэдий ч энэ нь маш хялбар юм. Үүнийг яаж хийх вэ:

Хянагчийг тааруулж байна

Кодын хаа нэгтээ та k -аас эхлэн 4 хувьсагч олох болно. Эдгээр нь kp, kd, kc ба kv юм. Бүх утгыг тэг болгож эхэл. Эхний тохируулах утга нь kp байна. Анхдагч kp утга нь 0.17 байна. Үүнийг 0.05 шиг хамаагүй доогуур болгож тохируулахыг хичээгээрэй. Роботыг унтрааж, кодыг байршуулж, хэрхэн тэнцвэржүүлэхийг хичээдэг. Хэрэв энэ нь урагшлах юм бол үнэ цэнийг нэмэгдүүлэх хэрэгтэй. Үүнийг хийх хамгийн ухаалаг арга бол интерполяци хийх явдал юм.

1. Үнэ цэнийг бага зүйл болгож, туршаад үзээрэй
2. Үнэ цэнийг өндөр зүйл болгож тохируулаад үзээрэй
3. Энэ хоёрын дундаж утгыг тохируулаад үзээрэй
4. Одоо энэ нь бага эсвэл өндөр үнэ цэнийг илүү сайн тэнцвэржүүлж, одоогийн болон илүү сайн ажиллаж байсан үнэ цэнийг дунджаар нь олж мэдэхийг хичээгээрэй.
5. Амтат газар олох хүртэл үргэлжлүүлээрэй

Kp-ийн үнэ цэнийн хувьд хамгийн сайхан цэг бол дутуу ба хэт их нөхөн олговрын ирмэг дээр байдаг. Тиймээс заримдаа унаж буй хурдыг гүйцэж чаддаггүй тул урагшаа унах болно, өөр чиглэлд хэт давсан тул бусад удаа ухрах болно.

Kp утгыг тохируулсны дараа kd -ийг тохируулна уу. Үүнийг kp -тэй адил аргаар хийж болно. Энэ утгыг робот бараг тэнцвэржүүлтэл дээшлүүлээрэй. Хэрэв та үүнийг хэт өндөр болговол тэнцвэрийг аль хэдийн цэвэрхэн болгож чадна, гэхдээ тэнцвэрт байдал хэт их алдагдахад энэ нь унах болно (та түлхэх гэх мэт). Тиймээс тэнцвэртэй биш боловч нэлээд ойрхон байгаа газрыг хайж олохыг хичээ.

Таны таамаглаж байгаагаар хянагчийг тааруулах нь хэд хэдэн оролдлого хийх шаардлагатай болж магадгүй бөгөөд ингэснээр шинэ хувьсагч тус бүрт илүү хэцүү болно. Тиймээс, хэрэв энэ нь ажиллахгүй гэж бодож байвал дахин эхлүүлээрэй.

Одоо kv -ийг тохируулах цаг болжээ. Үүнийг робот дүүжлэхээ больж, тэнцвэртэй байж, хөнгөн түлхэлтийг даван туулж чадах утгыг олох хүртэл үүнийг интерполяцлаарай. Хэт өндөр байх үед энэ нь тогтвортой байдалд сөргөөр нөлөөлдөг. Хамгийн тогтвортой цэгийг олохын тулд kv болон kp -ээр тоглож үзээрэй. Энэ бол тааруулахад хамгийн их цаг хугацаа шаардсан алхам юм.

Сүүлийн утга нь kc. Энэ утга нь түлхэлт эсвэл өөр зүйлийг нөхсөний дараа роботыг сүүлчийн байрлалдаа буцааж өгдөг. Та энд ижил интерполяцийн аргыг туршиж үзэж болох боловч ихэнх тохиолдолд 0.0002 нь маш сайн ажиллах ёстой.

Ингээд л боллоо! Таны робот бэлэн боллоо. Ухаалаг гар утасныхаа джойстик ашиглан роботыг удирдаарай. Гэхдээ хамгийн дээд хурдаар урагшлах нь роботыг унагахад хүргэж болзошгүйг анхаараарай. Үүнийг аль болох нөхөхийн тулд хянагчийн хувьсагчуудтай тоглож үзээрэй. Хамгийн логик алхам бол kp -ийн утгыг харах явдал юм, учир нь энэ нь роботын одоогийн өнцгийг шууд нөхдөг.

LiPo батерейны талаархи чухал тэмдэглэл

LiPo батерейны хүчдэлийг тогтмол шалгаж байхыг зөвлөж байна. LiPo батерейг 3S LiPo дээр 9 вольтын нэг эс тутамд 3 вольтоос бага хэмжээгээр цэнэглэж болохгүй. Хэрэв хүчдэл нэг эс тутамд 3 вольтоос доош буувал батерейны хүчин чадал алдагдах болно. Хэрэв хүчдэл нэг эс тутамд 2.5 вольтоос доош унасан бол батерейгаа хаяж, шинээр худалдаж аваарай. 2.5 вольтоос бага LiPo эсийг цэнэглэх нь аюултай, учир нь дотоод эсэргүүцэл нь маш өндөр байдаг тул батерейг халааж, цэнэглэх явцад гал гарч болзошгүй юм..