Алсын удирдлагатай 6WD бүх газрын робот: 10 алхам (зурагтай)

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

Миний одоог хүртэл бүтээсэн роботуудын ихэнх нь хэд хэдэн кг даацтай 4 дугуйтай роботууд байсан. Энэ удаад би замдаа янз бүрийн саад бэрхшээлийг амархан даван туулж, дор хаяж хэдэн арван кг ачаатай хөдөлж чадах том робот бүтээхээр шийдлээ. Робот нь элс, цас, нуранги зэрэг хүнд хэцүү газар нутгийг даван туулах чадвартай байх ёстой гэж би бас бодсон. Үүнийг хийхийн тулд би хангалттай өндөр хүч чадалтай 6 мотор, тохиромжтой мотор драйвер, цахилгаан хангамжаар тоноглогдсон 6 дугуйтай явах эд анги барьсан. Би бас роботыг алсын зайнаас (дор хаяж 200 метр) удирдахыг хүсч байсан тул сайн чанарын 2.4GHz дамжуулагч, хүлээн авагч ашигласан.

Дээрх бүх шаардлагыг хангаж, анхны туршилт амжилттай болсны дараа би манипулятор, хоёр камераар төслийг сунгахаар шийдлээ. Камераас авсан зургийн ачаар та роботыг нүднээс хол байсан ч удирдах боломжтой. Энэхүү онцлог нь робот операторт нэвтрэхэд хэцүү эсвэл хүний хувьд аюултай газарт алсын зайнаас хяналт шалгалтын даалгавар гүйцэтгэх боломжийг олгодог.

Энэхүү төслийн тайлбараас та дараахь зүйлийг сурах болно

• дор хаяж хэдэн арван кг тээвэрлэх чадвартай 6 дугуйтай робот явах эд анги бүтээх

  • хүнд зүйлийг тээвэрлэх боломжийг танд олгоно
  • арилжааны зориулалтаар ашиглах боломжтой бөгөөд зөвхөн робот тоглоом биш!

• ийм роботыг алсаас удирдах боломжтой

  • хүлээн авагчтай 2.4 GHz дамжуулагчийг холбоно уу
  • Arduino -ээр дамжуулан 2.4 GHz хүлээн авагчийн командыг унших
  • роботын байрлалыг хянах

• компьютер эсвэл ухаалаг гар утсан дээрх камераас урьдчилан харах боломжтой

  5.8 GHz давтамжтай урт хугацааны утасгүй видео дамжуулалтыг хэрэгжүүлэх

Роботын параметрүүд (үндсэн хувилбар):

• Гадаад хэмжээ (LxWxH): 405x340x120 мм
• Нийт жин: 5 кг
• Газрын цэвэрлэгээ: 45 мм

Өргөтгөсөн хувилбар (манипулятор ба камертай):

• Гадаад хэмжээ (LxWxH): 405x340x220 мм (тээвэрлэхэд бэлтгэсэн робот)
• Нийт жин: 6.5 кг

Алхам 1: эд анги, материалын жагсаалт

Роботын явах эд анги нь бүхэлдээ хөнгөн цагаан, дуралуминаар хийгдсэн байдаг. Энэ төсөлд би 125 мм диаметртэй Monster Truck 6 дугуйг ашигласан нь жижиг саадыг даван туулахад хялбар болгодог. Энэхүү роботыг өндөр хүчирхэг 12 В хүчдэлтэй сойзтой тогтмол хөдөлгүүртэй (180 эрг / мин, 27 кг-см) металл араагаар удирддаг. Мотор жолоочийн хувьд та нэг моторт дор хаяж 10А тасралтгүй гүйдэл өгөх чадвартай драйверийг ашиглаж болно, жишээлбэл: VNH2SP30, BTS7960B.

Энэхүү төсөлд шаардлагатай эд ангиуд:

1. Өндөр эргүүлэх хүчдэлтэй араа бууруулагч DC мотор 12V 180RPM x6
2. 6 мм Hex DC Gear мотор холбогч x6
3. Онцгой байдлын зогсоох унтраалга x1
4. Зэвэрдэггүй ган цахилгаан товчлуурын товчлуур x2
5. 7.4V 2700mAh 10C Lipo зай x1
6. 11.1V 5500mAh 3S 45C Lipo зай x1
7. Мотор драйвер, жишээ нь: VNH2SP30 x6 эсвэл BTS7960B x2
8. Arduino мега 2560 x1
9. Дугуйны дугуй ба дугуй HSP 1:10 Monster Truck x2
10. Бичил USB самбар x1

Хяналт:

1. FrSky TARANIS Q X7 2.4GHz 7CH дамжуулагч x1
2. FrSky V8FR-II 2.4GHz хүлээн авагч x1

Материал (явах эд анги):

1. 2 мм зузаантай duralumin хуудас (LxW): 345x190 мм x2
2. L хэлбэрийн хөнгөн цагаан өнцөг хаалт 2мм зузаантай: 190x40x20 мм x2
3. С хэлбэртэй хөнгөн цагаан өнцөг хаалт 2мм зузаантай: 341x40x20 мм x2

4. Самар ба боолт:

   • М3 10 мм x 10 хэмжээтэй
   • М2 6 мм x 8 хэмжээтэй

Хэрэгсэл:

HILDA Цахилгаан мини өрөм

Өргөтгөсөн хувилбар:

1. RunCam Split камер x1
2. 2 тэнхлэгтэй gimbal x1
3. Робот гар x1
4. Робот металл бариул x1
5. VL53L0X лазер ToF мэдрэгч x1

Алхам 2: Робот явах эд анги угсрах

Робот явах эд анги угсрах нь маш хялбар байдаг. Бүх алхамыг дээрх зурган дээр харуулав. Үндсэн үйл ажиллагааны дараалал дараах байдалтай байна.

1. Хөнгөн цагаан профиль дээр 13 мм диаметртэй 3 цооног өрөмдөх (хөдөлгүүрийн босоо амны нүх)
2. Хөнгөн цагаан профиль дээр 3 мм диаметртэй 6 цооног өрөмдөх (моторыг профайлд бэхэлсэн нүх)
3. DC моторыг хажуугийн хөнгөн цагаан профиль руу шургуулна
4. DC мотортой хажуугийн хөнгөн цагаан профайлыг сууринд шургуул
5. Урд болон хойд профайлыг сууринд шургуул
6. Шаардлагатай цахилгаан унтраалга болон бусад электрон эд ангиудыг суурилуулах (дараагийн хэсгийг үзнэ үү)

Алхам 3: Цахим эд ангиудыг холбох

Энэхүү цахим системийн гол хянагч нь Arduino Mega 2560 юм. Зургаан моторыг удирдахын тулд би хоёр BTS7960B мотор жолооч (H-Bridges) ашигласан. Тал бүр дээр гурван мотор нэг мотор жолоочид холбогдсон байна. Мотор драйвер бүрийг 43А хүртэл гүйдэлээр ачаалж болох бөгөөд энэ нь бартаатай газар хөдлөх хөдөлгөөнт роботод ч хангалттай хүч өгдөг. Цахим систем нь хоёр тэжээлийн эх үүсвэрээр тоноглогдсон. Нэг нь DC мотор ба servo (LiPo зай 11.1V, 5500 мАч), нөгөө нь Arduino, bluetooth модуль, fpv камер, мэдрэгч (LiPo зай 7.4V, 2700 мАч) нийлүүлэх зориулалттай.

Цахим модулийн холболтууд дараах байдалтай байна.

BTS7960 -> Arduino Mega 2560

• MotorRight_R_EN - 22
• MotorRight_L_EN - 23
• MotorLeft_R_EN - 26
• MotorLeft_L_EN - 27
• Rpwm1 - 2
• Lpwm1 - 3
• Rpwm2 - 4
• Lpwm2 - 5
• VCC - 5V
• GND - GND

FrSky V8FR -II 2.4GHz хүлээн авагч -> Arduino Mega 2560

• ch2 - 7 // Эйлерон
• ch3 - 8 // Лифт
• VCC - 5V
• GND - GND

2.4 GHz хүлээн авагч ба Arduino хоёрын хоорондох утастай холболтыг дээрх утас диаграммд харуулав. Arduino -аас 5V ба GND цахилгаан утсыг хүлээн авагчийн зүү + (VCC) ба - (GND) тус тус холбоно. Нэмж дурдахад та хуучин хүлээн авагчийн сувгуудыг (ch2 ба ch3) Arduino дижитал тээглүүрт холбох ёстой (жишээ нь програм дээрх шиг 7 ба 8). Хэрэв та электроникийг дөнгөж сурч байгаа бөгөөд цахилгаан хангамж, унтраалга, моторын драйверийг хэрхэн холбохоо мэдэхгүй байгаа бол миний ижил төстэй төслийн энэхүү диаграм нь ашигтай байх болно. 2.4 GHz Taranis Q X7 2.4GHz дамжуулагчаас роботыг удирдахаасаа өмнө дамжуулагчийг хүлээн авагчтай холбох ёстой. Холбох журмыг миний видеонд дэлгэрэнгүй тайлбарласан болно.

Алхам 4: Arduino Mega код

Би дараах Arduino програмуудын дээжийг бэлтгэсэн.

• RC 2.4GHz хүлээн авагчийн тест
• 6WD роботын хяналт

Эхний програм "RC 2.4GHz Receiver Test" нь танд Arduino -той холбогдсон 2.4 GHz хүлээн авагчийг хялбархан эхлүүлэх, шалгах боломжийг олгоно, хоёр дахь "6WD Robot Control" нь роботын хөдөлгөөнийг хянах боломжийг танд олгоно. Дээж програмыг эмхэтгэх, байршуулахаасаа өмнө "Arduino Mega 2560" -ийг дээр үзүүлсэн зорилтот платформ болгон сонгосон эсэхээ шалгаарай (Arduino IDE -> Хэрэгслүүд -> Самбар -> Arduino Mega эсвэл Mega 2560). Taranis Q X7 2.4 GHz дамжуулагчийн тушаалыг хүлээн авагч руу илгээдэг. Хүлээн авагчийн 2 ба 3 -р сувгууд нь Arduino дижитал зүү 7 ба 8 -тай холбогдсон байна. Arduino стандарт номын санд бид импульсийн уртыг микросекундээр буцаах "pulseIn ()" функцийг олох боломжтой бөгөөд үүнийг хүлээн авагчаас дамжуулагчийн хазайлттай пропорциональ PWM (Pulse Width Modulation) дохиог уншихад ашиглах болно. хяналтын саваа. PulseIn () функц нь гурван аргумент (pin, value and timeout) шаарддаг:

• pin (int) - импульсийг уншихыг хүссэн зүүний дугаар
• утга (int) - унших импульсийн төрөл: HIGH эсвэл LOW
• timeout (int) - импульсийн дуустал хүлээх нэмэлт тооны микросекунд

Уншсан импульсийн уртын утгыг -255 -аас 255 -ийн хооронд урагш/буцааж ("moveValue") эсвэл баруун/зүүн тийш эргэх ("turnValue") хурдыг илэрхийлсэн утга болгон зурна. Жишээлбэл, хэрэв бид хяналтын саваа бүрэн урагшлуулбал "moveValue" = 255, бүрэн буцааж түлхэхэд "moveValue" = -255 авах ёстой. Энэ төрлийн удирдлагын ачаар бид роботын хөдөлгөөний хурдыг бүрэн хэмжээгээр зохицуулж чадна.

Алхам 5: Хөдөлгөөнт роботын туршилт

Эдгээр видеонууд нь өмнөх хэсгийн програм дээр суурилсан хөдөлгөөнт роботын туршилтуудыг харуулсан болно (Arduino Mega Code). Эхний видеонд миний өрөөнд 6WD роботын туршилтыг харуулжээ. Энэхүү робот нь хэдэн кг жинтэй ачааг маш амархан тээвэрлэх чадвартай бөгөөд видео бичлэг дээр 12 кг жинтэй 8 шил ус тээвэрлэдэг байна. Робот нь хоёрдахь видеоноос харж болох машины зогсоолын хашлага гэх мэт замдаа тулгарсан саад бэрхшээлийг амархан даван туулж чадна. Энэхүү зааврын эхэнд та хүнд хэцүү газар нутагт хэрхэн сайн даван туулж байгааг харж болно.

Алхам 6: Дизайн сайжруулалтын жишээ

Та энэ төслийг дараах нэмэлт бүрэлдэхүүн хэсгүүдээр өргөтгөх боломжтой.

• робот бариулагч
• робот гар (энэ зааварт тайлбарласан болно)
• камертай гимбал

Дээр дурдсан сайжруулалтыг харуулсан хоёр видеог та олох болно. Эхний видео нь Taranis Q X7 2.4GHz дамжуулагч, FrSky V8FR-II хүлээн авагч ашиглан сэнтийрүүлэх камер болон роботын бариулыг хэрхэн удирдахыг харуулсан болно. Дараагийн видео нь 2.4 ГГц давтамжтай ижил дамжуулагч ба хүлээн авагчийг ашиглан 2 тэнхлэгтэй gimbal -ийг хэрхэн холбох, удирдах талаар хурдан танилцуулж байна.

Алхам 7: Robot Arm Tuning

Би роботын гарыг өмнө нь хийж, энэ зааварт тайлбарласан болно. Гэсэн хэдий ч би анхны төслийг бага зэрэг өөрчилж, өөр хэмжээний эрх чөлөө (wirst) болон FPV камер нэмж оруулахаар шийдсэн. Робот одоогоор 4 эргэдэг холболттой байна.

• Вирст
• Тохой
• Мөр
• Суурь

4 тэнхлэгт эргүүлэх нь роботын ажлын талбар дахь объектуудыг хялбархан барьж, удирдах боломжийг олгодог. Бугуйн үүргийг гүйцэтгэдэг эргэдэг бариул нь өөр өөр өнцгөөс байрлуулсан объектыг авах боломжийг олгодог. Үүнийг дараах хэсгүүдээс бүрдсэн болно.

• LF 20MG 20 KG Дижитал Servo x1
• Servo хаалт x1
• 4 мм зузаантай, 50 мм диаметртэй дуралюмин цилиндр
• Duralumin хуудас 36x44 мм, зузаан нь 2 мм
• Боолт ба самар M3 x4
• FPV камер - RunCam OWL Plus x1

Оператор жижиг зүйлийг хүртэл барьж авахад хялбар болгох үүднээс камерыг бариулын шууд дээр байрлуулсан байна.

Алхам 8: Роботын статусыг шалгаж, тээвэрлэхэд бэлтгэх

Роботын гар болон камерын тавиурыг нугалсан нь роботыг тээвэрлэх ажлыг илүү хялбар болгодог. Роботын арын самбар нь 3 LED -тэй. Тэдгээрийн хоёр нь цахилгаан хэрэгсэл, мотор, servo (асаах, унтраах) -ийн тэжээлийн байдлыг харуулдаг. Гурав дахь RGB LED нь батерейны байдал, эвдрэлийг харуулдаг. Илүү хялбар програмчлахын тулд робот нь микро USB порттой. Энэхүү шийдэл нь роботын орон сууцыг зайлуулах шаардлагагүй туршилтыг илүү хялбар болгодог.

Алхам 9: Wifi болон Fpv камераас урьдчилан харах тест хийх

Робот дээр хоёр камер суурилуулсан. Wifi камерыг роботын ард байрлах тохируулгатай хөнгөн цагаан эзэмшигч дээр байрлуулсан байв. Жижиг fpv камерыг робот бариулын дээд талд байрлуулсан байв.

Энэ туршилтанд ашигласан камерууд:

• RunCam OWL Plus
• XiaoMi YI Wifi камер

Эхний видео нь хоёр камерын туршилтыг харуулж байна. Wi -Fi камерын харагдац ухаалаг гар утсан дээр, зөөврийн компьютер дээрх fpv камераас харагдаж байна. Видеон дээр бидний харж байгаагаар урьдчилж харах хугацаа бага, Wifi камерын хувьд энэ саатал арай том байна.

Хоёрдахь видеон дээр би компьютер дээрээ 5.8 GHz fpv камераас хэрхэн урьдчилан харахыг алхам алхамаар үзүүлэв. Камераас авсан зургийг дамжуулагчаас 5.8 GHz хүлээн авагч руу илгээдэг. Дараа нь энэ нь USB портоор зөөврийн компьютерт холбогдсон видео бариул руу очиж, эцэст нь VLC тоглуулагч дээр харагдана.