Robot Rover: 10 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Hai, saya Proxy303, pakar robotik. Dalam tutorial ini, saya akan mengajar anda bagaimana membina robot anda sendiri seperti salah satu dari saya.

Saya tidak bercakap mengenai salah satu kereta kawalan jauh yang sangat mulia yang disebut orang robot. Salah satu definisi robot adalah bahawa ia tidak boleh menjadi alat kawalan jauh. Robot yang akan anda bina hari ini adalah robot yang anda bina, kawat dan atur cara. Maka ia bersifat autonomi. Ini bermaksud ia tidak dikawal secara luaran. Ia mengawal dirinya. Selepas ia dibina dan diprogramkan, robot melakukan semua yang lain dengan sendirinya.

Terdapat lima komponen utama mana-mana robot:

• Casis, yang merupakan badan robot anda. Anda boleh membeli ini dalam talian pra-pemasangan, atau anda boleh membuat sendiri dari kit atau dari awal.
• Pengawal mikro, yang merupakan "otak" robot anda. Ini adalah litar serba boleh yang dapat diprogramkan untuk melakukan apa sahaja.
• Beberapa motor, yang membolehkan robot anda bergerak. Anda tidak dapat mengawal motor secara langsung dengan pengawal mikro, jadi anda memerlukan…
• Pemacu motor, yang membolehkan anda mengawal motor voltan tinggi dengan isyarat logik voltan rendah.
• Sumber kuasa, yang memberi kuasa kepada segalanya. Untuk robot mudah alih atau yang bergerak, gunakan bateri. Jika tidak, anda boleh menggunakan modul bekalan kuasa, seperti modul komputer.

Bekalan

Anda perlu:

• Casis robot (saya cadangkan Actobotics Runt Rover Whippersnapper, kerana ia mempunyai banyak aspek yang baik, seperti pemasangan pengawal mikro universal, atau pemasangan sensor, atau fakta bahawa semuanya hanya tersekat.) Apa-apa bahan berfungsi, jadi cuba plastik, kayu, atau kadbod. Berhati-hatilah semasa menggunakan logam, kerana ia boleh menutup sambungan pateri di bawah papan litar, tetapi jika anda tahu apa yang anda lakukan, teruskan dan mencubanya. Casis robot boleh menjadi sangat mahal, tidak dapat dibuka dari 15 hingga beberapa ratus dolar.
• Pengawal mikro (saya menggunakan Arduino Mega 2560, tetapi Raspberry Pi juga berfungsi dengan baik.) Alat ini boleh dibeli di kedai elektronik, kedai hobi, dalam talian, atau di mana sahaja yang menjual alat ganti robot. Walaupun mereka adalah salah satu bahagian yang paling penting dalam robot, mereka sebenarnya cukup murah, dengan harga antara 10-40 dolar.
• Pemandu motor (saya menggunakan pemandu motor L298N dual) Ini mungkin agak mahal, jadi berhati-hati dengan anda. Anak-anak nakal ini direka untuk mengepam banyak tenaga ke dalam motor, dan jadi mereka banyak memanaskan. Pastikan yang anda beli mempunyai sinki panas, atau jika tidak, teruskan. Anda pasti tidak mahu pemandu motor terlalu panas dan pecah, sehingga anda memerlukan 20 hingga beberapa ratus dolar untuk yang baru.
• Beberapa wayar papan roti. Tidak banyak penjelasan yang diperlukan di sini, kerana anda dapat menjumpainya di mana saja.
• Beberapa wayar M-F DuPont. Daripada wayar papan roti, yang mempunyai "jarum" logam di kedua hujungnya, ini mempunyai "jarum" di satu hujung, dan soket di hujung yang lain.
• Sebilangan kecil skru pemasangan. Sekali lagi, tidak banyak penjelasan yang diperlukan. Dapatkan skru kepala Phillips kecil, saiz standard.
• Sumber kuasa utama untuk menghidupkan pengawal mikro (Anda boleh mendapatkan bateri lithium-ion yang boleh dicas semula dengan harga yang cukup murah dalam talian. Saya biasanya menggunakan power bank yang digunakan untuk mengecas telefon.)
• Sumber kuasa motor (6 bateri AA akan berfungsi dengan baik untuk ini, tetapi anda boleh menggunakan sumber kuasa lain jika anda mahu. JANGAN gunakan bateri 9V; mereka tidak mempunyai arus untuk perkara seperti ini. Simpan ingat bahawa mereka dirancang untuk menjalankan pengesan asap, bukan robot.) Sekiranya boleh, cuba dapatkan sumber kuasa yang boleh dicas semula. Ia sedikit lebih mahal pada mulanya, tetapi percayalah. Sekiranya anda menggunakan bateri sekali pakai, anda akan dapat menggunakannya dengan sangat cepat, dan kos sebilangan besar bateri dengan cepat mengatasi kos beberapa bateri yang boleh dicas semula.

Anda mungkin mahu:

• Sensor ultrasonik. Biarkan robot anda melihat objek di hadapannya.
• Beberapa motor servo. Daripada terus berputar, motor berguna ini dapat diprogram untuk bergerak ke sudut tertentu dan tetap di sana.
• Sebilangan kecil LED. Tidak perlu penjelasan. Anda berkuasa, mereka menyala. Ringkas.
• Atau lampiran lain. Mengapa tidak menambah lengan robot? Atau beberapa sensor lain?

Langkah 1: Bina Robot Chassis

Pasang casis robot yang anda beli. Pastikan semuanya dipasang dengan betul.

Dengan Runt Rover Whippersnapper, semuanya terkumpul bersama. Sekiranya casis anda disatukan dengan skru, pastikan ia ketat, dan bot anda kukuh. Percayalah, tidak ada yang lebih buruk lagi apabila projek anda menjadi runtuh kepada anda - kadang-kadang secara harfiah! Juga, pastikan ada ruang di dalam casis. Bayangkan membeli semuanya, menghabiskan lebih dari 70 dolar, hanya untuk mengetahui bahawa salah satu komponen utama anda tidak sesuai dengan bot!

Juga, pastikan motor dipasang dengan betul dan boleh berpusing dengan bebas. Kadang kala, casing yang melekat dapat menyekat motor, jadi pastikan tidak ada yang dapat menghentikan motor berpusing.

Langkah 2: Pendawaian Asas

Sambungkan motor sebelah kiri antara satu sama lain, secara selari. Lakukan perkara yang sama untuk motor yang betul. Pastikan wayar merah sebelah kiri dikelompokkan dengan wayar hitam sebelah kiri, dan sama untuk sisi kanan. Sambungkan wayar merah ke kedua-dua wayar MERAH di sebelah kanan. Sambungkan wayar merah yang lain ke kedua-dua wayar HITAM di sebelah kiri (Saya tahu, ia kelihatan ke belakang di sebelah kiri, tetapi ini untuk menampung fakta bahawa motor sisi berlawanan memutar arah yang bertentangan.) Ulangi kabel hitam. Pastikan wayar untuk sisi dikumpulkan bersama. Juga, pastikan motor sisi KIRI terbalik dari cara anda biasanya memasangnya.

Langkah 3: Sambungkan Pemacu Motor

Sebelum menggunakan pemandu motor, anda PERLU mengetahui cara kerjanya. JIKA ANDA MENGHUBUNGI SALAH, ANDA BOLEH MENGHILANGKAN PENGAWAL MIKRO DAN / ATAU PEMANDU MOTOR!

Pemacu motor adalah jenis pengawal litar terpencil, yang bermaksud bahawa tidak ada hubungan fizikal antara kawasan kuasa motor dan kawasan kawalan logik. Sebilangan besar yang baik dirancang untuk mengelakkan kebocoran elektrik ke pengawal mikro (yang boleh merosakkan atau memusnahkannya.) Juga, yang paling baik biasanya sekurang-kurangnya $ 15, jadi jika anda melihat $ 2 satu dalam talian, jangan beli! Saya secara peribadi menjumpainya seperti itu, dan hanya sebagai pengalaman, saya memasang sinki panas dan memasangnya. Penjual itu mengatakan pemandunya diberi nilai 12V. Saya menyambungkannya ke 9V, dan ia mula merokok. Ternyata, cip yang mereka gunakan hanya dinilai untuk 3V!

Pemandu motor mempunyai 2 kawasan input: Input kuasa dan input logik. Ia juga mempunyai dua kawasan keluaran: sebelah kanan dan kiri. Berikut adalah semua pin dan apa yang mereka lakukan:

• Input logik:

  • Ini mengambil isyarat logik 3.3v dan menggunakannya untuk mengawal motor. Jangan sesekali menyambungkan voltan tinggi ke pin ini.
  • Sambungkan ini ke output logik digital pada pengawal mikro.

• Input kuasa:

  • Pin Power In, digunakan untuk menghidupkan motor. Jumlah kuasa yang anda masukkan di sini adalah jumlah kuasa yang akan dipam oleh pemandu ke motor.
  • Pin GND, digunakan sebagai sambungan tanah biasa. Digunakan untuk kekuatan dan sebagai pengembalian input logik. Pin GND biasanya disambungkan dengan dioda, untuk mengelakkan kebocoran elektrik ke dalam logik dan pin kuasa.
  • Pin 5V, digunakan untuk menghidupkan jenis motor tertentu. KELUARNYA 5 volt, jadi jangan salah anggap sebagai input kuasa. Yang diperlukan hanyalah satu letupan kuasa ke pin yang salah pada pengawal mikro anda untuk menghancurkannya secara senyap dan seketika.

• Hasilnya:

  • 1A dan 1B, untuk satu motor atau set motor.
  • 2A dan 2B, untuk motor atau set yang lain.

Pemandu motor membolehkan anda mengawal motor voltan tinggi dengan isyarat logik voltan rendah. Sebab terdapat dua input per motor adalah supaya anda juga dapat mengawal arah.

Sambungkan output 1A dan 1B pemacu motor anda ke motor sebelah kanan. Sambungkan output 2A dan 2B ke motor sebelah kiri (Ingat! KEMBALI!)

Pasang bateri motor di suatu tempat di dalam casis robot anda, dan sambungkannya ke input kuasa pemandu motor anda, dengan + ke input kuasa dan - ke GND.

Sekiranya anda menggunakan modul pra-pemasangan, maka anda bagus.

Sekiranya anda hanya menggunakan IC, pastikan ia disambungkan dengan betul, dan pastikan anda memasang heatsink! Cip ini menjadi panas, itulah sebabnya kebanyakan pemandu yang baik mempunyai heatsink.

Langkah 4: Pasang pengawal Mikro

Pasang pengawal mikro anda ke robot. Saya menggunakan Arduino Uno Rev3. Sambungkan empat output digital pengawal mikro ke input logik pemacu motor. Sambungkan pin ground pengawal mikro ke slot GND pemandu motor. Jangan sambungkan pin 5V pada pemandu motor ke pengawal mikro! Ini digunakan untuk menghidupkan jenis motor tertentu, bukan sebagai input kuasa, dan tentu saja bukan untuk pengawal mikro. Sekiranya anda melakukan ini, anda boleh merosakkan pengawal mikro. Anda hanya perlu menyambungkan pin logik dan pin landasan biasa pada pemandu motor ke pengawal mikro.

Sambungan ini digunakan untuk mengawal motor, menggunakan input logik pemandu.

Langkah 5: Pastikan Semuanya Baik

Kembali dan pastikan semuanya baik. Periksa pendawaian anda, pastikan motor kiri disambungkan ke belakang, pastikan output 5V anda pada pengawal mikro tidak disambungkan ke 5V pada pemacu motor, dan periksa masalah lain. Pastikan semua skru anda rapat, wayar anda terpasang, motor anda tidak tersekat, dan tidak ada wayar yang rosak.

Sekiranya semuanya baik, teruskan ke langkah seterusnya.

Langkah 6: Pasang Bateri

Masukkan bateri ke dalam casis robot. Sekiranya jatuh, mereka boleh melambatkan atau menghentikan robot anda, jadi pastikan untuk mengamankannya di dalam casis. Gunakan pendakap pelekap, lem, atau hanya pasangkannya jika anda merancang untuk mengeluarkannya dengan kerap. Juga, pastikan sambungan bateri anda baik. Saya pernah mempunyai robot yang enggan bergerak, dan saya berpusing-pusing berjam-jam, memeriksa pengaturcaraan saya, memasang semula motor, dan tidak dapat menemui masalah. Saya akhirnya membeli pengawal mikro baru, hanya kerana salah satu wayar bateri motor saya telah terlepas di dalam casis. Ini adalah contoh yang tepat mengapa anda harus selalu memeriksa masalah lain sebelum mengganti bahagian!

Langkah 7: Lampirkan Segalanya

Gunakan skru pemasangan kecil untuk memasang semuanya dengan selamat. Pasang pemandu motor dan pengawal mikro ke casis robot, dan pastikan motornya selamat. Pastikan papan roti juga terpasang dengan selamat.

Gunakan ikatan zip atau pita kecil untuk menyusun wayar anda. Anda tidak perlu melakukan ini, tetapi ia pasti menjadikan robot kelihatan lebih baik, dan menjadikannya lebih mudah untuk menjejaki wayar apa. Juga, jika anda tidak mempunyai tali zip, atau perlu mengganti wayar dengan mudah, anda boleh mengelompokkannya mengikut warna. Sebagai contoh, anda boleh menggunakan wayar hijau dari pengawal mikro ke pemandu motor, kabel merah untuk kuasa, kabel hitam untuk GND, dan kabel biru dari pemandu motor ke motor.

Langkah 8: Program

Sambungkan pengawal mikro ke komputer dan aturkannya. Mulakan sederhana, dan jangan membebankan diri sendiri. Mulakan dengan sesuatu yang semudah membuat robot bergerak ke hadapan. Bolehkah anda mengubahnya? Ke belakang? Berpusing dalam bulatan? Hati-hati, pengaturcaraan memerlukan banyak kesabaran, dan biasanya memakan masa paling lama. Rujuk graf di atas.

Terpulang pada anda!

Langkah 9: Lampiran

Sekarang anda telah menyediakan robot yang sederhana, sudah tiba masanya untuk menambahkan beberapa ciri tambahan. Pasang sensor ultrasonik untuk membolehkan robot mengelakkan halangan. Atau motor servo, dengan sesuatu yang menarik di atas. Atau beberapa LED yang berkedip untuk mencerahkan bot. Ingat, itu robot anda, jadi terserah anda!

Langkah 10: Anda Selesai

Tahniah! Anda kini mempunyai robot yang berfungsi! Sila hantar komen jika anda membuatnya, dan lampiran apa yang anda tambahkan.

Sekiranya ada yang tidak betul, rujuk bantuan penyelesaian masalah di bawah:

Robot sama sekali tidak hidup

Anda tahu bahawa robot dihidupkan kerana kebanyakan pemandu motor dan pengawal mikro mempunyai lampu yang menunjukkan bahawa ia menyala. Sekiranya mereka tidak menyala, maka:

• Bateri utama mungkin rendah atau kosong. Sekiranya anda menggunakan bateri yang boleh dicas semula, kemudian isi. Sekiranya anda menggunakan bateri biasa, kemudian ganti.
• Wayar mungkin tersambung salah. Periksa sambungan anda. Satu wayar yang salah tempat boleh memutuskan kuasa untuk keseluruhan robot.
• Wayar mungkin rosak. Nampaknya seperti sesuatu yang tidak anda jangkakan, tetapi saya mendapati wayar yang rosak sebenarnya sangat biasa. Cari penebat yang pecah atau pecah, "jarum" logam kecil yang melekat dari soket wayar (apabila pin di hujung wayar keluar dan tersekat), atau kabel yang terpisah.
• Mungkin ada masalah dengan pemandu motor atau pengawal mikro. Kecacatan pembuatan boleh menyebabkan sistem tidak dapat dihidupkan. Sekiranya demikian, ganti pengawal mikro atau pemacu motor. Ini adalah jalan terakhir, kerana pengawal mikro dan terutama pemandu motor kadangkala agak mahal.

Robot dihidupkan tetapi tidak bergerak

Sekiranya anda telah mengesahkan bahawa robot aktif, tetapi tidak bergerak sama sekali, maka:

• Sumber kuasa motor mungkin rendah atau kosong. Ganti bateri. Pada pengalaman saya, bateri ini habis dengan cepat, kerana memerlukan banyak arus untuk menjalankan motor.
• Mungkin ada masalah pendawaian. Lihat bahagian di atas dan periksa wayar yang salah atau rosak.
• Motor boleh dipendekkan atau terbakar. Ini cukup biasa, jadi patut dicari. Gunakan kuasa langsung pada motor dan lihat apakah ia bergerak.
• Pemandu motor mungkin rosak. Periksa voltan pada output. Sekiranya lampu pada pemandu dimatikan, itu adalah tanda jelas unit rosak. PASTI MEMERIKSA SEMUA YANG LAIN! Selain casis, pemandu motor biasanya merupakan robot yang paling mahal.
• Mungkin ada masalah pengaturcaraan. Bagi saya, ini adalah masalah yang paling biasa. Dalam bahasa C yang sensitif huruf (digunakan dalam Arduino), satu kesalahan boleh merosakkan keseluruhan program anda. Python (bahasa Raspberry Pi) juga boleh mempunyai beberapa masalah.
• Pengawal mikro mungkin rosak. Kadang kala, isyarat logik tidak sampai kepada pemandu motor (ada alasan untuk tidak melompat tepat ke kesimpulan pemandu yang tidak baik). Sekiranya demikian, ganti saja.

Robot dihidupkan tetapi bergerak dengan cara yang tidak normal

Sekiranya robot dihidupkan, tetapi mula bergerak dengan cara yang tidak disengajakan (misalnya, berpusing-pusing ketika harus maju), maka:

• Mungkin ada masalah pendawaian. SEMAK PERTAMA INI! Adakah anda ingat untuk mengikat satu sisi terbalik?
• Mungkin terdapat ralat pengaturcaraan. Periksa kod anda untuk masalah.
• Kadang-kadang, pengawal mikro yang rosak boleh menjadi gila, berulang kali menghantar isyarat rawak. Sekiranya pengawal mikro melakukan ini, maka jangan repot-repot cuba memperbaikinya. Ini adalah tanda jelas cip yang rosak dan tidak dapat diperbaiki, jadi teruskan dan ganti semuanya. Percayalah, cip itu dibuat oleh robot di makmal. Mereka tidak dapat diperbaiki oleh manusia.
• Motor mungkin rosak. Sekiranya motor tidak berjalan, atau berjalan dengan kelajuan yang lebih perlahan, robot perlahan-lahan akan "melayang" ke satu sisi semasa ia bergerak. Terdapat tiga kaedah untuk menyelesaikannya. Sekiranya anda mampu, cukupkan voltan ke motor tertentu untuk menaikkannya dengan kelajuan yang sama seperti yang lain. Sekiranya tidak, cuba letakkan perintang pada semua motor kecuali yang rosak. Ini melambatkan motor yang lain dengan kelajuan yang rosak. Akhirnya, anda boleh menggantikannya. Motor gear robot cenderung cukup murah, biasanya pada harga 2-3 dolar. Bandingkan dengan pemandu motor, dengan harga antara 10-200 dolar.

Sekiranya robot tidak bertindak balas terhadap sensor

Sekiranya robot dihidupkan dan bergerak dengan cara biasa, tetapi tidak "mendengarkan" sensor atau tidak bertindak balas dengan cara yang betul, hampir selalu satu daripada dua perkara.

• Mungkin ada ralat pengaturcaraan. Sensor mesti dikalibrasi dan diprogramkan dengan teliti. Saya pernah berpusing robot tidak terkawal, hanya untuk mengetahui bahawa saya secara tidak sengaja mengaturnya untuk berpusing apabila melihat sesuatu dalam jarak 100 meter dan bukannya 100 sentimeter. Ia sentiasa melihat dinding, menjadikannya sentiasa berpusing.
• Masalah lain yang paling biasa adalah pendawaian yang tidak baik. Malah satu wayar yang hilang dapat menjadikan sensor tidak berfungsi.

Untuk bantuan lain, lihat bahagian di atas atau google masalah khusus yang anda ada. Anda juga boleh menghubungi saya di [email protected] jika anda mempunyai sebarang pertanyaan.

Sila komen mengenainya!