Bina Robot Telepresence yang Dikendalikan Melalui Wifi: 11 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Projek ini adalah untuk membina robot yang dapat berinteraksi dengan persekitaran terpencil dan dikendalikan dari mana-mana bahagian dunia menggunakan Wifi. Ini adalah projek kejuruteraan tahun terakhir saya dan saya banyak belajar mengenai elektronik, IoT dan pengaturcaraan walaupun. Projek ini difokuskan pada orang kurang upaya pergerakan kerana mereka sukar untuk bergerak sehingga robot telepresence dapat membantu mereka dengan mudah.

Terdapat 2 sistem dalam projek untuk menjayakannya. Gerakan kawalan tangan anda untuk menggerakkan aplikasi robotik dan tangan mudah alih yang mengawal bahagian bawah motor.

Berikut adalah dokumen dan persembahan Telepresence V1 supaya anda mendapat pemahaman yang lebih mendalam.

Masa untuk Membinanya!

Bekalan

Banyak alat dan komponen diperlukan untuk projek ini. Harganya sekitar 1000 AED (270 $) jadi pastikan anda mempunyai anggaran tersebut. Berikut adalah komponen yang anda perlukan: -

1. Nod MCU x 3
2. Pemandu Motor L298N DC x 1
3. Bekalan kuasa 12V x 1
4. LM2596 Pengatur Voltan Langkah-Bawah x 1
5. Sensor IMU MPU9250 x 2
6. Servo Motors (10-20kg Tork) x 4
7. kayu ringan 1x1m
8. Batang logam berulir 8M 1m x 2
9. Pencetak 3D (30x30cm)
10. pemotong kayu dan penggerudi
11. Wayar elektrik, wayar pelompat, dan papan roti
12. Lengan lengan penuh
13. Motor DC 12V (25kg.cm) x 2
14. Roda kastor 3 inci x 1
15. Roda getah 6cm dengan pemasangan skru x 2
16. Kit pematerian

Langkah 1: Bagaimana Ia Berfungsi?

Ini adalah carta aliran komunikasi untuk membuat anda memahami bagaimana komponen berkomunikasi antara satu sama lain. Kami menggunakan Rangkaian Pemindahan Data yang disebut PubNub sebagai platform IoT yang dapat mengirim pesanan dalam masa nyata hanya dalam masa 0.5 saat! Itulah tindak balas terpantas yang dapat kita perolehi dan ini lebih penting lagi dalam projek kita kerana kita akan menggunakan tangan kita untuk mengawal lengan robot dalam masa nyata.

Semua Nodemcu digunakan untuk mengirim dan menerima data. Terdapat 2 sistem individu yang terlibat di sini di mana Nodemcu di lengan menghantar data sensor gerakan ke PubNub dan yang diterima oleh Nodemcu di lengan robot. untuk pergerakan asas, aplikasi mudah alih menghantar data untuk koordinat x, y dari kayu bedik dan yang diterima oleh Nodemcu di pangkalan yang dapat mengawal motor melalui pemacu. Itu sahaja buat masa ini.

Langkah 2: Reka bentuk

Reka bentuk di atas akan memberi anda idea tentang bagaimana strukturnya kelihatan. Anda boleh memuat turun fail cad agar kelihatan lebih baik. Pangkal rover disokong oleh 3 roda di mana 2 adalah motor DC di belakang dan satu roda kastor di hadapan. Kerana pergerakan lengan robot, saya melihat ketidakstabilan di pangkalan sehingga anda mungkin mempertimbangkan untuk menambah 2 roda kastor di depan. Pangkalan kayu bawah dan atas disokong oleh batang berulir yang diapit oleh kacang. Pastikan bahawa anda menggunakan kunci pengunci kerana ia akan menjadikannya ketat secara kekal untuk jangka masa panjang.

Muat turun Fail Sumber Reka Bentuk - Reka Bentuk Telepresence

Langkah 3: Percetakan 3D Pengiraan Lengan dan Tork

Lengan robot telepresence adalah reka bentuk sederhana dalam bentuk kotak sehingga boleh dicetak 3d dengan mudah dengan jumlah filamen minimum. Panjangnya kira-kira 40cm yang sepanjang lengan manusia. Panjang lengan robot didasarkan pada tork yang diangkat oleh motor servo. Anda boleh mendapatkan pengiraan tork pada gambar di atas bersama dengan spesifikasi motor servo yang saya gunakan sehingga anda dapat menyesuaikan reka bentuk mengikut keperluan anda. Tetapi elakkan menggunakan tork maksimum motor servo kerana itu akan merosakkan motor dalam jangka masa panjang.

Muat turun fail Percetakan 3D di bawah ini, cetak dan terus maju.

Langkah 4: Pembuatan & Pemasangan Pangkalan

Berikut adalah langkah-langkah yang boleh anda ikuti untuk fabrikasi: -

1. Potong batang logam berulir pada titik tengah menggunakan gergaji
2. Gunakan pemotong kayu untuk membuat 2 kepingan kayu berukuran 40x30cm
3. Bor lubang yang diperlukan di pangkal atas dan bawah seperti gambar di atas
4. Mula pasangkan motor DC & roda kastor di dasar bawah
5. Untuk membuat lubang segi empat tepat di pangkal atas, pertama-tama buat lubang bulat dengan penggerudi dan kemudian masukkan pemotong kayu melalui lubang & potongnya di tepi untuk membuat segi empat tepat.

jika anda tertanya-tanya mengapa lubang atas kanan diletakkan ke belakang, maka itu kerana saya tidak pasti sama ada saya akan meletakkan lengan robot di sudut kanan di bahagian tengah. Menempatkannya di pusat adalah pilihan yang lebih baik kerana keseimbangan berat badan.

Langkah 5: Pemasangan Lengan Robotik

Pemasangan Lengan Robotik memerlukan perhatian khusus. Selain pemasangan mekanikal, anda harus memastikan bahawa motor servo berada pada sudut yang betul semasa dipasang. Ikuti rajah di atas untuk memberi anda idea tentang sudut mana motor servo dipasang pada semua motor sebelum memasang apa sahaja di atas. Cuba dapatkan bahagian ini dengan betul jika tidak, anda akan memasangnya semula.

Gunakan templat kod di bawah untuk menetapkan sudut servo yang tepat menggunakan Arduino atau Nodemcu. Sudah banyak maklumat mengenai ini dalam talian jadi saya tidak akan menerangkan secara terperinci.

#sertakan

Servo servo;

int pin =; // letakkan nombor pin di mana pin data servo terpasang di arduino

batal persediaan () {

servo.attach (pin);

}

gelung kosong () {

sudut int =; // sudut yang perlu anda tetapkan

servo.write (sudut);

}

Langkah 6: Litar Pengawal Lengan

Pemasangan pengawal lengan mudah dilakukan. Saya menggunakan lengan panjang dan memasang sensor, Nodemcu & papan roti dengan jahitan. Pastikan bahawa orientasi sensor berada dalam arah yang sama seperti gambar pengawal di atas. Akhirnya, ikuti rajah litar dan muat turun kod di bawah.

Langkah 7: Litar Robot Telepresence

Ikuti rajah litar dengan cara yang sama. Periksa silang pin bekalan kuasa yang anda gunakan untuk mengelakkan litar pintas. Tetapkan voltan output penukar buck ke 7V kerana itu adalah voltan purata semua motor servo. Satu-satunya tempat yang anda boleh solder adalah terminal motor DC asas kerana ia menghabiskan banyak arus jadi perlu rapat dengan wayar elektrik yang sedikit tebal. Setelah litar selesai, kemudian anda akan memuat naik 'arm_subscriber.ino' ke Nodemcu yang menghubungkan dengan lengan dan 'base.ino' untuk dimuat naik di pangkalan Nodemcu.

Langkah 8: Aplikasi Mudah Alih

Ini adalah telefon bimbit untuk mengawal pergerakan. Apabila anda menggerakkan kayu bedik, ia menghantar koordinat X, Y pada bulatan kayu bedik ke Pubnub dan diterima oleh Nodemcu di pangkalan. Koordinat X, Y ini ditukar ke sudut dan menggunakannya kita dapat mencari arah mana robot akan pergi. Pergerakan dilakukan dengan menghidupkan / mematikan & perubahan arah kedua-dua motor. Sekiranya arahannya Maju maka kedua-dua motor maju dengan kelajuan penuh, jika kiri maka motor kiri akan mundur dan motor kanan maju dan seterusnya.

fungsi di atas boleh dilakukan dengan butang juga bukan kayu bedik tetapi saya memilih kayu bedik untuk mengawal kelajuan motor juga. Walau bagaimanapun, pin aktif saya tidak berfungsi dengan Nodemcu jadi saya meninggalkan bahagian itu. Saya telah menambahkan kod kawalan kelajuan di base.ino sekiranya sebagai komen.

Anda boleh mendapatkan fail sumber.aia di bawah yang boleh diedit menggunakan penemu aplikasi MIT. Anda perlu melakukan konfigurasi asas dalam aplikasi yang akan saya ceritakan pada langkah seterusnya.

Langkah 9: Buat Akaun di Pubnub & Dapatkan Kunci

Sekarang masanya untuk melakukan langkah terakhir iaitu mengkonfigurasi platform IoT anda. Pubnub adalah yang terbaik kerana pemindahan data berlaku dalam masa nyata dan hanya memerlukan 0.5 saat untuk dipindahkan. Lebih-lebih lagi, anda boleh menghantar 1 juta mata data setiap bulan jadi ini adalah platform kegemaran peribadi saya.

Pergi ke PubNub dan buat akaun anda. Kemudian pergi ke menu Aplikasi di menu sebelah kiri dan klik butang yang disebut "+ Buat Aplikasi Baru" di sebelah kanan. Setelah menamakan aplikasi anda, anda akan melihat gambar di atas kunci penerbit dan pelanggan. Itulah yang akan kami gunakan untuk menyambungkan peranti.

Langkah 10: Tambahkan Kunci pada Kod dan Muat Naik

Kami memerlukan 4 perkara supaya peranti dapat berkomunikasi antara satu sama lain: - pubkey, subkey, channel & wifi.

pubkey & subkey akan tetap sama di semua aplikasi Nodemcu dan mudah alih. 2 peranti yang saling berkomunikasi harus mempunyai nama saluran yang sama. Oleh kerana aplikasi dan pangkalan mudah alih berkomunikasi sehingga mempunyai nama saluran yang sama untuk pengawal dan robot. Akhirnya, anda harus meletakkan kelayakan wifi pada setiap Nodemcu supaya ia dapat menyambung ke wifi pada awalnya. Saya sudah menambah nama saluran sehingga wifi dan pub / sub kunci adalah perkara yang perlu anda tambahkan dari akaun anda.

Catatan: - Nodemcu hanya dapat terhubung dengan wifi yang dapat diakses tanpa laman web sebagai perantaraan. Walaupun untuk persembahan terakhir saya terpaksa menggunakan hotspot mudah alih kerana wifi universiti diseret.

Langkah 11: Kesimpulannya

Sekiranya anda sampai ke sini maka AWEK! Saya harap anda memperoleh sesuatu yang bernilai dari artikel ini. Projek ini mempunyai batasan kecil yang ingin saya sampaikan sebelum anda melaksanakannya. Berikut adalah beberapa perkara di bawah: -

Pergerakan Lengan Robotik secara tiba-tiba: -

Terdapat pergerakan lengan robot secara tiba-tiba. Ini kerana kelewatan 0.5 saat agar maklumat sensor dipindahkan sebagai pergerakan servo. Saya malah merosakkan 2 motor servo jadi jangan gerakkan lengan anda dengan pantas. Anda boleh menyelesaikan masalah ini dengan menambahkan langkah pertengahan antara pergerakan asal untuk membuat gerakan lancar.

Tidak berhenti pergerakan asas: -

ketika saya membuat robot bergerak ke satu arah melalui aplikasi mudah alih, robot terus bergerak ke arah yang sama walaupun saya mengangkat jari. Ini menjengkelkan kerana saya selalu terpaksa mematikan kuasa untuk menghentikan pergerakan. Saya memasukkan kod berhenti dalam aplikasi tetapi masih tidak berfungsi. Ini boleh menjadi masalah dalam aplikasi itu sendiri. Mungkin anda boleh cuba menyelesaikannya dan beritahu saya.

Tiada Suapan Video: -

Tanpa suapan video dari robot ke orang, kita tidak akan dapat menyebarkan jauh dari pengguna. Saya ingin menambahkannya pada awalnya tetapi memerlukan lebih banyak masa dan pelaburan jadi biarkan.

Kalian boleh meneruskan projek ini dengan menyelesaikan masalah di atas. Apabila anda melakukannya, beritahu saya. Perpisahan

Untuk lebih banyak projek, lawati laman web portfolio saya

Naib Johan dalam Peraduan Robotik