Kusawazisha Roboti / Roboti ya Gurudumu 3 / STEM Robot: Hatua 8

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:52

Tumejenga usawa wa pamoja na robot ya magurudumu 3 kwa matumizi ya elimu mashuleni na baada ya mipango ya elimu ya shule. Roboti hiyo inategemea Arduino Uno, ngao ya kawaida (maelezo yote ya ujenzi yaliyotolewa), kifurushi cha betri ya Li Ion (maelezo yote ya ujenzi yamepewa) au kifurushi cha betri cha 6xAA, MPU 6050, moduli ya BLE ya Bluetooth, moduli ya ultrasonic (hiari) na servo ya kusonga mkono. Pia kuna nyenzo nyingi za elimu zinazopatikana tayari kutumika katika vyumba vya darasa.

Hati iliyoambatanishwa ni maagizo yanayopewa watoto kujenga roboti katika safu ya hatua ambazo hutoa ujifunzaji wa kielimu kwa kila hatua. Hii ndio hati iliyotolewa kwa shule na baada ya programu za shule.

Kuna mazoezi 7 ambayo yanaweza kufanywa kabla ya mchoro kamili wa balaning / 3 ya magurudumu kupakiwa. Kila moja ya mazoezi huzingatia sehemu fulani ya roboti, k.m. sensa ya accerometer / gyroscope, kuingiliana na programu ya simu ya rununu kwa kutumia Bluetooth, sensa ya utaftaji, servo n.k Mazoezi yamejumuishwa katika ujenzi wa roboti, kwa hivyo wakati roboti ya kutosha imejengwa kufanya zoezi, mchoro wa zoezi hilo unaweza kupakiwa na kufanywa. Hii inasaidia kuzingatia raha ya kujenga roboti na ujifunzaji wa kielimu.

Iliamuliwa kutumia alama ya Arduino Uno ni kawaida sana na hutumiwa katika mipangilio mingi ya kielimu. Tumetumia pia, zaidi ya ngao, moduli za rafu ambazo zinapatikana kwa urahisi. Chasisi ni 3D iliyochapishwa na muundo unapatikana kwenye TinkerCAD.

Tumegundua pia kwamba roboti hii inasaidia kuhamasisha na kutoa ujasiri kwa watoto kufikiria juu ya kujenga ubunifu wao wenyewe na kwamba sio ngumu kufanya hivyo.

Michoro yote imeonyeshwa vizuri na wanafunzi wa hali ya juu wanaweza kurekebisha au kuandika michoro zao. Roboti inaweza kuunda jukwaa la jumla la kujifunza kuhusu Arduino na umeme.

Roboti pia inafanya kazi na programu ya "Vitalu vya LOFI" (https://lofiblocks.com/en/), kwa hivyo watoto wanaweza kuandika nambari hiyo katika mazingira ya picha sawa na SCRATCH.

Kumbuka video hapo juu inaonyesha mfano wa alama 1, roboti sasa inatumia programu ya Bluetooth ya RemoteXY (ambayo inapatikana kwa vifaa vyote vya Andriod na Apple), MPU 6050 sasa iko kwenye ngao ya roboti (sio kwenye kitelezi chini ya roboti - ingawa bado unaweza kuipata huko ikiwa unataka) na ina sensorer ya hiari ya ultrasonic ambayo inaweza kuingizwa kwenye ngao.

Shukrani:

(1) pembe ya lami na udhibiti wa PID unategemea programu na Brokking:

(2) Programu ya RemoteXY:

(3) Vitalu vya LOFI na programu ya LOFI Robot:

(4) silaha kulingana na jjrobots:

(5) michoro zote zimehifadhiwa kwenye Arduino Unda:

(6) Miundo ya 3D imehifadhiwa kwenye TinkerCAD:

Kanusho: Nyenzo hii hutolewa kama ilivyo, bila dhamana ya usahihi au vinginevyo vya nyenzo hii. Matumizi ya programu za tatu za iPhone na Android zilizotajwa kwenye hati hii ni hatari kwa watumiaji wenyewe. Roboti inaweza kutumia pakiti ya betri ya Lithium Ion, matumizi ya betri na pakiti ya nguvu iko kwa watumiaji wenyewe hatari. Waandishi hawatilii dhima ya upotezaji wa mtu yeyote au shirika linalotumia nyenzo hii au kutoka kwa ujenzi au utumiaji wa roboti.

Hatua ya 1: Orodha ya Sehemu

Ili kutengeneza roboti kutoka mwanzoni, kuna hatua nyingi na itachukua muda mwingi na utunzaji. Utahitaji printa ya 3D, na uwe mzuri katika kutengenezea na ujenzi wa nyaya za elektroniki.

Sehemu zinazohitajika kutengeneza roboti ni:

(1) 3D chapisha chasis na ugani wa gurudumu la caster

(2) Arduino Uno

(3) Jenga ngao ya roboti

(4) MPU 6050, moduli ya Bluetooth ya AT9 BLE, moduli ya hiari ya ultrasonic (kila kuziba ndani ya ngao)

(5) SG90 servo

(6) Motors za TT na magurudumu

(7) Jenga pakiti ya nguvu (ama kifurushi cha betri cha 6xAA au kifurushi cha betri cha Li Ion)

Faili iliyoambatanishwa inaelezea jinsi ya kupata na kujenga sehemu zote isipokuwa kifurushi cha nguvu cha Li Ion na ngao ya roboti, ambazo zimefunikwa katika hatua zifuatazo.

Hatua ya 2: Ngao ya Robot

Ubunifu wa PCB wa ngao ya roboti hufanywa huko Fritzing, iliyoambatanishwa na faili ya Fritzing ikiwa unataka kurekebisha muundo.

Zilizowekwa pia ni faili za kijinga kwa PCB ya ngao, unaweza kutuma faili hizi kwa manufaturer ya PCB kwao kutengeneza ngao.

Kwa mfano, wazalishaji wafuatayo wanaweza kutengeneza bodi 10 x za PCB kwa karibu $ 5 + postage:

www.pcbway.com/

easyeda.com/order

Pia imeambatanishwa na hati ya kutengeneza ngao hiyo.

Hatua ya 3: Ufungashaji wa Nguvu

Unaweza kujenga pakiti ya betri ya 6xAA au kifurushi cha betri ya Li Ion. Maagizo ya yote yameambatanishwa.

Kifurushi cha betri ya AA ni rahisi sana kujenga. Walakini, betri zinadumu kwa dakika 20/30 kabla ya kuhitaji kubadilishwa. Pia servo haiwezi kutumika na kifurushi cha betri ya AA kwa hivyo hakuna mkono wa kusonga.

Kifurushi cha betri cha Li Ion kinaweza kuchajiwa na hudumu takriban dakika 60 pamoja na kati ya rejareja (kulingana na uwezo wa betri iliyotumika). Walakini, kifurushi cha betri ya Li Ion ni ngumu zaidi kujenga na hutumia betri ya Li Ion, betri za Li Ion zinahitaji kushughulikiwa kwa uangalifu.

Kifurushi cha betri cha Li Ion ni pamoja na mzunguko wa kinga, ambayo inalinda betri kutoka juu na chini ya malipo na inazuia sasa max hadi 4 Amps. Inatumia pia moduli ya kuchaji ya Li Ion.

Unaweza kutumia kifurushi chochote cha betri cha Li Ion ambacho kina pato la volts takriban 7.2, lakini utahitaji kutengeneza kebo na kuziba ngao inayofaa ya roboti.

Napenda kujua ikiwa una pakiti nzuri ya nguvu mbadala. Sababu ambayo nimeunda kifurushi hiki cha Li Ion ni kwamba inatumia seli moja ya Li Ion ambayo inamaanisha kuwa ni ndogo na inaweza kushtakiwa kutoka kwa sinia yoyote ndogo ya USB au kutoka kwa bandari yoyote ya USB pamoja na kompyuta. Pakiti za umeme za Li Ion nimeona karibu voliti 7.2 zinatumia seli 2 na zinahitaji chaja maalum, ambayo huongeza gharama na sio rahisi kulipisha.

Ikiwa unachagua kujenga kifurushi cha betri cha Li Ion (au tumia kifurushi chochote cha betri ya Li Ion) unapaswa kujua maswala ya usalama na betri kama hizo, k.v.

Hatua ya 4: Mazoezi ya Roboti na Mchoro

Mara tu unapopata sehemu zote, unapotengeneza roboti unaweza kufanya mazoezi ya programu njiani ikiwa unataka. Mazoezi haya pamoja na maelezo yanapatikana kwenye Undaji wa Arduino - viungo hapo chini vinakupeleka kwenye mazoezi ya Unda Arduino - unaweza kufungua na kuhifadhi mazoezi kwenye Arduino yako Unda kuingia.

Ili kupakia michoro kwenye roboti hakikisha simu yako haijaunganishwa na roboti na Bluetooth - unganisho la Bluetooth huzuia upakiaji kutokea. Ingawa kwa ujumla haihitajiki, pini ya moduli ya Bluetooth ni 123456.

Mazoezi ya 3, 5 na 7 hutumia programu ya simu ya smart ya "LOFI" (au programu ya "BLE joystick" - ingawa programu hii haifanyi kazi kila wakati na vifaa vya Apple).

Zoezi la 8 (mchoro kamili wa roboti) hutumia programu ya simu ya smart ya "RemoteXY" kudhibiti roboti.

Mchoro wa Vitalu vya LOFI hutumia programu ya "Vitalu vya LOFI". (kumbuka programu hii inafanya kazi vizuri kwenye vifaa vya Apple).

Unapopakia zoezi kwenye Uundaji wa Arduino, pamoja na mchoro wa arduino, kuna tabo zingine kadhaa ambazo hutoa habari juu ya zoezi hilo.

Zoezi la 1: Misingi ya Arduino -unganisha taa kwenye ngao ya kudhibiti roboti nyekundu na kijani. Unaweza kufanya zoezi hili baada ya Hatua ya (3) katika ujenzi.

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

Zoezi la 2: Sensor ya Gyro - kufahamiana na gryos na accelerometers. Unaweza kufanya zoezi hili baada ya Hatua (4) katika ujenzi. Unahitaji kutumia "Serial Monitor", na kiwango cha baud kimewekwa hadi 115200.

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

Zoezi la 3: Kiungo cha Bluetooth - anzisha kiunga cha Bluetooth, tumia programu ya simu mahiri kuwasha na kuzima LED kwenye ngao ya kudhibiti roboti. Unaweza kufanya zoezi hili baada ya Hatua (5) katika ujenzi.

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

Zoezi la 4: sensor ya umbali wa Ultrasonic (hiari) - kufahamiana na sensa ya ultrasonic. Unaweza kufanya zoezi hili baada ya Hatua (5) katika ujenzi. Unahitaji kutumia "Serial Monitor", na kiwango cha baud kimewekwa hadi 115200.

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

Zoezi la 5: Utaratibu wa Servo - kufahamiana na utaratibu wa servo na kusonga mkono, tumia programu ya simu mahiri kudhibiti pembe ya mkono wa servo. Unaweza kufanya zoezi hili baada ya Hatua (8) katika ujenzi. Unahitaji kutumia "Serial Monitor", na kiwango cha baud kimewekwa hadi 115200.

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

Zoezi la 6: Motors za gari - kujifahamisha na motors, kuendesha gari za gari mbele na nyuma. Inahitaji kifurushi cha betri kuwashwa. Unahitaji kutumia "Serial Monitor", na kiwango cha baud kimewekwa hadi 115200.

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

Zoezi la 7: Gari ya Msingi - jenga gari rahisi ya magurudumu matatu (roboti iliyo na kiambatisho cha gurudumu la 3), tunatumia programu ya simu mahiri kudhibiti gari. Pia hutumia sensorer ya ultrasonic kufuata mkono wako. Unaweza kufanya hivyo kwa wakati mmoja katika ujenzi kama hapo juu. Inahitaji betri kuwashwa na kuingiza kiambatisho cha gurudumu la 3.

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

Zoezi la 8: Roboti kamili ya kusawazisha - nambari ya usawa kamili / roboti ya gurudumu tatu. Tumia programu ya simu mahiri "RemoteXY" kudhibiti roboti.

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

Mchoro wa Vitalu vya LOFI - kutumia programu ya "Vitalu vya LOFI" pakia mchoro huu kwenye roboti. Kisha unaweza kupanga roboti kwa kutumia programu ya "Vitalu vya LOFI" ambayo hutumia vizuizi vya programu sawa na SCRATCH.

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

Zoezi la 9: Roboti ya Kufuatilia Mstari. Inawezekana kuongeza sensorer mbili za ufuatiliaji wa laini, na tumia kuziba kwa njia ya ultrasonic kuunganisha sensorer za kufuatilia mstari kwenye roboti. Kumbuka, sensorer zimeunganishwa na pini za dijiti D2 na D8.

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

Zoezi la 10: Udhibiti wa Bluetooth. Kutumia Bluetooth na programu ya simu (RemoteXY) kudhibiti LED za roboti na utaratibu wa servo. Katika zoezi hili wanafunzi hujifunza juu ya Bluetooth, jinsi ya kutumia programu ya simu kudhibiti vitu halisi vya ulimwengu na kujifunza juu ya LED na mifumo ya servo.

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

Hatua ya 5: Kusawazisha Hisabati za Roboti na Muundo wa Programu

Faili iliyoambatanishwa inatoa muhtasari wa hesabu na muundo wa programu ya sehemu ya kusawazisha ya roboti.

Hisabati nyuma ya roboti ya kusawazisha ni rahisi na ya kuvutia zaidi kuliko unavyofikiria.

Kwa wanafunzi wa shule ya juu zaidi inawezekana kuunganisha hesabu za roboti za kusawazisha, na masomo ya hisabati na fizikia wanayofanya katika shule ya upili.

Katika hisabati roboti inaweza kutumika kuonyesha jinsi trigometry, utofautishaji na ujumuishaji hutumiwa katika ulimwengu wa kweli. Nambari inaonyesha jinsi tofauti na ujumuishaji umehesabiwa kwa hesabu na kompyuta, na tumegundua kuwa wanafunzi wanapata uelewa wa kina wa dhana hizi.

Katika fiziksi accelerometers na gyroscopes hutoa ufahamu juu ya sheria za mwendo, na ufahamu wa kimatendo wa vitu kama vile kwanini vipimo vya kasi ya kasi ni kelele na jinsi ya kupunguza mapungufu kama haya ya ulimwengu.

Uelewa huu unaweza kusababisha majadiliano zaidi kwa mfano, udhibiti wa PID na uelewa wa intuative wa algorthms za kudhibiti maoni.

Inawezekana kuingiza ujenzi wa roboti hii katika mtaala wa shule, au kwa kushirikiana na programu ya baada ya shule, kutoka msingi hadi wanafunzi wa kiwango cha shule ya upili.

Hatua ya 6: Kifaa cha Kutiririsha Kamera

Tumeunda kamera ya video ya rasipberry PI ambayo inaweza kushikamana na ugani wa gurudumu la caster kwa roboti. Je! Hutumia WiFi kusambaza mkondo wa video ya utiririshaji kwenye kivinjari cha wavuti.

Inatumia umeme tofauti kwa roboti na ni moduli ya pekee.

Faili hutoa maelezo ya kufanya.

Kama njia mbadala, kamera zingine za utiririshaji wa video kama vile Quelima SQ13 zinaweza kushikamana na ugani wa gurudumu, kwa mfano:

Hatua ya 7: Kutumia N20 Motors Badala ya TT Motors

Inawezekana kutumia motor N20 badala ya motor TT.

Roboti inaendesha laini na huenda haraka sana na motor N20.

Motors za N20 nilizozitumia ni 3V, 250rpm N20 motors, n.k.

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

Motors za N20 sio ngumu na hazidumu kwa muda mrefu, labda masaa 5-10 ya matumizi.

Pikipiki ya N20 inakuhitaji uchapishe 3D milima ya N20, na kuna ingizo la gurudumu kuwezesha gurudumu la TT kutoshea shimoni la axial la N20.

Milima ya N20 inaweza kupatikana kwa kutafuta "balrobot" kwenye ghala la tinkerCAD.

Hatua ya 8: