Udhibiti wa mbali 6WD Roboti yote ya Mandhari: Hatua 10 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:54

Roboti nyingi nilizojenga hadi sasa zilikuwa roboti 4 za magurudumu zenye uwezo wa kubeba kilo kadhaa. Wakati huu niliamua kuunda roboti kubwa ambayo itashinda kwa urahisi vizuizi anuwai na itaweza kusonga na mzigo wa angalau kilo kumi. Nilidhani pia kuwa roboti inapaswa kuweza kukabiliana na ardhi ngumu kama mchanga, theluji na kifusi. Ili kuwezesha, niliunda chasisi ya magurudumu 6 iliyo na motors 6 za nguvu ya juu ya kutosha na dereva mzuri wa gari na usambazaji wa umeme. Pia nilitaka roboti yangu kudhibitiwa kutoka umbali mrefu (angalau mita 200) kwa hivyo nilitumia mtoaji na mpokeaji mzuri wa 2.4GHz.

Mara tu mahitaji yote hapo juu yalipotimizwa na majaribio ya kwanza kufanikiwa, niliamua kupanua mradi huo na giligili na kamera mbili. Shukrani kwa picha kutoka kwa kamera unaweza kudhibiti robot hata ikiwa haijulikani. Kipengele hiki kinaruhusu mwendeshaji wa roboti kufanya kazi za ukaguzi wa kijijini katika maeneo ambayo ni ngumu kufikia au ni hatari kwa wanadamu.

Kutoka kwa maelezo ya mradi huu utajifunza jinsi ya:

• jenga chasisi ya magurudumu 6 yenye uwezo wa kusafirisha angalau kilo kumi na mbili

  • hukuruhusu kusafirisha vitu vizito
  • matumizi ya kibiashara iwezekanavyo na sio tu roboti kama toy!

• dhibiti kwa mbali roboti kama hiyo kutoka umbali mrefu

  • funga transmita ya 2.4 GHz na mpokeaji
  • soma amri kutoka kwa mpokeaji wa 2.4 GHz kupitia Arduino
  • udhibiti wa msimamo wa roboti

• weka hakikisho kutoka kwa kamera kwenye kompyuta yako au smartphone

  utekelezaji wa usambazaji wa video wa masafa marefu kwa 5.8 GHz

Vigezo vya Robot (toleo la msingi):

• Vipimo vya nje (LxWxH): 405x340x120 mm
• Uzito wa jumla: 5 kg
• Kibali cha ardhi: 45 mm

Toleo la kupanuliwa (na hila na kamera):

• Vipimo vya nje (LxWxH): 405x340x220 mm (robot iliyoandaliwa kwa usafirishaji)
• Uzito wa jumla: 6.5 kg

Hatua ya 1: Orodha ya Sehemu na Vifaa

Chassis ya roboti imetengenezwa kabisa kutoka kwa aluminium na duralumin. Katika mradi huu nilitumia magurudumu 6 ya Lori ya Monster yenye kipenyo cha 125 mm ambayo inafanya iwe rahisi kushinda vizuizi vidogo. Roboti inaendeshwa na 6 high-power 12 V brashi DC motors (180 RPM, 27 kg-cm) na gia za chuma. Kama dereva wa gari unaweza kutumia dereva yeyote anayeweza kutoa sasa inayoendelea ya angalau 10A kwa kila gari mfano: VNH2SP30, BTS7960B.

Sehemu zinahitajika katika mradi huu:

1. Kupunguza Gia kubwa ya Torque DC Motor 12V 180RPM x6
2. Kontakt ya Magari ya 6mm Hex DC x6
3. Kuacha Dharura Kubadilisha x1
4. Kitufe cha Kubadilisha Kitufe cha Nguvu cha pua X2
5. 7.4V 2700mAh 10C Lipo Betri x1
6. 11.1V 5500mAh 3S 45C Lipo Betri x1
7. Dereva wa Magari mfano: VNH2SP30 x6 au BTS7960B x2
8. Arduino mega 2560 x1
9. Rim ya Magurudumu na Matairi HSP 1:10 Monster Lori x2
10. Bodi ndogo ya USB x1

Udhibiti:

1. FrSky TARANIS Q X7 2.4GHz 7CH Transmitter x1
2. FrSky V8FR-II 2.4GHz Mpokeaji x1

Vifaa (chasisi):

1. Karatasi ya Duralumin 2mm nene (LxW): 345x190 mm x2
2. Bracket ya umbo la aluminium yenye umbo la L 2mm nene: 190x40x20 mm x2
3. Bracket ya umbo la aluminium yenye umbo la C 2mm nene: 341x40x20 mm x2

4. Karanga na bolts:

   • M3 10 mm x10
   • M2 6 mm x8

Zana:

HILDA Umeme wa Mini Drill

Toleo lililopanuliwa:

1. Kamera ya RunCam Split x1
2. 2 mhimili gimbal x1
3. Mkono wa Robotic x1
4. Kifurushi cha chuma cha roboti x1
5. VL53L0X Laser ToF Sensor x1

Hatua ya 2: Kukusanya Chassis ya Robot

Kukusanyika kwa chasisi ya robot ni rahisi sana. Hatua zote zinaonyeshwa kwenye picha hapo juu. Utaratibu wa shughuli kuu ni kama ifuatavyo.

1. Piga mashimo 3 na kipenyo cha milimita 13 kwa profaili za aluminium za upande (Mashimo ya shimoni la motor)
2. Piga mashimo 6 na kipenyo cha milimita 3 kwa profaili za aluminium za upande (Mashimo ambayo hufunga motors kwa wasifu)
3. Parafuja motors DC kwa profaili za aluminium za upande
4. Piga maelezo ya alumini ya upande na motors DC kwa msingi
5. Piga wasifu wa mbele na wa nyuma kwa msingi
6. Sakinisha swichi muhimu za umeme na vifaa vingine vya elektroniki (tazama sehemu inayofuata)

Hatua ya 3: Uunganisho wa Sehemu za Elektroniki

Mdhibiti mkuu katika mfumo huu wa elektroniki ni Arduino Mega 2560. Ili kuweza kudhibiti motors sita nilitumia Madereva mawili ya Magari ya BTS7960B (H-Bridges). Motors tatu kila upande zimeunganishwa na dereva mmoja wa gari. Kila Dereva wa Magari anaweza kupakiwa na sasa hadi 43A ambayo inatoa kiwango cha kutosha cha nguvu hata kwa roboti ya rununu inayotembea juu ya ardhi mbaya. Mfumo wa elektroniki una vifaa vyanzo viwili vya nguvu. Moja ya kusambaza motors DC na servos (LiPo betri 11.1V, 5500 mAh) na nyingine kusambaza Arduino, moduli ya bluetooth, kamera ya fpv na sensorer (LiPo betri 7.4V, 2700 mAh).

Uunganisho wa moduli za elektroniki ni zifuatazo:

BTS7960 -> Arduino Mega 2560

• Pikipiki_R_EN - 22
• Pikipiki_LEN - 23
• MotorLeft_R_EN - 26
• MotorLef_L_LEN - 27
• Rpwm1 - 2
• Lpwm1 - 3
• Rpwm2 - 4
• Lpwm2 - 5
• VCC - 5V
• GND - GND

Mpokeaji wa FrSky V8FR-II 2.4GHz -> Arduino Mega 2560

• ch2 - 7 // Aileron
• ch3 - 8 // Elevator
• VCC - 5V
• GND - GND

Uunganisho wa waya kati ya mpokeaji wa 2.4 GHz na Arduino umeonyeshwa kwenye mchoro wa wiring hapo juu. Unganisha waya za nguvu za 5V na GND kutoka Arduino hadi pini za mpokeaji + (VCC) na - (GND) mtawaliwa. Kwa kuongeza, lazima uunganishe njia za mpokeaji zilizotumiwa (ch2 na ch3) kwenye pini za dijiti za Arduino (k. 7 na 8 kama vile katika programu). Ikiwa unaanza tu kujifunza elektroniki na haujui jinsi ya kuunganisha usambazaji wa umeme, swichi na dereva wa gari, mchoro huu wa wiring kutoka kwa mradi wangu kama huo utasaidia. Kabla ya kuanza kudhibiti roboti kutoka kwa transmita ya 2.4 GHz Taranis Q X7 2.4GHz unapaswa hapo awali kumfunga mtumaji na mpokeaji. Utaratibu wa kumfunga umeelezewa kwa undani kwenye video yangu.

Hatua ya 4: Arduino Mega Code

Nimeandaa programu zifuatazo za Arduino:

• Mtihani wa Mpokeaji wa RC 2.4GHz
• Udhibiti wa Robot wa 6WD

Programu ya kwanza "Mtihani wa Mpokeaji wa RC 2.4GHz" itakuruhusu kuanza na kukagua mpokeaji wa 2.4 GHz iliyounganishwa na Arduino, "Udhibiti wa Roboti ya 6WD" ya pili inaruhusu kudhibiti harakati za roboti. Kabla ya kukusanya na kupakia programu ya sampuli, hakikisha kuwa umechagua "Arduino Mega 2560" kama jukwaa lengwa kama inavyoonyeshwa hapo juu (Arduino IDE -> Zana -> Bodi -> Arduino Mega au Mega 2560). Amri kutoka kwa transmitter ya Taranis Q X7 2.4 GHz zinatumwa kwa mpokeaji. Njia 2 na 3 za mpokeaji zimeunganishwa kwenye pini za dijiti za Arduino 7 na 8 mtawaliwa. Katika maktaba ya kawaida ya Arduino tunaweza kupata kazi "pulseIn ()" ambayo inarudisha urefu wa mapigo katika microseconds. Tutatumia kusoma ishara ya PWM (Pulse Width Modulation) kutoka kwa mpokeaji ambayo ni sawia na kuelekeza kwa mtumaji fimbo ya kudhibiti. Kazi ya pulseIn () inachukua hoja tatu (pini, thamani na muda wa kumaliza):

• pini (int) - idadi ya pini ambayo unataka kusoma mapigo
• thamani (int) - aina ya mapigo ya kusoma: ama ya juu au ya chini
• muda wa kumaliza (int) - idadi ya hiari ya mikrofoni kusubiri mapigo kukamilika

Thamani ya kusoma ya kunde inasomwa kwa ramani kati ya -255 na 255 ambayo inawakilisha mbele / nyuma ("songaValue") au pinduka kulia / kushoto ("turnValue") kasi. Kwa hivyo, kwa mfano ikiwa tunasukuma fimbo ya kudhibiti mbele kabisa tunapaswa kupata "moveValue" = 255 na kusukuma nyuma kabisa kupata "moveValue" = -255. Shukrani kwa aina hii ya udhibiti, tunaweza kudhibiti kasi ya mwendo wa roboti katika safu kamili.

Hatua ya 5: Upimaji wa Robot ya rununu

Video hizi zinaonyesha vipimo vya roboti ya rununu kulingana na mpango kutoka sehemu iliyotangulia (Arduino Mega Code). Video ya kwanza inaonyesha vipimo vya roboti ya 6WD kwenye chumba changu. Roboti hii ina uwezo wa kubeba mzigo wa kilo kadhaa kwa urahisi sana, kwenye video inasafirisha chupa 8 za maji sawa na kilo 12. Roboti inaweza pia kushinda kwa urahisi vizuizi vilivyokutana njiani kama curbs kwenye maegesho ambayo unaweza kuona kwenye video ya pili. Mwanzoni mwa maagizo haya unaweza pia kuona jinsi inavyoweza kukabiliana katika eneo ngumu.

Hatua ya 6: Mifano ya Maboresho ya Kubuni

Unaweza kupanua mradi huu na vifaa vya ziada kama vile:

• mshikaji wa roboti
• mkono wa roboti (umeelezewa katika maagizo haya)
• gimbal na kamera

Hapo juu utapata video mbili zinazoonyesha maboresho yaliyotajwa. Video ya kwanza inaonyesha jinsi ya kudhibiti kamera ya kuteleza na chombo cha roboti ukitumia kipitishaji cha Taranis Q X7 2.4GHz na mpokeaji wa FrSky V8FR-II. Video inayofuata inaonyesha utangulizi wa haraka jinsi ya kuunganisha na kudhibiti gimbal ya mhimili 2 kwa kutumia seti sawa ya mpitishaji na mpokeaji kwa 2.4 GHz.

Hatua ya 7: Kuweka mkono wa Robot

Nilitengeneza mkono wa roboti mapema na kuelezea katika maagizo haya. Walakini, niliamua kurekebisha mradi wa asili kidogo na kuongeza kiwango kingine cha uhuru (kiu) na kamera ya FPV. Roboti sasa ina viungo 4 vya rotary:

• Kiu
• Kiwiko
• Bega
• Msingi

Mzunguko katika shoka 4 huruhusu kushika kwa urahisi na udanganyifu wa vitu kwenye nafasi ya kazi ya roboti. Gripper inayozunguka ambayo hufanya jukumu la mkono hukuruhusu kuchukua vitu vilivyowekwa kwa pembe tofauti. Ilifanywa na sehemu zifuatazo:

• LF 20MG 20 KG Digital Servo x1
• Servo Bracket x1
• Silinda ya Duralumin yenye unene wa 4 mm na kipenyo cha 50 mm
• Karatasi ya Duralumin 36x44 mm na unene wa 2 mm
• Bolts na karanga M3 x4
• Kamera ya FPV - RunCam OWL Plus x1

Kamera imewekwa moja kwa moja juu ya mtego ili iwe rahisi kwa mwendeshaji kunyakua vitu vidogo hata.

Hatua ya 8: Kuangalia Hali ya Roboti na Kujiandaa kwa Usafiri

Mkono wa roboti na kusimama kwa kamera zimekunjwa, ambayo inafanya usafirishaji wa roboti iwe rahisi zaidi. Jopo la nyuma la robot lina vifaa vya LED 3. Mbili kati yao zinaonyesha hali ya nguvu ya umeme, motors na servos (ndani au mbali). RGB LED ya tatu inaonyesha hali ya betri na kutofaulu. Kwa programu rahisi, robot ina vifaa vya bandari ndogo ya USB. Suluhisho hili hufanya upimaji kuwa rahisi zaidi bila hitaji la kuondoa makazi ya roboti.

Hatua ya 9: Kupitia hakikisho kutoka kwa Kamera za Wifi na Fpv

Kamera mbili ziliwekwa kwenye roboti hiyo. Kamera ya Wifi iliwekwa kwenye kishikilia aluminium inayoweza kubadilishwa nyuma ya roboti. Kamera ndogo ya fpv iliwekwa juu tu ya mshikaji wa roboti.

Kamera zinazotumiwa katika jaribio hili:

• RunCam OWL Pamoja
• Kamera ya Wifi ya XiaoMi YI

Video ya kwanza inaonyesha mtihani wa kamera zote mbili. Mtazamo kutoka kwa kamera ya wifi unaonyeshwa kwenye smartphone na maoni kutoka kwa kamera ya fpv kwenye kompyuta ndogo. Kama tunaweza kuona kwenye video, ucheleweshaji wa hakikisho ni mdogo na kwa kamera ya Wifi ucheleweshaji huu ni mkubwa kidogo.

Katika video ya pili, nilikuonyesha hatua kwa hatua jinsi ya kupata hakikisho kutoka kwa kamera ya fpv ya 5.8 GHz kwenye kompyuta yako. Picha kutoka kwa kamera imetumwa kutoka kwa mtumaji kwenda kwa mpokeaji wa 5.8 GHz. Halafu inakwenda kwa kunyakua video iliyounganishwa na kompyuta ndogo kupitia bandari ya usb na mwishowe inaonyeshwa kwenye kichezaji cha VLC.