O'z-o'zini muvozanatlaydigan robot: 6 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:27

Bu yo'riqnomada biz sizga maktab loyihasi sifatida o'z-o'zini muvozanatlaydigan robotni qanday yasashni ko'rsatamiz. U boshqa robotlarga asoslangan, masalan, nBot va boshqa Instructable. Robotni Android smartfonidan Bluetooth ulanishi orqali boshqarish mumkin. Bu ko'rsatma faqat qurilish jarayonini qamrab olgani uchun, biz kod va elektronikaning texnik ma'lumotlarini qamrab oladigan hujjat ham yozdik. Shuningdek, u ishlatilgan manbalarga havolalarni o'z ichiga oladi, shuning uchun agar hujjat siz uchun etarli bo'lmasa, ularni ko'rib chiqishingiz mumkin.

Loyihaning barcha bosqichlarini bajarish uchun sizga 3D bosib chiqarish ko'nikmalari yoki g'ildiraklarni motorga ulashning boshqa aqlli usuli kerak bo'ladi.

1 -qadam: talablar

Robot Martinez cho'tkasi bo'lmagan gimbal boshqaruv paneliga asoslangan. Bu taxtaning ozgina farqlari bor, lekin sizda ATmega328 chipli va L6234 dvigatelli kontroller bo'lsa, yaxshi bo'ladi. Agar siz "Google Images" dan "Martinez taxtasi" ni qidirsangiz, pin sarlavhalari yoki teshiklari o'rniga, IMU chipi va/yoki batareyasi uchun oson ulagichi bo'lgan ba'zi taxtalarni ko'rasiz. Oxirgi holatda, agar siz sarg'ish pimlarini buyurtma qilsangiz, bu juda foydali bo'ladi, keyin siz ularni teshiklarga lehimlashingiz mumkin.

Partiya ro'yxati

Ushbu ro'yxatdagi ba'zi narsalar veb -do'konlarga havolalarni o'z ichiga oladi.

• Nazoratchi: Martinez BoardDX.com (shuningdek, O'IH va sarlavhali pinlar bilan birga keladi).
• IMU: MPU6050
• Batareya (450 mAch 3S LiPo batareyasi) Eslatma: sizga 3S LiPo zaryadlovchi kerak bo'ladi eBay.com
• 2x Dvigatel: cho'tkasi bo'lmagan dvigatel 2208, KV100DX.com
• G'ildiraklar (siz ularni mavjud o'yinchoqlar yoki LEGOdan olishingiz mumkin)
• 6x M2 vida 5 mm
• 8x M3 vint (uzunligi tashqi ko'rinishingiz uchun materialga bog'liq, qo'shimcha uzun bo'lishi kerak)
• Bluetooth chipi HC-05 (faqat yalang'och chip emas, balki ketma-ket interfeysli platasi o'rnatilgan bo'lishi kerak) MUHIM: Chipda KEY yozilgan pin borligiga ishonch hosil qiling.
• Simlar: Ayol -ayol DuPont 20 ta simdan iborat paket sotib olish etarli bo'ladi
• Velcro lenta
• Tekshirgichni kompyuterga ulash uchun USB kabel
• Majburiy emas: pinsDX.com sarlavhasi (siz ularni kerakli uzunlikka kesishingiz yoki buzishingiz mumkin)
• Plastik yuvish va ajratgichlar

Nihoyat, barcha komponentlarni ushlab turadigan tuzilmani yaratish uchun sizga akril, yog'och yoki karton bilan yopishtiruvchi yoki lenta kerak bo'ladi.

2 -qadam: Bluetooth chip konfiguratsiyasi

Barcha qismlarga ega bo'lgandan so'ng, Bluetooth chipini sozlash vaqti keldi. Kompyuterga ulanish uchun boshqaruv paneli va Arduino IDE -ni ulash uchun sizga USB kabeli kerak bo'ladi.

Buning uchun siz faylni yuklab olishingiz kerak bo'ladi:

HC-05_Serial_Interface.ino

Keyin quyidagi bosqichlarni bajaring:

1. Tekshirgichni kompyuterga USB kabeli bilan ulang.
2. Arduino IDE bilan.ino faylini oching.
3. IDE -da Tools, Board -ga o'ting va Arduino/Genuino Uno -ga o'rnatilganligiga ishonch hosil qiling.
4. Endi Tools, Port -ga o'ting va uni boshqaruvchi ulangan MAQOMOTI portiga o'rnating. Odatda faqat bitta port mavjud. Agar bir nechta bo'lsa, qaysi menejer ekanligini bilish uchun Device Manager -ni (Windows -da) tekshiring.
5. Endi IDE -dagi Yuklab olish tugmasini bosing va yuklash tugashini kuting. Keyin USB kabelini kompyuterdan yoki tekshirgichdan uzing.

Buni qilganingizdan so'ng, HC-05 ni DuPont kabellari yordamida quyidagicha ulang:

HC-05 boshqaruvchisi

KEY +5V GND GND TXD RX RXD TX

Endi USB kabelini qayta ulang, so'ng HC-05 ning VCC pinini tekshirgichdagi boshqa +5V ga ulang. LED ~ 1 soniya oralig'ida yonib turishi kerak.

Arduino IDE -da, to'g'ri COM portini tanlang, so'ng asboblar, ketma -ket monitor -ga o'ting.

Seriya monitoridagi "Satrni tugatish" parametrini NL va CR ga o'rnating. Baud tezligini 38400 ga o'rnating. Endi siz Bluetooth chipiga sozlash buyruqlarini yuborish uchun ketma -ket monitordan foydalanishingiz mumkin. Bu buyruqlar:

AT Ulanishni tekshiring

AT+NAME Bluetooth displey nomini AT/UART -ni oling/o'rnating AT+ORGL qabul qilish/sozlash tezligini AT+ORGL Zavod sozlamalarini tiklash AT+PSWD Bluetooth parolini oling/o'rnating.

Bluetooth qurilmasining nomini, parolini va tezligini o'zgartirish uchun quyidagi buyruqlarni yuboring:

AT+NAME = "Misol nomi"

AT+PSWD = "PassWord123" AT+UART = "230400, 1, 0"

Ism va parol parametrlari xohlaganingizga o'rnatilishi mumkin, faqat yuqorida ko'rsatilgan buyruq yordamida bod tezligini belgilang. Bu uni 230400 bodga o'rnatadi, 1 to'xtash biti va pariteti yo'q. Hammasini sozlaganingizdan so'ng, USB kabelini qayta ulang (sozlash rejimidan chiqish uchun) va telefoningizni chipga ulashga harakat qiling. Agar hamma narsa yaxshi bo'lsa, USB kabelini ajratib oling va keyingi bosqichga o'ting.

3 -qadam: g'ildiraklarni motorga ulash

Ushbu loyihada ishlatilgan g'ildiraklar kelib chiqishi noma'lum (ular tortmasida boshqa narsalar bilan birga yotardi). G'ildiraklarni dvigatellarga mahkamlash uchun biz dvigatellarning burama teshiklariga mos keladigan bo'lakni 3D formatida chop etdik. Parchalar har bir dvigatel uchun 5 millimetrli 2M uchta vint yordamida vidalanadi. Ikkala bo'lakda ham g'ildirak o'qlarining teshiklariga mos keladigan pin bor.

SolidWorks modeli kiritilgan. Ehtimol, siz uni g'ildiraklaringiz uchun o'zgartirishingiz yoki g'ildiraklarga mos keladigan boshqa amaliy echim topishingiz kerak bo'ladi. Masalan, siz Dremel -dan foydalanib, dvigatel bilan bir xil o'lchamdagi tuynukni o'yishingiz mumkin (yoki uni kichikroq qilib qo'yish uchun), keyin siz motorni g'ildirakka bosishingiz mumkin. Agar siz buni rejalashtirmoqchi bo'lsangiz, bu ish uchun tegishli g'ildiraklarni oling.

4 -qadam: tashqi ko'rinishni yaratish

Tashqi ko'rinish uchun ikkita yog'och bo'lagi ishlatilgan va bir xil shaklga kesilgan. Boshlash uchun biz dvigatelning atrofini bo'lakning pastki markaziga belgiladik. Keyin biz har bir burchakni 45 graduslik chiziq bilan belgilab qo'ydik va dvigatel pastki markazda o'tirishi uchun etarli joy qoldirganmiz. Keyin biz ikkita yog'och bo'lakni mahkamladik va burchaklarini arraladik. Ishlarni tugatish uchun biz burchaklarni silliq qilib, bo'laklarni olib tashlash uchun zımparaladik.

Endi vintlardek va dvigatelning orqa qismidan chiqadigan o'q uchun teshiklarni burish vaqti keldi. Agar siz burg'ulash paytida yog'och bo'laklarini bir -biriga mahkamlasangiz, har bir teshikni faqat bir marta burishingiz kerak bo'ladi.

Vintli teshiklarning tartibini tuzish uchun biz qog'ozdan foydalanganmiz va uni dvigatelning orqa tomoniga qo'yganmiz va qalam yordamida vintlardek teshiklarga, to'g'ridan -to'g'ri qog'oz orqali bosganmiz. Keyin to'rtta vintli teshikli qog'oz bo'lagi yog'ochga joylashtirildi, shunda biz burg'ulash kerak bo'lgan joylarni belgilab oldik. Teshiklarni burg'ilash uchun 3, 5 mm matkapdan foydalaning. Endi qalam va o'lchagichdan foydalanib, bu teshiklarning o'rtasini toping va 5 mm matkap yordamida o'q uchun teshik yarating. Dvigatellarni M3 vintlar bilan ulang, lekin bitta dvigateldan kengroq vintlardek qoldiring.

Dvigatel ulagichi va simni robotning ichiga olish uchun biz dvigateldan biroz yuqoriroq 8 mm teshik ochdik. Simlarni haddan tashqari zo'riqtirmasdan burish uchun etarli joy borligiga ishonch hosil qiling.

(Yaqin) mukammal nosimmetrik tashqi ko'rinish yaratish uchun iloji boricha aniq ishlash muhim

5 -qadam: Komponentlarni o'rnatish

Yog'ochga vertikal markaz ko'rsatmasini belgilang, shunda siz komponentlarni o'rtasiga qo'yishingiz mumkin. Velcro lenta yordamida hamma narsani yog'ochga yopishtirishingiz mumkin. Robotimizda biz boshqaruv panelini mahkamlash uchun kichik murvat va yong'oqlardan foydalanardik, lekin siz ham velcro lentasidan foydalanishingiz mumkin (bizda tekshirgichni biriktirganimizda hali u yo'q edi). Qurilish tugagandan so'ng USB kabelini ulashingiz mumkinligiga ishonch hosil qiling.

Biz tekshirgichni USB portini pastga qaratib markazga joylashtirdik, shunda biz kabelni g'ildiraklar orasidan ulashimiz mumkin edi. Siz uni tomonlardan biriga ko'rsatishingiz mumkin.

Batareyani iloji boricha balandroq joylashtiring, shunda robot eng og'ir bo'ladi. Bundan tashqari, zaryadlash portini chekkaga yaqin, etib boradigan joyga qo'ying.

Bluetooth chip

Bluetooth chip VCC pinini boshqargichdagi +5V ga, Bluetooth GND ni esa boshqaruvchining GND ga ulang. Tekshirgichning TXD pimi Bluetooth RX -ga o'tadi va boshqaruvchidagi RXD -pin Bluetooth TX -piniga o'tadi. Keyin Bluetooth chipini yog'och panelning bir joyiga yopishqoq lenta yordamida yopishtiring.

Harakat chipi

Harakat chipining ikkita vintli teshigi bor, shuning uchun biz chipni ajratgich yordamida biriktirdik, shunday qilib chipning o'rtasi dvigatel markazining ustiga tushadi. Yo'nalish muhim emas, chunki robot yuklash paytida o'zini sozlaydi. Tarmoqning qisqa tutashuvini oldini olish uchun vint boshining tagida plastik yuvish vositasini ishlatganingizga ishonch hosil qiling.

Keyin pinlarni tekshirgichga ulash uchun DuPont simlaridan foydalaning. Har bir pin nazorat chipida xuddi harakat chipida bo'lgani kabi belgilanadi, shuning uchun uni ulash juda tushunarli.

Quvvat kaliti

Quvvat tugmachasini ulash oson. Biz eski qurilmadan bittasini oldik va uni platasidan olib tashladik. Uni robotning quvvat tugmasi sifatida ishlatish uchun siz batareyaning musbat simini kalitning yon tomonidagi piniga ulaysiz (bu uch pinli kalit). Keyin markaziy pinni tekshirgichning ijobiy quvvat kirishiga ulang. Biz DuPont simlarini kalitga lehimladik, shunda batareyaning o'zi kalitga doimiy ravishda ulanmagan.

Yonlarni ulash

Endi siz komponentlarning joylashishini bilasiz va sizda robotning ikki tomoni bor. Robotni qurishning oxirgi bosqichi ikki tomonni bir -biri bilan bog'lash bo'ladi. biz uchta yog'ochdan yasalgan to'rtta to'plamni bir -biriga yopishtirdik va yon tomonlarga burab qo'ydik, shunda bizning harakat chipimiz robotning o'rta o'qida edi. Aytish kerakki, agar material etarlicha kuchli bo'lsa, unchalik muhim emas. Massa markazining balandligini yanada oshirish uchun siz yuqoridan og'irroq ulanishni ishlatishingiz mumkin. Ammo massa markazining vertikal holatidan farqli o'laroq, gorizontal o'qning yuqori qismida gorizontal o'qni iloji boricha ushlab turish kerak, chunki gorizontal markaz uchun harakat chipini kodlash ancha qiyin bo'ladi. ommaviy ko'chirilgan.

Endi siz kodni yuklashga va boshqaruvchini sozlashga tayyormiz.

6 -qadam: Kodni yuklash va sozlash

Kodni yuklash uchun sizga Arduino IDE o'rnatilgan kompyuter kerak. Quyidagi.ino faylini yuklab oling va uni Arduino IDE bilan oching. Uni tekshirgichga yuklash Bluetooth sozlamalari kodi bilan bo'lgani kabi amalga oshiriladi.

Robotning ishlashi uchun siz Play Store -dan "Joystick bluetooth Commander" ilovasini yuklab olishingiz kerak. Robotning kuchini yoqing va erga, oldinga yoki orqaga qo'ying. Ilovani ishga tushiring va Bluetooth chipiga ulaning. Datafield 1 robot o'zini kalibrlashdan keyin XXX dan READY ga o'tadi (uni yon tomoniga qo'yish uchun 5 soniya, so'ngra 10 soniya kalibrlash). Robotni ilovadagi 1 -tugmani bosib yoqishingiz mumkin. Endi robotni vertikal holda erga qo'ying va dvigatellar yoqilganini sezganingizda qo'yib yuboring. Bu vaqtda robot o'zini muvozanatlay boshlaydi.

Robot endi sozlashga tayyor, chunki uning barqarorligi unchalik yaxshi emas. Siz sinab ko'rishingiz mumkin, agar u qo'shimcha sozlamasiz ishlasa, lekin u to'g'ri ishlashi uchun robotni biznikiga o'xshash qilib qo'yishi kerak. Shunday qilib, ko'p hollarda siz robotni eng yaxshi ishlashi uchun tekshirgichni sozlashingiz kerak. Vaqt ko'p bo'lishiga qaramay, bu juda oson. Buni qanday qilish kerak:

Tekshirish moslamasini sozlash

Kodning biror joyida siz k dan boshlanadigan 4 ta o'zgaruvchini topasiz. Bular kp, kd, kc va kv. Boshlash uchun barcha qiymatlarni nolga qo'ying. O'rnatish uchun birinchi qiymat kp. Standart kp qiymati - 0,17. Buni 0,05 kabi ancha pastroq qilib belgilashga harakat qiling. Robotni o'chiring, kodni yuklang va u qanday qilib muvozanatni saqlashga harakat qilayotganini ko'ring. Agar u oldinga tushib qolsa, qiymatini oshiring. Buning eng aqlli usuli - interpolatsiya qilish:

1. Qiymatni pastroq qilib qo'ying va sinab ko'ring
2. Qiymatni yuqori narsaga qo'ying va sinab ko'ring
3. Qiymatni ikkalasining o'rtacha qiymatiga qo'ying va sinab ko'ring
4. Endi u past yoki yuqori qiymat bo'yicha yaxshiroq muvozanatlanganligini va o'rtacha qiymatini va joriy qiymati va u yaxshiroq ishlaganini aniqlashga harakat qiling.
5. Shirin joy topmaguningizcha davom eting

Kp qiymatining eng yaxshi joyi- bu past va ortiqcha kompensatsiyalanish chegarasi. Shunday qilib, ba'zida u oldinga yiqilib tushadi, chunki u tezlikni ushlab tura olmaydi, boshqa vaqtda esa u orqaga qarab yiqilib tushadi, chunki u boshqa tomonga o'tib ketadi.

Kp qiymatini o'rnatganingizdan so'ng, kd ni o'rnating. Buni kp bilan bo'lgani kabi qilish mumkin. Robot deyarli muvozanatlanmaguncha bu qiymatni oshiring, shunda u yiqilib tushguncha oldinga va orqaga buriladi. Agar siz uni juda baland qilib qo'ysangiz, uni muvozanatga keltirishingiz mumkin, lekin muvozanat haddan tashqari buzilganda, u qulab tushadi (masalan, uni bosganingizda). Shunday qilib, u juda muvozanatli emas, lekin juda yaqin bo'lgan joyni topishga harakat qiling.

Siz taxmin qilganingizdek, boshqaruv moslamasini sozlash bir necha urinishlarni talab qilishi mumkin, chunki har bir yangi o'zgaruvchining kiritilishi qiyinlashadi. Shunday qilib, agar u ishlamaydi deb o'ylasangiz, boshidan boshlang.

Endi kvni sozlash vaqti keldi. Robot tebranishni to'xtatadigan, muvozanatli bo'ladigan va yengil surish bilan kurasha oladigan qiymatni topmaguningizcha, buni interpolyatsiya qiling. Agar u juda baland bo'lsa, u barqarorlikka salbiy ta'sir qiladi. Kv va kp bilan o'ynab ko'ring, u eng barqaror nuqtani topadi. Bu sozlashning eng ko'p vaqt talab qiladigan bosqichi.

Oxirgi qiymat kc. Bu qiymat robotni bosish yoki boshqa biror narsani kompensatsiya qilgandan so'ng, oxirgi holatiga qaytaradi. Siz bu erda bir xil interpolatsiya usulini sinab ko'rishingiz mumkin, lekin ko'p hollarda 0.0002 juda yaxshi ishlashi kerak.

Bo'ldi shu! Sizning robotingiz hozir tayyor. Robotni boshqarish uchun smartfoningizdagi joystikdan foydalaning. Ehtiyot bo'ling, lekin oldinga siljish robotni ag'darib yuborishi mumkin. Buni iloji boricha qoplash uchun boshqaruvchi o'zgaruvchilari bilan o'ynang. Eng mantiqiy qadam bu kp qiymatini ko'rib chiqish bo'ladi, chunki bu robotning hozirgi burchagini to'g'ridan -to'g'ri qoplaydi.

LiPo batareyalari haqida muhim eslatma

LiPo batareyasining kuchlanishini muntazam tekshirish tavsiya etiladi. LiPo batareyalari 3S LiPo-dagi 9 voltli har bir kameraga 3 voltdan kam zaryadsizlanishi kerak. Agar har bir hujayradagi kuchlanish 3 voltdan pastga tushsa, batareyaning doimiy quvvati yo'qoladi. Agar voltaj har bir uyaga 2,5 voltdan pastga tushsa, batareyani chiqarib tashlang va yangisini sotib oling. 2,5 voltdan past bo'lgan LiPo batareyasini zaryad qilish xavflidir, chunki ichki qarshilik juda yuqori bo'ladi, natijada batareyaning qizib ketishi va zaryad olayotgan paytda yong'in xavfi bo'lishi mumkin..