Ρομπότ Telepresence: Basic Platform (Part 1): 23 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Από randofo@madeineuphoria στο Instagram! Ακολουθήστε περισσότερα από τον συγγραφέα:

Σχετικά: Το όνομά μου είναι Randy και είμαι Community Manager σε αυτά τα μέρη εδώ. Σε μια προηγούμενη ζωή είχα ιδρύσει και λειτουργούσε το Instructables Design Studio (RIP) @ Technology Center Pier 9 της Autodesk. Είμαι επίσης ο συγγραφέας του… Περισσότερα για το randofo »

Ένα ρομπότ τηλεπαρουσίας είναι ένας τύπος ρομπότ που μπορεί να ελεγχθεί από απόσταση μέσω του Διαδικτύου και να λειτουργήσει ως υποκατάστατο για κάποιον κάπου αλλού. Για παράδειγμα, εάν βρίσκεστε στη Νέα Υόρκη, αλλά θέλετε να αλληλεπιδράσετε σωματικά με μια ομάδα ανθρώπων στην Καλιφόρνια, μπορείτε να καλέσετε ένα ρομπότ τηλεπαρουσίας στην Καλιφόρνια και να ζητήσετε το ρομπότ να είναι το stand-in σας. Αυτό είναι το πρώτο μέρος των επτά -μερική σειρά οδηγιών. Μέσα στα επόμενα δύο διδάγματα θα χτίσουμε τη βασική ηλεκτρομηχανική πλατφόρμα ρομπότ. Αυτή η πλατφόρμα αργότερα θα ενισχυθεί με αισθητήρες και πρόσθετα ηλεκτρονικά ελέγχου. Αυτή η βάση επικεντρώνεται γύρω από ένα πλαστικό κουτί που παρέχει δομή και προσφέρει εσωτερικό χώρο για την αποθήκευση ηλεκτρονικών. Ο σχεδιασμός χρησιμοποιεί δύο κεντρικούς κινητήριους τροχούς συνδεδεμένους με συνεχή servos που του επιτρέπουν να πηγαίνει προς τα εμπρός, προς τα πίσω και να περιστρέφεται στη θέση του. Για να μην ανατρέπεται από πλευρά σε πλευρά, ενσωματώνει δύο ανεμόπτερα μεταλλικών καρεκλών. Το όλο θέμα ελέγχεται από ένα Arduino. Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τα θέματα που καλύπτονται σε αυτήν τη σειρά έργων, ελέγξτε την τάξη ρομπότ, την τάξη ηλεκτρονικών και την τάξη Arduino.

Βήμα 1: Υλικά

Δεδομένου ότι πρόκειται για ένα έργο δύο μερών, έχω συμπεριλάβει όλα τα μέρη σε μια λίστα. Τα μέρη για το δεύτερο εξάμηνο θα επαναληφθούν σε αυτό το μάθημα. Θα χρειαστείτε: (x2) Servos συνεχούς περιστροφής (x1) Τυπικό σερβο (x1) Arduino (x1) 4 x υποδοχή μπαταρίας AA (x1) 2 x υποδοχή μπαταρίας AA (x6) Μπαταρία AA (x1) Βύσμα τροφοδοσίας τύπου M (x2) Τροχοί τροχού (x1) Πλαστικό κουτί (x1) Selfie stick (x1) 1/2 "φλάντζα πλάκας οροφής (x1) Μεταλλική κρεμάστρα (x2) 1/4-20 ρυθμιστικά βάσης x 7/8 "με 1-1/4" (x4) 1/4-20 παξιμάδια (x1) Ποικιλία συρρικνωμένου σωλήνα (x1) Ανάμεικτα φερμουάρ

Βήμα 2: Τρυπήστε το Servo Horn

Διευρύνετε τις εξωτερικές οπές των δύο servos συνεχούς περιστροφής με ένα τρυπάνι 1/8.

Βήμα 3: Σήμανση και τρυπάνι

Κεντράρετε την κόρβο σερβο σε έναν από τους κόμβους των τροχών 3 "και σημειώστε τις οπές στερέωσης του σερβο. Ανοίξτε αυτά τα σημάδια με ένα τρυπάνι 1/8". Επαναλάβετε για τον δεύτερο τροχό.

Βήμα 4: Επισυνάψτε

Συνδέστε με φερμουάρ τους τροχούς στα αντίστοιχα σερβοκόρνα και κόψτε τις τυχόν περιττές φερμουάρ.

Βήμα 5: Συνδέστε τα μοτέρ

Χρησιμοποιώντας τις οπές στερέωσης του κινητήρα, συνδέστε σταθερά με φερμουάρ τα δύο συνεχόμενα σερβίτσια μεταξύ τους, έτσι ώστε να καθρεφτίζονται. Αυτή η διαμόρφωση μπορεί να φαίνεται απλή, αλλά στην πραγματικότητα είναι αρκετά ισχυρή κίνηση για το ρομπότ.

Βήμα 6: Σημειώστε τα ανοίγματα των τροχών

Πρέπει να κόψουμε δύο ορθογώνια στο κέντρο του καπακιού για να περάσουμε τους τροχούς. Βρείτε το κέντρο του καπακιού, αντλώντας ένα Χ από γωνία σε γωνία. Το σημείο όπου τέμνεται αυτό το Χ είναι το κεντρικό σημείο. Από το κέντρο, μετρήστε 1-1/4 "προς τα μέσα προς μία από τις μεγαλύτερες άκρες και κάντε ένα σημάδι. Κατοπτρίστε το στην αντίθετη πλευρά. Στη συνέχεια μετρήστε 1-1/2" πάνω και κάτω από τα κεντρικά σημάδια και σημειώστε αυτές τις μετρήσεις ως καλά. Τέλος, μετρήστε 1-1/2 "προς τα έξω προς τη μακριά άκρη από κάθε ένα από τα εσωτερικά σημάδια και κάντε τρία εξωτερικά σημάδια για να αραιώσετε το εξωτερικό άκρο των γραμμών κοπής. Λάβετε υπόψη ότι δεν μπήκα στον κόπο να σημειώσω αυτές τις μετρήσεις επειδή ευθυγραμμίστηκαν τέλεια με τη γούρνα στο καπάκι για την άκρη του κουτιού. Θα πρέπει να μείνετε με ένα περίγραμμα δύο κουτιών 1-1/2 "x 3". Αυτά θα είναι για τους τροχούς.

Βήμα 7: Κόψτε τα ανοίγματα

Χρησιμοποιώντας τα σημάδια ως οδηγό, κόψτε δύο ορθογώνια ανοίγματα τροχών 1-1/2 "x 3" χρησιμοποιώντας κοπτικό κουτιού ή παρόμοια λεπίδα.

Βήμα 8: Σήμανση και τρυπάνι

Τοποθετήστε το συγκρότημα του κινητήρα στο κέντρο του καπακιού έτσι ώστε οι τροχοί να βρίσκονται στο κέντρο των δύο ορθογώνιων οπών και να μην αγγίζουν κανένα άκρο. Αφού βεβαιωθείτε ότι έχετε επιτύχει τη σωστή τοποθέτηση των τροχών, σημειώστε σε κάθε πλευρά κάθε μοτέρ. Αυτό θα χρησιμεύσει ως οδηγός τρυπανιών για τρύπες που θα χρησιμοποιηθούν για το φερμουάρ των κινητήρων στο καπάκι. Μόλις γίνουν τα σημάδια, ανοίξτε κάθε μία από αυτές τις οπές με ένα τρυπάνι 3/16.

Βήμα 9: Συνδέστε τους τροχούς κίνησης

Συνδέστε σταθερά τους σερβοκινητήρες στο καπάκι χρησιμοποιώντας τις κατάλληλες οπές στερέωσης. Απομακρύνετε τις περιττές ουρές με φερμουάρ. Έχοντας τοποθετήσει τους κινητήρες στη μέση του ρομπότ, έχουμε δημιουργήσει μια ισχυρή διάταξη κίνησης. Το ρομπότ μας όχι μόνο θα μπορεί να πηγαίνει προς τα εμπρός και προς τα πίσω, αλλά θα γυρίζει και προς τις δύο κατευθύνσεις. Στην πραγματικότητα, όχι μόνο το ρομπότ μπορεί να στραφεί αριστερά ή δεξιά διαφέροντας τις ταχύτητες των κινητήρων κατά την οδήγηση, αλλά μπορεί επίσης να περιστραφεί στη θέση του. Αυτό επιτυγχάνεται περιστρέφοντας τους κινητήρες με την ίδια ταχύτητα σε αντίθετες κατευθύνσεις. Λόγω αυτής της δυνατότητας, το ρομπότ μπορεί να πλοηγηθεί σε στενούς χώρους.

Βήμα 10: Προετοιμάστε τα ρυθμιστικά

Προετοιμάστε τα ρυθμιστικά περνώντας με σπείρωμα 1/4-20 παξιμάδια περίπου στη μέση των βιδωτών στηριγμάτων. Αυτά τα ρυθμιστικά χρησιμοποιούνται για την ισοπέδωση του ρομπότ και ίσως χρειαστεί να προσαρμοστούν αργότερα για να επιτρέψουν στο ρομπότ να κινείται ομαλά χωρίς ανατροπή.

Βήμα 11: Τρυπήστε και επισυνάψτε ρυθμιστικά

Περίπου 1-1/2 "προς τα μέσα από κάθε μια από τις κοντές άκρες του κουτιού, κάντε ένα σημάδι στο κέντρο. Τρυπήστε αυτά τα σημάδια με ένα τρυπάνι 1/4". Εισάγετε τα ρυθμιστικά μέσα από τις οπές και στερεώστε τα με 1/4 -20 καρύδια. Αυτά χρησιμοποιούνται για να διατηρούν το ρομπότ ισορροπημένο. Δεν πρέπει να είναι τόσο ψηλά ώστε οι κινητήριοι τροχοί να έχουν πρόβλημα να έρθουν σε επαφή με την επιφάνεια του εδάφους, ούτε να είναι τόσο χαμηλοί ώστε το ρομπότ να ταλαντεύεται μπρος -πίσω. Πιθανότατα θα χρειαστεί να προσαρμόσετε το ύψος τους καθώς αρχίζετε να βλέπετε πώς λειτουργεί το ρομπότ σας.

Βήμα 12: Το κύκλωμα

Το κύκλωμα είναι αρκετά απλό. Αποτελείται από δύο σερβο συνεχούς περιστροφής, ένα στάνταρ σερβο, ένα Arduino και ένα τροφοδοτικό 9V. Το ένα δύσκολο κομμάτι αυτού του κυκλώματος είναι στην πραγματικότητα το τροφοδοτικό 9V. Αντί να είναι ένας μόνο κάτοχος μπαταρίας, είναι στην πραγματικότητα ένας στηρίκτης μπαταρίας 6V και 3V σε σειρά για τη δημιουργία ενός 9V. Ο λόγος που γίνεται αυτό είναι ότι τα servos χρειάζονται πηγή ισχύος 6V και το Arduino χρειάζεται πηγή ισχύος 9V. Για να παρέχουμε ισχύ και στους δύο, συνδέουμε ένα καλώδιο στο σημείο όπου συγκολλούνται τα τροφοδοτικά 6V και 3V μαζί. Αυτό το καλώδιο θα παρέχει 6V στους κινητήρες, ενώ το κόκκινο καλώδιο που βγαίνει από την τροφοδοσία 3V, είναι στην πραγματικότητα η παροχή 9V που απαιτεί το Arduino. Όλοι μοιράζονται το ίδιο έδαφος. Αυτό μπορεί να φαίνεται πολύ μπερδεμένο, αλλά αν κοιτάξετε προσεκτικά θα δείτε ότι είναι στην πραγματικότητα αρκετά απλό.

Βήμα 13: Καλώδια τροφοδοσίας και γείωσης

Στο κύκλωμά μας, η σύνδεση ισχύος 6V πρέπει να χωριστεί με τρεις τρόπους και η σύνδεση γείωσης πρέπει να χωριστεί με τέσσερις τρόπους. Για να γίνει αυτό, θα συγκολλήσουμε τρία κόκκινα καλώδια στερεού πυρήνα σε ένα μόνο κόκκινο καλώδιο συμπαγούς πυρήνα. Θα κολλήσουμε επίσης ένα στερεό μαύρο καλώδιο πυρήνα σε τέσσερα μαύρα καλώδια συμπαγούς πυρήνα.

Χρησιμοποιούμε καλώδιο συμπαγούς πυρήνα επειδή πρέπει σε μεγάλο βαθμό να συνδεθούν σε πρίζες σερβο.

Αρχικά, κόψτε τον κατάλληλο αριθμό καλωδίων και αφαιρέστε λίγη μόνωση από το ένα άκρο του καθενός.

Περιστρέψτε μαζί τα άκρα των συρμάτων.

Συγκολλήστε αυτήν τη σύνδεση.

Τέλος, περάστε ένα κομμάτι συρρικνωμένου σωλήνα πάνω από τη σύνδεση και λιώστε το στη θέση του για να το μονώσετε.

Έχετε κολλήσει τώρα δύο λουρί καλωδίωσης.

Βήμα 14: Σύνδεση της καλωδίωσης

Συγκολλήστε μαζί το κόκκινο σύρμα από τη θήκη μπαταρίας 4 Χ ΑΑ, το μαύρο καλώδιο από τη θήκη μπαταρίας 2 Χ ΑΑ και το μονό κόκκινο σύρμα από την καλωδίωση καλωδίωσης. Μονώστε αυτήν τη σύνδεση με σωλήνα συρρίκνωσης. Αυτό θα χρησιμεύσει ως σύνδεση ισχύος 6V για τα servos. Στη συνέχεια, συγκολλήστε το μαύρο καλώδιο από τη θήκη μπαταρίας 4 X AA στο μονό μαύρο καλώδιο από την καλωδίωση γείωσης. Μονώστε το με συρρικνωμένο σωλήνα επίσης. Αυτό θα παρέχει σύνδεση γείωσης για ολόκληρο το κύκλωμα.

Βήμα 15: Συνδέστε το βύσμα τροφοδοσίας

Περιστρέψτε το προστατευτικό κάλυμμα από το βύσμα και σύρετε το κάλυμμα σε ένα από τα μαύρα καλώδια από την καλωδίωση, έτσι ώστε να μπορεί να περιστραφεί αργότερα. Συγκολλήστε το μαύρο καλώδιο στον εξωτερικό ακροδέκτη του βύσματος. Συγκολλήστε ένα 6 κόκκινο συμπαγές καλώδιο πυρήνα στον κεντρικό ακροδέκτη του βύσματος. Περιστρέψτε το κάλυμμα πίσω στο βύσμα για να μονώσετε τις συνδέσεις σας.

Βήμα 16: Πραγματοποιήστε τη σύνδεση 9V

Συγκολλήστε το άλλο άκρο του κόκκινου καλωδίου που είναι συνδεδεμένο στο φις τροφοδοσίας στο κόκκινο καλώδιο από τη μπαταρία και μονώστε το με σωλήνα συρρίκνωσης.

Βήμα 17: Τοποθετήστε τις θήκες μπαταρίας

Τοποθετήστε τις θήκες μπαταριών στη μία πλευρά του καπακιού και σημειώστε τις οπές στερέωσής τους χρησιμοποιώντας ένα μόνιμο δείκτη. Ανοίξτε αυτά τα σημάδια με ένα τρυπάνι 1/8 . Τέλος, στερεώστε τις βάσεις μπαταρίας στο καπάκι χρησιμοποιώντας 4-40 μπουλόνια επίπεδης κεφαλής και ΞΗΡΟΙ ΚΑΡΠΟΙ.

Βήμα 18: Προγραμματίστε το Arduino

Ο ακόλουθος δοκιμαστικός κώδικας Arduino θα επιτρέψει στο ρομπότ να οδηγεί εμπρός, πίσω, αριστερά και δεξιά. Έχει σχεδιαστεί μόνο για να ελέγχει τη λειτουργικότητα των συνεχόμενων σερβοκινητήρων. Θα συνεχίσουμε να τροποποιούμε και να επεκτείνουμε αυτόν τον κώδικα καθώς προχωρά το ρομπότ.

/*

Robot Telepresence - Drive Wheel Test Code Code που δοκιμάζει την εμπρός, πίσω, δεξιά και αριστερή λειτουργικότητα της βάσης ρομπότ τηλεπαρουσίας. */ // Συμπεριλάβετε τη σερβο βιβλιοθήκη #include // Πείτε στο Arduino ότι υπάρχουν συνεχείς σερβο Servo ContinuousServo1. Servo ContinuousServo2; void setup () {// Συνδέστε τα συνεχόμενα servos στις ακίδες 6 και 7 ContinuousServo1.attach (6); ContinuousServo2.attach (7); // Ξεκινήστε τα συνεχόμενα servos σε παύση // εάν συνεχίσουν να γυρίζουν ελαφρώς, // αλλάξτε αυτούς τους αριθμούς μέχρι να σταματήσουν ContinuousServo1.write (94); ContinuousServo2.write (94); } void loop () {// Επιλέξτε έναν τυχαίο αριθμό μεταξύ 0 και 3 int εύρος = τυχαίο (4); // Αλλάζει ρουτίνες με βάση τον τυχαίο αριθμό που μόλις επιλέξατε διακόπτης (εύρος) {// Εάν είναι επιλεγμένο 0 στρίψτε δεξιά και κάντε παύση για μια δεύτερη περίπτωση 0: δεξιά (); καθυστέρηση (500)? stopDriving (); καθυστέρηση (1000)? Διακοπή; // Εάν έχει επιλεγεί 1 στρίψτε αριστερά και κάντε παύση για μια δεύτερη περίπτωση 1: αριστερά (); καθυστέρηση (500)? stopDriving (); καθυστέρηση (1000)? Διακοπή; // Εάν έχει επιλεγεί το 2 προχωρήστε και κάντε παύση για μια δεύτερη περίπτωση 2: εμπρός (); καθυστέρηση (500)? stopDriving (); καθυστέρηση (1000)? Διακοπή; // Εάν έχει επιλεγεί το 3, πηγαίνετε προς τα πίσω και κάντε παύση για μια δεύτερη περίπτωση 3: προς τα πίσω (); καθυστέρηση (500)? stopDriving (); καθυστέρηση (1000)? Διακοπή; } // Παύση για ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου για σταθερότητα της καθυστέρησης του κώδικα (1). } // Λειτουργία διακοπής οδήγησης void stopDriving () {ContinuousServo1.write (94); ContinuousServo2.write (94); } // Λειτουργία οδήγησης προς τα εμπρός void forward () {ContinuousServo1.write (84); ContinuousServo2.write (104); } // Λειτουργία οδήγησης προς τα πίσω void backward () {ContinuousServo1.write (104); ContinuousServo2.write (84); } // Λειτουργία οδήγησης δεξιά void right () {ContinuousServo1.write (104); ContinuousServo2.write (104); } // Λειτουργία οδήγησης αριστερά κενό αριστερά () {ContinuousServo1.write (84); ContinuousServo2.write (84); }

Βήμα 19: Συνδέστε το Arduino

Τοποθετήστε το Arduino οπουδήποτε, στο κάτω μέρος του κουτιού. Σημειώστε και τις δύο οπές στερέωσης του Arduino και αφήστε ένα άλλο σημάδι ακριβώς έξω από την άκρη της σανίδας δίπλα σε κάθε μία από τις οπές στερέωσης. Βασικά, κάνετε δύο τρύπες για να συνδέσετε με φερμουάρ τον πίνακα Arduino στο πλαστικό κουτί. Τρυπήστε όλα αυτά τα σημάδια. Χρησιμοποιήστε τις τρύπες για να συνδέσετε το Arduino με φερμουάρ στο εσωτερικό του κουτιού. Όπως συνήθως, κόψτε κάθε περίσσεια φερμουάρ.

Βήμα 20: Συνδέστε τα καλώδια

Τώρα είναι καιρός να συνδέσουμε επιτέλους τα πάντα. Συνδέστε τα κόκκινα καλώδια 6V στην πρίζα του σερβοκινητήρα που αντιστοιχεί στο κόκκινο καλώδιο του. Συνδέστε τα καλώδια γείωσης στην αντίστοιχη μαύρη πρίζα. Συνδέστε ένα πράσινο καλώδιο συμπαγούς πυρήνα 6 στην πρίζα που ευθυγραμμίζεται με το λευκό σύρμα. Συνδέστε το άλλο άκρο του ενός από τα πράσινα καλώδια στο Pin 6 και το άλλο στην καρφίτσα 7. Τέλος, συνδέστε το βύσμα τροφοδοσίας 9v στην υποδοχή κάννης του Arduino.

Βήμα 21: Τοποθετήστε μπαταρίες

Τοποθετήστε τις μπαταρίες στις υποδοχές μπαταρίας. Λάβετε υπόψη ότι οι τροχοί θα αρχίσουν να περιστρέφονται όταν το κάνετε αυτό.

Βήμα 22: Στερεώστε το καπάκι

Βάλτε το καπάκι και σφίξτε το. Θα πρέπει τώρα να έχετε μια πολύ απλή πλατφόρμα ρομπότ που πηγαίνει μπροστά, πίσω, αριστερά και δεξιά. Θα επεκταθούμε περαιτέρω σε αυτό στα επόμενα μαθήματα.

Βήμα 23: Αντιμετώπιση προβλημάτων

Εάν δεν λειτουργεί, ελέγξτε την καλωδίωσή σας σύμφωνα με το σχηματικό. Εάν εξακολουθεί να μην λειτουργεί, ανεβάστε ξανά τον κώδικα. Εάν ακόμη και αυτό δεν το κάνει να λειτουργεί, ελέγξτε αν είναι αναμμένο το πράσινο φως στο Arduino. Εάν δεν είναι, πάρτε νέες μπαταρίες. Εάν λειτουργεί ως επί το πλείστον, αλλά δεν σταματά εντελώς μεταξύ των κινήσεων, τότε πρέπει να προσαρμόσετε την επένδυση. Με άλλα λόγια, το σημείο μηδέν στο μοτέρ δεν έχει διαμορφωθεί τέλεια, οπότε δεν θα υπάρξει ποτέ ουδέτερη θέση που θα τον διακόψει. Για να το διορθώσετε, βάλτε το μικρό βιδωτό ακροδέκτη στο πίσω μέρος του σερβο και τσιμπήστε το απαλά μέχρι ο κινητήρας να σταματήσει να περιστρέφεται (ενώ βρίσκεται σε παύση). Αυτό μπορεί να διαρκέσει λίγο για να γίνει τέλειο. Στο επόμενο εκπαιδευτικό της σειράς θα προσαρτήσουμε μια σερβο-ρυθμιζόμενη θήκη τηλεφώνου.