Robot De Tracción Diferencial (Differential Drive): 10 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

La robótica de enjambre se inspira en insectos que actúan colaborativamente. Es una disciplina basada en conjuntos de robots que se coordinan para realizar tareas grupales. Los robots individualuales deben ser capaces de sensar y actuar en un ambiente real. Entre las instituciones que poseen plataformas para probar robótica de enjambre están Georgia Tech (Estados Unidos), Aalborg University (Dinamarca), y EPFL (Suiza). El robot consta de actuadores (llantas), el módulo de potencia, un conjunto de sensores (módulo de instrumentación electrónica) y un módulo de comunicación inalámbrica.

Το ρομπότ είναι σχετικό με τη σχέση κόστους, με τιμή περίπου $ 167, σε σύγκριση με τις πλατφόρμες που πληρώνουν το κόστος των $ 1000. El diseño es modular, escalable, y fue realizado for estudiantes de la Universidad del Valle de Guatemala, durante el año 2017.

Βήμα 1: Módulos Del Robot Y Listado De Materiales

El robot se divide en tres módulos:

1. Estructura y potencia eléctrica
2. Instrumentación electrónica (sensores y la programación que los gobierna)
3. Comunicación inalámbrica (WiFi)

Προετοιμασία για το ρομπότ που απαιτεί τη διαθεσιμότητα των las siguientes herramientas:

• εντυπωσιακό 3D
• cortadora láser
• fresadora de circuitos.

Ενδεχομένως, δεν χρειάζεστε υπηρεσίες, μπορείτε να ζητήσετε υπηρεσίες για να χρησιμοποιήσετε το PCBcart για το PCB, ή να υποδείξετε την εντύπωση του 3D και του corte láser.

Μπορείτε να προσθέσετε αρχεία στο Excel για να κατασκευάσετε ένα ρομπότ. Για να υπολογίσετε το ρομπότ, μπορείτε να υπολογίσετε τα έξοδά σας από την τιμή των πρώτων υλικών για την εντυπωσιακή τρισδιάστατη, cortadora, και fresadora.

En el listado hay materiales que se adquirieron en línea (mouser, adafruit, robotshop), por lo que se debe tomar en cuenta el tiempo de envío previo a la fabricación del robot.

Βήμα 2: Fabricación De Los Circuitos Impresos (PCB)

Εμπρόσθιο ρομπότ που περιλαμβάνει PCB. Se adjuntan los archivos Gerber para su fabricación.

1. Placa de potencia y control de motores, dos capas. Δυνατότητα κατασκευής PCB
2. Placa de control de sensores ultrasónicos, dos capas (Gerber PCB control ultrasonicos final.zip)
3. Placa de módulos WiFi, Teensy, IMU*, una capa (Gerber PCB modulos final.zip)

* Η IMU είναι προαιρετική. Συστήνεται η χρήση των 9 βαθμών για την ελευθερία του αγωγού, το γυροσκόπιο και το μαγνητόμετρο. Se realizaron pruebas con una de 6 DOF y no se obtuvieron resultados satisfactorios.

Si no se cuenta con una fresadora de circuitos, se debe tomar en cuenta el tiempo de fabricación y de envío de un servicio en línea.

Si se desea modificar las placas antes de mandarlas a fabricar, se adjuntan los archivos para modificar las placas.

Συνιστάται:

Soldar de primero los componentes SMD mas pequeños hasta los mas grandes.

Χρησιμοποιήστε τον εξοπλισμό για την πραγματοποίηση πωλήσεων SMD.

Github del proyecto

Βήμα 3: Impresión De Piezas 3D Y Corte Láser

Para el robot son necesarias las siguientes piezas (Entre paréntesis se indica la cantidad):

Impresora 3D:

1. βάση ultradonicos1)
2. διακόπτης porta y εύκαμπτος (1)
3. espaciadores largos de placa de potencia y placa de sensores ultrasónicos (2)
4. espaciadores cortos de placa de potencia (4)
5. κάστερ μπάλας (1)*

Cortadora láser:

1. MDF porta bateria (2)
2. βάση από MDF (1)
3. Tapa de acrílico (1)

*El Ball caster se compone de una pieza impresa y una canica que funcionará como la tercera rueda.

Se adjuntan los archivos necesarios para la impresora 3D de cada pieza y para el corte de cada pieza 2D. Solo deben de ser exportados a stl desde inventor 2018 o sacar los archivos.stl y.pdf de la carpeta llamadafabricar.

Se adjunta también el ensamblaje en inventor (Assemblyfinalultimaversion) para poder entender mejor la estructura o por si se desea modificar.

Piezas 3D y 2D

Βήμα 4: Soldadura De Componentes En Los PCB

Primero se hace la soldadura de componentes de superficie, del más pequeño al más grande. Luego se hace la soldadura de componentes throug-hole.

Συνιστάται η χρήση ζυμαρικών και χωρίς ροή. La limpieza del PCB usando acetona solo remueve la pasta.

Είναι σημαντικό κανονικό επίπεδο θερμοκρασίας για την πώληση SMD, για μη συνιστώμενα εξαρτήματα.

Προτεινόμενες προτάσεις για cada placa:

1. Placa de potencia: Χρησιμοποιήστε τα καλώδια από το διαμέτρημα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον ελεγκτή 1,5 amperios de carga Continua para el switch de nueve polos. Antes de colocar las baterías lipo probar si no hay corto circuito. Consultar siempre los esquemáticos de la PCB o los diagramas de conexiones adjuntos para saber donde colocar cada componentente. Mas detalles en: Fabricación de robot
2. Placa de sensores ultrasónicos: Los header macho de pines largos que interconectan con la placa de potencia deben ser soldados en la bottom layer, en la top layer debe quedar solo la parte de plástico con la menor cantidad posible de metal del pin. Los sensores ultrasónicos van montados sobre headers hembra, no se sueldan directamente en el PCB. Si no se tienen vías, se recomienda soldarlas con cable y estaño, removiendo después las puntas con un alicate.
3. Placa de módulos: El diseño del PCB tiene headers adicionales que son opcionales. Σας προτείνουμε σόλο soldar los headers hembra para el teensy, para el WiFi και headers hembra de pines largos για la interconexión con el PCB de sensores ultrasónicos. (La IMU se deja opcional). Hay espacio para colocar headers que dan acceso a otros pines del Teensy, más adelante se muestra un diagrama de ellos.

Βήμα 5: Armar La Estructura

Βίντεο διδακτικό:

βίντεο

Βήμα 6: Conexiones Eléctricas En La Placa De Potencia

Conexiones eléctricas de los motores, baterías y encoders

A los encoders se les debe retirar la resistencia R4 y en su lugar colocar estaño o un trozo de alambre, para que funcione con 3.3V.

En el diagrama se muestra la distribución de cómo deben ir las conexiones. Los encoders utilisados poseen redundancia en la conexión de GND y 3.3V. En la placa de potencia solo hay dos pines de 3.3V y dos de GND, uno para cada encoder. Lo más importante es el orden de las señales de los encoders en la placa de potencia. Si se desea otro orden, se debe cambiar la programación del mirocontrolador.

También es importante la conexión de motores, ya que si se intercambian las posiciones - y +, el robot irá en sentido contrario. Esto se puede arreglar modificando la programación del microcontrolador.

Επικοινωνήστε με διακόπτη 9 πόλων και εύτηκτων

También se agrega un diagrama para conectar el switch in 9 polos a la placa de potencia, al igual que la conexión del fusible. Επομένως, είναι σημαντικό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τις επιλογές σας για την επιλογή του συλλογικού εξοπλισμού και της παραγγελίας σας για να επιτρέψετε την αποστολή. Εν ολίγοις θέσεις ON, μπορείτε να αγοράσετε μια σειρά από τρόφιμα και ρυθμούς αποθήκευσης 5V και 3.3V, με διανομή ενέργειας και πολύ ρομπότ. Por eso es clave conectarlo adecuadamente.

En la línea que pasa por el el pin 9 del switch (ver diagrama) se agrega el fusible de protección de 1A.

Βήμα 7: Ensamblar La Parte Superior (Sensores, WiFi Y Teensy)

1. Colocar los seis sensores ultrasónicos en su base.
2. Introducir los sensores, sosteniendo la base, en los headers hembra que se soldaron en la placa hexagonal.
3. Colocar el Teensy y el WiFi ESP8266 en la placa de módulos. Si se desea, también se debe introducir la IMU en los headers.
4. Introducir la placa de módulos en la placa de sensores ultrasónicos, cuidando que los headers hembra de patas largas no se doblen.
5. Introducir la parte superior en las barras roscadas, verificando que sea la orientación correcta. Solo de una forma los 12 headers macho de patas largas de la parte superior encajan con los 12 headers hembra de la placa de potencia.

Βήμα 8: Calibración De Encoders Y Verificación De Señales

Antes de iniciar las pruebas es importante calibrar los encoders.

Para ello se tienen los potenciómetros de los encoders, que ajustan la sensibilidad. Con un osciloscopio se debe observar dos señales cuadradas en cada encoder, desfasadas 90 °. Al girar la llanta manualmente hacia adelante, una señal aparece antes que la otra. Al girar la llanta hacia atrás, la señal que antes aparece antes, ahora aparece después.

Otra forma de calibrar los encoders, aunque es menos eficiente y puede demorar más tiempo, es leyendo el contador de cada llanta desde la computadora.

Se adjunta el diagrama de pines de la placa de módulos, a la que se le soldaron headers hembra como puntos de prueba para verificar las señales con un osciloscopio.

Βήμα 9: Cargar El Firmware Del Robot

Για την επίτευξη του αλγορίθμου του ελέγχου, σας προτείνουμε το λογισμικό που ακολουθεί. Είναι ένα σενάριο που σας επιτρέπει να υπολογίζετε τις οδηγίες που χρησιμοποιείτε για την πρόσβαση σε ένα δίκτυο, μέσω WiFi (con el módulo ESP8266).