Robots De Tracción Diferencial (diferenciālais piedziņa): 10 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

La robótica de enjambre se inspira en insectos que actúan colaborativamente. Es una disciplina basada en conjuntos de robots que se koordinan para realizar tareas grouples. Los robots individuāli 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), Olborgas Universitāte (Dinamarca), un EPFL (Suiza). El robot consta de actuadores (llantas), el módulo de potcia, un conjunto de sensores (metodulo de instrumentación Electronica) un un módulo de comunicación inalámbrica.

Robots ir atbilstošs, jo tas ir relatīvs, jo tas ir 167 ASV dolāri, salīdzinot ar otrām plataformām, un tas maksā vairāk nekā 1000 ASV dolāru. Modulārais, escalable, y fue realizado por estudiantes de la Universidad del Valle de Guatemala, durante el año 2017.

1. solis: Modulos Del Robot Y Listado De Materiales

Robotu sadalīšanas veids:

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

Parametru izstrāde robotiem, kas nepieciešami disponibilidad de las siguientes herramientas:

• 3D impresora
• cortadora láser
• fresadora de circuititos.

En caso de que no se cuente con ellas, se pueden solicitar servicios en línea como pcbcart para PCB, or skulptūra para impresión 3D y corte láser.

Pielāgojiet Excel arhīvu, kas nepieciešams materiāla robotam. Aprēķiniet 167 USD par robotu, kas aprēķina sinhronizāciju, ieskaitot 3D materiālus, kortadoru un fresadoru.

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.

2. darbība: Fabricación De Los Circuitos Impresos (PCB)

Robots ietver arī PCB. Se adjuntan los archivos Gerber para su fabricación.

1. Placa de potcia y control de motores, dos capas. Fabricación PCB potcia
2. Placa de control de sensores ultrasónicos, dos capas (Gerber PCB control ultrasonicos final.zip)
3. Placa de modeulos WiFi, Teensy, IMU*, unapa (Gerber PCB moduļa final.zip)

* La IMU ir opcionāls. Skatiet recomienda utilizar una de 9 grados de libertad con acelerómetro, giroscopio y magnetómetro. Se realizaron pruebas con una de 6 DOF y no se obtuvieron resultados rahuldorios.

Si no se cuenta con una fresadora de circuititos, 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.

Ieteikums:

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

Utilizar equipo adecuado para realizar soldadura SMD.

Github del proyecto

3. darbība: 3D Piezas un Yorte Láser iespaids

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

Impresora 3D:

1. bāzes ultradonicos1)
2. porta slēdzis un kausējams (1)
3. espaciadores largos de placa de potcia y placa de sensores ultrasónicos (2)
4. espaciadores cortos de placa de potcia (4)
5. lodīšu ritentiņš (1)*

Cortadora láser:

1. porta baterija MDF (2)
2. MDF pamatne (1)
3. Akrillijas pils (1)

*El Ball ritentiņš, kas sastāv no pieza impresa un una canica que funcionará como la tercera rueda.

Skatiet arhīvu, kas vajadzīgs, lai parādītu 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 un 2D

4. solis: Soldadura De Componentes En Los PCB

Primero se hace la soldadura de komponentes de superficie, del más pequeño al más grande. Lasīt se hace la soldadura de komponenti caur caurumu.

Ieteicams lietot makaronus un bez plūsmas. La limpieza del PCB usando acetona solo remueve la pasta.

Ir svarīgs parasts SMD temperatūras režīms, kas nav komponentu sastāvdaļa.

Recomendaciones adicionales para cada placa:

1. Placa de potcia: Utilizar cable de un caliber que soporten al menos 1.5 amperios de carga continua para el switch de nueve polos. Antes de colocar las baterias lipo probar si no hay corto circuit. Consultar siempre los esquemáticos de la PCB o los diagramas de conexiones adjuntos para saber donde colocar cada componentsente. Mas detaļas en: Fabricación de robot
2. Placa de sensores ultrasónicos: Los header macho de pines largos que interconectan con la placa de potcia 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, removeiendo después las puntas con un alicate.
3. Placa de módulos: El diseño del PCB tiene headers adicionales que son opcionales. Rekomendējiet solo karavīru los headers hembra para el teensy, para el WiFi un headers hembra de pines largos para 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, vēl adelante se muestra un diagrama de ellos.

5. solis: Armar La Estructura

Mācību video:

Video

6. solis: Conexiones Eléctricas En La Placa De Potencia

Conexiones electricas de los motores, baterijas un kodētāji

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

En el diagrama se muestra la distribución de cómo deben ir las conexiones. Los kodētāji izmanto 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 potcia. Si se desea otro orden, se debe cambiar la programción 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 programción del microcontrolador.

Conexión del switch de 9 polos y kausējams

También se agrega un diagrama para conectar el switch de 9 polos a la placa de potcia, al igual que la conexión del fusible. Este switch es importante, ya que en una de las posiciones ON coloca en paralelo a las baterías para allowir la carga. Pēc tam, kad ir ieslēgts, akumulators ir aprīkots ar colocan un tiek nodrošināts 5V un 3.3V sprieguma regulators, kā arī sadala enerģiju un robotu. Por eso es clave conectarlo adecuadamente.

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

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

1. Colocar los seis sensores ultrasónicos en su base.
2. Ievadiet los sensores, sosteniendo la base, un los headers hembra que se soldaron en la placa hexagonal.
3. Colocar el Teensy y WiFi WiFi ESP8266 un visas metodes. Si se desea, también se debe ievieš la IMU en los headers.
4. Iepazīstiniet ar plaso de modeulos un la placa de sensores ultrasónicos, cuidando que los headers hembra de patas largas no se doblen.
5. Iepazīstieties ar 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 potcia.

8. solis: Calibración De Encoders Y Verificación De Señales

Antes de iniciar las pruebas un importants 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 modeulos, a la que se le soldaron headers hembra como puntos de prueba para verificar las señales con un osciloscopio.

9. solis: Cargar El programmaparatūra Del Robot

Lai realizētu pruebas, izmantojot vadības algoritmu, jums ir jāpārbauda programmaparatūra. Tas ir skripts arduino que envía datos a la computadora y recibe instrukcijas de ella, ūdens WiFi (ar ESP8266 metodi).