Ar tālvadību vadāms 6WD visurgājēja robots: 10 soļi (ar attēliem)

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

Lielākā daļa robotu, ko līdz šim būvēju, bija četru riteņu roboti ar vairāku kilogramu kravnesību. Šoreiz nolēmu uzbūvēt lielāku robotu, kas savā ceļā viegli pārvarēs dažādus šķēršļus un spēs pārvietoties ar vismaz duci kilogramu smagu slodzi. Es arī pieņēmu, ka robotam jāspēj tikt galā ar sarežģītu reljefu, piemēram, smiltīm, sniegu un gruvešiem. Lai tas būtu iespējams, es uzbūvēju sešu riteņu šasiju, kas aprīkota ar 6 pietiekami lielas jaudas motoriem un piemērotu motora vadītāju un barošanas avotu. Es arī vēlējos, lai manu robotu vadītu no liela attāluma (vismaz 200 metri), tāpēc es izmantoju labas kvalitātes 2,4 GHz raidītāju un uztvērēju.

Kad visas iepriekš minētās prasības bija izpildītas un pirmie testi bija veiksmīgi, es nolēmu projektu pagarināt ar manipulatoru un divām kamerām. Pateicoties kameras attēlam, jūs varat vadīt robotu pat tad, ja tas nav redzams. Šī funkcija ļauj robota operatoram veikt attālinātas pārbaudes uzdevumus vietās, kurām ir grūti piekļūt vai kuras ir bīstamas cilvēkiem.

No šī projekta apraksta jūs uzzināsit, kā:

• uzbūvēt sešu riteņu robotu šasiju, kas spēj pārvadāt vismaz duci kilogramu

  • ļauj pārvadāt smagākus priekšmetus
  • iespējama komerciāla izmantošana, nevis tikai robots kā rotaļlieta!
• attālināti vadīt šādu robotu no liela attāluma
  • sasaistiet 2,4 GHz raidītāju ar uztvērēju
  • lasīt komandas no 2,4 GHz uztvērēja, izmantojot Arduino
  • robota stāvokļa kontrole

• iestatiet priekšskatījumu no datora vai viedtālruņa kamerām

  bezvadu liela attāluma video pārraides ieviešana pie 5,8 GHz

Robota parametri (pamata versija):

• Ārējie izmēri (LxWxH): 405x340x120 mm
• Kopējais svars: 5 kg
• Klīrenss: 45 mm

Paplašināta versija (ar manipulatoru un kamerām):

• Ārējie izmēri (LxWxH): 405x340x220 mm (robots sagatavots transportēšanai)
• Kopējais svars: 6,5 kg

1. darbība: detaļu un materiālu saraksts

Robota šasija ir pilnībā izgatavota no alumīnija un duralumīna. Šajā projektā es izmantoju 6 Monster Truck riteņus ar diametru 125 mm, kas ļauj viegli pārvarēt nelielus šķēršļus. Robotu vada 6 lieljaudas 12 V matēti līdzstrāvas motori (180 RPM, 27 kg-cm) ar metāla pārnesumiem. Kā motora vadītājs jūs varat izmantot jebkuru draiveri, kas spēj nodrošināt vismaz 10A nepārtrauktu strāvu vienam motoram, piemēram: VNH2SP30, BTS7960B.

Šajā projektā nepieciešamās detaļas:

1. Augsta griezes momenta pārnesumu samazināšanas līdzstrāvas motors 12V 180RPM x6
2. 6 mm sešstūrains līdzstrāvas pārnesumkārbas savienotājs x6
3. Avārijas apturēšanas slēdzis x1
4. Nerūsējošā tērauda jaudas spiedpogas slēdzis x2
5. 7.4V 2700mAh 10C Lipo akumulators x1
6. 11.1V 5500mAh 3S 45C Lipo akumulators x1
7. Motora draiveris, piemēram: VNH2SP30 x6 vai BTS7960B x2
8. Arduino mega 2560 x1
9. Riteņu diski un riepas HSP 1:10 Monster Truck x2
10. Mikro USB plate x1

Kontrole:

1. FrSky TARANIS Q X7 2.4GHz 7CH raidītājs x1
2. FrSky V8FR-II 2,4 GHz uztvērējs x1

Materiāli (šasija):

1. Duralumīna loksne 2 mm bieza (GxP): 345x190 mm x2
2. L formas alumīnija leņķa kronšteins 2 mm biezs: 190x40x20 mm x2
3. C formas alumīnija leņķa kronšteins 2 mm biezs: 341x40x20 mm x2

4. Skrūves un uzgriežņi:

   • M3 10 mm x 10
   • M2 6 mm x 8

Rīki:

HILDA elektriskā mini urbjmašīna

Paplašināta versija:

1. RunCam Split kamera x1
2. 2 asu kardāns x1
3. Robotiskā roka x1
4. Robota metāla satvērējs x1
5. VL53L0X lāzera ToF sensors x1

2. darbība: robota šasijas montāža

Robotu šasijas salikšana ir diezgan vienkārša. Visas darbības ir parādītas iepriekš redzamajos fotoattēlos. Galveno darbību secība ir šāda:

1. Urbiet 3 caurumus ar diametru 13 mm alumīnija sānu profilos (caurumi motora vārpstai)
2. Urbiet 6 caurumus ar diametru 3 mm alumīnija sānu profilos (caurumi, kas stiprina motorus pie profila)
3. Pieskrūvējiet līdzstrāvas motorus pie sānu alumīnija profiliem
4. Pieskrūvējiet sānu alumīnija profilus ar līdzstrāvas motoriem pie pamatnes
5. Pieskrūvējiet priekšējo un aizmugurējo profilu pie pamatnes
6. Uzstādiet nepieciešamos barošanas slēdžus un citu elektronisko komponentu (skat. Nākamajā sadaļā)

3. darbība. Elektronisko detaļu savienošana

Galvenais kontrolieris šajā elektroniskajā sistēmā ir Arduino Mega 2560. Lai varētu vadīt sešus motorus, es izmantoju divus BTS7960B motoru draiverus (H-tiltus). Trīs motori katrā pusē ir savienoti ar vienu motora vadītāju. Katru motora draiveri var noslogot ar strāvu līdz 43A, kas nodrošina pietiekamu jaudas rezervi pat mobilajam robotam, kas pārvietojas pa nelīdzenu reljefu. Elektroniskā sistēma ir aprīkota ar diviem barošanas avotiem. Viens paredzēts līdzstrāvas motoru un servo piegādei (LiPo akumulators 11.1V, 5500 mAh), bet otrs - Arduino, Bluetooth moduļa, fpv kameras un sensoru (LiPo akumulators 7.4V, 2700 mAh).

Elektronisko moduļu savienojumi ir šādi:

BTS7960 -> Arduino Mega 2560

• MotorRight_R_LV - 22
• MotorRight_L_LV - 23
• MotorLeft_R_LV - 26
• MotorLeft_L_LV - 27
• Rpwm1 - 2
• Lpwm1 - 3
• Rpwm2 - 4
• Lpwm2 - 5
• VCC - 5V
• GND - GND

FrSky V8FR -II 2,4 GHz uztvērējs -> Arduino Mega 2560

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

Vadu savienojumi starp 2,4 GHz uztvērēju un Arduino ir parādīti iepriekš redzamajā elektroinstalācijas shēmā. Pievienojiet 5V un GND barošanas vadus no Arduino attiecīgi uztvērēja tapām + (VCC) un - (GND). Turklāt jums ir jāpievieno izmantotie uztvērēja kanāli (ch2 un ch3) Arduino digitālajām tapām (piemēram, 7 un 8 tāpat kā programmā). Ja jūs tikko sākat mācīties elektroniku un nezināt, kā pieslēgt barošanas avotu, slēdžus un motora draiveri, šī elektroinstalācijas shēma no mana līdzīgā projekta būs noderīga. Pirms robota vadības uzsākšanas no 2,4 GHz Taranis Q X7 2,4 GHz raidītāja, raidītājs iepriekš jāsaista ar uztvērēju. Iesiešanas procedūra ir sīki aprakstīta manā video.

4. solis: Arduino Mega kods

Esmu sagatavojis šādu Arduino programmu paraugu:

• RC 2,4 GHz uztvērēja tests
• 6WD robotu vadība

Pirmā programma "RC 2.4GHz Receiver Test" ļaus viegli iedarbināt un pārbaudīt 2,4 GHz uztvērēju, kas pievienots Arduino, otrā "6WD Robot Control" ļauj kontrolēt robota kustību. Pirms parauga programmas apkopošanas un augšupielādes pārliecinieties, vai esat izvēlējies "Arduino Mega 2560" kā mērķa platformu, kā parādīts iepriekš (Arduino IDE -> Rīki -> Dēlis -> Arduino Mega vai Mega 2560). Komandas no Taranis Q X7 2,4 GHz raidītāja tiek nosūtītas uz uztvērēju. Uztvērēja 2. un 3. kanāls ir pievienots attiecīgi Arduino digitālajām tapām 7 un 8. Arduino standarta bibliotēkā mēs varam atrast funkciju "pulseIn ()", kas atgriež impulsa garumu mikrosekundēs. Mēs to izmantosim, lai no uztvērēja nolasītu PWM (impulsa platuma modulācijas) signālu, kas ir proporcionāls raidītāja slīpumam. vadības nūja. Funkcijai pulseIn () ir trīs argumenti (pin, vērtība un taimauts):

• pin (int) - tapas numurs, uz kura vēlaties nolasīt impulsu
• vērtība (int) - lasāmā impulsa veids: HIGH vai LOW
• taimauts (int) - pēc izvēles mikrosekundes, lai gaidītu impulsa pabeigšanu

Pēc tam nolasīšanas impulsa garuma vērtība tiek kartēta līdz vērtībai no -255 līdz 255, kas apzīmē uz priekšu/atpakaļ ("moveValue") vai pagriezienu pa labi/pa kreisi ("turnValue"). Tātad, piemēram, ja mēs pilnībā nospiežam vadības nūju uz priekšu, mums vajadzētu iegūt "moveValue" = 255, un, nospiežot pilnībā atpakaļ, iegūstam "moveValue" = -255. Pateicoties šāda veida vadībai, mēs varam regulēt robota kustības ātrumu visā diapazonā.

5. darbība. Mobilā robota pārbaude

Šajos videoklipos parādīti mobilā robota testi, pamatojoties uz iepriekšējās sadaļas programmu (Arduino mega kods). Pirmajā video ir redzami 6WD robota testi manā istabā. Šis robots spēj ļoti viegli pārvadāt vairāku kilogramu kravu, videoierakstā tas pārvadā 8 pudeles ūdens, kas atbilst 12 kg. Robots var arī viegli pārvarēt ceļā radušos šķēršļus, piemēram, apmales stāvvietā, ko varat redzēt otrajā videoklipā. Šīs instrukcijas sākumā jūs varat arī redzēt, cik labi tas tiek galā sarežģītā apvidū.

6. darbība. Dizaina uzlabojumu piemēri

Šo projektu var paplašināt ar papildu komponentiem, piemēram:

• robotu satvērējs
• robotu roka (aprakstīta šajā instrukcijā)
• kardāns ar kameru

Iepriekš jūs atradīsit divus videoklipus, kuros parādīti minētie uzlabojumi. Pirmajā video ir parādīts, kā vadīt panoramējamu kameru un robota satvērēju, izmantojot Taranis Q X7 2,4 GHz raidītāju un FrSky V8FR-II uztvērēju. Nākamais video parāda īsu ievadu, kā savienot un vadīt 2 asu kardānvārpstu, izmantojot to pašu raidītāja un uztvērēja komplektu ar frekvenci 2,4 GHz.

7. solis: Robota roku regulēšana

Es jau iepriekš izveidoju robota roku un aprakstīju to šajā instrukcijā. Tomēr es nolēmu nedaudz pārveidot sākotnējo projektu un pievienot vēl vienu brīvības pakāpi (vēlmes) un FPV kameru. Šobrīd robotam ir 4 rotējoši savienojumi:

• Wirst
• Elkonis
• Plecs
• Bāze

Rotācija 4 asīs ļauj viegli satvert un manipulēt ar objektiem robota darba vietā. Rotējošs satvērējs, kas veic plaukstas locītavu, ļauj uzņemt priekšmetus, kas novietoti dažādos leņķos. Tas tika izgatavots no šādām daļām:

• LF 20MG 20 KG digitālais servo x1
• Servo kronšteins x1
• Duralumīna cilindrs ar biezumu 4 mm un diametru 50 mm
• Duralumīna loksne 36x44 mm un biezums 2 mm
• Skrūves un uzgriežņi M3 x4
• FPV kamera - RunCam OWL Plus x1

Kamera ir novietota tieši virs satvērēja, lai operatoram būtu vieglāk satvert pat mazus priekšmetus.

8. darbība: robota statusa pārbaude un sagatavošanās transportēšanai

Robota roka un kameras statīvs ir salocīti, kas padara robota transportēšanu daudz vienkāršāku. Robota aizmugurējais panelis ir aprīkots ar 3 gaismas diodēm. Divi no tiem parāda elektronikas, motoru un servo jaudas stāvokli (ieslēgti vai izslēgti). Trešā RGB gaismas diode parāda akumulatora stāvokli un kļūmi. Lai atvieglotu programmēšanu, robots ir aprīkots ar mikro USB portu. Šis risinājums ievērojami atvieglo testēšanu, nenoņemot robota korpusu.

9. darbība. Priekšskatījuma pārbaude no Wifi un Fpv kamerām

Robotā bija uzstādītas divas kameras. Wifi kamera tika novietota uz regulējama alumīnija turētāja robota aizmugurē. Neliela fpv kamera tika novietota tieši virs robota satvērēja.

Šajā testā izmantotās kameras:

• RunCam OWL Plus
• XiaoMi YI Wifi kamera

Pirmajā video redzams abu kameru tests. Skats no wifi kameras tiek parādīts viedtālrunī un skats no klēpjdatora fpv kameras. Kā redzam videoklipā, priekšskatījuma aizkave ir maza, un Wifi kamerai šī aizkavēšanās ir nedaudz lielāka.

Otrajā videoklipā es soli pa solim parādīju, kā datorā iegūt priekšskatījumu no 5,8 GHz fpv kameras. Attēls no kameras tiek nosūtīts no raidītāja uz 5,8 GHz uztvērēju. Tad tas nonāk video grābeklī, kas savienots ar klēpjdatoru, izmantojot USB portu, un beidzot tiek parādīts VLC atskaņotājā.