Robot Telepresence: Nền tảng cơ bản (Phần 1): 23 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Bởi randofo @ madeineuphoria trên Instagram! Theo dõi thêm của tác giả:

Giới thiệu: Tên tôi là Randy và tôi là Quản lý cộng đồng ở các phần này. Trong kiếp trước, tôi đã thành lập và điều hành Phòng thiết kế hướng dẫn (RIP) @ Trung tâm Công nghệ Pier 9 của Autodesk. Tôi cũng là tác giả của… Thông tin thêm về randofo »

Robot dịch chuyển tức thời là một loại robot có thể được điều khiển từ xa qua internet và hoạt động như một người thay thế cho một người nào đó ở một nơi khác. Ví dụ: nếu bạn đang ở New York, nhưng muốn tương tác thực tế với một nhóm người ở California, bạn có thể gọi vào một rô bốt có khả năng dịch chuyển tức thời ở California và để rô bốt này làm chỗ dựa của bạn. Đây là phần đầu tiên của bảy -phần hướng dẫn loạt. Trong hai hướng dẫn tiếp theo, chúng tôi sẽ xây dựng nền tảng rô bốt cơ điện cơ bản. Nền tảng này sau đó sẽ được cải tiến với các cảm biến và thiết bị điện tử điều khiển bổ sung. Phần đế này tập trung xung quanh một hộp nhựa vừa tạo cấu trúc vừa cung cấp không gian bên trong để lưu trữ đồ điện tử. Thiết kế sử dụng hai bánh xe dẫn động trung tâm gắn với các servo liên tục cho phép nó tiến, lùi và quay tại chỗ. Để giữ cho nó không bị lật từ bên này sang bên kia, nó kết hợp hai thanh trượt trên ghế bằng kim loại. Toàn bộ mọi thứ được điều khiển bởi Arduino. Để tìm hiểu thêm về các chủ đề được đề cập trong loạt dự án này, hãy xem Lớp Robot, Lớp Điện tử và Lớp Arduino.

Bước 1: Vật liệu

Vì đây là một dự án gồm hai phần, nên tôi đã gộp tất cả các phần vào một danh sách. Các phần của nửa sau sẽ được nhắc lại trong bài học đó. Bạn sẽ cần: (x2) Servo xoay liên tục (x1) Servo tiêu chuẩn (x1) Arduino (x1) 4 x giá đỡ pin AA (x1) 2 x giá đỡ pin AA (x6) Pin AA (x1) Phích cắm điện loại M (x2) Bánh xe đẩy (x1) Hộp nhựa (x1) Gậy chụp ảnh tự sướng (x1) Mặt bích tấm trần 1/2 "(x1) Móc áo kim loại (x2) 1/4-20 x 7/8 "x 1-1 / 4" thanh trượt cơ sở (x4) 1/4-20 đai ốc (x1) Ống co các loại (x1) Các loại dây buộc zip

Bước 2: Khoan Servo Horn

Mở rộng các lỗ ngoài cùng của hai servo quay liên tục bằng một mũi khoan 1/8.

Bước 3: Đánh dấu và khoan

Căn giữa còi servo trên một trong các trung tâm bánh xe 3 và đánh dấu các lỗ đính kèm của servo. Xoay các vết này bằng một mũi khoan 1/8 '. Lặp lại cho bánh xe thứ hai.

Bước 4: Đính kèm

Zip buộc các bánh xe vào còi servo tương ứng và cắt bỏ phần đuôi của dây buộc zip thừa.

Bước 5: Kết nối động cơ

Sử dụng các lỗ gắn của động cơ, kéo khóa chắc chắn buộc hai servo liên tục lại với nhau sao cho chúng được phản chiếu. Cấu hình này có vẻ đơn giản nhưng thực sự là một hệ thống truyền động khá mạnh mẽ cho robot.

Bước 6: Đánh dấu chỗ hở của bánh xe

Chúng ta cần cắt hai hình chữ nhật ở giữa nắp để bánh xe đi qua. Tìm tâm của nắp tupperware bằng cách vẽ một chữ X từ góc này sang góc khác. Nơi mà X này giao nhau là điểm chính giữa. Từ trung tâm, đo 1-1 / 4 "vào trong về phía một trong những cạnh dài nhất và tạo một điểm. Phản chiếu điểm này ở phía đối diện. Tiếp theo đo 1-1 / 2" lên và xuống từ điểm trung tâm và đánh dấu các phép đo này là Cuối cùng, đo 1-1 / 2 "ra phía ngoài về phía cạnh dài từ mỗi vết bên trong và tạo ba vết bên ngoài để làm phẳng mép ngoài của các đường cắt. Xin lưu ý rằng tôi không bận tâm đến việc đánh dấu các phép đo này bởi vì Chúng được xếp hoàn hảo với máng trong nắp cho mép hộp. Bạn nên để lại đường viền của hai hộp 1-1 / 2 "x 3". Chúng sẽ dành cho bánh xe.

Bước 7: Cắt lỗ

Sử dụng các đánh dấu làm hướng dẫn, cắt hai lỗ mở bánh xe hình chữ nhật 1-1 / 2 "x 3" bằng máy cắt hình hộp hoặc lưỡi dao tương tự.

Bước 8: Đánh dấu và khoan

Đặt cụm động cơ vào giữa nắp sao cho các bánh xe nằm ở tâm bên trong của hai lỗ hình chữ nhật và không chạm vào bất kỳ cạnh nào. Khi bạn chắc chắn rằng mình đã định vị đúng bánh xe, hãy đánh dấu ở mỗi bên của mỗi động cơ. Đây sẽ là hướng dẫn khoan cho các lỗ sẽ được sử dụng để buộc các động cơ vào nắp. Sau khi đã tạo dấu xong, hãy khoan từng lỗ này bằng một mũi khoan 3/16.

Bước 9: Gắn các bánh xe truyền động

Hãy buộc zip chắc chắn các động cơ servo vào nắp bằng cách sử dụng các lỗ lắp thích hợp. Loại bỏ các đuôi buộc zip thừa. Bằng cách gắn các động cơ vào giữa robot, chúng tôi đã tạo ra một cụm truyền động mạnh mẽ. Robot của chúng tôi sẽ không chỉ có thể tiến và lùi mà còn có thể quay theo cả hai hướng. Trên thực tế, rô bốt không chỉ có thể xoay trái hoặc phải bằng cách khác nhau tốc độ của động cơ khi lái xe, mà nó còn có thể xoay đúng vị trí. Điều này được thực hiện bằng cách quay các động cơ với cùng tốc độ theo các hướng ngược nhau. Nhờ khả năng này, robot có thể điều hướng các không gian chật hẹp.

Bước 10: Chuẩn bị các thanh trượt

Chuẩn bị các thanh trượt bằng cách luồn 1 / 4-20 đai ốc vào khoảng nửa bên dưới các đinh ren.

Bước 11: Khoan và gắn các thanh trượt

Khoảng 1-1 / 2 "vào trong từ mỗi cạnh ngắn của hộp, tạo một dấu ở tâm. Xoay qua các vết này bằng mũi khoan 1/4". Chèn các thanh trượt qua các lỗ và buộc chặt chúng bằng 1/4. -20 đai ốc dùng để giữ thăng bằng cho robot. Chúng không được cao đến mức bánh dẫn động khó tiếp xúc với mặt đất, cũng không quá thấp đến mức rô bốt bị chao đảo qua lại. Bạn có thể sẽ cần điều chỉnh chiều cao của chúng khi bắt đầu xem cách rô bốt của mình hoạt động.

Bước 12: Mạch

Mạch khá đơn giản. Nó bao gồm hai servo quay liên tục, một servo tiêu chuẩn, một Arduino và nguồn điện 9V. Một phần phức tạp của mạch này thực sự là nguồn điện 9V. Thay vì là một ngăn chứa pin duy nhất, nó thực sự là một ngăn chứa pin 6V và 3V nối tiếp để tạo ra một ngăn chứa 9V. Lý do điều này được thực hiện là do Servos cần nguồn điện 6V và Arduino cần nguồn điện 9V. Để cung cấp năng lượng cho cả hai, chúng tôi đang nối một dây dẫn vào vị trí nơi các nguồn 6V và 3V được hàn với nhau. Dây này sẽ cung cấp 6V cho động cơ, trong khi dây màu đỏ đi ra từ nguồn 3V, thực sự là nguồn 9V mà Arduino yêu cầu. Tất cả đều có chung một mặt bằng. Điều này có vẻ rất khó hiểu, nhưng nếu để ý kỹ bạn sẽ thấy nó thực sự khá đơn giản.

Bước 13: Nguồn và dây nối đất

Trong mạch của chúng tôi, kết nối nguồn 6V cần được chia ba cách và kết nối đất cần được chia bốn cách. Để làm điều này, chúng tôi sẽ hàn ba dây rắn lõi đỏ với một dây đỏ lõi rắn duy nhất. Chúng tôi cũng sẽ hàn một dây rắn. dây đen lõi đến bốn dây đen lõi đặc.

Chúng tôi đang sử dụng dây lõi rắn vì phần lớn chúng cần cắm vào ổ cắm servo.

Để bắt đầu, hãy cắt số lượng dây thích hợp và tước một ít lớp cách điện của một đầu của mỗi dây.

Xoắn các đầu dây lại với nhau.

Hàn kết nối này.

Cuối cùng, luồn một đoạn ống co ngót qua chỗ nối và nung chảy vào vị trí để cách nhiệt.

Bây giờ bạn đã hàn hai dây nịt.

Bước 14: Kết nối dây khai thác

Hàn với nhau dây màu đỏ từ giá đỡ pin 4 X AA, dây màu đen từ giá đỡ pin 2 X AA và dây màu đỏ duy nhất từ bộ dây nguồn. Cách nhiệt kết nối này bằng ống co. Đây sẽ là kết nối nguồn 6V cho servo. Tiếp theo, hàn dây đen từ giá đỡ pin AA 4 X với dây đen duy nhất từ dây nối đất. Cách nhiệt này bằng ống co. Điều này sẽ cung cấp kết nối đất cho toàn bộ mạch.

Bước 15: Gắn phích cắm điện

Vặn vỏ bảo vệ khỏi phích cắm và trượt nắp lên một trong các dây màu đen từ dây nịt để sau này có thể xoắn lại. dây lõi rắn màu đỏ vào đầu cuối của phích cắm. Vặn nắp lại vào phích cắm để cách điện các kết nối của bạn.

Bước 16: Tạo kết nối 9V

Hàn đầu kia của cáp màu đỏ gắn với phích cắm điện vào dây màu đỏ của bộ pin và cách điện nó bằng ống co.

Bước 17: Gắn các giá đỡ pin

Đặt các giá đỡ pin ở một bên của nắp hộp và đánh dấu các lỗ gắn của chúng bằng bút đánh dấu cố định. Dùng mũi khoan 1/8 mài các vết này. Cuối cùng, gắn chặt các giá đỡ pin vào nắp bằng cách sử dụng 4-40 bu lông đầu phẳng và quả hạch.

Bước 18: Lập trình Arduino

Mã thử nghiệm Arduino sau đây sẽ cho phép robot lái xe tiến, lùi, trái và phải. Nó chỉ được thiết kế để kiểm tra chức năng của động cơ servo liên tục. Chúng tôi sẽ tiếp tục sửa đổi và mở rộng mã này khi robot tiến triển.

/*

Telepresence Robot - Mã kiểm tra bánh xe lái để kiểm tra chức năng tiến, lùi, phải và trái của cơ sở robot dịch chuyển tức thời. * / // Bao gồm thư viện servo #include // Cho Arduino biết là có Servo ContinuousServo1; Servo liên tụcServo2; void setup () {// Đính kèm các Servos liên tục vào các chân 6 và 7 ContinuousServo1.attach (6); ContinuousServo2.attach (7); // Khởi động các servos liên tục ở vị trí tạm dừng // nếu chúng tiếp tục quay nhẹ, // thay đổi các số này cho đến khi chúng dừng ContinuousServo1.write (94); ContinuousServo2.write (94); } void loop () {// Chọn một số ngẫu nhiên từ 0 đến 3 int range = random (4); // Chuyển quy trình dựa trên số ngẫu nhiên vừa chọn switch (range) {// Nếu 0 được chọn, rẽ phải và tạm dừng ở trường hợp thứ hai 0: right (); chậm trễ (500); stopDriving (); chậm trễ (1000); nghỉ; // Nếu 1 được chọn, rẽ trái và tạm dừng trường hợp thứ hai 1: left (); chậm trễ (500); stopDriving (); chậm trễ (1000); nghỉ; // Nếu 2 được chọn, hãy chuyển tiếp và tạm dừng cho trường hợp thứ hai 2: forward (); chậm trễ (500); stopDriving (); chậm trễ (1000); nghỉ; // Nếu 3 được chọn, hãy lùi lại và tạm dừng cho trường hợp thứ hai 3: back (); chậm trễ (500); stopDriving (); chậm trễ (1000); nghỉ; } // Tạm dừng một phần nghìn giây để ổn định độ trễ mã (1); } // Hàm dừng lái xe void stopDriving () {ContinuousServo1.write (94); ContinuousServo2.write (94); } // Hàm điều khiển chuyển tiếp void forward () {ContinuousServo1.write (84); ContinuousServo2.write (104); } // Hàm lái ngược void back () {ContinuousServo1.write (104); ContinuousServo2.write (84); } // Hàm lái xe sang phải void right () {ContinuousServo1.write (104); ContinuousServo2.write (104); } // Hàm lái xe trái void left () {ContinuousServo1.write (84); ContinuousServo2.write (84); }

Bước 19: Đính kèm Arduino

Đặt Arduino ở bất cứ đâu, trên đáy hộp. Đánh dấu cả hai lỗ gắn của Arduino và đánh dấu một dấu khác ngay bên ngoài mép của bảng tiếp giáp với mỗi lỗ lắp. Về cơ bản, bạn đang tạo hai lỗ để zip buộc bảng Arduino vào hộp nhựa. Đục tất cả các dấu này và sử dụng các lỗ để zip buộc Arduino vào bên trong hộp. Giống như thường lệ, hãy cắt bớt những phần đuôi dây buộc zip thừa.

Bước 20: Cắm dây

Bây giờ đã đến lúc kết nối tất cả mọi thứ với nhau. Cắm dây màu đỏ 6V vào ổ cắm của động cơ servo tương ứng với dây màu đỏ của nó. Cắm dây đất vào ổ cắm dây màu đen tương ứng. Kết nối dây lõi rắn màu xanh lục 6 inch vào ổ cắm. Căn chỉnh với dây màu trắng. Kết nối đầu còn lại của một trong các dây màu xanh lá cây với Pin 6 và đầu kia với chân 7. Cuối cùng, cắm phích cắm nguồn 9v vào giắc cắm thùng của Arduino.

Bước 21: Lắp pin

Lắp pin vào giá đỡ pin, lưu ý rằng bánh xe sẽ bắt đầu quay khi bạn thực hiện thao tác này.

Bước 22: Gắn chặt nắp

Đậy nắp và đóng chặt lại, bây giờ bạn sẽ có một nền tảng rô bốt rất đơn giản đi trước, sau, trái và phải. Chúng ta sẽ mở rộng thêm về điều này trong các bài học tới.

Bước 23: Khắc phục sự cố

Nếu nó không hoạt động, hãy kiểm tra hệ thống dây điện của bạn so với sơ đồ, nếu nó vẫn không hoạt động, hãy tải lại mã lên. Nếu không, hãy mua pin mới. Nói cách khác, điểm 0 trên động cơ không được cấu hình hoàn hảo, vì vậy sẽ không bao giờ có một vị trí trung tính nào đó sẽ tạm dừng nó. Để khắc phục điều này, hãy tinh chỉnh đầu nối vít nhỏ ở phía sau của servo và tinh chỉnh rất nhẹ nhàng cho đến khi động cơ ngừng quay (khi ở trạng thái tạm dừng). Điều này có thể mất một chút thời gian để trở nên hoàn hảo.