Giáo dục từng bước về người máy với bộ công cụ: 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Sau một vài tháng xây dựng robot của riêng mình (vui lòng tham khảo tất cả những điều này), và sau hai lần gặp lỗi các bộ phận, tôi quyết định lùi lại một bước và suy nghĩ lại chiến lược và hướng đi của mình.

Trải nghiệm vài tháng đôi khi rất bổ ích, và nhiều khi rất bực bội, rất khó khăn, rất thất vọng. Nhiều khi tưởng chừng như tiến hai bước, lùi một bước.

Và tôi đoán đó là do sự kết hợp của nhiều thứ.

Mục tiêu của tôi là chế tạo một robot "thật" - không phải một món đồ chơi. Một robot lớn, mạnh mẽ, với các bộ phận mạnh mẽ và nhiều năng lượng pin có sẵn, có thể chạy (cả ngày?) Và cũng có thể tự chủ. Rằng nó có thể điều hướng toàn bộ căn hộ của tôi một cách an toàn mà không gây ra thiệt hại (cho chính nó hoặc bất kỳ ai / bất cứ điều gì).

Trong khi tôi rất chậm tiến bộ, số lượng nghiên cứu, thử và sai, thử cái này, thử cái kia, rất tốn thời gian và tốn rất nhiều năng lượng tinh thần / cảm xúc.

Sau khi các bộ phận giống nhau bị hỏng hai lần, sẽ thật điên rồ nếu chỉ thay thế chúng một lần nữa và tiếp tục.

Với một trái tim nặng nề, tôi đã chọn để dự án "Wallace" hiện tại quay trở lại kệ, đặc biệt là vì tôi đã gần kết hợp IMU vào phần mềm vận hành của rô bốt.

Vậy phải làm gì bây giờ

Điều đó xảy ra vào tuần cuối cùng của dự án robot "tự mình làm", tại nơi làm việc, tôi đã tham gia một khóa học phần mềm trực tuyến. Khóa học không liên quan - điều tạo ấn tượng với tôi là nó tốt như thế nào. Người hướng dẫn thực tế đã dẫn dắt người xem bằng tay, từng bước một và người ta có thể làm theo, tạm dừng video, thực hiện vấn đề lập trình (chỉ một đoạn nhỏ mỗi lần), và sau đó xem giải pháp của một người phù hợp với người hướng dẫn như thế nào.

Và - thậm chí còn tốt hơn - toàn bộ loạt bài này xoay quanh một dự án phần mềm thực, điều này thực sự dễ dàng hữu ích cho các nhu cầu kinh doanh trang web trong thế giới thực.

Thật là bổ ích, thật KHÔNG căng thẳng, khi không phải tự hỏi "tôi nên học gì tiếp theo? Tôi sẽ tiếp tục làm / học 'X'" như thế nào?

Vì vậy, giữa những gì đang diễn ra tại nơi làm việc và những phần thất bại ở nhà và tôi đã kiệt sức vì quá nhiều nỗ lực, đến mức tôi ước một điều gì đó tương tự như khóa học trực tuyến mà tôi đã tham gia cho công việc - nhưng đó là để học robot.

Điều tôi KHÔNG muốn, là lặp lại vài tháng trước. Tôi chưa muốn mua một bộ robot khác, và sau đó bắt cá bơn xung quanh một số thứ nữa để khiến nó làm những gì tôi muốn. Và tôi cũng không muốn có một giải pháp hoàn chỉnh, sẵn sàng để sử dụng vì sau đó tôi sẽ học được gì? Tôi đã thực hiện "lắp ráp-rô-bốt đầu tiên của bạn".

Bước 1: Người máy là…

Vấn đề với việc thực sự học robot là có quá nhiều thứ liên quan. Nó là giao điểm của ít nhất (nếu không phải nhiều hơn) sau:

• kỹ sư cơ khí
• kỹ thuật điện / điện tử
• kỹ thuật phần mềm

Mỗi điều ở trên có thể được chi tiết hóa thêm (mà tôi sẽ không làm ở đây). Vấn đề là: CÓ RẤT NHIỀU điều để học.

Tôi quyết định đi theo phương pháp tiếp cận hai hướng, và do đó, đây là "Có thể hướng dẫn", để bạn đọc xem xét. Tôi quyết định giải quyết hoặc bắt đầu theo hai hướng khác nhau nhưng bổ sung cho nhau cùng một lúc.

• Xem lại / Cải thiện Bật / Tìm hiểu / Mở rộng phân tích mạch DC và AC
• Tìm một Khóa học / Chương trình kết hợp giữa lý thuyết / bài giảng và thực hành, xoay quanh một bộ robot.

Bước 2: Kỹ thuật điện một chiều và xoay chiều

Lý do tôi muốn dành thời gian tìm hiểu và xem xét lĩnh vực này là vì các bộ phận của robot rất có thể bị lỗi do tôi không cung cấp các biện pháp bảo vệ mạch điện thích hợp trong một số khu vực nhất định. Nếu bạn xem lại các Tài liệu hướng dẫn liên quan đến rô bốt, tôi vẫn nghĩ rằng chúng rất tốt và hữu ích, ngay cả bây giờ. Đó chỉ là một phân đoạn nhất định của các bộ phận bị lỗi, và chỉ sau một thời gian dài.

Cụ thể, robot bao gồm một bề mặt cấp cao nhất mà tôi gọi là "mạch điện hỗ trợ". Đây là các mạch mở rộng cổng GPIO và liên quan đến cảm biến, bảng đột phá, chip, phân phối điện và hệ thống cáp cần thiết để giám sát và điều khiển tất cả các loại cảm biến, để robot an toàn và tự chủ.

Đó chỉ là một vài trong số những phần bị lỗi - nhưng chúng sẽ thất bại.

Tôi đã viết thư cho một diễn đàn kỹ thuật và tôi đã nhận được câu trả lời. Đó là số lượng chi tiết và mức độ của các câu trả lời thực sự gây ấn tượng với tôi rằng tôi chỉ không chuẩn bị cho cấp độ robot mà tôi có trong tâm trí.

Có một thế giới khác biệt giữa một bộ robot nhỏ có hai động cơ rẻ tiền, có thể là bộ điều khiển động cơ 2/3 Amp, có thể là một vài cảm biến, mà bạn có thể mang theo một tay - và một động cơ nặng tới 20 lbs và có động cơ 20A rất mạnh mẽ và có tới 15 cảm biến, có thể gây thiệt hại thực sự nếu có sự cố.

Vì vậy, đã đến lúc cần có một cái nhìn khác về điện tử DC và AC. Và tôi đã tìm thấy trang web này:

DVD Gia Sư Toán. Tôi thấy tiêu đề là một chút hokey và lỗi thời. Tôi thậm chí đã không nhìn thấy một đĩa CD hoặc DVD trong nhiều năm. Bên phải?

Nhưng tôi đã xem qua nó. Và cuối cùng đã đăng ký và bây giờ tôi có thể phát video cả ngày nếu tôi muốn. Tất cả chỉ với $ 20 USD mỗi tháng. Cho đến nay tôi đã bao gồm Tập 1.

Hãy nghĩ đến việc ở trong một lớp học với một giáo sư đứng trước, với bảng trắng, giới thiệu các môn học, giải thích cặn kẽ về chúng, và sau đó là thực hành, thực hành, thực hành. Và đó là những gì trang web này là.

Cuối cùng chúng tôi phải đánh đại số ma trận vì các mạch có quá nhiều phương trình đồng thời với số ẩn số tương tự. Nhưng không sao đâu. Anh ấy đi qua đại số vừa đủ để vượt qua các vấn đề. Nếu học sinh muốn nhiều hơn, cũng có các khóa học vật lý toán học riêng biệt. Đó là một chương trình rất tốt cho đến nay.

Hy vọng của tôi là khi tôi hoàn thành các khóa học này, tôi sẽ tìm ra câu trả lời cho các vấn đề của tôi với các bộ phận của tôi bị hỏng, và sẵn sàng cho việc chế tạo người máy trong lĩnh vực điện tử trong tương lai.

Bước 3: Dự án và đào tạo người máy

Nhưng đây là phần tốt nhất. Bước trước có thể hơi khô khan và không bổ ích. (Mặc dù, khi bạn đã vượt qua một điểm nhất định, bạn SẼ có thể chọn các bộ phận của riêng mình, thiết kế mạch của riêng bạn và chế tạo bất cứ thứ gì bạn muốn. Giả sử bạn muốn chế tạo (chỉ để giải trí) một bộ phát radio và một bộ thu. Giả sử rằng bạn muốn điều đó với sự lựa chọn tần số và giao thức của riêng bạn. Bạn sẽ biết cách thiết kế mạch của riêng mình.)

Có một việc khác để làm cùng lúc: một khóa học về người máy. Một khóa học robot thực sự.

(Nếu bạn chỉ muốn bảng điều khiển vi mô làm việc của riêng bạn (tôi đang soạn một loạt các Tài liệu hướng dẫn có thể hữu ích), bản thân bảng phát triển MSP432 tương đối rẻ khoảng $ 27 USD. Bạn có thể kiểm tra với Amazon, Digikey, Newark, Element14 hoặc Mouser.)

Điều xảy ra là gần đây, Texas Instruments đã sản xuất một khóa học toàn diện như vậy. Bộ công cụ học tập hệ thống robot TI. Xin đừng để phần "kit" đánh lừa bạn. Đây không chỉ là một "chế tạo một bộ robot nhỏ khác". Hãy xem xét nghiêm túc liên kết đó.

Tôi phải trả 200 USD cho một bộ hoàn chỉnh. Bạn cũng có thể xem video đính kèm mà tôi đặt cho Bước này.

Xem tất cả các mô-đun học tập này:

• Bắt đầu
• Mô-đun 1 - Chạy mã trên LaunchPad bằng CCS (quan sát của tôi về Lab 1)
• Mô-đun 2 - Điện áp, Dòng điện và Công suất (bộ tạo tín hiệu và điện dung Các tài liệu hướng dẫn được biên soạn từ Phòng thí nghiệm 2)
• Mô-đun 3 - ARM Cortex M (đây là ghi chú Lab 3 Có thể hướng dẫn - so sánh lắp ráp với "C")
• Mô-đun 4 - Thiết kế phần mềm sử dụng MSP432 (video ghi chú của Lab 4, video số 2 của Lab 4)
• Mô-đun 5 - Quy định về pin và điện áp
• Mô-đun 6 - GPIO (kiểm tra Phòng thí nghiệm 6 có thể giảng dạy Phần 1, Phần 2 và Phần 3 nhưng tập trung vào lập trình lắp ráp)
• Mô-đun 7 - Máy trạng thái hữu hạn (Lắp ráp Lab 7 Phần 1)
• Mô-đun 8 - Giao tiếp đầu vào và đầu ra
• Mô-đun 9 - Bộ hẹn giờ SysTick
• Mô-đun 10 - Gỡ lỗi hệ thống thời gian thực
• Mô-đun 11 - Màn hình tinh thể lỏng
• Mô-đun 12 - Động cơ DC
• Mô-đun 13 - Bộ hẹn giờ
• Mô-đun 14 - Hệ thống thời gian thực
• Mô-đun 15 - Hệ thống thu thập dữ liệu
• Mô-đun 16 - Máy đo tốc độ
• Mô-đun 17 - Hệ thống điều khiển
• Mô-đun 18 - Giao tiếp nối tiếp
• Mô-đun 19 - Bluetooth năng lượng thấp
• Mô-đun 20 - Wi-Fi
• Cạnh tranh thách thức

Video này của TI có thể nói lên những gì tôi muốn thể hiện tốt hơn nhiều so với khả năng của mình.

Bước 4: Sử dụng Giáo trình Robot làm điểm khởi đầu

Mặc dù không dễ dàng, hoặc không như bị cấm, bạn có thể mở rộng các bài giảng, phòng thí nghiệm, hoạt động, v.v. mà chương trình học cung cấp.

Ví dụ: tôi đã liên kết một số Tài liệu hướng dẫn khác vào tài liệu này (xem Bước trước liệt kê tất cả các mô-đun học tập) trong đó tôi đã cố gắng mở rộng bằng cách thực hiện nhiều hơn với thiết bị điện tử (tụ điện) hoặc cố gắng viết mã trong lắp ráp trong ngoài việc viết nó bằng C.

Bạn càng quen thuộc với lập trình hợp ngữ, bạn càng có thể trở thành lập trình viên ngôn ngữ cấp cao hơn; những lựa chọn tốt hơn bạn sẽ thực hiện trong các dự án.

Bước 5: Arduino Vs MSP432 (đang hoạt động)

Tôi thực sự không biết điều đó một cách chắc chắn vào thời điểm đó, nhưng tôi đã có ấn tượng đó… đây là một đoạn trích từ một bài báo có thể diễn đạt nó tốt hơn tôi có thể:

Sự khác biệt giữa Arduino và MSP432401R: Bây giờ, chúng ta sẽ thấy lý do tại sao chúng tôi chọn MSP432 thay vì Arduino phổ biến. Arduino có thể khá đơn giản để lập trình và tạo nguyên mẫu vì tất cả các API có sẵn, nhưng khi kiểm soát phần cứng tốt hơn, MSP432 có lợi thế hơn. Với sự trợ giúp của CCS, chúng tôi không chỉ có thể truy cập không gian địa chỉ của MSP432 mà còn Có thể thay đổi giá trị của các thanh ghi khác nhau, điều này sẽ ảnh hưởng đến các cài đặt khác nhau. Arduino giống như một chiếc bánh chín trong khi MSP432 giống như một quả cam sống mà chúng ta phải tự nấu. Hy vọng rằng điều này sẽ làm rõ các ứng dụng khác nhau của cả hai. Đối với các giai đoạn đầu, Arduino có thể được sử dụng, nhưng khi hiệu suất trở nên quan trọng, TI MSP432 hoạt động tốt hơn nhiều do kiểm soát được phần cứng.

Đoạn trích đó được trích từ đây.

Bước 6: Raspberry Pi 3 B Vs MSP432 (đang hoạt động)

Sự so sánh không thực sự công bằng, vì Pi thực sự là một máy tính vi mô và MSP là một bộ điều khiển vi mô.

Tuy nhiên, với T. I. Khóa học về Robotics Kit, nó đang được sử dụng làm bộ não cho robot.

Rõ ràng, Pi có nhiều bộ nhớ hơn.

Pi, chạy Raspbian cổ phiếu, không phải là hệ điều hành thời gian thực. Nhược điểm này có thể phát sinh nếu bạn quan tâm đến việc nhận các phép đo (thời gian) chính xác từ cảm biến.

MSP trên bảng phát triển bao gồm hai đèn LED có mục đích chung (ít nhất một, có thể cả hai, đều là RGB) và bảng cũng bao gồm hai công tắc nút nhấn tạm thời cho mục đích chung.