רובר רובוטי: 10 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:11

היי, אני Proxy303, מומחה לרובוטיקה. במדריך זה אלמד אותך כיצד לבנות רובוט משלך כמו שלי.

אני לא מדבר על אחת מאותן מכוניות שלט רחוק שהאנשים מכנים רובוטים. אחת ההגדרות של רובוט היא שזה לא יכול להיות שלט רחוק. הרובוט שתבנה היום הוא אחד שאתה בונה, חוט ומתכנת. ואז זה אוטונומי. זה אומר שזה לא נשלט חיצונית. הוא שולט בעצמו. לאחר שנבנה ומתוכנת, הרובוט עושה את כל השאר בעצמו.

ישנם חמישה מרכיבים עיקריים של כל רובוט:

• מארז, שהוא גוף הרובוט שלך. אתה יכול לרכוש אותם מקוונים שהורכבו מראש, או שאתה יכול להכין לבד בערכה או מאפס.
• בקר מיקרו, שהוא "המוח" של הרובוט שלך. זהו מעגל רב תכליתי שניתן לתכנת אותו לעשות כמעט כל דבר.
• כמה מנועים, המאפשרים לרובוט שלך לנוע. אינך יכול לשלוט ביעילות במנועים ישירות באמצעות בקר בקר, כך שאתה צריך …
• נהג מנוע, המאפשר לך לשלוט על מנוע בעל מתח גבוה יותר עם אות לוגי במתח נמוך.
• מקור כוח, שמניע הכל. עבור רובוטים ניידים או כאלה שמסתובבים, השתמש בסוללות. אחרת, תוכל להשתמש במודול אספקת חשמל, כמו במחשב.

אספקה

אתה תצטרך:

• מארז רובוט (אני מציע את Actobotics Runt Rover Whippernapper, כי יש לו כל כך הרבה היבטים טובים, כמו הר-מיקרו-בקר אוניברסלי, או תושבות חיישן, או העובדה שהכל פשוט מתחבר.) כל חומר עובד, אז נסה פלסטיק, עץ, או אפילו קרטון. היזהר בעת שימוש במתכת, מכיוון שהוא עלול לקצר את מפרקי ההלחמה מתחת ללוחות מעגלים, אך אם אתה יודע מה אתה עושה, נסה זאת. שלדת הרובוט יכולה להיות די יקרה, ולהסתלק בין 15 לכמה מאות דולרים.
• בקר-מיקרו (השתמשתי ב- Arduino Mega 2560, אבל גם פטל פאס עובד טוב.) ניתן לרכוש אותם בחנויות אלקטרוניקה, חנויות חובבים, באינטרנט או בכל מקום אחר שמוכר חלקי רובוט. למרות שהם אחד החלקים החשובים ביותר ברובוט, הם למעשה די זולים, והם נמצאים בין 10-40 דולר.
• נהג מנוע (השתמשתי בנהג המנוע הכפול L298N) אלה יכולים להיות די יקרים, אז התייחס לשלך בזהירות. הבנים הרעים האלה מיועדים לשאיבת כוח רב למנועים, ולכן הם מתחממים מאוד. וודא שלזה שאתה קונה יש גוף קירור, או אם לא, הדבק אותו. אתה בוודאי לא רוצה שנהג המנוע יתחמם יתר על המידה ויישבר ויעלה לך בין 20 לכמה מאות דולרים עבור אחד חדש.
• כמה חוטי לוח. לא צריך הרבה הסברים כאן, כי אתה יכול למצוא אותם כמעט בכל מקום.
• כמה חוטי M-F DuPont. במקום חוטי לוח, שיש להם "מחטים" ממתכת משני קצותיהם, לאלה יש "מחט" בקצה אחד ושקע בקצה השני.
• קומץ ברגי הרכבה. שוב, לא צריך הרבה הסברים. קבל ברגים קטנים של ראש פיליפס, בגודל סטנדרטי.
• מקור חשמל עיקרי להנעת בקר הבקרה (אתה יכול למצוא סוללות ליתיום-יון נטענות בזול למדי. בדרך כלל אני משתמש בבנקים חשמליים המשמשים לטעינת טלפונים).
• מקור כוח מנוע (6 סוללות AA יעבדו מצוין בשביל זה, אבל אתה יכול להשתמש במקור כוח אחר אם תרצה. אל תשתמש בסוללה של 9V; פשוט אין להם זרם לדברים כאלה. שמור זכור שהם נועדו להפעיל גלאי עשן, לא רובוטים.) אם אפשר, נסה להשיג מקור כוח נטען. בהתחלה זה קצת יותר יקר, אבל תאמין לי. אם אתה משתמש בסוללות חד פעמיות, אתה תמצא את עצמך עובר אותן מהר מאוד, ועלותן של סוללות רבות אלה גוברת במהירות על העלות של כמה סוללות נטענות.

אתה אולי תרצה:

• חיישן קולי. מאפשר לרובוט שלך לראות אובייקטים לפניו.
• כמה מנועי סרוו. במקום להסתובב כל הזמן, ניתן לתכנת מנועים שימושיים אלה כדי לעבור לזווית מסוימת ולהישאר שם.
• קומץ נוריות. אין צורך בהסבר. אתה מכניס את השלטון, הם נדלקים. פָּשׁוּט.
• או כל קבצים מצורפים אחרים. למה לא להוסיף זרוע רובוט? או איזה חיישן אחר?

שלב 1: בנה את מארז הרובוט

הרכיבו את שלדת הרובוט שרכשתם. וודא שהכל מורכב כמו שצריך.

עם מצלמת Runt Rover Whippersnapper הכל פשוט משתלב ביחד. אם השלדה שלך מוחזקת על ידי ברגים, וודא שהם צמודים ושהבוט שלך יציב. תאמין לי, אין דבר גרוע יותר מכך שהפרויקט שלך פשוט יתפרק עליך - לפעמים פשוטו כמשמעו! כמו כן, ודא שיש מקום בתוך המארז. תארו לעצמכם לקנות הכל, להוציא מעל 70 דולר, רק כדי לגלות שאחד המרכיבים העיקריים שלך אינו מתאים לבוט!

כמו כן, ודא שהמנועים מחוברים כראוי ויכולים להסתובב בחופשיות. לפעמים, חלק מהמארז הבולט החוצה יכול לחסום את המנועים, לכן ודא שאין דבר שיכול לעצור את המנועים מלסובב.

שלב 2: חיווט בסיסי

חבר את מנועי הצד השמאלי זה לזה, במקביל. לעשות את אותו הדבר עבור המנועים הנכונים. וודא שהחוטים האדומים בצד שמאל מקובצים עם החוטים השחורים בצד שמאל, ואותו הצד הימני. חבר חוט אדום לשני החוטים האדומים של הצד הימני. חבר חוט אדום נוסף לשני החוטים השחורים של הצד השמאלי (אני יודע, זה נראה לאחור בצד שמאל, אבל זה כדי להתאים לכך שמנועים מנוגדים בצד השני מסתובבים בכיוון ההפוך.) חזור על החוטים השחורים. הקפד לשמור את החוטים עבור הצדדים מקובצים יחד. כמו כן, ודא שמנועי הצד השמאלי הפוכים מאיך שהיית מחבר אותו בדרך כלל.

שלב 3: חבר את מנהל ההתקן של המנוע

לפני שאתה משתמש בנהג מנוע, אתה צריך לדעת איך זה עובד. אם אתה מחבר את זה בצורה לא נכונה, אתה יכול להרוס את הבקר המיקרו ו/או את נהג המנוע!

נהג מנוע הוא סוג של בקר מעגל מבודד, כלומר אין קשר פיזי בין אזור הכוח המנוע לאזור הבקרה ההגיונית. רוב הטובים נועדו להימנע מכל דליפה חשמלית לבקר המיקרו (שעלולה לפגוע בו או להרוס אותו.) כמו כן, רוב הטובים בדרך כלל הם לפחות 15 $, כך שאם אתה מזהה אחד של $ 2 באינטרנט, אל תקנה אותו! אני אישית מצאתי אחד כזה, ובדיוק כניסיון, הדבקתי עליו גוף קירור וחיברתי אותו. המוכר אמר כי הנהג דורג עבור 12V. חיברתי אותו ל- 9V וזה התחיל לעשן. מסתבר שהשבב שבו השתמשו דורג רק ל- 3V!

לנהג מנוע יש 2 אזורי קלט: כניסות החשמל וכניסות ההיגיון. יש לו גם שני אזורי פלט: הצד הימני והשמאלי. להלן כל הסיכות ומה הן עושות:

• תשומות ההיגיון:

  • אלה לוקחים אות לוגי 3.3v ומשתמשים בו לשליטה במנועים. לעולם אל תחבר מתח גבוה לסיכות אלה.
  • חבר אותם ליציאות ההיגיון הדיגיטלי בבקר המיקרו.

• כניסות החשמל:

  • סיכת ה- Power In המשמשת להפעלת המנועים. כמות ההספק שאתה מכניס כאן היא כמות הכוח שהנהג ישאוב לתוך המנועים.
  • סיכת ה- GND, המשמשת כחיבור קרקע משותף. משמש הן עבור כוח והן כתשואה לכניסות ההיגיון. סיכת ה- GND מחוברת בדרך כלל עם דיודות, על מנת למנוע דליפת חשמל אל ההיגיון וסיכות החשמל.
  • סיכת 5V המשמשת להפעלת סוגים מסוימים של מנועים. הוא פלט 5 וולט, אז אל תטעו בקלט חשמל. כל מה שצריך הוא פרץ כוח אחד לתוך הסיכה הלא נכונה בבקר המיקרו כדי להרוס אותו בשקט ובצורה מיידית.

• הפלטים:

  • 1A ו- 1B, עבור מנוע אחד או קבוצה של מנועים.
  • 2A ו- 2B, עבור המנוע השני או הסט שלו.

נהג מנוע מאפשר לך לשלוט במנוע בעל מתח גבוה עם אות לוגי במתח נמוך. הסיבה לכך שיש שתי כניסות למנוע היא כך שתוכל גם לשלוט בכיוון.

חבר את יציאות 1A ו- 1B של נהג המנוע שלך למנועים בצד ימין. חבר את יציאות 2A ו- 2B למנועים בצד שמאל (זכור! אחורה!)

התקן את סוללת המנוע איפשהו בתוך שלדת הרובוט שלך, וחבר אותה לכניסת החשמל של נהג המנוע שלך, עם + לכניסת החשמל ו- - ל- GND.

אם אתה משתמש במודול שהורכב מראש, אז אתה טוב.

אם אתה משתמש רק ב- IC, וודא שהוא מחובר כראוי והקפד לשים עליו גוף קירור! השבבים האלה מתחממים מאוד, ולכן לרוב הנהגים הטובים יש כיורי קירור.

שלב 4: חבר את הבקר המיקרו

חבר את המיקרו-בקר שלך לרובוט. השתמשתי ב- Arduino Uno Rev3. חבר ארבע יציאות דיגיטליות של בקר הבקרה לכניסת ההיגיון של מנהל ההתקן של המנוע. חבר את סיכת הקרקע של בקר המיקרו לחריץ ה- GND של מנהל ההתקן. אין לחבר את סיכת 5V במנהג המנוע לבקר הבקרה! זה משמש להפעלת סוגים מסוימים של מנועים, לא ככניסה לחשמל, ובוודאי לא לבקר מיקרו. אם תעשה זאת, אתה עלול לגרום נזק לבקר המיקרו. עליך לחבר רק את סיכות ההיגיון ואת סיכת הקרקע המשותפת במנהג המנוע לבקר המיקרו.

חיבורים אלה משמשים לשליטה במנועים, תוך שימוש בכניסות ההיגיון של הנהג.

שלב 5: ודא שהכל טוב

תחזור אחורה וודא שהכל טוב. בדוק את החיווט שלך, וודא שהמנועים השמאליים מחוברים לאחור, וודא שפלט ה -5 V שלך בבקר המיקרו אינו מחובר ל- 5V החוצה במנהג המנוע ובדוק אם יש בעיות אחרות. וודא שכל הברגים שלך מהודקים, החוטים שלך מחוברים לחשמל, המנועים שלך אינם חסומים ושאין חוטים שבורים.

אם הכל טוב, המשך לשלב הבא.

שלב 6: התקן את הסוללה

הכנס את הסוללות לשלדת הרובוט. אם הם נושרים, הם עלולים להאט או לעצור את הרובוט שלך, לכן הקפד לאבטח אותם בתוך השלדה. השתמש בסוגר הרכבה, קצת דבק, או פשוט הדבק אותם במקום אם אתה מתכנן להוציא אותם לעתים קרובות. כמו כן, ודא שחיבורי הסוללה שלך טובים. היה לי פעם רובוט שסירב לזוז, והסתובבתי במעגלים במשך שעות, בדקתי את התכנות שלי, חיברתי את המנועים מחדש ולא הצלחתי למצוא את הבעיה. בסופו של דבר קניתי בקר חדש, רק כדי לגלות שאחד החוטים לסוללת המנוע שלי השתחרר בתוך השלדה. זוהי דוגמה מושלמת מדוע עליך תמיד לבדוק בעיות אחרות לפני החלפת חלק!

שלב 7: צרף הכל

השתמש בברגי הרכבה קטנים כדי להצמיד את הכל בצורה מאובטחת. הברג את נהג המנוע ואת בקר הבקר על שלדת הרובוט, וודא כי המנועים מאובטחים. וודא שגם לוח הלוח מחובר היטב.

השתמש בקשירות רוכסן או פיסות קלטת קטנות כדי לארגן את החוטים שלך. אתה לא צריך לעשות את זה, אבל זה בהחלט גורם לרובוט להיראות טוב יותר, ומקל על מעקב אחר החוטים של מה. כמו כן, אם אין לך קשרים או שאתה צריך להחליף את החוטים בקלות, תוכל לקבץ אותם לפי צבע. לדוגמה, אתה יכול להשתמש בחוטים ירוקים מהמיקרו-בקר לנהג המנוע, בחוטים אדומים להספק, בחוטים שחורים ל- GND ובחוטים כחולים מהנהג המנוע למנועים.

שלב 8: תכנית

חבר את הבקר המיקרו למחשב ותכנת אותו. התחל פשוט, ואל תציף את עצמך. התחל במשהו פשוט כמו לגרום לרובוט להתקדם. אתה יכול לגרום לזה להפוך? לך אחורה? להסתובב במעגלים? שימו לב, התכנות דורשת הרבה סבלנות, ולרוב לוקחת את הארוך ביותר. עיין בגרף למעלה.

זה תלוי בך!

שלב 9: קבצים מצורפים

כעת, לאחר שהגדרת רובוט פשוט, הגיע הזמן להוסיף כמה תכונות נוספות. צרף חיישן קולי כדי לאפשר לרובוט להימנע ממכשולים. או מנוע סרוו, עם משהו מגניב למעלה. או כמה נוריות מהבהבות כדי להאיר את הבוט. זכור, זה הרובוט שלך, אז זה תלוי בך!

שלב 10: סיימת

מזל טוב! עכשיו יש לך רובוט עובד! אנא פרסם בתגובות אם בנית אותו, ואילו קבצים מצורפים הוספת.

אם משהו משתבש, עיין בעזרה לפתרון בעיות להלן:

הרובוט לא נדלק כלל

אתה יודע שהרובוט דולק מכיוון שלרוב נהגי המנוע ובקרת המיקרו יש אורות שמעידים שהם דולקים. אם הם לא נדלקים, אז:

• הסוללה הראשית עשויה להיות חלשה או ריקה. אם אתה משתמש בסוללה נטענת, טען אותה. אם אתה משתמש בסוללה רגילה, החלף אותה.
• החוטים עשויים להיות מחוברים בצורה לא נכונה. בדוק את החיבורים שלך. חוט אחד שלא במקומו יכול לנתק את החשמל עבור הרובוט כולו.
• החוטים עלולים להישבר. זה נראה כמו משהו שאתה לא מצפה למצוא, אבל גיליתי שחוטים שבורים הם די נפוצים. חפש בידוד שבור או מרופט, "מחטים" מתכתיות קטנות הבולטות מתוך שקעי תיל (כאשר הסיכה בקצה החוט מתנתקת ונתקעת), או חוטים מפוצלים.
• ייתכן שיש בעיה במנהג המנוע או בבקר המיקרו. ליקויי ייצור עלולים לגרום למערכות לא להידלק. במקרה זה, החלף את בקר הבקרה או את מנהל ההתקן של המנוע. זהו המוצא האחרון, מכיוון שלפעמים מיקרו-בקרים ובעיקר נהגי מנוע יכולים להיות יקרים למדי.

הרובוט נדלק אך אינו זז

אם אישרת שהרובוט פועל אך הוא אינו זז כלל, אז:

• מקור הכוח המנוע עשוי להיות נמוך או ריק. החלף את הסוללה. מניסיוני, הסוללות האלה נגמרות די מהר, כי צריך הרבה זרם כדי להפעיל מנועים.
• יכול להיות שיש בעיה בחיווט. תסתכל על הסעיף למעלה ובדוק אם יש חוטים לא במקומם או שבורים.
• המנועים עלולים להיקצר או להישרף. זה די נפוץ, אז שווה לחפש אותו. הפעל כוח ישיר על המנועים ובדוק אם הם נעים.
• נהג המנוע עלול להיפגע. בדוק את המתח ביציאות. אם הנורית של הנהג כבויה, זהו סימן ברור ליחידה פגומה. הקפד לבדוק כל דבר אחר! מלבד השלדה, נהג המנוע הוא בדרך כלל החלק היקר ביותר של רובוט.
• יכול להיות שיש בעיה בתכנות. מבחינתי זו הבעיה השכיחה ביותר. בשפה הרגישה ל- C (המשמשת בארדואינו), טעות אחת יכולה להרוס את כל התוכנית שלך. לפייתון (השפה של ה- Raspberry Pi) יכולות להיות גם כמה בעיות.
• בקר הבקרה עשוי להינזק. לפעמים, אות ההיגיון אפילו לא מגיע לנהג המנוע (יש סיבה לא לקפוץ ממש למסקנה של נהג גרוע). במקרה כזה פשוט תחליף אותו.

הרובוט נדלק אך נע בצורה לא נורמלית

אם הרובוט נדלק אך מתחיל לנוע בצורה לא מכוונת (למשל, מסתובב במעגלים כאשר הוא אמור להתקדם), אז:

• כנראה שיש בעיה בחיווט. בדוק זאת לראשונה! האם זכרת לחבר צד אחד הפוך?
• ייתכן שיש שגיאת תכנות. בדוק את הקוד שלך אם יש בעיות.
• לפעמים, בקר מיקרו פגום יכול להשתגע ולשלוח שוב ושוב אותות אקראיים. אם בקר מיקרו עושה זאת, אל תטרח לנסות לתקן אותו. זה סימן מובהק לשבב שנפגע ללא תיקון, אז קדימה והחליפו את כל העניין. תאמין לי, השבבים האלה מיוצרים על ידי רובוטים במעבדה. אנשים פשוט לא יכולים לתקן אותם.
• מנוע עלול להיפגע. אם מנוע אינו פועל, או פועל במהירות איטית יותר, אז הרובוט לאט "יסחף" לצד אחד תוך כדי תנועה. ישנן שלוש דרכים לפתור זאת. אם אתה מסוגל, פשוט הגבר את המתח אל המנוע הספציפי הזה כדי להעלות אותו לאותה מהירות כמו כל האחרים. אם לא, נסה להציב נגדים על כל המנועים למעט המנוע. זה מאט את המנועים האחרים למהירות המנוע. לבסוף, אתה יכול פשוט להחליף אותו. מנועי הילוכים רובוטיים נוטים להיות די זולים, בדרך כלל במחיר של 2-3 דולר. השווה את זה לנהג מנוע, שיכול להגיע בין 10-200 דולר.

אם הרובוט אינו מגיב לחיישנים

אם הרובוט נדלק ומסתובב בצורה רגילה, אך אינו "מקשיב" לחיישנים או אינו מגיב בצורה הנכונה, זה כמעט תמיד אחד משני דברים.

• כנראה שיש שגיאת תכנות. חיישנים חייבים להיות מכוילים ומתוכנתים בקפידה. פעם היה לי רובוט מסתובב ללא שליטה, רק כדי לגלות שבטעות הגדרתי אותו להסתובב כשהוא רואה משהו בטווח של 100 מטר במקום 100 סנטימטרים. הוא ראה כל הזמן את הקירות, וגרם לו להסתובב ללא הרף.
• הבעיה השכיחה הנוספת היא חיווט גרוע. אפילו חוט אחד חסר יכול להפוך את החיישן ללא תפקוד.

לכל עזרה אחרת, עיין בסעיפים למעלה או חפש בגוגל את הבעיה הספציפית שיש לך. כמו כן, תוכל ליצור איתי קשר בכתובת [email protected] אם יש לך שאלות.

אנא הגיבו על כך!