בנה רובוט Telepresence הנשלט באמצעות Wifi: 11 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

פרויקט זה עוסק בבניית רובוט שיכול לקיים אינטראקציה עם סביבה מרוחקת ולהישלט מכל אזור בעולם באמצעות Wifi. זהו פרויקט ההנדסה שלי בשנה האחרונה ולמדתי הרבה על אלקטרוניקה, IoT ותכנות למרות זאת. פרויקט זה מתמקד באנשים עם מוגבלויות תנועה מכיוון שהם מתקשים להסתובב כך שרובוט נוכחות יכול לסייע להם בקלות.

ישנן 2 מערכות בתוך הפרויקט כדי להפוך אותו למוצלח. בקרת תנועה של היד שלך כדי להזיז את היד הרובוטית והאפליקציה לנייד השולטת בבסיס המנוע.

להלן המסמך וההצגה של Telepresence V1 כך שתקבל הבנה מעמיקה יותר.

הגיע הזמן לבנות אותו!

אספקה

יש צורך בכלים ורכיבים רבים לפרויקט זה. זה עלה לי בסביבות 1000 AED (270 $) אז וודא שיש לך את התקציב הזה. להלן הרכיבים שתזדקקו להם:-

1. צומת MCU x 3
2. נהג מנוע L298N DC x 1
3. ספק כוח 12V x 1
4. ווסת מתח מתח למטה LM2596 x 1
5. חיישני IMU MPU9250 x 2
6. מנועי סרוו (מומנט 10-20 ק"ג) x 4
7. עץ קל 1x1 מ '
8. 8M מוטות מתכת מושחלים 1 מ 'x 2
9. מדפסת תלת מימד (30x30 ס"מ)
10. חוטב עץ ומקדח
11. חוטי חשמל, חוטי מגשר ולוח לחם
12. שרוול זרוע מלאה
13. מנוע 12V DC (25kg.cm) x 2
14. גלגל גלגלים 3 אינץ 'x 1
15. גלגל גומי בגודל 6 ס"מ עם הברגה x 2
16. ערכת הלחמה

שלב 1: איך זה עובד?

זהו תרשים זרימת התקשורת כדי לגרום לך להבין כיצד רכיבים מתקשרים זה עם זה. אנו משתמשים ברשת העברת נתונים הנקראת PubNub כפלטפורמת IoT שיכולה לשלוח הודעות בזמן אמת תוך 0.5 שניות בלבד! זוהי התגובה המהירה ביותר שאנו יכולים לקבל וזה חשוב עוד יותר בפרויקט שלנו מכיוון שנשתמש בידנו לשלוט בזרוע הרובוט בזמן אמת.

כל ה- Nodemcu משמשים לשליחה וקבלה של נתונים. ישנן 2 מערכות בודדות מעורבות כאן שבהן Nodemcu על הזרוע שולח את נתוני חיישן התנועה ל- PubNub וזה מתקבל על ידי Nodemcu על הזרוע הרובוטית. לתנועת בסיס, האפליקציה לנייד שולחת את הנתונים עבור קואורדינטות x, y מג'ויסטיק וזה מתקבל על ידי Nodemcu בבסיס שיכול לשלוט במנוע דרך הנהג. זה הכל לעת עתה.

שלב 2: עיצוב

העיצוב לעיל ייתן לך מושג כיצד נראה המבנה. אתה יכול להוריד את קבצי ה- cad למראה טוב יותר. בסיס הרובר נתמך על ידי 3 גלגלים כאשר 2 הם מנוע DC מאחור וגלגל גלגל אחד מלפנים. בשל תנועת הזרוע הרובוטית, שמתי לב לחוסר יציבות בבסיס, כך שתוכל לשקול להוסיף 2 גלגלי גלגלת מלפנים. בסיס העץ התחתון והעליון נתמך על ידי מוטות מושחלים אשר דחוסים באגוזים. וודא שאתה משתמש באום נעילה מכיוון שזה יהפוך אותו הדוק לצמיתות לטווח הארוך.

הורד קובץ מקור עיצוב - עיצוב נוכחות

שלב 3: הדפסה תלת מימדית של חישוב זרוע ומומנט

זרועו של רובוט הטלפרזנס היא עיצוב פשוט בצורת התיבה כך שניתן להדפיס אותה תלת מימדית בקלות עם כמות נימה מינימלית. אורכו כ- 40 ס מ שאורכו כזרוע אנושית. אורך הזרוע הרובוטית מבוסס על המומנט שהרים מנועי הסרוו. אתה יכול למצוא את חישוב המומנט בתמונה למעלה יחד עם המפרט של מנוע הסרוו שבו השתמשתי כדי שתוכל להתאים את העיצוב לצרכים שלך. אך הימנע משימוש במומנט המרבי של מנוע סרוו מכיוון שזה בסופו של דבר יפגע במנוע בטווח הארוך.

הורד את קבצי ההדפסה התלת -ממדית למטה, הדפס אותם והמשך קדימה.

שלב 4: ייצור והרכבת בסיס

להלן השלבים שאתה יכול לבצע לצורך ייצור:-

1. חותכים את מוט המתכת המושחל בנקודת האמצע בעזרת מסור
2. השתמש בחוטב עץ ליצירת 2 חתיכות עץ בגודל 40x30 ס"מ
3. לקדוח את החורים הדרושים בבסיס העליון והתחתון כמו הציור לעיל
4. התחל לחבר את מנוע DC וגלגלי הגלגלים על הבסיס התחתון
5. להכנת חור מלבן בבסיס העליון, ראשית צור חור עגול עם המקדח ולאחר מכן הכנס חוטב עץ דרך החור וחתוך אותו לאורך הקצוות כדי ליצור מלבן.

אם אתה תוהה מדוע החור הימני למעלה ממוקם לאחור, אז זה בגלל שלא הייתי בטוח אם אמקם את הזרוע הרובוטית בפינה הימנית במרכז. הצבתו במרכז הייתה בחירה טובה יותר בשל איזון המשקל.

שלב 5: הרכבה של הזרוע הרובוטית

הרכבה של זרוע רובוטית דורשת תשומת לב מיוחדת. מלבד הרכבה מכנית, עליך לוודא כי מנוע הסרוו נמצא בזווית הנכונה כאשר הוא מורכב. עקוב אחר התרשים לעיל כדי לתת לך מושג באיזו זווית מנוע הסרוו יוגדר על כל המנועים לפני שתרכיב משהו מלמעלה. נסה לתקן את החלק הזה, אחרת תוכל להרכיב אותו מחדש.

השתמש בתבנית הקוד שלהלן כדי להגדיר את זווית הסרוו המדויקת באמצעות Arduino או Nodemcu. יש כבר הרבה מידע על זה באינטרנט אז אני לא אפרט.

#לִכלוֹל

סרוו סרוו;

int pin =; // שים את מספר הסיכה שבו מוצמד פין נתוני סרוו על arduino

הגדרת בטל () {

servo.attach (סיכה);

}

לולאת חלל () {

int זווית =; // זווית שבה אתה צריך להגדיר

servo.write (זווית);

}

שלב 6: מעגל בקר הזרוע

הרכבת בקר הזרוע פשוטה לביצוע. השתמשתי בשרוול ארוך וחיברתי את החיישנים, Nodemcu & קרש לחם עם תפירה. ודא כי כיוון החיישן הוא באותו כיוון של תמונת הבקר לעיל. לבסוף, עקוב אחר תרשים המעגלים והורד את הקוד להלן.

שלב 7: מעגל רובוט הטלפזנס

עקוב אחר תרשים המעגלים באותו אופן. בדוק היטב את התקלות של ספק הכוח שבו אתה משתמש כדי להימנע מקצרים. הגדר את מתח המוצא של ממיר הכסף ל- 7V מכיוון שזה המתח הממוצע של כל מנועי הסרוו. המקום היחיד בו תוכל להלחם הוא מסופי מנוע ה- DC הבסיסי מכיוון שהוא צורך הרבה זרם ולכן צריך להיות צמוד עם חוט חשמלי מעט עבה יותר. לאחר השלמת המעגל, מאוחר יותר תעלה את 'arm_subscriber.ino' ל- Nodemcu המתחבר עם זרוע ו- 'base.ino' להעלאה ל- Nodemcu הבסיסי.

שלב 8: אפליקציה לנייד

זהו הנייד לשליטה בתנועה. כאשר אתה מזיז את הג'ויסטיק, הוא שולח את קואורדינטות X, Y במעגל הג'ויסטיק אל Pubnub ומתקבל על ידי Nodemcu בבסיס. קואורדינטת X, Y זו מומרת לזווית ובאמצעותה אנו יכולים למצוא לאיזה כיוון ילך הרובוט. התנועה מתבצעת על ידי הפעלה/כיבוי ושינוי כיוון של שני המנועים. אם הפקודה היא קדימה אז שני המנועים ממשיכים קדימה במלוא המהירות, אם שמאלה המנוע השמאלי ילך לאחור והמנוע הימני ימשיך קדימה וכן הלאה.

ניתן פשוט לבצע את הפונקציה שלעיל באמצעות לחצנים במקום במקום ג'ויסטיק, אך אני בוחר בג'ויסטיק גם כדי לשלוט על מהירות המנוע. עם זאת, סיכת ההפעלה שלי לא עבדה עם Nodemcu אז עזבתי את החלק הזה. הוספתי קוד בקרת מהירות ב- base.ino לכל מקרה כהערה.

תוכל לקבל את קובץ המקור.aia למטה שניתן לערוך אותו באמצעות ממציא אפליקציות MIT. יהיה עליך לבצע תצורה בסיסית באפליקציה אשר אגיד לך בשלב הבא.

שלב 9: צור חשבון ב- Pubnub וקבל את המפתחות

עכשיו הגיע הזמן לעשות את השלב האחרון שהוא הגדרת פלטפורמת IoT שלך. Pubnub הוא הטוב ביותר מכיוון שהעברת הנתונים מתרחשת בזמן אמת ולוקח רק 0.5 שניות להעביר. יתר על כן, אתה יכול לשלוח מיליון נקודות נתונים בחודש כך שזו הפלטפורמה האהובה עליי האישית.

עבור אל PubNub וצור את חשבונך. לאחר מכן עבור לתפריטי היישומים בתפריט השמאלי ולחץ על הלחצן בשם "+צור אפליקציה חדשה" מימין. לאחר שמות האפליקציה שלך, תראה את התמונה למעלה של מפתח המוציא לאור והמנוי. בכך נשתמש לחיבור המכשירים.

שלב 10: הוסף את המפתחות לקוד והעלה

אנחנו צריכים 4 דברים כדי שהמכשיר יוכל לתקשר זה עם זה:- מפתח פאב, מפתח משנה, ערוץ ו- wifi.

pubkey & subkey יישארו זהים בכל האפליקציות Nodemcu והנייד. שני מכשירים המתקשרים זה עם זה צריכים להיות בעלי אותו ערוץ. מכיוון שהאפליקציה והבסיס הנייד מתקשרים כך שיהיה אותו שם ערוץ דומה לבקר ולרובוטים. לבסוף, עליך לשים אישורי wifi על כל Nodemcu כך שהוא יכול להתחבר ל- wifi בהתחלה. כבר הוספתי את שם הערוץ כך ש- wifi ומפתח פאב/משנה הוא מה שתצטרך להוסיף מהחשבון שלך.

הערה:- Nodemcu יכול להתחבר רק ל- wifi שאליו ניתן לגשת ללא דף אינטרנט כאמצעי ביניים. אפילו למצגת האחרונה שלי נאלצתי להשתמש בנקודה חמה ניידת מכיוון ש- wifi מהאוניברסיטה היה גרור.

שלב 11: סיכום

אם הגעת עד לכאן אז מדהים! אני מקווה שהרווחת משהו בעל ערך ממאמר זה. לפרויקט זה יש מגבלות קטנות שאני רוצה להגיד לך לפני שתבצע אותו. להלן כמה להלן:-

תנועה פתאומית של הזרוע הרובוטית:-

יש הרבה תנועה פתאומית של הזרוע הרובוטית. הסיבה לכך היא השהיה של 0.5 שניות שמידע החיישן יועבר כתנועת סרוו. אפילו פגעתי בשני מנוע הסרוו אז אל תזיז את היד מהר מדי. אתה יכול לפתור בעיה זו על ידי הוספת שלבי ביניים בין התנועה המקורית ליצירת תנועה חלקה.

אין עצירת תנועת הבסיס:-

כשאני גורם לרובוט לנוע בכיוון אחד באמצעות אפליקציה לנייד, הרובוט ממשיך לנוע באותו כיוון גם כשאני מרים את אצבעותיי. זה היה מעצבן מכיוון שתמיד הייתי צריך לכבות את הכוח כדי לעצור את התנועה. הכנסתי את קוד העצירה באפליקציה אבל זה עדיין לא עבד. זה יכול להיות בעיה באפליקציה עצמה. אולי תוכל לנסות לפתור את זה ולספר לי.

אין עדכון וידאו:-

מבלי שהזנת הווידיאו תגיע מרובוט לאדם, לעולם לא נוכל לפרוס רחוק מהמשתמש. רציתי להוסיף את זה בהתחלה אבל אדרש יותר זמן והשקעה אז עזבתי את זה.

אתם יכולים לקחת את הפרויקט הזה רחוק יותר על ידי פתרון הבעיה שלעיל. כשתעשה זאת תודיע לי. פְּרִידָה

לפרויקטים נוספים בקרו באתר הפורטפוליו שלי

סגנית בתחרות הרובוטיקה