בקרת רובוט קרבי Arduino זולה: 10 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

התחייה המחודשת של Battlebots בארצות הברית ומלחמות הרובוטים בבריטניה עוררה מחדש את אהבתי לרובוטיקה קרבית. אז מצאתי קבוצה מקומית של בוני בוטים וצללתי ישר פנימה.

אנו נלחמים בסולם משקל הנמלים בבריטניה (מגבלת משקל של 150 גרם) והבנתי במהירות את הדרך המסורתית לבנות ציוד RC מעורב: משדר RC יקר, מקלט מגושם או יקר ו- ESCs (בקרי מהירות אלקטרוניים) שהם ארגזי קסם שיכול להתמודד עם הרבה יותר זרמים ממה שצריך לבוט בגודל כזה.

לאחר שהשתמשתי בארדואינו בעבר רציתי לנסות ולעשות דברים אחרת ולהציב לעצמי מטרה של מערכת ארדואינו שתוכל לקבל אות חוקי לחימה ולשלוט בשני מנועי הנעה בסביבות $ 5 $ (חצי מהעלות של ESC זול)

כדי לסייע בהשגת מטרה זו ריכזתי מחדש את מכונית ה- RC הזו להוראה, הפחתתי את המשקל/עלות המקלט ויצרתי 4 אותות PWM להפעלת שבב זול ב- h-bridge.

מדריך זה יתמקד במערכת הבקרה של Arduino אך אוסיף מידע נוסף שיעזור לאנשים חדשים לבנות את הבוט הראשון שלהם

כתב ויתור:

אפילו בקנה מידה קטן בניית רובוט/לחימה עלולה להיות מסוכנת, התחייבו על אחריותכם בלבד

שלב 1: מה שאתה צריך

חומרים:

עבור מערכת הבקרה:

• 1x Arduino pro mini 5v (USD 1.70)
• מודול nRF24L01 1x ($ 1.14)
• 1 x מודול רגולטור 3.3v ($ 0.32)
• 1x מודול h-bridge כפול* ($ 0.90)

לשאר בוט טריז בסיסי:

• 2x מנועי מיקרו הילוכים ** (גרסה זולה, גרסה אמינה)
• סוללת ליתיום פולימר 1x2s
• 1x מטען איזון
• 1 שקית טעינה ליפו
• מתג 1x
• 1x מחבר סוללה
• חוט misc (השתמשתי בכמה חוטי מגשר ארדואינו שהיו לי בשכיבה)
• ברגים קטנים
• אפוקסי (אופציונלי)
• (אופציונלי) אלומיניום (מפחית משקה קל)
• (אופציונאלי) נוריות LED נוספות

לבקר בסיסי:

• 1x Arduino pro mini 5v
• מודול nRF24L01 1x
• 1x מודול הרגולטור 3.3v
• 1x ג'ויסטיק ארדואינו

כלים:

• מברג
• מלחם
• צְבָת
• מדפסת תלת מימד (אופציונלי, אבל זה מקל על החיים)

*כאשר מסתכלים על מודולי h-bridge, חפשו מודול עם כל 4 כניסות האות אחת ליד השנייה, זה יקל על החיבור לארדואינו מאוחר יותר

** בדוק את השלב האחרון לקבלת כמה טיפים לבחירת מהירות המנוע

שלב 2: הדפס מארז

לפני שתתחיל במערכת הבקרה, תסתכל על עיצוב הבוט שיש לבנות. תמיד עדיף לעצב בוט מהנשק החוצה. למתחילים, אני מציע להתחיל עם טריז בסיסי, הם נועדו להיות חזקים ולדחוף את היריבים מהדרך, כלומר סיכוי נמוך יותר להיהרס בקרב הראשון שלך, ובנוסף, קל יותר להרגיש את הנהיגה כאשר אתה עושה לא צריך לדאוג מנשק פעיל.

עיצבתי בוט טריז: "מעט גולמי" אשר נבחן בקרב משוריין ולא משוריין. זהו בוט ראשון טוב, קל להדפסה וניתן להרכיבו עם 8 ברגים. בדוק את זה ב- Thingiverse לעיצוב עליון אחר

אם אין ברשותך מדפסת תלת מימד, נסה ספרייה מקומית, שטח האקרים או שטח יצרנים

הוספת שריון נוספת היא קלה לביצוע טרי מהמדפסת, משייפים הן את הטריז והן את המשקה הקל אלומיניום בעזרת נייר זכוכית, מברשת אבק שיוף, מורחת אפוקסי הן על הפלסטיק והן על האלומיניום, מחזיקות יחד עם מהדקים או גומיות. למשך 12-24 שעות

אין לי כרגע עיצוב גלגלים ציבוריים שכן השתמשתי בצמיגי גומי מערכה רובוטית חינוכית על פני רכזות מודפסות בתלת מימד. בשבועות הקרובים אעצב רכזת שתשתמש בטבעות O לאחיזה. לאחר סיום הגלגלים אעדכן את הדף הזה ואת דף ה- Thingiverse

שלב 3: הכינו את גשר ה- H

נהגי מנועים שונים של h-bridge מגיעים במערכות הגדרות שונות אך המודול המקושר ברשימה הראשונית מגיע עם 2 בלוקים מסופים כפלט. אבני הטרמינל הללו כבדות ומגושמות ולכן עדיף להסיר אותן.

הדרך הקלה ביותר לעשות זאת היא לחמם את שתי הרפידות בו זמנית בעזרת מלחם ולסובב בזהירות את הגושים בעזרת צבת.

לפני שתמשיך הלאה, תחליט אם ברצונך להחליף את המנועים בהתקנה שלך. אם כן, ניתן להלחם כבלי מגשר ארדואינו לפלט המודול, ואז ניתן להלחם את הכבל הנגדי במנוע, מה שהופך אותם להסירים לפי הצורך.

שלב 4: חיווט המודולים

ניתן לבצע חיווט של המודולים בשלוש דרכים שונות, ולכן שלב התכנון הוא קריטי. בחירת הנשק תשפיע על צורת הבוט ועל בחירת החיווט.

שלוש האפשרויות הן:

1. חוטים רופפים (קלים אך שבירים יותר) (תמונה 1)
2. לוח לוח (כבד מ -1 אך חזק יותר עם טביעת רגל גדולה יותר) (תמונה 2)
3. לוח מעגלים מותאם אישית (כבד מ -1 אך חזק עם טביעת רגל קטנה) מצורף עיצוב לוח (תמונה 3)

ללא קשר לבחירה שנעשתה, החיבורים בפועל זהים.

בצע את החיבורים הבאים פעמיים (פעם עבור הבקר ופעם עבור המקלט)

nRF24L01 (תמונת מספור סיכה 4 **):

• פין 1 -> GND
• פין 2 -> סיכת החוצה של מודול 3.3v
• סיכה 3 -> סיכת ארדואינו 9
• סיכה 4 -> סיכת ארדואינו 10
• סיכה 5 -> סיכת ארדואינו 13
• סיכה 6 -> סיכת ארדואינו 11
• סיכה 7 -> סיכת ארדואינו 12

מודול 3.3v:

• סיכת וין -> Vcc*
• סיכת יציאה -> סיכה 2 nRF (כאמור לעיל)
• סיכת GND -> GND

ארדואינו:

• סיכות 9-13 -> התחבר ל- nRF כמפורט לעיל
• Raw -> Vcc*
• GND -> GND

בצע את החיבורים הבאים פעם אחת כדי להבדיל בין בקר למקלט

עבור הבקר:

מַקֵל נוֹעַם:

• +5v -> Arduino 5v
• vrx -> סיכת Arduino A2
• vry -> סיכת ארדואינו A3
• GND -> GND

עבור המקלט:

מודול h-bridge:

• Vcc -> Vcc*
• B -IB -> סיכת ארדואינו 2
• B -IA -> סיכת ארדואינו 3
• A -IB -> סיכת ארדואינו 4
• A -IA -> סיכת ארדואינו 5
• GND -> GND

הדבר נעשה הכי קל על ידי החלפת הפינים ל- Vcc ו- GND בחוט, ואז הפוך הלוח הפוך והלחמת הפינים ישירות לתוך הארדואינו, זה מפשט את ההלחמה ויוצר הרכבה בטוחה לנהג המנוע.

*כדי שרובוט קרבי יהיה חוקי, יש להוסיף נקודת בידוד (מתג או קישור נשלף) בין הסוללה למעגל. המשמעות היא שיש לחבר את החיובי של הסוללה למתג, ולאחר מכן את המתג המחובר ל- Vcc

** תמונה מתוך https://arduino-info.wikispaces.com/Nrf24L01-2.4GHz-HowTo שהיא משאב מצוין עבור המודול nRF24L01

שלב 5: הגדרת הבקר

ברגע שהכל מחובר הגיע הזמן לקוד כלשהו.

החל מהבקר, יש צורך בערכי פוטנציומטר מסוימים על מנת להבטיח שהג'ויסטיק המדויק המחובר יעבוד עם קוד השידור.

טען את הקוד "joystickTestVals2". קוד זה משמש לקריאת ערכי הפוטנציומטר ולהצגתם באמצעות סדרות

כשהקוד פועל וחלון סדרתי פתוח התחל בהתבוננות בערך "UP", דחוף את הג'ויסטיק למצב קדימה במלואו, ערך "UP" יקפוץ ככל הנראה בין מספר מספרים גדולים, בחר את הקטן מבין הערכים שאתה רואה, להפחית ממנו 10 (זה יבטיח כי דחיפת המקל עד הסוף תיתן את מלוא הכוח) ורשום אותו כ"מעלה למעלה "יאפשר לג'ויסטיק לקפוץ חזרה למרכז. כעת בחר את הערך הגדול ביותר שאתה רואה, הוסף לו 20 ורשום אותו כ- "UpRestMax". חזור על התהליך על ידי דחיפת המקל כלפי מטה והיפוך הוספת/חיסור הקלטת הערכים כ- "UpMin" ו- "UpRestMin"

חזור על כל התהליך שוב לשמאל וימין, התחל על ידי דחיפת המקל ימינה, הקלטת "SideMax" ואז "SideRestMax" כשהוא קופץ לאחור ודוחף שמאלה כדי להקליט "SideMin" ו- "SideRestMin"

ערכים אלה חשובים במיוחד, במיוחד כל הערכים המכילים את המילה "מנוחה". ערכים אלה יוצרים את "אזור המת" במרכז המקל כך שהבוט לא יזוז כאשר המקל מונח במרכז, וודא שכאשר המקל מרוכז הערכים נופלים בין "restMin" ל- "restMax" לשני הצירים

שלב 6: קוד

הקוד שניתן עושה הכל עבור טריז-בוט בסיסי עם מבנה על מנת לאפשר שליחת ערך pwm נשק גם כן.

ספריות דרושות:

• ספריית nRF24L01 מכאן: GitHub
• תוכנת PWM מכאן: קוד Google

הגדר את הבקר שלך:

פתח את קוד txMix ושנה את ערכי גבול המקל לערכים שכתבת בשלב האחרון. זה יבטיח שהקוד יגיב בצורה הנכונה לג'ויסטיק שלך (תמונה 1)

התאמה אישית של הצינור:

כדי להבטיח שאתה לא מפריע לאף אחד אחר באירוע שלך, יהיה עליך להחליף את צינור הרדיו. זהו למעשה מזהה, והמקלט יפעל רק על אותות מהצינור הנכון, לכן הקפד לשנות את הצינור בשני הקודים לאותו דבר.

בתמונה הודגשו 2 ספרות משושה של הצינור. אלה שתי הספרות שצריך לשנות כדי להתאים אישית את הצינור. שנה את "E1" לכל ערך משני דו ספרתי אחר ורשום אותו כדי שתוכל לבדוק אותו בקלות מול צינורות יריבים באירוע

העלה:

• txMix לבקר
• קבל למודול המקלט

הפעלת הקוד:

txMix:

הקוד נקרא במיקום הג'ויסטיק כערך "למעלה" וערך "צד". ערכים אלה מוגבלים על סמך הערך המקסימלי שסופק על מנת להבטיח את מלוא העוצמה שתינתן בעמדת המקל המרבית.

ערכים אלה נבדקים לאחר מכן כדי לוודא שהמקל זז מהמצב הניטרלי, אם לא נשלחו אפסים.

הערכים לאחר מכן מעורבים בנפרד לשני משתנים, אחד למהירות המנוע השמאלית ואחד למהירות המנוע הימנית. במשתנים אלה משתמשים בערך שלילי לציון שהמנוע נוסע לאחור מכיוון שהוא מפשט את הערבוב.

לאחר מכן מופרדים ערכי המהירות השמאלית והימנית לארבעה ערכי pwm, אחד לכל אחד: מנוע ימינה קדימה, מנוע שמאל קדימה, מנוע ימינה אחורה, מנוע שמאל אחורה.

ארבעת ערכי pwm נשלחים לאחר מכן למקלט.

לְקַבֵּל:

פשוט מקבל אותות מהבקר, בודק שהאות אינו מכיל ערכי pwm קדימה ואחורה על מנוע בודד ואז מחיל את pwm.

המקלט גם נכשל בכספות להפעלת מנועים כאשר לא מתקבל אות מהבקר

שלב 7: בורג הכל

מחברי הלחמה למנועים או הלחמת המנועים ישירות לגשר h. (אני מעדיף מחברים כך שאוכל פשוט לשנות את התקעים אם חיברתי את המנועים בצורה לא נכונה)

הלחם את ההובלה החיובית ממחבר הסוללה לפין האמצעי של המתג ואחד הפינים החיצוניים במתג ל- Vcc של המודולים המחוברים.

הלחם את ההובלה השלילית ממחבר הסוללה ל- GND של המודולים המחוברים.

(אופציונלי) הוסף נוריות LED נוספות בין Vcc ל- GND. כל רובוטי הלחימה דורשים אור דולק בזמן שיש למערכת כוח, בהתאם למרכיבים שלמערכת זו יש נוריות LED על הארדואינו, מודול 3.3v וגשר h כך שכל עוד לפחות אחד מהם נראה מבחוץ bot כלל זה מתקיים. ניתן להשתמש בלוחות LED נוספים כדי לוודא כי חוק זה מתקיים והתאמה אישית של המראה

מעט גולמי פשוט להתברג יחד, קודם כל בורג את המנעול התומך במקומו, הוסף את האלקטרוניקה ואז הברג את המכסה במקומו, כמות קטנה של סקוטש תעזור להחזיק את המתג למכסה.

הבקר הוא שלך לעיצוב והדפסה. לבדיקה, השתמשתי בבקר המצורף ששונה מבקר BB8 V3 של ג'יימס ברוטון

שלב 8: מילה על כללי לחימה ברובוטים

מדינות, מדינות וקבוצות שונות מנהלות אירועי לחימה ברובוטים עם כללים שונים.

יצרתי את המערכת הזו וכתבתי את זה כדי להיות כללי ככל האפשר תוך עמידה בכללים העיקריים הנוגעים למערכות RC (בעיקר המערכת צריכה להיות דיגיטלית 2.4GHz ובעלת נקודת בידוד סוללה). כדי להפעיל מערכת זו או לעצב בוט ראשון משלך עדיף ליצור קשר עם הקבוצה המקומית שלך ולקבל עותק של הכללים שלהם.

החוקים שהקבוצה המקומית שלך מפעילים הם מוחלטים, אל תקבל את דבריי בהוראה זו על חוקי הקבוצה שלך.

מכיוון שמערכת Arduino זו חדשה בקהילה סביר להניח שתתבקש לבדוק אותה לפני השימוש בה באירוע. בדקתי את המערכת הזו שוב ושוב נגד ציוד RC סטנדרטי וכנגד עצמה ללא בעיות הפרעה, כך שהיא צריכה לעבור כל מבחן, אולם למארגנים באירוע המקומי שלך יש את המשפט האחרון, לכבד את החלטתם. אם הם דוחים את השימוש בו, שאל אם יש בוט הלוואות שאתה יכול להילחם איתו, או בקש הבהרה מדוע הוא נדחה ונסה לתקן את הבעיה לאירוע הבא

שלב 9: מידע נוסף על מנועים

מנועי ההילוך המיקרו המשמשים במחלקת הנמלים מגיעים במגוון מהירויות גדולות והם מסומנים באמצעות סל ד או יחס העברה. להלן המרה גסה.

רוב הבוטים משתמשים במנועים בין 75: 1 ל -30: 1 (למעט כמה יוצאים מן הכלל באמצעות 10: 1). בוטים עם כלי נשק גדולים מסתובבים יכולים להרוויח ממנועים איטיים יותר של 75: 1 מכיוון שהמהירות האיטית יותר מאפשרת שליטה רבה יותר. טריזים, מרים וסנפירים זריזים עדיפים על 30: 1 בידיו של נהג מיומן. אני ממליץ על מנועים של 50: 1 בטריז לקרבות הראשונים רק כדי להתרגל למערכת ולנהיגה

• 12V 2000 סל"ד (או 6V 1000 סל"ד) -> 30: 1
• 6V 300 סל"ד -> 50: 1

שלב 10: עדכונים ושיפורים

עברו שנתיים מאז שפרסמתי את ה'איבל 'הזה ולמדתי הרבה על המערכת הזו אז הגיע הזמן לעדכן אותם כאן. החשוב ביותר הוא בחירת הרכיבים, הרכיבים המקוריים עבדו טוב יחסית אך לפעמים נכשלו במהלך הלחימה. 2 העבריינים הגדולים הם H-Bridge ומודול nrf24l01, בשל כך שבחרתי את החלקים הזולים ביותר שהצלחתי למצוא. ניתן לתקן את אלה על ידי:

• שדרוג גשר 0.5A H לגשר 1.5A H, כמו זה: גשר 1.5A H
• שדרוג מודול nrf24l01 לעיצוב SMD מלא: פתח NRF24l01 חכם

יחד עם שדרוגי הרכיבים החדשים עיצבתי כמה מחשבי PCB חדשים שעוזרים לדחוס את ה- RX ולהוסיף תכונות נוספות ל- TX

יש לי גם כמה שינויים בקוד, אז תעקוב אחריהם