רובוט 6WD לכל שטח מרחוק: 10 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

רוב הרובוטים שבניתי עד כה היו 4 רובוטים עם גלגלים בעלי כושר העמסה של כמה קילוגרמים. הפעם החלטתי לבנות רובוט גדול יותר שיתגבר על מכשולים שונים בדרכו ויוכל לנוע בעומס של עשרות קילו לפחות. הנחתי גם שהרובוט אמור להתמודד בשטח קשה כגון חול, שלג והריסות. כדי לאפשר, בניתי שלדת 6 גלגלים המצוידת ב -6 מנועים בעלי הספק גבוה מספיק ונהג מנוע ואספקת חשמל מתאימים. רציתי גם שהרובוט שלי ישלוט ממרחק רב (לפחות 200 מטר) אז השתמשתי במשדר ומקלט באיכות טובה של 2.4GHz.

לאחר שהתקיימו כל הדרישות לעיל והבדיקות הראשונות הצליחו, החלטתי להאריך את הפרויקט בעזרת מניפולטור ושתי מצלמות. הודות לתמונה מהמצלמה אתה יכול לשלוט ברובוט גם אם הוא רחוק מהעין. תכונה זו מאפשרת למפעיל הרובוט לבצע משימות בדיקה מרחוק באזורים שקשה להגיע אליהם או מסוכנים לבני אדם.

מהתיאור של פרויקט זה תלמד כיצד:

• לבנות מארז רובוט בעל 6 גלגלים המסוגל להעביר לפחות עשרות קילו

  • מאפשר להעביר פריטים כבדים יותר
  • שימוש מסחרי אפשרי ולא רק רובוט כצעצוע!

• לשלוט מרחוק ברובוט כזה ממרחק רב

  • לאגד משדר 2.4 GHz עם מקלט
  • קרא פקודות ממקלט 2.4 GHz באמצעות Arduino
  • שליטה על מיקום הרובוט

• הגדר תצוגה מקדימה ממצלמות במחשב או בסמארטפון שלך

  יישום שידור וידאו אלחוטי לטווח ארוך במהירות של 5.8 GHz

פרמטרים של רובוט (גרסה בסיסית):

• מידות חיצוניות (LxWxH): 405x340x120 מ"מ
• משקל כולל: 5 ק"ג
• מרווח קרקע: 45 מ"מ

גרסה מורחבת (עם מניפולטור ומצלמות):

• מידות חיצוניות (LxWxH): 405x340x220 מ"מ (רובוט מוכן להובלה)
• משקל כולל: 6.5 ק"ג

שלב 1: רשימת החלקים והחומרים

מארז הרובוט עשוי כולו מאלומיניום ודורלומין. בפרויקט זה השתמשתי ב -6 גלגלי Monster Truck בקוטר של 125 מ"מ מה שמקל על ההתגברות על מכשולים קטנים. הרובוט מונע על ידי 6 מנועי DC 12 מברשות בהספק גבוה (180 סל"ד, 27 ק"ג) עם הילוכים מתכתיים. כנהג מנוע אתה יכול להשתמש בכל נהג שמסוגל לספק זרם רציף של לפחות 10A לכל מנוע למשל: VNH2SP30, BTS7960B.

חלקים הדרושים בפרויקט זה:

1. מנוע DC מופחת הילוך מומנט גבוה 12V 180 סל"ד x6
2. מחבר מנוע הילוכים משושה 6 מ"מ x6
3. מתג עצירת חירום x1
4. מתג כפתור לחיצה על נירוסטה x2
5. 7.4V 2700mAh 10C סוללת ליפו x1
6. 11.1V 5500mAh 3S 45C סוללת ליפו x1
7. נהג מנוע למשל: VNH2SP30 x6 או BTS7960B x2
8. Arduino mega 2560 x1
9. חישוק גלגלים וצמיגים HSP 1:10 Monster Truck x2
10. לוח מיקרו USB x1

לִשְׁלוֹט:

1. משדר FrSky TARANIS Q X7 2.4GHz 7CH x1
2. מקלט FrSky V8FR-II 2.4GHz x1

חומרים (מארז):

1. יריעת Duralumin בעובי 2 מ"מ (LxB): 345x190 מ"מ x2
2. סוגר זווית אלומיניום בצורת L בעובי 2 מ"מ: 190x40x20 מ"מ x2
3. סוגר זווית אלומיניום בצורת C בעובי 2 מ"מ: 341x40x20 מ"מ x2

4. ברגים ואומים:

   • M3 10 מ"מ x10
   • M2 6 מ"מ x8

כלים:

מקדחה מיני חשמלית של HILDA

גרסא מורחבת:

1. מצלמת RunCam Split x1
2. 2 ציר גימבל x1
3. זרוע רובוטית x1
4. אחיזת מתכת רובוטית x1
5. חיישן ToF לייזר VL53L0X x1

שלב 2: הרכבת מארז הרובוט

ההרכבה של שלדת הרובוט היא די קלה. כל השלבים מוצגים בתמונות למעלה. סדר הפעולות העיקריות הוא כדלקמן:

1. מקדחים 3 חורים בקוטר 13 מ"מ בפרופילי אלומיניום צדדיים (חורים לפיר המנוע)
2. מקדחים 6 חורים בקוטר של 3 מ"מ בפרופילי אלומיניום צדדיים (חורים המחברים את המנועים לפרופיל)
3. הברג את מנועי DC לפרופילי האלומיניום הצדדיים
4. הברג את פרופילי האלומיניום הצדדיים עם מנועי DC לבסיס
5. הברג את הפרופיל הקדמי והאחורי לבסיס
6. התקן את מתגי ההפעלה הדרושים ורכיב אלקטרוני אחר (ראה בפרק הבא)

שלב 3: חיבור חלקים אלקטרוניים

הבקר העיקרי במערכת האלקטרונית הזו הוא Arduino Mega 2560. כדי להיות מסוגל לשלוט בשישה מנועים השתמשתי בשני מנהלי מנוע BTS7960B (H-Bridges). שלושה מנועים מכל צד מחוברים לנהג מנוע אחד. ניתן לטעון כל אחד מהנהגים על ידי הזרם עד 43A שנותן מרווח הספק מספיק גם עבור הרובוט הנייד הנע על פני שטח מחוספס. המערכת האלקטרונית מצוידת בשני מקורות כוח. האחד לאספקת מנועי DC וסרווואים (סוללת LiPo 11.1V, 5500 mAh) והשני לאספקת Arduino, מודול בלוטות ', מצלמת fpv וחיישנים (סוללת LiPo 7.4V, 2700 mAh).

החיבורים של מודולים אלקטרוניים הם כדלקמן:

BTS7960 -> ארדואינו מגה 2560

• MotorRight_R_EN - 22
• MotorRight_L_EN - 23
• MotorLeft_R_EN - 26
• MotorLeft_L_EN - 27
• Rpwm1 - 2
• Lpwm1 - 3
• Rpwm2 - 4
• Lpwm2 - 5
• VCC - 5V
• GND - GND

מקלט FrSky V8FR -II 2.4GHz -> Arduino Mega 2560

• ch2 - 7 // Aileron
• ch3 - 8 // מעלית
• VCC - 5V
• GND - GND

החיבורים המחוברים בין מקלט 2.4 GHz לבין הארדואינו מוצגים בתרשים החיווט לעיל. חבר את חוטי החשמל 5V ו- GND מארדואינו לפינים של המקלט + (VCC) ו- - (GND) בהתאמה. בנוסף, עליך לחבר ערוצי מקלט משומשים (ch2 ו- ch3) לפינים הדיגיטליים של Arduino (למשל 7 ו- 8 בדיוק כמו בתוכנית). אם אתה רק מתחיל ללמוד אלקטרוניקה ואינך יודע כיצד לחבר ספק כוח, מתגים ומנהג מנוע, תרשים החיווט הזה מהפרויקט הדומה שלי יעזור. לפני שתתחיל את שליטת הרובוט ממשדר 2.4 GHz Taranis Q X7 2.4GHz עליך לאגד בעבר את המשדר עם המקלט. הליך הכריכה מתואר בפירוט בסרטון שלי.

שלב 4: קוד מגה Arduino

הכנתי את תוכניות Arduino לדוגמא הבאות:

• מבחן מקלט RC 2.4GHz
• בקרת רובוט 6WD

התוכנית הראשונה "מבחן מקלט RC 2.4GHz" תאפשר לך להתחיל ולבדוק בקלות את מקלט 2.4 גיגה הרץ המחובר ל- Arduino, השני "בקרת רובוט 6WD" מאפשרת לשלוט בתנועת הרובוט. לפני הידור והעלאת התוכנית לדוגמא, וודא שבחרת ב"ארדואינו מגה 2560 "כפלטפורמת היעד כפי שמוצג למעלה (Arduino IDE -> כלים -> לוח -> ארדואינו מגה או מגה 2560). הפקודות ממשדר Taranis Q X7 2.4 GHz נשלחות למקלט. ערוצים 2 ו -3 של המקלט מחוברים לפינים הדיגיטליים Arduino 7 ו -8 בהתאמה. בספרייה הסטנדרטית של Arduino אנו יכולים למצוא את הפונקציה "pulseIn ()" המחזירה את אורך הדופק במיקרו שניות. נשתמש בה לקריאת האות PWM (Pulse Width Modulation) מהמקלט הפרופורציונלי להטיה של המשדר. מקל שליטה. הפונקציה pulseIn () לוקחת שלושה ארגומנטים (סיכה, ערך ופסק זמן):

• pin (int) - מספר הסיכה שעליה ברצונך לקרוא את הדופק
• value (int) - סוג הדופק לקריאה: HIGH או LOW
• פסק זמן (int) - מספר אופציונלי של מיקרו שניות להמתין להשלמת הדופק

ערך אורך הדופק הנקרא ממופה לאחר מכן לערך שבין -255 ל -255 המייצג קדימה/אחורה ("moveValue") או פנייה ימינה/שמאלה ("turnValue") מהירות. כך, למשל אם אנו דוחפים את מקל הבקרה במלואו קדימה עלינו לקבל את "moveValue" = 255 ולדחוף לגמרי אחורה לקבל "moveValue" = -255. הודות לבקרה מסוג זה, אנו יכולים לווסת את מהירות תנועת הרובוט בטווח המלא.

שלב 5: בדיקת רובוט נייד

סרטונים אלה מראים בדיקות של רובוט נייד המבוסס על תוכנית מהסעיף הקודם (קוד Arduino Mega). הסרטון הראשון מציג בדיקות של רובוט 6WD בחדר שלי. הרובוט הזה מסוגל לשאת עומס של כמה ק"ג בקלות רבה, על הסרטון הוא מוביל 8 בקבוקי מים השווים ל -12 ק"ג. הרובוט יכול גם להתגבר בקלות על מכשולים שנתקלים בדרכו כמו מדרכות בחניה מה שאתה יכול לראות בסרטון השני. בתחילת הוראה זו אתה יכול גם לראות עד כמה היא מתמודדת בשטח קשה.

שלב 6: דוגמאות לשיפורי עיצוב

אתה יכול להרחיב את הפרויקט הזה עם רכיבים נוספים כגון:

• אוחז רובוט
• זרוע רובוטית (המתוארת בהוראה זו)
• גימבל עם מצלמה

למעלה תמצא שני סרטונים המציגים את השיפורים שהוזכרו. הסרטון הראשון מראה כיצד לשלוט במצלמה בהטיית מצלמת ובוחז רובוט באמצעות משדר Taranis Q X7 2.4GHz ומקלט FrSky V8FR-II. הסרטון הבא מראה הקדמה מהירה כיצד לחבר ולשלוט על גימבל דו -ציריים באמצעות אותה מערכת משדר ומקלט במהירות 2.4 גיגה -הרץ.

שלב 7: כוונון זרוע רובוטים

הכנתי את זרוע הרובוט קודם לכן ותיארתי אותה בהוראה זו. עם זאת, החלטתי לשנות מעט את הפרויקט המקורי ולהוסיף דרגה נוספת של חופש (ראשון) ומצלמת FPV. כרגע יש לרובוט 4 מפרקים סיבוביים:

• ראשון
• מַרְפֵּק
• כָּתֵף
• בסיס

סיבוב ב -4 צירים מאפשר אחיזה ותפעול קל של אובייקטים בסביבת העבודה של הרובוט. אחיזת מסתובבת המבצעת את תפקיד פרק כף היד מאפשרת לך לאסוף עצמים הממוקמים בזוויות שונות. הוא היה מורכב מהחלקים הבאים:

• LF 20MG 20 KG סרוו דיגיטלי x1
• סוגר סרוו x1
• גליל דוראלומין בעובי 4 מ"מ וקוטר 50 מ"מ
• יריעת דורלומין 36x44 מ"מ ועובי 2 מ"מ
• ברגים ואומים M3 x4
• מצלמת FPV - RunCam OWL Plus x1

המצלמה ממוקמת ישירות מעל האוחז כדי להקל על המפעיל לתפוס אפילו חפצים קטנים.

שלב 8: בדיקת סטטוס הרובוט והתכוננות לתחבורה

זרוע הרובוט ומעמד המצלמה מקופלים, מה שהופך את הובלת הרובוט לפשוטה בהרבה. הלוח האחורי של הרובוט מצויד ב -3 נוריות LED. שניים מהם מראים את מצב ההספק של אלקטרוניקה, מנועים וסרווואים (מופעל או כבוי). נורית ה- RGB השלישית מציגה את מצב הסוללה ואת הכשל. לתכנות קל יותר, הרובוט מצויד ביציאת מיקרו USB. פתרון זה הופך את הבדיקה לקלה הרבה יותר ללא צורך להסיר את בית הרובוט.

שלב 9: בדיקת תצוגה מקדימה ממצלמות Wifi ו- Fpv

על הרובוט הותקנו שתי מצלמות. מצלמת ה- Wifi הונחה על מחזיק אלומיניום מתכוונן בחלקו האחורי של הרובוט. מצלמת fpv קטנה הונחה ממש מעל אחיזת הרובוט.

מצלמות בשימוש בבדיקה זו:

• RunCam OWL Plus
• מצלמת Wifi של XiaoMi YI

הסרטון הראשון מציג את הבדיקה של שתי המצלמות. הנוף ממצלמת ה- wifi מוצג בסמארטפון והנוף ממצלמת ה- fpv במחשב הנייד. כפי שאנו יכולים לראות בסרטון, עיכוב התצוגה המקדימה הוא קטן ועבור מצלמת Wifi העיכוב הזה מעט גדול יותר.

בסרטון השני הראיתי לך שלב אחר שלב כיצד לקבל תצוגה מקדימה ממצלמת fpv 5.8 GHz במחשב שלך. התמונה מהמצלמה נשלחת מהמשדר למקלט 5.8 GHz. אחר כך הוא עובר ללוכד וידאו המחובר למחשב נייד באמצעות יציאת USB ומוצג לבסוף בנגן VLC.