שלב אחר שלב חינוך ברובוטיקה עם ערכה: 6 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

לאחר לא מעט חודשים של בניית רובוט משלי (עיין בכל אלה), ולאחר שפעמיים נכשלו חלקים, החלטתי לקחת צעד אחורה ולחשוב מחדש על האסטרטגיה והכיוון שלי.

הניסיון של מספר החודשים היה לפעמים מתגמל מאוד, והרבה פעמים מאוד מתסכל, מאוד קשה, מאוד מאכזב. פעמים רבות זה נראה כמו שני צעדים קדימה, צעד אחד אחורה.

ואני מניח שזה נובע משילוב של מספר דברים.

המטרה שלי הייתה לבנות רובוט "אמיתי" - לא צעצוע. רובוט גדול וחזק, עם חלקים חזקים והרבה אנרגיה זמינה לסוללה, שיכול לפעול (כל היום?) וגם להיות אוטונומי. שהיא תוכל לנווט בבטחה בכל הדירה שלי מבלי לגרום (לעצמה או למישהו / משהו) לנזק.

אמנם לאט לאט התקדמתי, אך כמות המחקר, ניסוי וטעייה, נסה זאת, נסה זאת, היה מאוד זמן רב ונדרש ממני הרבה אנרגיה נפשית / רגשית.

לאחר שאותם חלקים נכשלים פעמיים, יהיה זה טירוף פשוט להחליף אותם שוב ולהמשיך הלאה.

בלב כבד בחרתי לתת לפרויקט הנוכחי "וואלאס" לחזור למדף, במיוחד מכיוון שהייתי כל כך קרוב לשלב IMU בתוכנת ההפעלה של הרובוטים.

אז מה לעשות עכשיו

כך קרה שבשבוע האחרון של פרויקט הרובוט "עשה זאת בעצמי", עשיתי קורס תוכנה מקוון. הקורס לא רלוונטי - מה שעשה עלי רושם היה עד כמה הוא היה טוב. המדריך הוביל למעשה את הצופה ביד, צעד אחר צעד, ואפשר לעקוב אחריו, להשהות את הסרטון, לבצע את בעיית התכנות (רק חלק קטן בכל פעם), ולאחר מכן לראות כיצד הפתרון של האדם תואם את המדריך.

ואפילו יותר טוב - הסדרה כולה סובבת סביב פרויקט תוכנה אמיתי, שלמעשה שימושי בקלות לצרכי עסקים אתריים בעולם האמיתי.

זה היה כל כך מתגמל, כל כך לא מלחיץ, לא צריך לתהות "מה אני צריך ללמוד אחר כך? איך הייתי עושה את זה / ללמוד 'X'"?

אם כן, בין מה שקורה בעבודה, לבין החלקים שנכשלים בבית ובין שאני כל כך מותשת מכמות המאמצים, שחיפשתי משהו דומה לקורס המקוון שעשיתי לעבודה - אבל שזה יהיה ללימוד רובוטיקה.

מה שלא רציתי הוא לחזור על החודשים האחרונים. לא רציתי לרכוש עוד ערכת רובוט, ואז להתפרק עוד קצת כדי לגרום לזה לעשות מה שאני רוצה שהוא יעשה. וגם לא רציתי פתרון בנוי לגמרי ומוכן לדרך כי אז מה אלמד? כבר עשיתי את "הרכיב-את-הרובוט הראשון שלך".

שלב 1: רובוטיקה היא …

הבעיה בלמידת רובוטיקה באמת היא שיש בזה כל כך הרבה דברים. זהו צומת של לפחות (אם לא יותר) אלה:

• הנדסת מכונות
• הנדסת חשמל / אלקטרוניקה
• הנדסת תוכנה

ניתן לפרט כל אחד מהאמור לעיל (מה שלא אעשה כאן). הנקודה היא: יש הרבה מה ללמוד.

החלטתי ללכת בגישה דו-צדדית, ובכך "הניתנת להנחיה", שתתייחס אליך הקורא. החלטתי להתמודד או להתחיל בשני כיוונים שונים אך משלימים במקביל.

• סקור / שפר את / למד / הרחב ניתוח מעגלי DC ו- AC
• מצא קורס / תכנית שהיא שילוב של תיאוריה / הרצאה ומעשית, וסובבת סביב ערכת רובוט.

שלב 2: הנדסת חשמל DC ו- AC

הסיבה שאני רוצה להשקיע זמן בלמידה ובחינה של אזור זה היא כי סביר להניח שחלקי הרובוט נכשלו בגלל היעדר מתן הגנות מעגל נאותות באזורים מסוימים. אם אתה סוקר את ההוראות הקשורות לרובוט, אני עדיין חושב שהן טובות ושימושיות, אפילו עכשיו. זה היה רק קטע מסוים של חלקים שנכשלו, ורק לאחר זמן מה.

ליתר דיוק, הרובוט כלל משטח ברמה העליונה שעליו היה מה שאני מכנה "מעגלים תומכים". אלה הם הרחבת יציאות GPIO ומעגלים הקשורים לחיישנים, לוחות פריצה, שבבים, חלוקת חשמל וכבלים הדרושים לניטור ושליטה על כל סוגי החיישנים, על מנת שהרובוט יהיה בטוח ואוטונומי.

זה היה רק חלק מהחלקים האלה שנכשלו - אבל הם נכשלו.

אכן כתבתי לפורום הנדסי וקיבלתי תשובות. כמות הפירוט ורמת התשובות שבאמת היכו בי, שאני פשוט לא מוכן לרמת הרובוט שיש לי בראש.

יש עולם הבדל בין ערכת רובוט קטנה שיש לה שני מנועים זולים, אולי בקר מנוע 2/3 אמפר, אולי כמה חיישנים, שתוכל לשאת ביד אחת - לבין אחד שמשקלו מעל 20 ק ג ויש לו מנועים 20A חזקים מאוד, ומעלה ל -15 חיישנים שיכולים לגרום נזק של ממש אם משהו משתבש.

אז הגיע הזמן להתבונן שוב באלקטרוניקה של DC ו- AC. ומצאתי את האתר הזה:

DVD מורה מתמטיקה. מצאתי שהכותרת קצת מיושנת ומיושנת. אפילו שנים לא ראיתי תקליטור או DVD. ימין?

אבל כן הסתכלתי על זה. ובסופו של דבר נרשמתי ועכשיו אני יכול להזרים סרטונים כל היום אם ארצה. הכל תמורת 20 דולר ארה ב לחודש. עד כה סקרתי את הכרך הראשון.

תחשוב להיות בשיעור עם פרופסור בחזית, עם לוח לבן, להציג נושאים, לפרט עליהם ואז זה תרגול, תרגול, תרגול. וזה מה שהאתר הזה.

בסופו של דבר נאלצנו לפגוע באלגברה במטריצה מכיוון שלמעגלים היו יותר מדי משוואות סימולטניות עם מספר לא ידוע. אבל זה בסדר. הוא עובר על האלגברה מספיק כדי לעבור את הבעיות. אם התלמיד רוצה יותר, ישנם גם קורסים נפרדים של פיזיקה במתמטיקה. זו הייתה תוכנית טובה מאוד עד כה.

התקווה שלי היא שכשאעבור את הקורסים האלה, אגיע לתשובות לבעיות שלי כשהחלקים שלי ייכשלו, ואהיה מוכן לרובוטיקה עתידית בתחום האלקטרוניקה.

שלב 3: הכשרה ופרויקט רובוטיקה

אבל הנה החלק הטוב ביותר. השלב הקודם יכול להיות מעט יבש ולא מתגמל. (למרות שברגע שחלפת על נקודה מסוימת, תוכל לבחור חלקים משלך, לעצב מעגל משלך ולבנות מה שאתה רוצה. תגיד שאתה רוצה לבנות (רק בשביל הכיף) משדר רדיו ומקלט. תגיד שאתה רוצה שזה יהיה עם בחירת התדר והפרוטוקול שלך. היית יודע איך לעצב מעגלים משלך.)

יש משהו אחר לעשות במקביל: קורס רובוטיקה. קורס רובוטיקה של ממש.

(אם אתה רק רוצה שלוח המיקרו-בקר יעשה את שלך (אני מלחין סדרה של מדריכים שיכולים להיות מועילים), לוח הפיתוח MSP432 עצמו זול יחסית בסביבות 27 דולר. אתה יכול לבדוק עם אמזון, Digikey, ניוארק, אלמנט 14 או מוזר.)

זה קורה שלאחרונה, טקסס אינסטרומנטס הפיקה קורס כה מקיף. ערכת הלמידה של מערכות רובוטיקה TI. אנא אל תתנו לחלק ה"ערכה "להטעות אתכם. זהו הרבה יותר מסתם "בנה עוד ערכת רובוט קטן". אנא תסתכל ברצינות על הקישור הזה.

זה עלה לי 200 דולר עבור ערכה שלמה. אתה יכול גם לצפות בסרטון המצורף ששמתי לשלב זה.

תסתכל על כל מודולי הלמידה האלה:

• מתחילים
• מודול 1 - הפעלת קוד ב- LaunchPad באמצעות CCS (התצפיות שלי על מעבדה 1)
• מודול 2 - מתח, זרם והספק (מחולל אותות וקיבולי הוראה שפורטו ממעבדה 2)
• מודול 3 - ARM Cortex M (להלן הערות מעבדה 3 להנחיה - השוואת הרכבה ל- "C")
• מודול 4 - עיצוב תוכנה באמצעות MSP432 (סרטון של הערות מעבדה 4, סרטון מס '2 של מעבדה 4)
• מודול 5 - הסדרת סוללות ומתח
• מודול 6 - GPIO (עיין במעבדה 6 להוראה חלק 1, חלק 2 וחלק 3 אך עם דגש על תכנות הרכבה)
• מודול 7 - מכונות מדינה סופיות (מעבדה 7 חלק 1 הרכבה)
• מודול 8 - קלט ופלט ממשק
• מודול 9 - טיימר SysTick
• מודול 10 - איתור באגים במערכות בזמן אמת
• מודול 11 - תצוגת קריסטל נוזלי
• מודול 12 - מנועי DC
• מודול 13 - טיימרים
• מודול 14 - מערכות בזמן אמת
• מודול 15 - מערכות רכישת נתונים
• מודול 16 - טכומטר
• מודול 17 - מערכות בקרה
• מודול 18 - תקשורת סדרתית
• מודול 19 - Bluetooth Low Energy
• מודול 20 - Wi -Fi
• להתמודד עם אתגרים

סרטון זה מ- TI יכול להגיד את מה שרציתי להביע הרבה יותר טוב ממה שאני יכול.

שלב 4: השתמש בתכנית הלימודים ברובוטיקה כנקודת מוצא

למרות שזה לא פשוט, או לא כפי שניתן לאסור על זה, תוכל להרחיב על ההרצאות, המעבדות, הפעילויות וכו ', שתוכנית הלימודים מציעה.

לדוגמה, קישרתי עוד כמה הוראות למדריך זה (עיין בשלב הקודם המפרט את כל מודולי הלמידה) שבו ניסיתי להרחיב על ידי ביצוע יותר עם האלקטרוניקה (קבלים), או לנסות לכתוב את הקוד בהרכבה ב- בנוסף לכתיבתו ב- C.

ככל שאתה מכיר יותר תכנות הרכבה, כך תוכל להיות מתכנת שפה ברמה גבוהה יותר; את הבחירות הטובות יותר שתעשה בפרויקטים.

שלב 5: Arduino מול MSP432 (עבודה בתהליך)

לא באמת ידעתי את זה בוודאות אז, אבל היה לי הרושם הזה … להלן קטע ממאמר שיכול לבטא זאת טוב ממני:

ההבדלים בין Arduino ל- MSP432401R: כעת, נראה מדוע בחרנו ב- MSP432 בניגוד ל- Arduino הפופולרי בהרבה. ארדואינו עשוי להיות פשוט למדי לתכנת ואב -טיפוס בגלל כל ה- API הזמין, אך כשזה מגיע לשליטה טובה יותר על החומרה, ל- MSP432 יש את היתרון. בעזרת CCS, אנחנו לא יכולים לגשת רק למרחב הכתובות של MSP432 אלא גם לנו יכול לשנות ערכים של רישומים שונים אשר ישפיעו כראוי על הגדרות שונות. ארדואינו אינו רק מיקרו -בקר, הוא למעשה כמו עטיפה סביב מיקרו -בקר. ארדואינו הוא כמו פשטידה מבושלת ואילו MSP432 הוא כמו תפוז גולמי שעלינו לבשל בעצמנו. אני מקווה שזה מבהיר את היישומים השונים של שניהם. בשלבי ההתחלה ניתן להשתמש ב- Arduino, אך כאשר הביצועים הופכים קריטיים, TI MSP432 עובד הרבה יותר טוב בגלל השליטה בחומרה.

הקטע הזה לקוח מכאן.

שלב 6: Raspberry Pi 3 B לעומת MSP432 (עבודה בתהליך)

ההשוואה לא ממש הוגנת, מכיוון שה- Pi הוא באמת מחשב מיקרו ו- MSP הוא בקר מיקרו.

עם זאת, עם T. I. קורס ערכת רובוטיקה, הוא משמש כמוח של רובוט.

ברור שלפי יש הרבה יותר זיכרון.

ה- Pi, בעל מניות Raspbian, אינו מערכת הפעלה בזמן אמת. חסרון זה יכול לשחק אם אתה מעוניין לקבל מדידות (תזמון) מדויקות מחיישן.

ה- MSP בלוח הפיתוח כולל שני נוריות כלליות (לפחות אחד, אולי שניהם RGB), והלוח כולל גם שני מתגי לחיצה רגעיים כלליים.