Balanslaşdırma Robotu / 3 Təkərli Robot / STEM Robotu: 8 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Məktəblərdə və məktəbdən sonrakı təhsil proqramlarında təhsil üçün istifadə üçün birləşmiş balanslaşdırma və 3 təkərli robot qurduq. Robot Arduino Uno, xüsusi bir qalxan (bütün tikinti detalları verilir), Li Ion batareya paketi (bütün tikinti detalları verilir) və ya 6xAA batareya paketi, MPU 6050, BLE bluetooth modulu, ultrasəs moduluna (isteğe bağlı) əsaslanır.) və qolu hərəkət etdirmək üçün servo. Sinif otaqlarında istifadəyə hazır geniş təhsil materialları da mövcuddur.

Əlavə edilmiş sənəd, robotun hər addımda təhsil almasını təmin edən bir neçə addımda qurmaq üçün uşaqlara verilən təlimatdır. Bu məktəblərə və məktəbdən sonrakı proqramlara verilən sənəddir.

Tam balanslaşdırma / 3 təkərli robot eskizi yüklənmədən əvvəl edilə biləcək 7 məşq var. Təlimlərin hər biri robotun müəyyən bir aspektinə yönəlib, məsələn. bluetooth, ultasonic sensor, servo və s. istifadə edərək bir ağıllı telefon tətbiqi ilə qarşılıqlı əlaqədə olan akserometr/giroskop sensoru. Təlimlər robotun fiziki quruluşuna inteqrasiya olunur, buna görə kifayət qədər robot bir məşq etmək üçün qurulduqda, məşq üçün eskiz yüklənə və edilə bilər. Bu, təhsilin öyrənilməsi ilə robotun yaradılmasının zövqünü cəmləməyə kömək edir.

Bir Arduino Uno istifadə etmək qərara alındı, çünki bu çox yaygındır və bir çox təhsil şəraitində istifadə olunur. Qalxandan başqa, hazır olan standart raf modullarından da istifadə etdik. Şassi 3D çapdır və dizaynı TinkerCAD -də mövcuddur.

Bu robotun uşaqların öz yaradıcılığını qurmaq haqqında düşünmələrinə ilham verməyə və özünə inam verməyə kömək etdiyini və bunun çətin olmadığını da gördük.

Bütün eskizlər yaxşı şərh edilmişdir və daha inkişaf etmiş tələbələr öz eskizlərini dəyişdirə və ya yaza bilərlər. Robot Arduino və elektronikanı öyrənmək üçün ümumi bir platforma təşkil edə bilər.

Robot eyni zamanda "LOFI blokları" tətbiqi ilə də işləyir (https://lofiblocks.com/en/), beləliklə uşaqlar SCRATCH -a bənzər bir qrafik mühitdə öz kodlarını yaza bilərlər.

Qeyd edək ki, yuxarıdakı videoda marka 1 modeli göstərilir, robot artıq RemoteXY bluetooth tətbiqindən istifadə edir (həm Andriod, həm də Apple cihazları üçün mövcuddur), MPU 6050 indi robot qalxanının üzərində yerləşir (cihazın altındakı kaydırıcıda deyil) robot - istəsəniz yenə də orada tapa bilərsiniz) və qalxana qoşula bilən əlavə bir ultrasəs sensoru var.

Təşəkkürlər:

(1) addım açısı və PID nəzarəti Brokking proqramına əsaslanır: https://www.brokking.net/ September_main.html

(2) RemoteXY tətbiqi:

(3) LOFI Blocks və LOFI Robot tətbiqi:

(4) jjrobots əsasında silahlar:

(5) bütün eskizlər Arduino Create -də saxlanılır:

(6) 3D dizaynlar TinkerCAD -də saxlanılır:

İmtina: Bu material olduğu kimi, bu materialın düzgünlüyünə və ya başqa bir şəkildə zəmanət verilmədən verilir. Bu sənəddə adı çəkilən üçüncü tərəf iPhone və Android tətbiqlərinin istifadəsi istifadəçilərin öz riski altındadır. Robot bir Lityum İon batareya paketindən istifadə edə bilər, batareyanın və güc paketinin istifadəsi istifadəçilərin öz riski altındadır. Müəlliflər, bu materialdan istifadə edən və ya robotun qurulmasından və ya istifadəsindən heç bir şəxsin və ya təşkilatın çəkdiyi itkilərə görə heç bir məsuliyyət daşımırlar.

Addım 1: Parça siyahısı

Robotu sıfırdan hazırlamaq üçün bir çox addım var və kifayət qədər vaxt və qayğı tələb edəcək. 3D printerə ehtiyacınız olacaq və lehimləmə və elektron sxemlərin qurulmasında yaxşı olacaqsınız.

Robotun hazırlanması üçün lazım olan hissələr:

(1) Şassi və təkər təkərinin uzadılmasını 3D çap edin

(2) Arduino Uno

(3) Robot qalxanı yaradın

(4) MPU 6050, AT9 BLE Bluetooth modulu, isteğe bağlı ultrasəs modulu (hamısı qalxana daxil olur)

(5) SG90 servo

(6) TT mühərrikləri və təkərləri

(7) Güc paketini yaradın (ya 6xAA batareya paketi və ya Li Ion batareya paketi)

Əlavə edilmiş fayl, Li Ion güc paketi və robot qalxanı istisna olmaqla, bütün sonrakı addımlarda əhatə olunan bütün hissələrin necə alınacağını və necə qurulacağını izah edir.

Addım 2: Robot Qalxanı

Robot qalxanı üçün PCB dizaynı Fritzing -də aparılır, dizaynı dəyişdirmək istəyirsinizsə Fritzing faylı əlavə olunur.

Qalxan PCB üçün gerber faylları da əlavə olunur, bu sənədləri qalxanı istehsal etmələri üçün bir PCB istehsalçısına göndərə bilərsiniz.

Məsələn, aşağıdakı istehsalçılar təxminən 5 dollara + poçt üçün 10 x PCB lövhəsi hazırlaya bilərlər:

www.pcbway.com/

easyeda.com/order

Qalxanın hazırlanma sənədi də əlavə olunur.

Addım 3: Güc Paketi

Robot üçün ya 6xAA batareya paketi, ya da Li Ion batareya paketi qura bilərsiniz. Hər ikisi üçün təlimatlar əlavə olunur.

AA-batareya paketinin qurulması daha asandır. Batareyalar dəyişdirilməzdən əvvəl təxminən 20/30 dəqiqə dayanır. Ayrıca servo AA batareya paketi ilə istifadə edilə bilməz, buna görə də hərəkətli qol yoxdur.

Li Ion batareya paketi yenidən doldurula bilər və şarj arasında təxminən 60 plus dəqiqə davam edir (istifadə olunan batareyanın tutumundan asılı olaraq). Bununla birlikdə, Li Ion batareya paketini qurmaq daha çətindir və Li İon batareyadan istifadə edir, Li İon batareyaları ehtiyatla işlənməlidir.

Li Ion batareya paketi, batareyanı həddindən artıq yüklənmədən qoruyan və maksimum cərəyanı 4 Amper ilə məhdudlaşdıran bir qoruyucu dövrə daxildir. Ayrıca Li Ion şarj modulundan istifadə edir.

Təxminən 7.2 volt çıxışı olan hər hansı bir Li Ion batareya paketindən istifadə edə bilərsiniz, ancaq uyğun robot qalxan tapası olan bir kabel hazırlamalısınız.

Yaxşı bir alternativ güc paketiniz varsa mənə bildirin. Bu Li Ion paketini düzəltməyimin səbəbi nisbətən kiçik olması və hər hansı bir mikro USB şarj cihazından və ya kompüter daxil olmaqla hər hansı bir USB portundan yüklənə biləcəyi tək bir Li Ion hüceyrəsindən istifadə etməsidir. 7.2 volt civarında gördüyüm Li Ion güc paketləri 2 hüceyrədən istifadə edir və xüsusi bir şarj cihazı tələb edir ki, bu da xərcləri artırır və doldurmaq o qədər də rahat deyil.

Li Ion batareya paketini qurmağı seçsəniz (və ya hər hansı bir Li Ion batareya paketindən istifadə etsəniz) bu cür batareyalarla bağlı təhlükəsizlik məsələlərindən xəbərdar olmalısınız, məsələn.

Addım 4: Robot Məşqləri və Eskizləri

Bütün hissələri əldə etdikdən sonra, robotu qurarkən istəsəniz yol boyunca proqramlaşdırma məşqləri edə bilərsiniz. Bu təlimlər izahatlarla birlikdə Arduino Create -də mövcuddur - aşağıdakı bağlantılar sizi Arduino Create təlimlərinə aparır - sonra Arduino Create girişinizdə məşqi açıb saxlaya bilərsiniz.

Eskizləri robota yükləmək üçün telefonunuzun Bluetooth ilə robotla əlaqəli olmadığından əmin olun - Bluetooth bağlantısı yükləmənin qarşısını alır. Ümumiyyətlə ehtiyac olmasa da, Bluetooth modulu üçün pin 123456 -dır.

3, 5 və 7 -ci məşqlərdə "LOFI robot" ağıllı telefon tətbiqindən (və ya "BLE joystick" tətbiqindən istifadə olunur - baxmayaraq ki, bu proqram həmişə Apple cihazları ilə işləmir).

Təlimlər 8 (tam robot eskizi) robotu idarə etmək üçün "RemoteXY" ağıllı telefon tətbiqindən istifadə edir.

LOFI Blocks eskizi "LOFI Blocks" tətbiqindən istifadə edir. (bu tətbiqin Apple cihazlarında ən yaxşı işlədiyini unutmayın).

Arduino Create -ə bir məşq yüklədiyiniz zaman, arduino eskizinə əlavə olaraq, məşq haqqında məlumat verən bir sıra digər nişanlar da var.

Məşq 1: Arduino əsasları - robot idarəetmə qalxanındakı qırmızı və yaşıl LEDləri bağlayın. Bu məşqi tikintidəki (3) addımdan sonra edə bilərsiniz.

create.arduino.cc/editor/murcha/77bd0da8-1…

Məşq 2: Gyro Sensor - gryos və accelerometers ilə tanış olmaq. Bu məşqi tikintidəki (4) addımdan sonra edə bilərsiniz. Baud dərəcəsi 115200 olaraq təyin olunan "Serial Monitor" dan istifadə etməlisiniz.

create.arduino.cc/editor/murcha/46c50801-7…

Məşq 3: Bluetooth Bağlantısı - bir Bluetooth bağlantısı qurun, robot idarəetmə qalxanındakı LEDləri yandırmaq və söndürmək üçün ağıllı telefon tətbiqindən istifadə edin. Bu məşqi tikintidəki (5) addımdan sonra edə bilərsiniz.

create.arduino.cc/editor/murcha/236d8c63-a…

Məşq 4: Ultrasonik məsafə sensoru (isteğe bağlı) - ultrasəs sensoru ilə tanış olmaq. Bu məşqi tikintidəki (5) addımdan sonra edə bilərsiniz. Baud dərəcəsi 115200 olaraq təyin olunan "Serial Monitor" dan istifadə etməlisiniz.

create.arduino.cc/editor/murcha/96e51fb2-6…

Məşq 5: Servo mexanizmi-servo mexanizmi ilə tanış olmaq və qolu hərəkət etdirmək, servo qolun bucağını idarə etmək üçün ağıllı telefon tətbiqindən istifadə edin. Bu məşqi tikintidəki (8) addımdan sonra edə bilərsiniz. Baud dərəcəsi 115200 olaraq təyin olunan "Serial Monitor" dan istifadə etməlisiniz.

create.arduino.cc/editor/murcha/ffcfe01e-c…

Məşq 6: Sürücü mühərrikləri - mühərriklərlə tanış olmaq, sürücü motorlarını irəli və geri çəkmək. Batareya paketinin işə salınması lazımdır. Baud dərəcəsi 115200 olaraq təyin olunan "Serial Monitor" dan istifadə etməlisiniz.

create.arduino.cc/editor/murcha/617cf6fc-1…

Məşq 7: Əsas Avtomobil - sadə üç təkərli maşın (3 -cü təkərli robot) qurun, maşını idarə etmək üçün ağıllı telefon tətbiqindən istifadə edirik. Əlinizi izləmək üçün ultrasəs sensoru da istifadə olunur. Bunu yuxarıdakı tikintinin eyni nöqtəsində edə bilərsiniz. Batareyanın işə salınması və 3 -cü təkərin quraşdırılması lazımdır.

create.arduino.cc/editor/murcha/8556c057-a…

Məşq 8: Tam balanslaşdırma robotu - tam balanslaşdırma / üç təkərli robotun kodu. Robotu idarə etmək üçün "RemoteXY" ağıllı telefon tətbiqindən istifadə edin.

create.arduino.cc/editor/murcha/c0c055b6-d…

LOFI Blocks Sketch - "LOFI Blocks" tətbiqindən istifadə etmək üçün bu eskizi robota yükləyin. Daha sonra SCRATCH -a bənzər proqramlaşdırma bloklarından istifadə edən "LOFI Blocks" tətbiqindən istifadə edərək robotu proqramlaşdıra bilərsiniz.

create.arduino.cc/editor/murcha/b2e6d9ce-2…

Məşq 9: Xətt İzləmə robotu. İki xətt izləmə sensoru əlavə etmək və ultrasəs fişindən istifadə edərək xətti izləmə sensorlarını robota bağlamaq mümkündür. Qeyd edək ki, sensorlar D2 və D8 rəqəmsal pinlərinə qoşulub.

create.arduino.cc/editor/murcha/093021f1-1…

Məşq 10: Bluetooth İdarəetmə. Robot LEDlərini və servo mexanizmini idarə etmək üçün Bluetooth və telefon tətbiqindən (RemoteXY) istifadə etməklə. Bu məşğələdə tələbələr Bluetooth haqqında, real həyatı idarə etmək üçün bir telefon tətbiqindən necə istifadə etməyi, LEDlər və servo mexanizmləri öyrənirlər.

create.arduino.cc/editor/murcha/c0d17e13-9…

Addım 5: Robot Riyaziyyatını və Proqram Quruluşunu Balanslaşdırın

Əlavə edilmiş fayl, robotun balanslaşdırıcı hissəsinin riyaziyyatı və proqram quruluşu haqqında ümumi məlumat verir.

Balanslaşdıran robotun arxasındakı riyaziyyat düşündüyünüzdən daha sadə və daha maraqlıdır.

Daha qabaqcıl məktəb şagirdləri üçün balanslaşdırıcı robot riyaziyyatını liseydə etdikləri riyaziyyat və fizika dərsləri ilə əlaqələndirmək mümkündür.

Riyaziyyatda robot, real dünyada trigometriya, fərqləndirmə və inteqrasiyanın necə tətbiq olunduğunu göstərmək üçün istifadə edilə bilər. Kod, fərqləndirmə və inteqrasiyanın kompüterlər tərəfindən ədədi olaraq necə hesablandığını göstərir və şagirdlərin bu anlayışları daha dərindən dərk etdiklərini gördük.

Physcisdə, akselerometrlər və giroskoplar hərəkət qanunları və akselerometr ölçmələrinin niyə səs -küylü olması və bu cür real dünya məhdudiyyətlərini necə azaltmaq kimi şeylərin praktik olaraq anlaşılmasını təmin edir.

Bu anlayış, məsələn, PID nəzarəti və geribildirim nəzarət alqoritmlərinin intuitiv anlaşılması kimi əlavə müzakirələrə səbəb ola bilər.

Bu robotun quruluşunu məktəb proqramına daxil etmək və ya məktəbdən sonrakı bir proqramla birlikdə ibtidai sinifdən orta məktəb şagirdlərinə qədər etmək mümkündür.

Addım 6: Video Axın Kamera Aksessuarı

Robotun təkər uzatmasına əlavə edilə bilən moruq PI əsaslı bir video kamera yaratdıq. Video axınını veb brauzerə ötürmək üçün WiFi istifadə edir.

Robota ayrı bir enerji təchizatı istifadə edir və müstəqil bir moduldur.

Fayl, istehsal detallarını təqdim edir.

Alternativ olaraq, təkər uzantısına Quelima SQ13 kimi digər müstəqil video axın kameraları əlavə edilə bilər, məsələn:

Addım 7: TT Motors əvəzinə N20 Motors istifadə edin

TT mühərriki yerinə N20 motorundan istifadə etmək mümkündür.

Robot daha hamar çalışır və N20 mühərriki ilə daha sürətli gedir.

İstifadə etdiyim N20 mühərrikləri 3V, 250 rpm N20 mühərrikləridir, məsələn.

www.aliexpress.com/item/N20-DC-GEAR-MOTOR-…

N20 mühərrikləri o qədər də möhkəm deyil və uzun müddət davam etmir, bəlkə də 5-10 saat istifadə edir.

N20 mühərriki, N20 motor montajlarını 3D çap etməyinizi tələb edir və bir TT motor təkərinin N20 motorunun eksenel milinə uyğun olmasını təmin edən bir təkər parçası var.

N20 motor bağlayıcılarını tinkerCAD qalereyasında "balrobot" axtararaq tapa bilərsiniz.