Uzaqdan idarə olunan 6WD bütün ərazi robotu: 10 addım (şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:48

İndiyə qədər hazırladığım robotların əksəriyyəti bir neçə kiloqram yük tutumlu 4 təkərli robot idi. Bu dəfə yolundakı müxtəlif maneələri asanlıqla aşacaq və ən az on kilo yüklə hərəkət edə biləcək daha böyük bir robot qurmağa qərar verdim. Robotun qum, qar və moloz kimi çətin ərazilərdə də öhdəsindən gələ biləcəyini düşündüm. Bunu etmək üçün kifayət qədər yüksək gücə malik 6 mühərrik və uyğun motor sürücüsü və enerji təchizatı ilə təchiz edilmiş 6 təkərli şassi qurdum. Mən də robotumun uzun məsafədən (ən azı 200 metr) idarə olunmasını istəyirdim, buna görə də keyfiyyətli 2.4GHz ötürücü və qəbuledici istifadə etdim.

Yuxarıda göstərilən bütün tələblər yerinə yetirildikdən və ilk sınaqlar uğurla başa çatdıqdan sonra, bir manipulyator və iki kamera ilə layihəni uzatmağa qərar verdim. Kameradan gələn görüntü sayəsində robot gözdən uzaqda olsa belə onu idarə edə bilərsiniz. Bu xüsusiyyət, robot operatoruna girməsi çətin olan və ya insanlar üçün təhlükəli olan yerlərdə uzaqdan yoxlama tapşırıqlarını yerinə yetirməyə imkan verir.

Bu layihənin təsvirindən aşağıdakıları öyrənəcəksiniz:

• ən az on kilo daşıya bilən 6 təkərli robot şassi qurmaq

  • daha ağır əşyaları daşımağa imkan verir
  • Mümkün kommersiya istifadəsi və oyuncaq kimi bir robot deyil!

• uzaqdan belə bir robotu uzaqdan idarə edin

  • alıcı ilə 2.4 GHz tezlik ötürücüsünü bağlayın
  • Arduino vasitəsi ilə 2.4 GHz qəbuledicisinin əmrlərini oxuyun
  • robotun mövqeyinə nəzarət

• kompüterinizdə və ya smartfonunuzdakı kameralardan önizləmə qurun

  5.8 GHz tezliyində simsiz uzun mənzilli video ötürülməsinin həyata keçirilməsi

Robot parametrləri (əsas versiya):

• Xarici ölçülər (UxGxY): 405x340x120 mm
• Ümumi çəki: 5 kq
• Yerdən təmizlənmə: 45 mm

Genişləndirilmiş versiya (manipulyator və kamera ilə):

• Xarici ölçülər (LxWxH): 405x340x220 mm (nəqliyyat üçün hazırlanmış robot)
• Ümumi çəki: 6,5 kq

Addım 1: hissələrin və materialların siyahısı

Robotun şassisi tamamilə alüminium və duralumindən hazırlanmışdır. Bu layihədə kiçik maneələri aşmağı asanlaşdıran 125 mm diametrli 6 Monster Truck təkərindən istifadə etdim. Robot, metal dişli 6 yüksək güclü 12 V fırçalanmış DC mühərrikləri (180 RPM, 27 kq-sm) ilə idarə olunur. Bir motor sürücüsü olaraq, hər motor üçün ən az 10A davamlı bir cərəyan təmin edə bilən hər hansı bir sürücünü istifadə edə bilərsiniz, məsələn: VNH2SP30, BTS7960B.

Bu layihədə lazım olan hissələr:

1. Yüksək Torklu Redüktör DC Motor 12V 180RPM x6
2. 6 mm Hex DC Gear Motor Konnektoru x6
3. Təcili dayandırma açarı x1
4. Paslanmayan Poladdan Power Push Button Switch x2
5. 7.4V 2700mAh 10C Lipo Batareya x1
6. 11.1V 5500mAh 3S 45C Lipo Batareya x1
7. Motor Sürücü məsələn: VNH2SP30 x6 və ya BTS7960B x2
8. Arduino mega 2560 x1
9. Təkər diskləri və təkərlər HSP 1:10 Monster Truck x2
10. Mikro USB lövhəsi x1

Nəzarət:

1. FrSky TARANIS Q X7 2.4GHz 7CH Verici x1
2. FrSky V8FR-II 2.4GHz Alıcı x1

Materiallar (şassi):

1. Qalınlığı 2 mm olan Duralumin təbəqəsi (LxW): 345x190 mm x2
2. 2 mm qalınlığında L şəkilli alüminium açılı mötərizə: 190x40x20 mm x2
3. C formalı alüminium bucaq 2 mm qalınlığında: 341x40x20 mm x2

4. Fındıq və boltlar:

   • M3 10 mm x 10
   • M2 6 mm x 8

Alətlər:

HILDA Elektrikli Mini Matkap

Genişləndirilmiş versiya:

1. RunCam Split kamera x1
2. 2 oxlu gimbal x1
3. Robotik qol x1
4. Robot metal tutucu x1
5. VL53L0X Lazer ToF Sensoru x1

Addım 2: Robot Şassisinin yığılması

Robot şassinin yığılması olduqca asandır. Bütün addımlar yuxarıdakı fotoşəkillərdə göstərilmişdir. Əsas əməliyyatların ardıcıllığı belədir:

1. Yan alüminium profillərdə diametri 13 mm olan 3 delik (Motor şaftı üçün deliklər)
2. Yan alüminium profillərdə 3 mm diametrli 6 delik açın (mühərrikləri profilə bağlayan deliklər)
3. DC mühərriklərini yan alüminium profillərə vidalayın
4. Yan alüminium profilləri DC mühərrikləri ilə bazaya vidalayın
5. Ön və arxa profili bazaya vidalayın
6. Lazım olan elektrik açarlarını və digər elektron komponentləri quraşdırın (növbəti hissəyə baxın)

Addım 3: Elektron Parçaların Bağlanması

Bu elektron sistemin əsas idarəedicisi Arduino Mega 2560-dır. Altı mühərriki idarə etmək üçün iki BTS7960B Motor Sürücülərindən (H-Körpülər) istifadə etdim. Hər tərəfdən üç motor bir motor sürücüsünə bağlıdır. Hər bir Motor Sürücüsü, kobud ərazilərdə hərəkət edən mobil robot üçün belə kifayət qədər güc həddi verən 43A -a qədər cərəyanla yüklənə bilər. Elektron sistem iki enerji mənbəyi ilə təchiz edilmişdir. Biri DC mühərrikləri və servoları (LiPo batareyası 11.1V, 5500 mAh), digəri Arduino, bluetooth modulu, fpv kamera və sensorları (LiPo batareyası 7.4V, 2700 mAh) təchiz etmək üçün.

Elektron modulların əlaqələri aşağıdakılardır:

BTS7960 -> Arduino Mega 2560

• MotorRight_R_EN - 22
• MotorRight_L_TR - 23
• MotorLeft_R_EN - 26
• MotorLeft_L_TR - 27
• Rpwm1 - 2
• Lpwm1 - 3
• Döngə 2 - 4
• Lpwm2 - 5
• VCC - 5V
• GND - GND

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

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

2.4 GHz qəbuledicisi ilə Arduino arasındakı kabel əlaqələri yuxarıdakı diaqramda göstərilmişdir. Arduinodan 5V və GND elektrik tellərini müvafiq olaraq alıcının pinlərinə + (VCC) və - (GND) qoşun. Əlavə olaraq, istifadə olunan qəbuledici kanalları (ch2 və ch3) Arduino rəqəmsal pinlərinə bağlamalısınız (məsələn, proqramdakı kimi 7 və 8). Elektronika öyrənməyə yeni başlamısınızsa və enerji təchizatı, açarları və motor sürücüsünü necə bağlayacağınızı bilmirsinizsə, mənim oxşar layihəmdəki bu əlaqə diaqramı faydalı olacaq. Robotun idarəetməsini 2.4 GHz Taranis Q X7 2.4GHz ötürücüdən başlamazdan əvvəl ötürücünü alıcı ilə bağlamalısınız. Bağlama proseduru videomda ətraflı təsvir edilmişdir.

Addım 4: Arduino Mega Kodu

Aşağıdakı nümunə Arduino proqramlarını hazırladım:

• RC 2.4GHz Alıcı Testi
• 6WD Robot İdarəetmə

Birinci proqram "RC 2.4GHz Alıcı Testi" Arduino -ya qoşulan 2.4 GHz qəbuledicini asanlıqla işə salmağa və yoxlamağa imkan verəcək, ikinci "6WD Robot Control" robotun hərəkətini idarə etməyə imkan verir. Nümunə proqramı tərtib etməzdən və yükləməzdən əvvəl yuxarıda göstərildiyi kimi hədəf platforma olaraq "Arduino Mega 2560" ı seçdiyinizə əmin olun (Arduino IDE -> Alətlər -> Kart -> Arduino Mega və ya Mega 2560). Taranis Q X7 2.4 GHz ötürücüsünün əmrləri alıcıya göndərilir. Alıcının 2 və 3 kanalları Arduino rəqəmsal pinləri 7 və 8 -ə bağlıdır. Arduino standart kitabxanasında nəbzin uzunluğunu mikrosaniyələrdə qaytaran "pulseIn ()" funksiyasını tapa bilərik. Vericinin əyilməsinə mütənasib olan alıcıdan PWM (Pulse Width Modulation) siqnalını oxumaq üçün istifadə edəcəyik. nəzarət çubuğu. PulseIn () funksiyası üç arqument alır (pin, dəyər və fasilə):

• pin (int) - nəbzi oxumaq istədiyiniz pin nömrəsi
• dəyər (int) - oxumaq üçün nəbz növü: YÜKSƏK və ya DÜŞÜK
• zaman aşımı (int) - nəbzin tamamlanmasını gözləmək üçün isteğe bağlı mikrosaniyələrin sayı

Oxunan nəbz uzunluğu dəyəri, irəli/geriyə ("moveValue") və ya sağa/sola ("turnValue") sürətini əks etdirən -255 ilə 255 arasındakı bir dəyərlə müqayisə olunur. Beləliklə, məsələn, idarəetmə çubuğunu tamamilə irəli itələsək, "moveValue" = 255 və tamamilə geri itələyərək "moveValue" = -255 almalıyıq. Bu cür idarəetmə sayəsində robotun hərəkət sürətini tam diapazonda tənzimləyə bilərik.

Addım 5: Mobil Robotun Testi

Bu videolarda əvvəlki hissədəki proqrama (Arduino Mega Kodu) əsaslanan mobil robotun testləri göstərilir. İlk videoda 6WD robotunun otağımdakı testləri göstərilir. Bu robot bir neçə kilo yükü çox asanlıqla daşıya bilir, videoda 12 kq -a bərabər 8 şüşə su nəql edir. Robot, ikinci videoda görə biləcəyiniz şey, dayanacaqdakı bordürlər kimi yolda qarşılaşdığı maneələri də asanlıqla aşa bilər. Bu təlimatın əvvəlində çətin ərazilərdə nə qədər yaxşı davrandığını da görə bilərsiniz.

Addım 6: Dizayn Təkmilləşdirmələrinə Nümunələr

Bu layihəni əlavə komponentlərlə genişləndirə bilərsiniz:

• robot tutan
• robot qolu (bu təlimatda təsvir edilmişdir)
• kamera ilə gimbal

Yuxarıda qeyd olunan təkmilləşdirmələri təqdim edən iki video tapa bilərsiniz. Birinci video, Taranis Q X7 2.4GHz ötürücü və FrSky V8FR-II qəbuledicisini istifadə edərək, əyilmiş kameranın və robot tutucunun necə idarə olunacağını göstərir. Növbəti videoda, eyni ötürücü və qəbuledici 2.4 GHz -də 2 eksenli bir gimbala necə qoşulmaq və idarə etmək olar.

Addım 7: Robot Kol Ayarlaması

Daha əvvəl robot qolunu düzəltdim və bu təlimatda təsvir etdim. Bununla birlikdə, orijinal layihəni bir qədər dəyişdirmək və başqa bir sərbəstlik dərəcəsi (wirst) və FPV kamera əlavə etmək qərarına gəldim. Robotun hazırda 4 dönər oynağı var:

• Wirst
• Dirsək
• Çiyin
• Baza

4 oxda fırlanma robotun iş sahəsindəki cisimləri asan tutmağa və manipulyasiya etməyə imkan verir. Bilək rolunu yerinə yetirən fırlanan tutucu, müxtəlif açılarda yerləşdirilmiş əşyaları götürməyə imkan verir. Aşağıdakı hissələrdən hazırlanmışdır:

• LF 20MG 20 KG Digital Servo x1
• Servo Mötərizəsi x1
• Qalınlığı 4 mm və diametri 50 mm olan duralumin silindr
• Duralumin təbəqəsi 36x44 mm və qalınlığı 2 mm
• Cıvata və qoz -fındıq M3 x4
• FPV kamera - RunCam OWL Plus x1

Operatorun kiçik cisimləri belə tutmasını asanlaşdırmaq üçün kamera birbaşa tutucunun üstünə qoyulur.

Addım 8: Robotun vəziyyətinin yoxlanılması və nəqliyyata hazırlıq

Robot qolu və kamera stendi qatlanmışdır ki, bu da robotun nəqlini xeyli asanlaşdırır. Robotun arxa paneli 3 LED ilə təchiz olunmuşdur. Onlardan ikisi elektronikanın, mühərriklərin və servoların güc vəziyyətini (açıq və ya söndürülmüş) göstərir. Üçüncü RGB LED, batareyanın vəziyyətini və nasazlığını göstərir. Daha asan proqramlaşdırma üçün robot mikro USB portu ilə təchiz edilmişdir. Bu həll, robot yuvasını çıxarmadan test etməyi çox asanlaşdırır.

Addım 9: Wifi və Fpv Kameralarından Önizləmə Testi

Robota iki kamera quraşdırılıb. Wifi kamerası robotun arxasındakı tənzimlənən alüminium tutucuya yerləşdirilib. Kiçik fpv kamera robot tutucunun üstünə qoyuldu.

Bu testdə istifadə olunan kameralar:

• RunCam OWL Plus
• XiaoMi YI Wifi kamera

İlk videoda hər iki kameranın sınağı göstərilir. Wi -Fi kamerasının görünüşü smartfonda, noutbukda isə fpv kameradan görünür. Videoda gördüyümüz kimi, önizləmə gecikməsi kiçikdir və Wifi kamera üçün bu gecikmə bir qədər böyükdür.

İkinci videoda, kompüterinizdə 5.8 GHz fpv kameradan necə önizləmə əldə edəcəyinizi addım -addım göstərdim. Kameradan gələn görüntü ötürücüdən 5.8 GHz alıcıya göndərilir. Sonra bir usb portu vasitəsilə bir dizüstü kompüterə qoşulan bir video tutucuya gedir və nəhayət VLC pleyerində göstərilir.