روباتیک مریخ نورد: 10 قدم

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

سلام ، من Proxy303 هستم ، متخصص رباتیک. در این آموزش ، من به شما آموزش می دهم که چگونه ربات خود را مانند یک ربات خود بسازید.

من در مورد یکی از آن اتومبیل های کنترل از راه دور که مردم آن را روبات می نامند صحبت نمی کنم. یکی از تعاریف بسیار دقیق ربات این است که نمی توان آن را از راه دور کنترل کرد. رباتی که امروز خواهید ساخت ، روباتی است که شما می سازید ، سیم بندی می کنید و برنامه ریزی می کنید. سپس خود مختار است. این بدان معناست که از خارج کنترل نمی شود. خودش را کنترل می کند. پس از ساخت و برنامه نویسی ، روبات همه کارهای دیگر را خود انجام می دهد.

پنج جزء اصلی هر ربات وجود دارد:

• یک شاسی ، که بدن ربات شما است. می توانید این دستگاه ها را از قبل مونتاژ شده به صورت آنلاین خریداری کنید ، یا می توانید خودتان آن را از یک کیت یا از ابتدا تهیه کنید.
• یک میکروکنترلر که "مغز" ربات شماست. این یک مدار همه کاره است که می تواند تقریباً برای هر کاری برنامه ریزی شود.
• برخی از موتورها ، که به ربات شما اجازه حرکت می دهد. شما نمی توانید موتورها را مستقیماً با میکروکنترلر کنترل کنید ، بنابراین به…
• یک راننده موتور ، که به شما امکان می دهد یک موتور ولتاژ بالاتر را با سیگنال منطقی ولتاژ پایین کنترل کنید.
• منبع قدرت ، که همه چیز را قدرت می بخشد. برای روبات های قابل حمل یا آنهایی که در حال حرکت هستند ، از باتری استفاده کنید. در غیر این صورت ، می توانید از ماژول منبع تغذیه ، مانند ماژول کامپیوتر استفاده کنید.

تدارکات

شما نیاز خواهید داشت:

• یک شاسی ربات (من Actobotics Runt Rover Whippersnapper را پیشنهاد می کنم ، زیرا دارای جنبه های بسیار خوبی است ، مانند پایه میکروکنترلر جهانی ، یا سنسورها یا این که همه چیز به هم چسبیده است.) هر ماده ای کار می کند ، بنابراین پلاستیک را امتحان کنید. ، چوب یا حتی مقوا. هنگام استفاده از فلز مراقب باشید ، زیرا می تواند اتصالات لحیم کاری زیر تخته مدار را کوتاه کند ، اما اگر می دانید چه کار می کنید ، ادامه دهید و آن را امتحان کنید. شاسی ربات می تواند بسیار گران باشد و بین 15 تا چند صد دلار هزینه دارد.
• میکروکنترلر (من از آردوینو مگا 2560 استفاده کردم ، اما رزبری پای نیز به خوبی کار می کند.) این دستگاه ها را می توان در فروشگاه های لوازم الکترونیکی ، فروشگاه های علاقه مندان ، به صورت آنلاین یا هر جای دیگری که قطعات روبات می فروشند خریداری کرد. اگرچه آنها یکی از مهمترین بخشهای یک ربات هستند ، اما در واقع بسیار ارزان هستند و بین 10 تا 40 دلار قیمت دارند.
• راننده موتور (من از درایور دو موتوره L298N استفاده کردم) اینها می توانند گران قیمت باشند ، بنابراین با راننده خود به دقت رفتار کنید. این بچه های بد برای پمپ کردن نیروی زیادی به موتورها طراحی شده اند ، بنابراین آنها بسیار گرم می شوند. مطمئن شوید دستگاهی که خریداری می کنید دارای هیت سینک باشد ، و اگر اینطور نیست ، آن را بچسبانید. شما مطمئناً نمی خواهید که راننده موتور بیش از حد گرم شود و خراب شود و برای راننده جدید 20 تا چند صد دلار هزینه در بر داشته باشید.
• چند سیم تخته نان. توضیحات زیادی در اینجا لازم نیست ، زیرا تقریباً در هر کجا می توانید آنها را پیدا کنید.
• برخی از سیم های M-F DuPont. به جای سیم های ورق ، که در دو سر آنها "سوزن" فلزی وجود دارد ، در یک سر آنها "سوزن" و در سر دیگر آن یک سوکت وجود دارد.
• یک مشت پیچ نصب. باز هم توضیح چندانی لازم نیست. پیچ های کوچک فیلیپس سر ، اندازه استاندارد تهیه کنید.
• منبع تغذیه اصلی برای تغذیه میکرو کنترلر (می توانید باتری های لیتیوم یون قابل شارژ بسیار ارزان را به صورت آنلاین پیدا کنید. من معمولاً از پاوربانک هایی استفاده می کنم که برای شارژ تلفن استفاده می شود.)
• منبع تغذیه موتور (6 باتری AA برای این کار عالی است ، اما در صورت تمایل می توانید از منبع تغذیه دیگری استفاده کنید. از باتری 9 ولت استفاده نکنید ؛ آنها به سادگی جریان این نوع وسایل را ندارند. در نظر داشته باشید که آنها برای کار با آشکارسازهای دود طراحی شده اند نه روبات ها.) در صورت امکان ، سعی کنید منبع برق قابل شارژ تهیه کنید. در ابتدا کمی گرانتر است ، اما به من اعتماد کنید. اگر از باتری های یکبار مصرف استفاده می کنید ، متوجه خواهید شد که آنها را خیلی سریع پشت سر می گذارید و هزینه این تعداد باتری به سرعت بر هزینه برخی باتری های قابل شارژ غلبه می کند.

ممکن است بخواهید:

• یک سنسور اولتراسونیک به ربات اجازه می دهد اشیاء جلوی خود را ببیند.
• برخی از موتورهای سروو به جای چرخش مداوم ، این موتورهای مفید را می توان طوری برنامه ریزی کرد که به زاویه خاصی حرکت کرده و در آنجا بمانند.
• یک مشت LED. نیازی به توضیح نیست شما قدرت را در دست می گیرید ، آنها روشن می شوند. ساده.
• یا هر پیوست دیگری. چرا بازوی ربات را اضافه نمی کنید؟ یا سنسور دیگری؟

مرحله 1: شاسی روبات را بسازید

شاسی ربات خریداری شده را جمع کنید. اطمینان حاصل کنید که همه چیز به درستی مونتاژ شده است.

با رانت روور Whippersnapper ، همه چیز فقط به هم می چسبد. اگر شاسی شما توسط پیچ به هم متصل شده است ، مطمئن شوید که محکم است و ربات شما محکم است. به من اعتماد داشته باشید ، هیچ چیز بدتر از این نیست که پروژه شما فقط بر سر شما خراب شود - گاهی اوقات به معنای واقعی کلمه! همچنین ، مطمئن شوید که در داخل شاسی جا وجود دارد. تصور کنید همه چیز را بخرید ، بیش از 70 دلار هزینه کنید ، فقط متوجه شوید که یکی از اجزای اصلی شما در داخل ربات مناسب نیست!

همچنین ، مطمئن شوید که موتورها به درستی وصل شده اند و می توانند آزادانه بچرخند. گاهی اوقات ، بیرون آمدن قطعه ای از شاسی می تواند موتورها را مسدود کند ، بنابراین مطمئن شوید که هیچ چیزی نمی تواند مانع چرخش موتورها شود.

مرحله 2: سیم کشی اولیه

موتورهای سمت چپ را به طور موازی به یکدیگر وصل کنید. همین کار را برای موتورهای مناسب انجام دهید. مطمئن شوید که سیم های سمت چپ قرمز با سیم های مشکی سمت چپ گروه بندی شده اند و برای سمت راست نیز یکسان هستند. یک سیم قرمز را به هر دو سیم RED سمت راست وصل کنید. سیم قرمز دیگری را به هر دو سیم BLACK سمت چپ وصل کنید (می دانم ، در سمت چپ به نظر می رسد عقب ، اما این به این دلیل است که موتورهای طرف مقابل در جهت مخالف می چرخند.) برای سیم های سیاه نیز این کار را تکرار کنید. به مطمئن شوید که سیم های طرفین را در کنار هم قرار داده اید. همچنین ، مطمئن شوید که موتورهای سمت چپ از حالت معمول سیم کشی برعکس شده اند.

مرحله 3: درایور موتور را وصل کنید

قبل از استفاده از درایور موتور ، باید بدانید که چگونه کار می کند. اگر اشتباه می بینید ، می توانید کنترل کننده میکرو و/یا راننده موتور را از بین ببرید!

راننده موتور یک نوع کنترل کننده مدار جدا شده است ، به این معنی که هیچ ارتباط فیزیکی بین ناحیه قدرت موتور و ناحیه کنترل منطقی وجود ندارد. اکثر مدلهای خوب برای جلوگیری از هرگونه نشتی الکتریکی به میکروکنترلر طراحی شده اند (که می تواند به آن آسیب برساند یا از بین ببرد.) همچنین ، اکثر موارد خوب معمولاً حداقل 15 دلار هستند ، بنابراین اگر یک دلار 2 دلاری را بصورت آنلاین مشاهده کردید ، آن را نخرید! من شخصاً چنین موردی را پیدا کردم ، و فقط به عنوان یک آزمایش ، روی آن یک هیت سینک چسباندم و آن را وصل کردم. فروشنده گفت که راننده 12V درجه بندی شده است. آن را به 9 ولت وصل کردم و سیگار کشیدن شروع شد. به نظر می رسد تراشه ای که استفاده می کردند فقط برای 3V رتبه بندی شده بود!

راننده موتور دارای 2 ناحیه ورودی است: ورودی های قدرت و ورودی های منطقی. همچنین دارای دو ناحیه خروجی است: سمت راست و چپ. در اینجا همه پین ها و کار آنها چیست:

• ورودی های منطقی:

  • اینها یک سیگنال منطقی 3.3 ولت می گیرند و از آن برای کنترل موتورها استفاده می کنند. هرگز ولتاژ بالا را به این پین ها وصل نکنید.
  • اینها را به خروجی های منطقی دیجیتال روی میکروکنترلر وصل کنید.

• ورودی های قدرت:

  • پین Power In که برای تغذیه موتورها استفاده می شود. میزان قدرتی که در اینجا وارد می کنید مقدار نیرویی است که راننده در موتورها پمپ می کند.
  • پین GND ، به عنوان اتصال زمین مشترک استفاده می شود. هم برای قدرت و هم برای بازگشت ورودی های منطقی استفاده می شود. پین GND معمولاً با دیودها سیم کشی می شود تا از نشت برق در پین های منطقی و قدرت جلوگیری شود.
  • پین 5 ولت ، برای تغذیه انواع خاصی از موتورها استفاده می شود. خروجی 5 ولت است ، بنابراین آن را با ورودی برق اشتباه نگیرید. فقط کافی است یک پاور به پین اشتباه روی میکرو کنترلر شما بی صدا و فوراً خراب شود.

• خروجی ها:

  • 1A و 1B ، برای یک موتور یا مجموعه ای از موتورها.
  • 2A و 2B ، برای موتور دیگر یا مجموعه ای از آنها.

یک راننده موتور به شما امکان می دهد یک موتور ولتاژ بالا را با سیگنال منطقی ولتاژ پایین کنترل کنید. دلیل وجود دو ورودی در هر موتور این است که می توانید جهت را نیز کنترل کنید.

خروجی های 1A و 1B درایور موتور خود را به موتورهای سمت راست وصل کنید. خروجی های 2A و 2B را به موتورهای سمت چپ وصل کنید (به یاد داشته باشید! BACKWARDS!)

باتری موتور را در جایی در داخل شاسی ربات خود نصب کرده و آن را به منبع تغذیه درایور موتور خود ، با + به برق ورودی و - به GND وصل کنید.

اگر از ماژول از پیش مونتاژ شده استفاده می کنید ، خوب هستید.

اگر فقط از آی سی استفاده می کنید ، مطمئن شوید که به درستی سیم کشی شده است و حتماً یک هیت سینک روی آن قرار دهید! این تراشه ها بسیار گرم می شوند ، به همین دلیل اکثر رانندگان خوب دارای هیت سینک هستند.

مرحله 4: میکرو کنترلر را وصل کنید

میکرو کنترلر خود را به ربات متصل کنید. من از Arduino Uno Rev3 استفاده کردم. چهار خروجی دیجیتالی میکرو کنترلر را به ورودی منطقی درایور موتور وصل کنید. پایه اتصال میکرو کنترلر را به شکاف GND درایور موتور وصل کنید. پین 5 ولت روی درایور موتور را به میکرو کنترل وصل نکنید! این برای تغذیه انواع خاصی از موتورها استفاده می شود ، نه به عنوان ورودی برق ، و مطمئناً برای میکرو کنترلر. اگر این کار را انجام دهید ، می توانید به میکرو کنترلر آسیب برسانید. فقط باید پین های منطقی و پین پایه مشترک درایور موتور را به میکرو کنترلر وصل کنید.

این اتصالات برای کنترل موتورها با استفاده از ورودی های منطقی درایور استفاده می شوند.

مرحله 5: مطمئن شوید که همه چیز خوب است

برگردید و مطمئن شوید که همه چیز خوب است. سیم کشی خود را بررسی کنید ، مطمئن شوید که موتورهای سمت چپ به هم متصل شده اند ، مطمئن شوید خروجی 5 ولت روی میکرو کنترلر به خروجی 5 ولت درایور موتور وصل نشده باشد و هرگونه مشکل دیگر را بررسی کنید. اطمینان حاصل کنید که همه پیچ های شما محکم است ، سیم های شما به برق متصل است ، موتورهای شما مسدود نشده و هیچ سیم شکسته نیست.

اگر همه چیز خوب است ، به مرحله بعدی بروید.

مرحله 6: باتری را نصب کنید

باتری ها را داخل شاسی ربات قرار دهید. در صورت سقوط ، می توانند سرعت ربات شما را کم یا متوقف کنند ، بنابراین مطمئن شوید که آنها را در داخل شاسی محکم کرده اید. اگر قصد دارید اغلب آنها را بیرون بیاورید ، از براکت نصب ، مقداری چسب استفاده کنید یا فقط آنها را در محل خود بچسبانید. همچنین ، مطمئن شوید که اتصالات باتری شما خوب است. من یک بار رباتی داشتم که از حرکت امتناع می کرد و ساعت ها دور هم می چرخیدم ، برنامه هایم را بررسی می کردم ، موتورها را دوباره وصل می کردم و نمی توانستم مشکل را پیدا کنم. من حتی یک میکرو کنترلر جدید خریدم ، اما متوجه شدم یکی از سیم های باتری موتور من در داخل شاسی شل شده است. این یک مثال عالی است که چرا قبل از تعویض قطعه باید همیشه مسائل دیگر را بررسی کنید!

مرحله 7: همه چیز را وصل کنید

برای اتصال محکم همه چیز از پیچ های کوچک نصب استفاده کنید. راننده موتور و میکرو کنترلر را روی شاسی ربات بچرخانید و مطمئن شوید که موتورها سالم هستند. اطمینان حاصل کنید که تخته نان نیز محکم وصل شده باشد.

برای مرتب کردن سیم های خود از زیپ یا تکه های کوچک نوار استفاده کنید. نیازی به انجام این کار ندارید ، اما مطمئناً ظاهر ربات بهتر می شود و پیگیری اینکه چه سیم هایی به چه چیزی می روند را آسان تر می کند. همچنین ، اگر زیپ ندارید یا نیاز دارید سیم ها را به راحتی تعویض کنید ، می توانید آنها را بر اساس رنگ گروه بندی کنید. به عنوان مثال ، می توانید از سیم های سبز از میکرو کنترلر تا راننده موتور ، سیم های قرمز برای تغذیه ، سیم های مشکی برای GND و سیم های آبی از راننده موتور به موتورها استفاده کنید.

مرحله 8: برنامه

میکرو کنترلر را به کامپیوتر وصل کرده و آن را برنامه ریزی کنید. ساده شروع کنید و خود را تحت فشار قرار ندهید. با یک کار ساده به عنوان حرکت روبات به جلو شروع کنید. آیا می توانید آن را بچرخانید؟ عقب برود؟ در حلقه ها بچرخید؟ مراقب باشید ، برنامه نویسی به صبر و حوصله زیادی نیاز دارد و معمولاً طولانی ترین زمان را می گیرد. به نمودار بالا رجوع کنید.

بستگی به خودت داره!

مرحله 9: پیوست ها

اکنون که یک ربات ساده راه اندازی کرده اید ، وقت آن است که برخی ویژگی های اضافی را اضافه کنید. یک سنسور اولتراسونیک وصل کنید تا ربات بتواند از موانع جلوگیری کند. یا سروو موتور ، با چیزی خنک در بالای آن. یا برخی LED های چشمک زن برای روشن شدن ربات. به یاد داشته باشید ، این ربات شما است ، بنابراین این به شما بستگی دارد!

مرحله دهم: تمام شدی

تبریک می گویم! شما اکنون یک ربات کار دارید! لطفاً در صورت ایجاد آن ، و پیوست هایی که اضافه کرده اید ، در نظرات بنویسید.

اگر مشکلی پیش آمد ، لطفاً به راهنمای عیب یابی زیر مراجعه کنید:

ربات اصلا روشن نمی شود

می دانید که ربات روشن است زیرا اکثر رانندگان موتور و کنترل کننده های میکرو دارای چراغ هایی هستند که نشان می دهد روشن هستند. اگر آنها روشن نمی شوند ، پس:

• باتری اصلی ممکن است کم یا خالی باشد. اگر از باتری قابل شارژ استفاده می کنید ، آن را شارژ کنید. اگر از باتری معمولی استفاده می کنید ، آن را تعویض کنید.
• سیمها ممکن است به اشتباه وصل شوند. اتصالات خود را بررسی کنید. یک سیم بی جا می تواند برق کل روبات را قطع کند.
• ممکن است سیم ها شکسته شوند. به نظر می رسد چیزی است که شما انتظار پیدا کردن آن را ندارید ، اما من دریافتم که سیم های شکسته در واقع بسیار رایج هستند. به دنبال عایق شکسته یا فرسوده ، "سوزن" های کوچک فلزی که از پریزهای سیم بیرون می زند (هنگامی که پین انتهای سیم جدا می شود و گیر می کند) ، یا سیم های شکسته شده باشید.
• ممکن است مشکلی در راننده موتور یا میکروکنترلر وجود داشته باشد. نقص در تولید می تواند باعث روشن نشدن سیستم ها شود. در این حالت ، میکروکنترلر یا درایور موتور را تعویض کنید. این آخرین راه حل است ، زیرا کنترل کننده های میکرو و به ویژه رانندگان موتور گاهی اوقات می توانند گران باشند.

ربات روشن می شود اما حرکت نمی کند

اگر تأیید کردید که ربات روشن است ، اما اصلا حرکت نمی کند ، پس:

• منبع تغذیه موتور ممکن است کم یا خالی باشد. باتری را تعویض کنید. طبق تجربه من ، این باتری ها بسیار سریع تمام می شوند ، زیرا جریان زیادی برای کارکردن موتورها لازم است.
• ممکن است مشکل از سیم کشی باشد. به قسمت بالا نگاه کنید و سیمهای نامناسب یا خراب را بررسی کنید.
• ممکن است موتورها کوتاه شده یا سوخته شوند. این بسیار رایج است ، بنابراین ارزش جستجو را دارد. به موتورها قدرت مستقیم وارد کنید و ببینید آیا حرکت می کنند یا خیر.
• ممکن است راننده موتور آسیب ببیند. ولتاژ خروجی ها را بررسی کنید. اگر چراغ راننده خاموش است ، این نشانه واضح خرابی دستگاه است. مطمئن باشید همه چیز دیگر را بررسی می کنید! گذشته از شاسی ، راننده موتور معمولاً گران ترین قطعه ربات است.
• ممکن است مشکل برنامه نویسی وجود داشته باشد. برای من ، این رایج ترین مشکل است. در زبان حساس به حروف C (در آردوینو استفاده می شود) ، یک اشتباه می تواند کل برنامه شما را خراب کند. پایتون (زبان رزبری پای) نیز می تواند مشکلاتی داشته باشد.
• ممکن است میکروکنترلر آسیب دیده باشد. گاهی اوقات ، سیگنال منطقی حتی به راننده موتور نمی رسد (دلیلی وجود دارد که به سرعت به نتیجه گیری از راننده بد نپردازید). در این صورت ، فقط آن را تعویض کنید.

ربات روشن می شود اما به روشی غیرعادی حرکت می کند

اگر ربات روشن می شود ، اما حرکت ناخواسته ای را شروع می کند (به عنوان مثال ، زمانی که باید جلو برود ، دور می زند) ، سپس:

• احتمالاً مشکل سیم کشی وجود دارد. این را برای اولین بار بررسی کنید! آیا به یاد داشتید سیم یک طرف را معکوس کنید؟
• ممکن است خطای برنامه نویسی وجود داشته باشد. کد خود را برای مشکلات بررسی کنید.
• گاهی اوقات ، یک میکروکنترلر آسیب دیده می تواند دیوانه شود و بارها سیگنال های تصادفی ارسال کند. اگر میکروکنترلر این کار را انجام می دهد ، سعی نکنید آن را تعمیر کنید. این یک نشانه واضح از تراشه ای است که به طور کامل تعمیر نشده است ، بنابراین فقط پیش بروید و کل دستگاه را جایگزین کنید. به من اعتماد کنید ، این تراشه ها توسط روبات ها در آزمایشگاه ساخته می شوند. آنها به سادگی توسط انسان قابل حل نیستند.
• ممکن است موتور آسیب ببیند. اگر موتوری کار نمی کند یا با سرعت کمتری کار می کند ، در این صورت ربات به آرامی در حین حرکت به یک سمت "می رود". برای حل این مشکل سه راه وجود دارد. اگر می توانید ، فقط ولتاژ را به آن موتور خاص افزایش دهید تا آن را به همان سرعت موتورهای دیگر برساند. اگر نه ، سعی کنید مقاومتها را روی همه موتورها بجز موتور آسیب دیده قرار دهید. این باعث می شود سرعت موتورهای دیگر به سرعت موتور آسیب دیده کاهش یابد. در نهایت ، شما فقط می توانید آن را جایگزین کنید. موتورهای دنده ربات معمولاً بسیار ارزان هستند و معمولاً 2-3 دلار قیمت دارند. آن را با راننده موتور مقایسه کنید ، که می تواند بین 10 تا 200 دلار باشد.

اگر ربات به حسگرها پاسخ ندهد

اگر ربات روشن شود و به طور عادی حرکت کند ، اما به حسگرها "گوش" ندهد یا به درستی پاسخ ندهد ، تقریباً همیشه یکی از دو مورد است.

• احتمالاً خطای برنامه نویسی وجود دارد. سنسورها باید به دقت کالیبره و برنامه ریزی شوند. من یک بار یک ربات را به طور غیرقابل کنترل می چرخاندم ، اما متوجه شدم که به طور تصادفی آن را تنظیم کردم تا وقتی چیزی را در 100 متر به جای 100 سانتی متر می بیند ، بچرخد. دائماً دیوارها را می دید و باعث می شد دائماً بچرخد.
• مشکل رایج دیگر سیم کشی نامناسب است. حتی یک سیم مفقود شده می تواند سنسور را غیرفعال کند.

برای هرگونه راهنمایی دیگر ، به قسمتهای بالا مراجعه کنید یا مشکل خاصی را که در گوگل دارید ، در گوگل جستجو کنید. همچنین ، اگر سوالی دارید می توانید با من در [email protected] تماس بگیرید.

لطفا در مورد آن نظر دهید!