ساخت یک ربات Telepresence کنترل شده از طریق Wifi: 11 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

این پروژه در مورد ساخت رباتی است که می تواند با یک محیط دور افتاده تعامل داشته باشد و از هر نقطه از جهان با استفاده از Wifi کنترل شود. این آخرین سال مهندسی پروژه من است و در مورد الکترونیک ، اینترنت اشیا و برنامه نویسی با آن بسیار آموختم. این پروژه بر روی افراد دارای معلولیت حرکتی متمرکز است زیرا آنها در حرکت کردن با مشکل روبرو هستند بنابراین یک ربات telepresence می تواند به راحتی به آنها کمک کند.

2 سیستم برای موفقیت در پروژه وجود دارد. کنترل حرکت دست شما برای حرکت دست روباتیک و برنامه تلفن همراه که پایه موتور را کنترل می کند.

در زیر سند و ارائه Telepresence V1 آمده است ، بنابراین درک عمیق تری خواهید داشت.

زمان ساختن آن است!

تدارکات

ابزارها و اجزای زیادی برای این پروژه مورد نیاز است. برای من حدود 1000 AED (270 دلار) هزینه داشت ، بنابراین مطمئن شوید که آن بودجه را دارید. در اینجا اجزای مورد نیاز شما وجود دارد:-

1. گره MCU x 3
2. درایور موتور L298N DC x 1
3. منبع تغذیه 12V x 1
4. LM2596 تنظیم کننده ولتاژ پایین 1 x 1
5. سنسورهای MPU9250 IMU x 2
6. سروو موتورز (گشتاور 10-20 کیلوگرم) در 4
7. چوب سبک 1x1m
8. 8M میله های فلزی رزوه ای 1m x 2
9. چاپگر سه بعدی (30x30 سانتی متر)
10. چوب شکن و حفار
11. سیم های برق ، سیم های جامپر و تخته نان
12. آستین کامل بازو
13. موتور 12 ولت DC (25 کیلوگرم در سانتی متر) در 2
14. چرخ کاستور 3 اینچی x 1
15. چرخ لاستیکی 6 سانتی متری با پایه پیچ x 2
16. کیت لحیم کاری

مرحله 1: چگونه کار می کند؟

این نمودار جریان ارتباطات است تا بتوانید نحوه ارتباط اجزا با یکدیگر را درک کنید. ما از شبکه انتقال داده به نام PubNub به عنوان یک بستر اینترنت اشیا استفاده می کنیم که می تواند پیام های زمان واقعی را تنها در 0.5 ثانیه ارسال کند! این سریعترین پاسخی است که می توانیم دریافت کنیم و این در پروژه ما بسیار مهمتر است زیرا ما از دست خود برای کنترل بازوی ربات در زمان واقعی استفاده خواهیم کرد.

همه Nodemcu برای ارسال و دریافت داده استفاده می شود. در اینجا 2 سیستم جداگانه وجود دارد که Nodemcu روی بازو داده های سنسور حرکت را به PubNub ارسال می کند و توسط Nodemcu روی بازوی رباتیک دریافت می شود. برای حرکت پایه ، برنامه تلفن همراه داده ها را برای مختصات x ، y از جوی استیک ارسال می کند و توسط Nodemcu روی پایه دریافت می شود که می تواند موتور را از طریق راننده کنترل کند. فعلا همین.

مرحله 2: طراحی

طرح فوق به شما ایده ای در مورد ظاهر ساختار می دهد. برای مشاهده بهتر می توانید فایل های cad را بارگیری کنید. پایه مریخ نورد توسط 3 چرخ پشتیبانی می شود که در آن 2 موتور DC در عقب و یک چرخ کاستور در جلو است. به دلیل حرکت بازوی روباتیک ، من متوجه بی ثباتی در پایه شدم ، بنابراین ممکن است 2 چرخ کاستور را در جلو اضافه کنید. پایه چوبی پایین و بالا توسط میله های رزوه ای که توسط آجیل ساندویچ می شوند ، پشتیبانی می شود. اطمینان حاصل کنید که از مهره قفل استفاده می کنید زیرا در طولانی مدت آن را محکم می کند.

بارگیری فایل منبع طراحی - طراحی Telepresence

مرحله 3: چاپ سه بعدی محاسبه بازو و گشتاور

روبات بازوی telepresence یک طرح ساده به شکل جعبه است به طوری که می توان آن را به راحتی سه بعدی با حداقل مقدار رشته چاپ کرد. طول آن حدود 40 سانتی متر است که به اندازه بازوی انسان است. طول بازوی رباتیک بر اساس گشتاوری است که توسط موتورهای سروو افزایش می یابد. شما می توانید محاسبه گشتاور را در تصویر بالا همراه با مشخصات موتور سروو که من استفاده کردم پیدا کنید تا بتوانید طرح را مطابق نیاز خود سفارشی کنید. اما از استفاده از حداکثر گشتاور سروو موتور خودداری کنید زیرا در طولانی مدت به موتور آسیب می رساند.

فایلهای چاپ سه بعدی را در زیر بارگیری کنید ، آن را چاپ کرده و به جلو حرکت کنید.

مرحله 4: ساخت و مونتاژ پایه

مراحل زیر را می توانید برای ساخت دنبال کنید:-

1. میله فلزی رزوه شده را در وسط با استفاده از اره برش دهید
2. برای ایجاد 2 تکه چوب به ابعاد 40 در 30 سانتیمتر از چوب شکن استفاده کنید
3. سوراخ های لازم را در پایه بالا و پایین مانند نقاشی بالا ایجاد کنید
4. شروع به اتصال موتور DC و چرخ های کاستور در پایه پایین کنید
5. برای ایجاد یک سوراخ مستطیلی در پایه بالا ، ابتدا یک سوراخ دایره ای با مته ایجاد کنید و سپس هیزم شکن را از طریق سوراخ وارد کنید و آن را در لبه ها برش دهید تا مستطیل شود.

اگر می پرسید چرا سوراخ سمت راست بالا به عقب قرار می گیرد ، به این دلیل است که من مطمئن نبودم که آیا بازوی روباتیک را در گوشه سمت راست در مرکز قرار می دهم یا خیر. قرار دادن آن در مرکز به دلیل تعادل وزن انتخاب بهتری بود.

مرحله 5: مونتاژ بازوی روباتیک

مونتاژ بازوی روباتیک نیاز به توجه خاصی دارد. به غیر از مونتاژ مکانیکی ، باید اطمینان حاصل کنید که سرو موتور هنگام مونتاژ در زاویه صحیح قرار دارد. نمودار فوق را دنبال کنید تا به شما این ایده را بدهد که سروو موتور قبل از مونتاژ هر چیزی در بالا بر روی چه زاویه ای روی همه موتورها تنظیم می شود. سعی کنید این قسمت را به درستی انجام دهید در غیر این صورت دوباره آن را دوباره مونتاژ می کنید.

از الگوی کد زیر برای تنظیم زاویه سروو با استفاده از آردوینو یا نودمکو استفاده کنید. در حال حاضر اطلاعات زیادی در مورد این مورد به صورت آنلاین وجود دارد ، بنابراین من به جزئیات آن نمی پردازم.

#عبارتند از

سرو سرو ؛

int pin = ؛ // شماره پین را در جایی که پین داده سروو روی arduino وصل شده است قرار دهید

void setup () {

servo.attach (پین) ؛

}

حلقه خالی () {

int زاویه = ؛ // زاویه ای که باید در آن تنظیم کنید

servo.write (زاویه) ؛

}

مرحله 6: مدار کنترل کننده بازو

مونتاژ کنترلر بازو ساده است. من از آستین بلند استفاده کردم و سنسورها ، Nodemcu و breadboard را با دوخت وصل کردم. اطمینان حاصل کنید که جهت سنسور در همان جهت تصویر کنترلر بالا باشد. در نهایت ، نمودار مدار را دنبال کرده و کد زیر را بارگیری کنید.

مرحله 7: مدار ربات Telepresence

نمودار مدار را نیز به همین ترتیب دنبال کنید. برای جلوگیری از اتصال کوتاه ، پین های منبع تغذیه ای را که استفاده می کنید بررسی کنید. ولتاژ خروجی مبدل باک را روی 7 ولت تنظیم کنید زیرا این ولتاژ متوسط همه سروو موتورها است. تنها جایی که ممکن است لحیم کنید ، پایانه های موتور DC اصلی است زیرا جریان زیادی مصرف می کند ، بنابراین باید با سیم برق کمی ضخیم تر محکم شود. پس از اتمام مدار ، بعداً "arm_subscriber.ino" را در Nodemcu بارگذاری می کنید که با بازو و "base.ino" متصل می شود تا در Nodemcu پایه بارگذاری شود.

مرحله 8: برنامه تلفن همراه

این تلفن همراه برای کنترل حرکت است. وقتی جوی استیک را جابجا می کنید ، مختصات X ، Y را روی دایره جوی استیک به Pubnub ارسال می کند و توسط Nodemcu در پایه دریافت می شود. این مختصات X ، Y به زاویه تبدیل می شود و با استفاده از آن می توانیم پیدا کنیم که ربات به کدام سمت می رود. حرکت با روشن/خاموش و تغییر جهت دو موتور انجام می شود. اگر فرمان Forward باشد ، هر دو موتور با سرعت کامل جلو می روند ، در صورت چپ ، موتور چپ برعکس و موتور راست جلو می رود و غیره.

عملکرد فوق را می توان به سادگی با دکمه ها به جای جوی استیک انجام داد ، اما من برای کنترل سرعت موتور نیز جوی استیک را انتخاب می کنم. با این حال ، پین فعال سازی من با Nodemcu کار نمی کند ، بنابراین آن قسمت را ترک کردم. من یک کد کنترل سرعت را در base.ino به عنوان یک نظر اضافه کرده ام.

می توانید فایل منبع.aia زیر را دریافت کنید که با استفاده از مخترع برنامه MIT قابل ویرایش است. شما باید یک پیکربندی اساسی در برنامه انجام دهید که در مرحله بعد به آن می گویم.

مرحله 9: ایجاد حساب در Pubnub و دریافت کلیدها

اکنون وقت آن است که آخرین مرحله را انجام دهید ، یعنی پیکربندی بستر اینترنت اشیاء خود. Pubnub بهترین است زیرا انتقال داده در زمان واقعی انجام می شود و انتقال آن فقط 0.5 ثانیه طول می کشد. علاوه بر این ، شما می توانید 1 میلیون نقطه داده در ماه ارسال کنید تا این پلت فرم مورد علاقه شخصی من باشد.

به PubNub بروید و حساب خود را ایجاد کنید. سپس به منوهای Apps در منوی سمت چپ رفته و روی دکمه "+Create New App" در سمت راست کلیک کنید. پس از نامگذاری برنامه خود ، تصویر فوق از کلید ناشر و مشترک را مشاهده خواهید کرد. این چیزی است که ما از آن برای اتصال دستگاه ها استفاده می کنیم.

مرحله 10: کلیدها را به کد اضافه کرده و بارگذاری کنید

ما به 4 چیز نیاز داریم تا دستگاه بتواند با یکدیگر ارتباط برقرار کند:- pubkey ، subkey ، channel & wifi.

pubkey & subkey در همه برنامه های Nodemcu و تلفن همراه یکسان خواهد بود. 2 دستگاهی که با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند باید دارای نام کانال یکسانی باشند. از آنجا که برنامه تلفن همراه و پایگاه در حال برقراری ارتباط هستند ، بنابراین نام کانال مشابهی برای کنترلر و دست رباتیک خواهد داشت. در نهایت ، شما باید اعتبار wifi را روی هر Nodemcu قرار دهید تا بتواند در ابتدا به wifi متصل شود. من قبلاً نام کانال را اضافه کرده ام ، بنابراین کلید wifi و pub/sub چیزی است که باید از حساب خود اضافه کنید.

توجه:- Nodemcu فقط می تواند با وای فای متصل شود که بدون صفحه وب به عنوان واسطه قابل دسترسی است. حتی برای ارائه نهایی من مجبور شدم از نقطه اتصال تلفن همراه استفاده کنم زیرا وای فای دانشگاه درگ بود.

مرحله 11: نتیجه گیری

اگر تا اینجا رسیدید ، عالی! امیدوارم از این مقاله چیز ارزشمندی دریافت کرده باشید. این پروژه محدودیت های کوچکی دارد که می خواهم قبل از اجرای آن به شما بگویم. در زیر به برخی از آنها اشاره می شود:-

حرکت ناگهانی بازوی روباتیک:-

حرکت ناگهانی زیادی در بازوی رباتیک وجود دارد. این به دلیل 0.5 ثانیه تأخیر است تا اطلاعات سنسور به عنوان یک حرکت سروو منتقل شود. من حتی 2 سروو موتور را خراب کردم ، بنابراین بازوی خود را خیلی سریع حرکت ندهید. می توانید این مشکل را با افزودن مراحل میانی بین حرکت اصلی برای ایجاد حرکت روان حل کنید.

بدون توقف حرکت پایه:-

هنگامی که من ربات را در یک جهت از طریق یک برنامه تلفن همراه حرکت می دهم ، ربات همچنان در همان جهت به حرکت خود ادامه می دهد حتی وقتی انگشتانم را بلند می کنم. این آزاردهنده بود زیرا همیشه مجبور بودم برای توقف حرکت ، برق را خاموش کنم. من کد توقف را در برنامه وارد کردم اما هنوز کار نکرد. ممکن است مشکلی در خود برنامه ایجاد شود. شاید بتوانید سعی کنید آن را حل کنید و به من اطلاع دهید.

بدون ویدئو:-

بدون ارسال ویدئو از روبات به شخص دیگر ، ما هرگز نمی توانیم در فاصله بسیار دور از کاربر مستقر شویم. من می خواستم این را در ابتدا اضافه کنم ، اما به زمان و سرمایه گذاری بیشتری نیاز داشت ، بنابراین آن را رها کردم.

شما می توانید با حل مشکل فوق این پروژه را بیشتر پیش ببرید. وقتی این کار را کردید به من اطلاع دهید بدرود

برای پروژه های بیشتر به وب سایت نمونه کارها من مراجعه کنید

نفر دوم مسابقات رباتیک