آموزش گام به گام در رباتیک با کیت: 6 مرحله

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

پس از چند ماه ساخت ربات خودم (لطفاً به همه این موارد مراجعه کنید) ، و پس از خرابی قطعات دوبار ، تصمیم گرفتم یک قدم به عقب بردارم و استراتژی و جهت خود را دوباره در نظر بگیرم.

تجربه چند ماهه گاهی اوقات بسیار سودمند بود ، و بسیاری اوقات بسیار ناامیدکننده ، بسیار سخت ، بسیار ناامید کننده. بسیاری اوقات به نظر می رسید دو قدم به جلو ، یک قدم به عقب است.

و من حدس می زنم که این به دلیل ترکیبی از چند چیز است.

هدف من ساخت یک ربات "واقعی" بود - نه یک اسباب بازی. یک ربات بزرگ و قدرتمند ، با قطعات قوی و مقدار زیادی انرژی باتری در دسترس ، که می تواند کار کند (تمام روز؟) و همچنین مستقل است. این می تواند با خیال راحت تمام آپارتمان من را بدون ایجاد صدمه (به خود یا هر کس / هر چیزی) هدایت کند.

در حالی که من خیلی آهسته در حال پیشرفت بودم ، میزان تحقیق ، آزمایش و خطا ، این را امتحان کنید ، آن را امتحان کنید ، بسیار وقت گیر بود و انرژی ذهنی / احساسی زیادی را صرف کرد.

بعد از اینکه قطعات یکسان دوبار خراب شدند ، یک بار دیگر جایگزین کردن آنها و ادامه راه جنون است.

من با یک قلب سنگین تصمیم گرفتم اجازه دهم پروژه فعلی "والاس" به قفسه بازگردد ، به خصوص از آنجا که من بسیار نزدیک بودم که IMU را در نرم افزار عملیاتی روبات ها وارد کنم.

خوب، حالا چه باید بکنیم

به طور اتفاقی اتفاق افتاد که در هفته آخر پروژه روبات "خودم انجام دهم" ، در محل کار ، یک دوره نرم افزار آنلاین را گذراندم. دوره بی ربط است - چیزی که بر من تأثیر گذاشت این بود که چقدر خوب بود. مربی عملاً گام به گام بیننده را با دست هدایت می کرد ، و می توانستید دنبال کنید ، فیلم را متوقف کنید ، مشکل برنامه نویسی را انجام دهید (فقط یک قطعه کوچک در یک زمان) ، و سپس ببینید که راه حل فرد چگونه با راه حل هماهنگ است.

و - حتی بهتر - کل مجموعه حول یک پروژه نرم افزاری واقعی می چرخد ، که در واقع به راحتی برای نیازهای تجاری وب سایت در دنیای واقعی مفید است.

این بسیار سودآور بود ، بنابراین استرس زا نبود ، زیرا مجبور نبودم از خود بپرسم "بعد چه چیزی باید یاد بگیرم؟ چگونه می توانم در مورد انجام / یادگیری" X "اقدام کنم"؟

بنابراین ، بین آنچه در محل کار در حال رخ دادن بود ، و خرابی قسمت ها در خانه و خستگی زیاد من از میزان تلاش ، من آرزو داشتم چیزی شبیه به دوره آنلاین که برای کار گذرانده بودم - اما برای یادگیری روباتیک باشد. به

چیزی که من نمی خواستم ، این است که چند ماه گذشته را تکرار کنم. من نمی خواستم یک کیت ربات دیگر بخرم ، و سپس کمی بیشتر سرگردان شوم تا بتوانم کاری را که می خواهم انجام دهد ، انجام دهد. و من همچنین نمی خواستم یک راه حل کاملاً آماده و آماده برای کار داشته باشم زیرا در آن صورت چه چیزی را یاد خواهم گرفت؟ من قبلاً "مونتاژ-اولین-ربات خود" را انجام داده ام.

مرحله 1: رباتیک…

مشکل یادگیری روباتیک این است که خیلی چیزها درگیر آن هستند. این تقاطع حداقل (اگر نه بیشتر) این موارد است:

• مهندسی مکانیک
• مهندسی برق / الکترونیک
• مهندسی نرم افزار

هر یک از موارد فوق را می توان بیشتر توضیح داد (که در اینجا انجام نمی دهم). نکته این است: چیزهای زیادی برای یادگیری وجود دارد.

من تصمیم گرفتم با یک رویکرد دو طرفه ، و در نتیجه این "قابل آموزش" ، برای شما خواننده در نظر بگیرم. تصمیم گرفتم به طور همزمان در دو جهت متفاوت اما مکمل کار کنم یا شروع کنم.

• بررسی / بهبود روشن / یادگیری / گسترش تجزیه و تحلیل مدار DC و AC
• دوره / برنامه ای را پیدا کنید که ترکیبی از نظریه / سخنرانی و عملی است و حول یک کیت روبات می چرخد.

مرحله 2: مهندسی برق DC و AC

دلیل اینکه من می خواهم وقت خود را صرف یادگیری و مرور این زمینه کنم این است که قطعات ربات به احتمال زیاد به دلیل عدم ارائه محافظت مناسب از مدار در مناطق خاص خراب شده است. اگر دستورالعمل های مربوط به ربات را مرور کنید ، من هنوز فکر می کنم که آنها بسیار خوب و مفید هستند ، حتی در حال حاضر. این فقط بخش خاصی از قطعات بود که خراب می شدند و تنها پس از مدتی طولانی.

به طور خاص ، این ربات دارای سطحی در سطح بالا بود که روی آن چیزی وجود داشت که من آن را "مدار پشتیبانی کننده" می نامم. اینها مدارهای مربوط به انبساط پورت GPIO و مدارهای مربوط به سنسور ، بردهای شکست ، تراشه ها ، توزیع نیرو و کابل کشی مورد نیاز برای نظارت و کنترل انواع سنسورها هستند تا ربات ایمن و مستقل باشد.

فقط تعداد کمی از آن قسمت ها خراب بودند - اما آنها خراب بودند.

من به یک انجمن مهندسی نوشتم و پاسخ هایی دریافت کردم. این میزان جزئیات و سطح پاسخها بود که واقعاً به من توجه کرد که من برای سطح رباتی که در ذهن دارم آماده نیستم.

تفاوت بین یک کیت ربات کوچک که دارای دو موتور ارزان قیمت است ، شاید یک کنترل کننده موتور 2/3 آمپر ، شاید چند سنسور ، که می توانید با یک دست حمل کنید - و یکی که بیش از 20 پوند وزن دارد موتورهای 20A بسیار قدرتمند و 15 سنسور بالاتر ، که در صورت بروز مشکل می تواند آسیب واقعی را وارد کند.

بنابراین ، زمان آن فرا رسیده بود که نگاهی دوباره به لوازم الکترونیکی DC و AC بیندازیم. و این سایت را پیدا کردم:

دی وی دی آموزگار ریاضی. من عنوان را کمی احمقانه و قدیمی تشخیص دادم. من سالهاست حتی سی دی یا دی وی دی ندیده ام. درست؟

اما من یک نگاه به آن انداختم. و سرانجام مشترک شدم و در صورت تمایل می توانم تمام روز ویدیوها را پخش کنم. همه با 20 دلار در ماه. تا اینجا جلد 1 را پوشش داده ام.

به این فکر کنید که در یک کلاس با یک استاد در جلو ، با یک تخته سفید ، موضوعات را معرفی کنید ، در مورد آنها توضیح دهید ، و سپس تمرین ، تمرین ، تمرین است. و این چیزی است که این سایت دارد.

در نهایت مجبور شدیم به جبر ماتریس ضربه بزنیم زیرا مدارها معادلات همزمان زیادی با تعداد ناشناخته های مشابه داشتند. اما اشکالی ندارد او به اندازه کافی از جبر می گذرد تا مشکلات را پشت سر بگذارد. اگر دانش آموز بیشتر می خواهد ، دوره های فیزیک ریاضی جداگانه نیز وجود دارد. تا اینجا برنامه خیلی خوبی بود.

امیدوارم تا زمانی که این دوره ها را پشت سر بگذارم ، به پاسخ مشکلاتم در مورد خرابی قطعاتم برسم و برای رباتیک آینده در زمینه الکترونیک آماده باشم.

مرحله 3: آموزش و پروژه رباتیک

اما اینجا بهترین بخش است. گام قبلی شاید کمی خشک باشد و مفید نباشد. (اگرچه ، هنگامی که از یک نقطه مشخص عبور کردید ، می توانید قطعات خود را انتخاب کنید ، مدار خود را طراحی کرده و هر آنچه را که می خواهید بسازید. بگویید می خواهید یک فرستنده رادیویی و گیرنده (فقط برای سرگرمی) بسازید. بگویید که می خواهید این فرکانس و پروتکل انتخابی شما باشد. شما می دانید چگونه مدارهای خود را طراحی کنید.)

یک کار دیگر هم زمان وجود دارد: دوره رباتیک. یک دوره واقعی رباتیک

(اگر فقط می خواهید تخته میکرو کنترلر کار خود را انجام دهد (من یک سری دستورالعمل ها را می نویسم که ممکن است مفید باشد) ، تابلوی توسعه MSP432 به خودی خود تقریباً 27 دلار قیمت دارد. می توانید با آمازون ، Digikey ، Newark ، Element14 یا Mouser.)

اتفاق می افتد که اخیراً ، Texas Instruments چنین دوره جامعی را تولید کرده است. کیت یادگیری سیستم های رباتیک TI. لطفاً نگذارید قسمت "کیت" شما را فریب دهد. این چیزی فراتر از یک "ساخت یک کیت ربات کوچک دیگر" است. لطفاً آن پیوند را جدی بگیرید.

برای یک بسته کامل 200 دلار برای من هزینه شد. همچنین می توانید ویدئوی پیوست را که برای این مرحله قرار داده ام مشاهده کنید.

به همه این ماژول های یادگیری نگاه کنید:

• شروع شدن
• ماژول 1 - اجرای کد در LaunchPad با استفاده از CCS (مشاهدات من در آزمایشگاه 1)
• ماژول 2 - ولتاژ ، جریان و توان (مولد سیگنال و دستورالعمل های خازنی که از آزمایشگاه 2 تهیه شده است)
• ماژول 3 - ARM Cortex M (در اینجا Lab 3 notes Instructable - مقایسه مونتاژ با "C")
• ماژول 4 - طراحی نرم افزار با استفاده از MSP432 (فیلم یادداشت های آزمایشگاه 4 ، فیلم شماره 2 آزمایشگاه 4)
• ماژول 5 - تنظیم باتری و ولتاژ
• ماژول 6 - GPIO (آزمایشگاه 6 قسمت 1 ، قسمت 2 و قسمت 3 را ببینید اما با تمرکز بر برنامه نویسی مونتاژ)
• ماژول 7 - ماشینهای حالت محدود (آزمایشگاه 7 قسمت 1 مونتاژ)
• ماژول 8 - رابط ورودی و خروجی
• ماژول 9 - تایمر SysTick
• ماژول 10 - اشکال زدایی سیستم های زمان واقعی
• ماژول 11 - صفحه نمایش کریستال مایع
• ماژول 12 - موتورهای DC
• ماژول 13 - تایمرها
• ماژول 14 - سیستم های زمان واقعی
• ماژول 15 - سیستم های کسب اطلاعات
• ماژول 16 - سرعت سنج
• ماژول 17 - سیستم های کنترل
• ماژول 18 - ارتباط سریال
• ماژول 19 - بلوتوث کم مصرف
• ماژول 20 - Wi -Fi
• رقابت با چالش ها

این ویدیو از TI می تواند آنچه را که می خواستم بسیار بهتر از آنچه می توانم بیان کنم بیان کند.

مرحله 4: از برنامه درسی رباتیک به عنوان نقطه شروع استفاده کنید

در حالی که آسان نیست ، یا ممنوع نیست ، می توانید درس ها ، آزمایشگاه ها ، فعالیت ها و غیره را که برنامه درسی ارائه می دهد ، گسترش دهید.

به عنوان مثال ، من برخی دیگر از دستورالعمل ها را به این مورد پیوند داده ام (به فهرست مرحله قبلی همه ماژول های یادگیری مراجعه کنید) که در آن سعی کردم یا با کارهای الکترونیکی (خازن ها) بیشتر کار کنم ، یا سعی کنم کد را به صورت مونتاژ در علاوه بر نوشتن آن به زبان C.

هرچه بیشتر با برنامه نویسی اسمبل آشنا باشید ، برنامه نویس زبان سطح بهتری می توانید باشید. انتخاب های بهتری در پروژه ها خواهید داشت.

مرحله 5: Arduino Vs MSP432 (کار در حال پیشرفت)

در آن زمان من واقعاً آن را با اطمینان نمی دانستم ، اما این تصور را داشتم … در اینجا قسمتی از مقاله ای است که می تواند آن را بهتر از من بیان کند:

تفاوت بین آردوینو و MSP432401R: اکنون ، خواهیم دید که چرا ما MSP432 را برخلاف آردوینو بسیار محبوب انتخاب کردیم. ممکن است برنامه نویسی و نمونه اولیه آردوینو به دلیل همه API های موجود بسیار ساده باشد ، اما در مورد کنترل بهتر سخت افزار ، MSP432 مزیت دارد. با کمک CCS ، ما نه تنها می توانیم به فضای آدرس MSP432 دسترسی پیدا کنیم ، بلکه ما می تواند مقادیر ثبت های مختلف را تغییر دهد که به طور مناسب بر تنظیمات مختلف تأثیر می گذارد. آردوینو فقط یک میکروکنترلر نیست ، عملاً مانند یک بسته بندی میکروکنترلر است. آردوینو مانند یک پای پخته است در حالی که MSP432 مانند یک پرتقال خام است که باید خودمان آن را بپزیم. امیدوارم که این امر کاربردهای مختلف هر دو را روشن کند. برای مراحل اولیه می توان از آردوینو استفاده کرد ، اما وقتی عملکرد بسیار مهم می شود ، TI MSP432 به دلیل کنترل سخت افزار بسیار بهتر کار می کند.

آن گزیده از اینجا گرفته شده است.

مرحله 6: Raspberry Pi 3 B Vs MSP432 (کار در حال پیشرفت)

این مقایسه واقعاً عادلانه نیست ، زیرا Pi واقعاً یک کامپیوتر کوچک و MSP یک کنترلر کوچک است.

با این حال ، با T. I. البته کیت Robotics ، از آن به عنوان مغز یک ربات استفاده می شود.

بدیهی است که Pi دارای حافظه بسیار بیشتری است.

Pi که دارای Raspbian می باشد ، یک سیستم عامل زمان واقعی نیست. اگر شما علاقه مند به اندازه گیری دقیق (زمان بندی) از یک سنسور هستید ، این اشکال می تواند مطرح شود.

MSP روی برد توسعه شامل دو LED عمومی است (حداقل یکی ، شاید هر دو ، RGB هستند) ، و برد شامل دو سوئیچ لحظه ای فشار عمومی است.