Kuinka tehdä robotti Arduino Tee se itse: kotitekoinen robotti Arduino kotona. Arduino robotti omalla kädellä tarkista moduulien napaisuus ja oikea yhteys
Hei kaikki. Tämä artikkeli on pieni tarina siitä, miten tehdä Robotti tuhma kädet. Miksi tarina, kysytte? Kaikki johtuen siitä, että tällaisen valmistuksen osalta käsityö On tarpeen käyttää merkittäviä tiedon matkatavaroita, mikä on hyvin vaikeaa esittää yhdessä artikkelissa. Kuljetamme kokoonpanoprosessia, katsokaa yhtä silmää ohjelmakoodissa ja lopulta elvyttää "Silicon Valley" Brainchild. Suosittelen videota, että olette lopulta toimivia.
Ennen siirtymistä, huomaa seuraavat se, että valmistus käsityö Käytettiin laserleikkää. Laserleikkurista voit kieltäytyä, jolla on riittävä kokemus käsistäsi. Tarkkuus työntyy, että avain, joka auttaa suorittamaan projektin onnistuneesti!
Vaihe 1: Miten se toimii?
Robotissa on 4 jalkaa, jossa on 3 servo ajaa kullakin niistä, mikä mahdollistaa sen siirtää raajan 3 asteen vapautta. Hän liikkuu "indeksoivat kävelyä". Anna sen hidastaa, mutta yksi pienimmistä.
Ensin sinun täytyy opettaa robotti eteenpäin, takaisin, vasemmalle ja oikealle, lisää ultraäänianturin, joka auttaa havaitsemaan esteitä / esteitä ja sitten Bluetooth-moduulia, jonka ansiosta robotinhallinta vapautetaan.
Vaihe 2: Vaaditut tiedot
Luuranko Se on valmistettu plexiglasta, jonka paksuus on 2 mm.
Kotitekniikan sähköinen osa koostuu:
- 12 servoasemat;
- arduino nano (voidaan korvata millä tahansa muulla Arduino-aluksella);
- Shilde for Servo Management;
- virtalähde (projektissa käytetty BP 5V 4A);
- ultraääni-anturi;
- hC 05 Bluetooth-moduuli;
Jotta kilpi, tarvitset:
- asennuslevy (mieluiten ravitsemuksen ja maan jaetuilla linjoilla (renkaat));
- interplanial PIN-liittimet - 30 kpl;
- levypistokkeet - 36 kpl;
- johdot.
Välineet:
- Laserleikkuri (tai taitava kädet);
- Pikaliima;
- Termosit.
Vaihe 3: Skeleton
Käytämme grafiikkaohjelmaa piirtää komposiitti osat luurankoon.
Sen jälkeen, missä tahansa käytettävissä olevalla tavalla, leikkaa 30 yksityiskohtaa tulevasta robotista.
Vaihe 4: Asennus
Leikkauksen jälkeen poistamme suojapaperikuvan plexiglassista.
Seuraavaksi siirry jalkojen kokoonpanoon. Kiinnittimet, jotka on rakennettu luurankoiksi. Kaikki, mitä on vielä tehtävä, on yhdistää yksityiskohdat yhteen. Yhteys on melko tiheä, mutta luotettavuuden lisäämiseksi voit lisätä superkloonin pisara kiinnikkeitä.
Sitten sinun on viimeistellä servomoottorit (liimattu pitkin ruuveja, jotka vastapäätä servojen akseleita).
Tämä parannus teemme robotin vakaammaksi. Parannus on suoritettava vain 8 servoasemaa varten, jäljellä oleva 4 liitetään suoraan kehoon.
Kiinnitä jalat sideaineelementtiin (kaareva kohde) ja puolestaan \u200b\u200bkehon servo.
Vaihe 5: Teemme kilven
Hallituksen valmistus on melko yksinkertainen, jos noudatat vaiheessa esitettyjä valokuvia.
Vaihe 6: Elektroniikka
Bill Servo päätelmät Arduino-aluksella. Päätelmät olisi yhdistettävä oikeaan järjestykseen, muuten mikään ei toimi!
Vaihe 7: Ohjelmointi
On aika elvyttää Frankenstein. Lataa ensin ohjelman jalat_INIT ja varmista, että robotti on tällaisessa asemassa kuin kuvassa. Seuraavaksi lataa QUATTRO_TEST tarkistaa, onko robotti reagoi perusliikkeisiin, kuten eteenpäin, taaksepäin, vasemmalle ja oikealle.
Tärkeää: Sinun on lisättävä valinnainen kirjasto Arduino IDE -ohjelmistolle. Linkki kirjastoon on esitetty alla:
Robotin pitäisi kestää 5 askelta eteenpäin, 5 askelta takaisin, käänny vasemmalle 90 astetta, käännä 90 astetta oikealle. Jos Frankenstein tekee kaiken oikein, siirrymme oikeaan suuntaan.
P.. S.: Asenna robotti kuppiin, kuten jalustalla, jotta se säilyttää alkupisteen joka kerta. Heti kun testit osoittivat robotin normaalin toiminnan, voimme jatkaa testiä asettamalla se maahan / lattialle.
Vaihe 8: Käänteinen kinematiikka
Käänteisesti (käänteinen) kinematiikka - se on todellisuudessa ja hallinnoi robottia (jos et ole kiinnostunut tämän projektin matemaattisesta puolelta ja olette kiirettä lopettamaan projekti, voit ohittaa tämän vaiheen, mutta tietäen, että robotti liikkuu aina olla hyödyllinen).
Yksinkertaiset sanat, käänteinen kinematiikka tai lyhennetty IR on "osa" Trigonometristen yhtälöiden "osa" määrittää jalan akuutin pään sijainti, kunkin servon kulma jne., Joka lopulta määrittää pari alustavaa asennusparametriä. Esimerkiksi robotin kunkin vaiheen pituus tai korkeus, jonka runko sijaitsee liikkeen / lepoaikana. Näiden ennalta määritettyjen parametrien avulla järjestelmä purkaa jokaisen servan siirtämisen arvon robotin ohjaamiseksi käyttämällä komentoja.
Puhutaanpa, miten Arduinoa käytetään luomaan robotti, joka tasapainottaa sigway.
Sigway Englanti. Segway - kaksipyöräinen ajoneuvo seisoo, varustettu sähköllä. Niitä kutsutaan myös Gyros- tai sähkö-skoottereiksi.
Oletko koskaan miettinyt, miten sigway toimii? Tässä oppitunnissa yritämme näyttää, kuinka tehdä Arduinon robotti, joka tasapainottaa itsesi aivan kuten Segway.
Robotin tasapainottamiseksi moottorit olisi torjuttava robotin kaatumista. Tämä toiminta vaatii palautetta ja korjaavia elementtejä. Palaute-elementti - joka tarjoaa sekä kiihdytyksen että pyörimisen kaikissa kolmessa akselissa (). Arduino käyttää sitä tietämään robotin nykyinen suunta. Korjauselementti on moottorin ja pyörien yhdistelmä.
Tämän seurauksena sen pitäisi olla noin tällainen ystävä:
Robottijärjestelmä
Moottorin ohjaimen moduuli L298N:
DC-vaihteistomoottori pyörällä:
Itsensä tasapainotus robotti on olennaisesti käänteinen heiluri. Se voi olla paremmin tasapainoinen, jos massan keskipiste on edellä pyörillä akseleille. Korkein massan keskipiste tarkoittaa korkeampaa inertia-massan hetki, joka vastaa pienempää kulmakiihdystä (hitaampi pudotus). Siksi laitamme akun yläosaan. Robotin korkeus valittiin kuitenkin materiaalien läsnäolon perusteella 🙂
Valmistettua versiota itsenäisesti tasapainottamalla robottia voidaan tarkastella yllä olevassa kuvassa. Yläosassa on kuusi NI-CD-paristoa painetun piirilevyn virran kytkemiseksi. Moottoreiden välissä käytetään moottoriohjaimen 9 voltin akkua.
Teoria
Hallinnon teoriassa pitämällä jonkin verran muuttujaa (tässä tapauksessa robotin sijainti) vaaditaan erityinen ohjain, jota kutsutaan PID: ksi (suhteellinen integraalinen johdannainen). Jokaisella näistä parametreista on "lisäys", jota kutsutaan yleisesti nimeltään KP, KI ja KD. PID antaa korjauksen halutun arvon (tai tulo) ja todellisen arvon (tai ulostulon) välillä. Sisäänkäynnin ja tuoton välinen ero kutsutaan "virheeksi".
PID-ohjain vähentää virheen pienimmän mahdollisen arvon, säätää jatkuvasti ulostuloa. Itse tasapainotus robotti arduino-tulolla (joka on haluttu rinne asteina). MPU6050 lukee robotin nykyisen kallistuksen ja toimittaa sen PID-algoritmille, joka suorittaa laskelmat moottorin ohjaamiseksi ja pitävät robottia pystysuorassa asennossa.
PID edellyttää, että KP: n, KI: n ja KD: n arvot on konfiguroitu optimaalisiin arvoihin. Insinöörit käyttävät ohjelmistoa, kuten Matlabia, laskemaan automaattisesti nämä arvot. Valitettavasti emme voi käyttää Matlabin tapauksessamme, koska se vaikeuttaa projektia vieläkin enemmän. Sen sijaan me muokkaamme PID-arvot. Näin voit tehdä se:
- Tee KP, Ki ja KD yhtä suuri nolla.
- Säädä Kp. Liian pieni KP pakottaa robotin putoamaan, koska korjaukset eivät riitä. Liian paljon kp tekee robotista villi ja taaksepäin. Hyvä kp tekee, että robotti poikkeaa kokonaan ja mennä eteenpäin (tai hieman värähtelee).
- Heti kun KP on asennettu, säädä KD. KD: n hyvä arvo vähentää värähtelyä, kunnes robotti muuttuu lähes vakaana. Lisäksi oikea KD pitää robotin, vaikka se on tommeja.
- Lopuksi, asenna Ki. Kun käynnistät robotin päälle, se vaihtelee, vaikka KP ja KD on asennettu, mutta vakauttavat ajoissa. KI: n oikea arvo vähentää robotin vakauttamiseen tarvittavaa aikaa.
Robotin käyttäytymistä voi katsella alla olevaa videota:
Arduino-koodi itsenäinen robotti
Tarvitsimme neljä ulkoista kirjastoa robotin luomiseksi. PID-kirjasto yksinkertaistaa P-, I- ja D-arvojen laskemista. LMOTORController-kirjastoa käytetään kahden moottorin ohjaamiseen L298N-moduulilla. I2Cdev-kirjasto ja MPU6050_6_axis_MotionApps20-kirjasto on suunniteltu lukemaan tietoja MPU6050: lla. Voit ladata koodin, mukaan lukien kirjastot tässä arkistossa.
#Sisältää.
KP, KI, KD-arvot voivat työskennellä tai työskennellä. Jos ne eivät tee tätä, noudata edellä kuvattuja ohjeita. Huomioithan, että koodin kaltevuus on 173 astetta. Voit muuttaa tätä arvoa, jos haluat, mutta huomaa, että tämä on kaltevuuden kulma, jota robotti kannattaa. Lisäksi, jos moottorit ovat liian nopeasti, voit säätää MotorsPeedFactorin ja MotorsPeedForron arvojen arvoja.
Siinä kaikki. Nähdään.
Mutta hankkimalla valmiita täysimittaisen robotin tämän maksun perusteella. Peruskoulun tai esikoulun ikäisille lapsille valmiina Arduino -hankkeet ovat jopa edullisia, koska "Ungeplus" maksu näyttää tylsää. Sellaisella tavalla Sopii niille, joita sähköiset järjestelmät eivät ole erityisen houkutelleet.
Ostamalla robotin työmalli, ts. Oikeastaan \u200b\u200bvalmis korkean teknologian lelu, voit herättää kiinnostusta itsenäiseen muotoiluun ja robottien luomiseen. Kun olet soittanut tällaisessa lelussa ja deraidingissa, miten se toimii, voit jatkaa mallin parantamista, purkaa kaikki osaksi osaksi ja aloittaa uusien hankkeiden kerääminen Arduinon avulla käyttämällä alustaa vapautettuna, asemina ja antureita. Arduino-alustan avoimuus antaa sinulle mahdollisuuden tehdä uusia leluja samasta osa-osasta.
Tarjoamme pienen katsauksen valmiin robotteihin Arduino-aluksella.
Kone ARDUINO, jota ohjataan Bluetoothin kautta
Kone ohjataan Bluetoothin kautta, arvoinen hieman alle 100 dollaria. Tulee purettu muoto. Kotelon, moottorien, pyörien, litiumparistojen ja laturin lisäksi saamme Arduino UNO328 -kortin, moottorin ohjaimen, Bluetooth-sovittimen, kaukosäätimen ja niin edelleen.
Video tällä ja vielä yksi robotti:
Yksityiskohtaisempi kuvaus lelusta ja mahdollisuus ostaa verkkokaupasta DealExtreme.
Arduino robottikilpikonna
Kitin robottikilpikonnan kokoamiseen arvoltaan noin 90 dollaria. Ei ole tarpeeksi kuori, kaikki muutkin tämän sankarin elämä, täydellinen: Arduino UNO, Servo Drives, Anturit, Seurantamoduulit, IR-vastaanotin ja kaukosäädin, akku.
Kilpikonna voi ostaa DealExtreme, vastaava halvempi robotti AliExpressissa.
Crawler Machine on Arduinossa, jota hallitaan matkapuhelimesta
Crawler, Bluetoothin ohjattu matkapuhelimella, arvoltaan 94 dollaria. Caterpillar-tietokannan lisäksi saamme Arduino UNO -kortin ja laajennuskortin, Bluetooth-maksu, akku ja laturi.
Seuraava auto voi myös ostaa DealExtreme-verkkosivustolla, on yksityiskohtainen kuvaus. Ehkä mielenkiintoisempi rauta Arduino-säiliö AliExpressissa
Arduino-auto kulkee labyrinttien
Auto kulkee labyrinttien, arvoltaan 83 dollaria. Moottoreiden lisäksi ARDUINO UNO -kortit ja muut tarvittavat kuntomoduulit ja este kytkentämoduulit.
Ready robotti tai robottikehys
Valmistehtävien käytön lisäksi Arduino-robottien luomiseen voit ostaa erillisen kehyksen (rungon) robotin - se voi olla foorumi pyörillä tai caterpillage, humanoidi, hämähäkki ja muut mallit. Tällöin robotin täyttö on tehtävä se itse. Yleiskatsaus tällaisista rakennuksista annetaan meidän.
Missä muualla ostaa valmiita robotteja
Arvioinnissa valitsimme halvimman ja mielenkiintoisen mielipiteensä valmiina Arduino-robottien kiinalaisilta verkkokaupoista. Jos ei ole aikaa odottaa pakettia Kiinasta - laaja valikoima valmiita robotteja verkkokaupoissa Amperka ja Dessy. Alhaiset hinnat ja nopea toimitus tarjoaa verkkokaupasta Robstore. Luettelo suositelluista kaupoista.
Ehkä olet myös kiinnostunut projektin arvosteluista Arduinosta:
Koulutus Arduino.
En tiedä mistä aloittaa Arduino? Ajattele, että olet lähempänä - omien yksinkertaisten mallien kokoonpanoa ja vähitellen niiden komplikaatioita tai tuttavampia monimutkaisempia, mutta valmiita ratkaisuja?
Hieman robotti. Ensinnäkin hanke oli edullisin. Kehon tärkein vaatimus on annettu ilman laskelmia ja tasapainottamista. Aloitamme siis tämän robotin kerääminen.
Luettelo osista:
1. Joukko kotelon komponentit ja tassu pleksilasta 1,5 mm.
2. Arduino Mega tai UNO (käytetty Mega) - 1 kpl.
3. Micro Servos (käytetty TowerPro SG90) - 8 kpl.
4. Ultrasonic Range Finder HC-SR04 - 1 PC.
5. Akun koko 18560, 3.7V (käytetty TrustFire 2400 MAH) - 2 kpl.
6. Koko 18560: n akun pidike (välitetty säiliö käytetään - pakkaus) - 1 kpl.
7. Kierrä painettu piirilevy 25 mm. (Nämä telineet käytetään) - 4 kpl.
8. Osa polkumyyntiryhmästä.
9. Wires-hyppääjä.
10. Ruuvi DIN 7985 M2, 8 mm. - 18 kpl.
11. Pähkinä DIN 934 M2 - 18 kpl
Z-Robodog Robot Assembly:
1. Robotin runko on valmistettu läpinäkyvästä plexigulassista, jonka paksuus on 1,5 mm. Kaikki osat leikataan laserilla piirustuksella CorelDraw-ohjelmassa:
2. Kiinnitä toisen liiman tapaus. Liimattu rungon vahvuus on riittävän varsin tarpeeksi. Kun kokoonpano, ota huomioon pohjakannen reikien sijainti (katso valokuvia) ja kiinnitä maksu parasta ja varmista, että kaikki on samansuuntainen. Sivuseinät on kiinnitetty siten, että johdot ovat lähempänä takaseinää. Taka-seinään laajempi avaus on tarkoitettu USB-johdolle, harkitse tätä kokoamisen yhteydessä.
3. Merkitse ja poraa reikiä (2 mm poraa). Kiinnitä servomoottorit siinä tapauksessa käyttämällä pultteja ja muttereita (kohteet 10, 11 luettelosta). Etulevyn akseleiden on oltava lähempänä etuseinää. Takavoimien akselit lähemmäs takaseinää.
4.1. Kerää tassuja. Ota käpälän yläosat (kaksi reikää). Lähetä osan keskelle. Servojen kiertämisen korvaaminen merkitse kiinnityspaikat ruuveilla ja porausreikillä (1,5 mm poraus). Kiinnitä keinuvat asiat niin, että ruuvien ruuvit olivat laskeutumisalueista. Keivien kengät kiinnittyvät eri puolilta ja istuimet akseleille vastakkaiseen suuntaan.
4.2. Merkitse ja poraa reikiä asennuslevyyn (2 mm pora). Kiinteiden servoasemien akseleiden on oltava lähempänä tassun kapea reunaa.
4.3. Joten tassut eivät liukua lähemmäksi niitä esimerkiksi kumilla. Mutta tassujen etuosa ei saisi jäädä kiinni vaiheittain, koira voi kytkeä ja kiinni. Liityin liput-maton nauhat autosta.
5. Merkitse ja poraa reikiä ultraäänipaidon kiinnittämiseksi (2 mm pora). Asenna etäisyysmittari, koskettimien jalat on suunnattava ylöspäin.
6. Asenna akun pidike siten, että siinä tapauksessa se sijaitsee keskellä. Kiinnitä Arduino-kortti ja liitä kaikki osat. Power-haarautumiselle käytettiin osa kaatomaksua.
Määritä ja käynnistä Robot Z-Robodog:
Tässä vaiheessa sinun on asennettava itsenäisesti tassut, jotta voit kalibroida vaiheet. Pääasiallinen ongelma, joka on kiinnitetty akseleihin vain tietyissä paikoissa. Ja myös servoasemat voivat poiketa työastetta.
Näin koiran koirani tarkastelee servokulmien äärimmäisiä kohtia (muuttujat ZS1, ZS2, ZS3 jne.). Yritä laittaa tassut kuten kuvassa. Visuaalisesti tassujen tulisi olla samassa paikassa.
Päätelössä voit myös asettaa tassut. Sen jälkeen älä unohda kiinnittää keinutuoleja servo-asemien servoksi.
Z-Robodog-ohjelmiston osa:
Koodi on hyvin yksinkertainen, kommentit lisätään kaikkialla. Kaikki liikkeet ovat taulukossa, joten ei hämmentää numeroita, joita käytin muuttujat jokaiselle servolle. Esimerkiksi S1 - Servo 1, S2 - Servo 2 ja niin edelleen. Ymmärtää ymmärrystä, joka tarjoaa sinulle tämän järjestelmän.
Kaaviossa tassut on numeroitu, jokainen servoon liittyvä tassu, joka liikuttaa sitä. Myös kunkin käpälän osalta liikkeen suuntiin merkitään, merkit ja miinus osoittavat, missä käpäläinen liikkuu ja laskee kulmassa. Alkuperäiset kulmat valitaan päätelan (S1, S2, S3 jne.) Valitut kulmat. Jos esimerkiksi sinun on vedettävä ulos 2. käpäläinen, sinun on lisättävä kulmaa S3 ja S4, taulukossa se näyttää tältä (S1, S2, S3 + 100, S4 + 50, S5, S6, S7, S8 ). Tässä on täydellinen luonnos. Koodi kirjoitettiin tietoni vuoksi, kerro minulle, jos valitsin väärän tapa toteuttaa.
Video:
Luonnos arkistossa: Sinulla ei ole pääsyä tiedostojen lataamiseen palvelimellamme.