Ko reikia norint sukurti savo autonominį robotą

Ar kada norėjote sukurti savo robotą? Tai nėra taip sunku, kaip jūs galite galvoti, naudodamiesi rinkiniu arba standartinių elektroninių komponentų rinkiniu.

Pagrindinė kliūtis yra naršyti be galo daug variantų, kaip sukurti ratinį robotą, įskaitant jo mikrovaldiklį, važiuoklę, variklius ir jutiklius. Lengviausias variantas yra įsigyti pilną roboto rinkinį, tačiau jei norite sukurti pagal užsakymą pagamintą robotą, mes žingsnis po žingsnio apžvelgsime pagrindinius pasirinkimus.

1. Mikrovaldiklis / SBC

Jūsų robotui reikės elektroninių „smegenų“, kad valdytų visas jo funkcijas, įskaitant judėjimą. Du populiariausi variantai yra „Raspberry Pi“ ir „Arduino“.

„Raspberry Pi“ yra vienos plokštės kompiuteris (SBC) su „Arm“ mikroprocesoriumi, kuris gali valdyti pilną „Linux“ operacinę sistemą. Pagrindinė roboto kūrimo nauda yra ta galingesnis už mikrovaldiklį kaip „Arduino“, leidžianti paleisti sudėtingesnes programas. Tai idealiai tinka veido atpažinimui ir kitoms dirbtinio intelekto formoms, todėl galite sukurti tikrai protingą robotą.

Kitas privalumas yra tai, kad galite jį programuoti beveik bet kuria kalba. Vienas iš populiariausių „Python“ robotikos srityje, kuris naujokams kodavimą kelia mažiau nei C.

Kita vertus, „Arduino“ idealiai tinka paprastesniems robotikos projektams. Be to, kad jis paprastai yra pigesnis, jis sunaudoja mažiau energijos, todėl nešiojamojo maitinimo banko ar akumuliatoriaus paketo ištuštinimas užtrunka ilgiau.

Nors tai paprastai užprogramuota C, naudojant „Arduino IDE“ kompiuteryje, galima naudoti a grafinis IDE pakvietė „Xod“ valdyti „Arduino“ robotus.

Robotikai taip pat tinka kiti mikrovaldikliai, įskaitant „Teensy“, „BeagleBone“, „micro: bit“ ir „Raspberry Pi Pico“.

2. Važiuoklė

Jūsų ratiniam robotui reikės važiuoklės, kad suformuotumėte jo kėbulą, patalpintumėte elektroniką ir pritvirtintumėte variklius (naudodami laikiklius).

Jų yra daugybė važiuoklės komplektai galima įsigyti įvairių dydžių ir medžiagų, paprastai dviejų ar keturių ratų robotams, kartais šešiems ratams. Dauguma yra paprastos platformos elektronikos ir variklių montavimui; brangesnės galimybės gali būti pakabos sistema.

Arba galite pagaminti savo „pasidaryk pats“ važiuoklę pagal užsakymą iš tokių medžiagų kaip plastikas, metalas, medis, „Lego“ plytos ar net kartonas. Svarbus aspektas yra tai, koks tvirtas norite, kad jūsų robotas būtų. Jei reikia susidoroti su sudėtingu reljefu, norėsite patvaresnės važiuoklės.

3. Varikliai

Kad jūsų robotas judėtų, jums reikės variklių. Ratiniam robotui tai bus standartiniai nuolatinės srovės varikliai, kurie, skirtingai nei servo ar stepper varikliai, laisvai sukasi dideliu greičiu.

Kai kurie varikliai turi įmontuotą pavarų dėžę, kad padidėtų sukimo momentas ir būtų didesnė apkrova. Patikrinkite pavaros (arba greičio sumažinimo) santykį: kuo jis didesnis, tuo didesnis sukimo momentas ir mažesnis greitis. Didesnis rodiklis rekomenduojamas pradedančiųjų projektams.

Jei reikia tiksliai nuskaityti ir valdyti variklio greitį, taip pat yra galimybė pridėti a magnetinis arba optinis greičio kodavimo įrenginys prie kiekvieno variklio veleno, kuris grąžins duomenis atgal į jūsų mikrovaldiklis.

Kiekvieno variklio greitį paprastai kontroliuoja PWM (impulso pločio moduliacija), kuris apima skaitmeninių įjungimo ir išjungimo impulsų srauto siuntimą: kuo daugiau ciklo impulsų, tuo greičiau jis sukasi.

4. Variklio vairuotojas

Negalite nuolatinės srovės variklių prijungti tiesiai prie savo vieno plokštės kompiuterio ar mikrovaldiklio plokštės, nes pastarieji negalės tiekti varikliams pakankamai energijos ir galite sugadinti plokštę.

Vietoj to jums reikės variklio tvarkyklės / valdiklio plokštės, sujungtos tarp variklių ir jūsų mikrovaldiklio, taip pat prie maitinimo šaltinio. Pigių tvarkyklių plokštės dažnai yra pagrįstos L298N arba DRV8833 dviejų kanalų „H-bridge“ lustu. Kanalų skaičius lemia, kiek variklių galima valdyti atskirai, todėl jums reikės daugiau kanalų (ir tvarkyklių) 4WD ar 6WD.

Nors kažkas, turintis elektronikos žinių, gali susikurti savo „H-bridge“ variklio tvarkyklę, lengviau nusipirkti vairuotojo lentą. Yra daugybė HAT, kuriuos galima montuoti ant „Raspberry Pi“, ir tam skirta „Arduino“ variklio skydas.

Pagrindinis veiksnys renkantis variklio tvarkyklę yra užtikrinti, kad jis galėtų valdyti variklių reikalingą įtampą, taip pat nuolatinę jų srovę. Jei pastarojo nerandate variklių specifikacijose, jis paprastai yra 20–25% mažesnis nei stabdymo srovė. Variklio vairuotojo didžiausia srovė turėtų būti maždaug dvigubai didesnė nei nuolatinė variklių srovė.

5. Ratai

Natūralu, kad tai būtina ratiniam robotui! Paprastas dviratis robotas yra lengviausias pradedantiesiems, paprastai priekyje yra nedidelis ratukas be ratuko, ratukas ar slydimas, padedantis išlaikyti pusiausvyrą.

Keturių ratų robotas yra kitas žingsnis į priekį, suteikiantis papildomą stabilumą ir valdymą. Jei norite, kad kiekvienas 4WD nepriklausomai valdytų kiekvieną variklį / ratą, lentoje reikės dviejų dviejų kanalų variklio vairuotojo lustų. Arba galite naudoti vieną tvarkyklę, kad valdytumėte du kiekvieno kanalo variklius, jei jis turi pakankamai maksimalios srovės, kad galėtų juos visus valdyti.

Jei norite važiuoti bekele, galbūt net norėsite važiuoti iki šešių ratų, tačiau jums reikės ilgesnės važiuoklės. Norėdami pridėti papildomą sukibimą, galite pridėti vikšrų vikšrus ar net rokerio-vežimėlio sistemą, kaip nurodyta NASA „Perseverance Mars“ roveryje.

Nors galima turėti valdomus ratus, naudojant servo servisus, kad jie ir jų varikliai pasisuktų, dažniausiai roboto vairavimo būdas yra paprasčiausias ratų sukimas iš vienos pusės greičiau nei kita.

Kitas įdomus variantas yra „Mecanum“ ratų naudojimas, kurio specialūs ritinėliai leidžia jiems judėti į šoną, kai keturi ratai yra sukami tam tikru modeliu. Puikiai tinka lygiagrečiam parkavimui!

6. Galia

Roboto pririšimas prie maitinimo lizdo būtų šiek tiek ribojantis, todėl jums reikės nešiojamojo maitinimo šaltinio. Yra du pagrindiniai metodai:

1. Varikliams ir elektronikai naudokite atskirus maitinimo šaltinius.
2. Naudokite vieną maitinimo šaltinį, prijungtą prie abiejų per BEC (akumuliatoriaus pašalinimo grandinę). Jūsų variklio vairuotojo lentoje gali būti BEC.

Kad ir kurią parinktį pasirinktumėte, galimi energijos šaltiniai yra USB maitinimo bankai, baterijos (pvz., 4x AA) ir „LiPo“ baterijos. Tiesiog įsitikinkite, kad tiekiate teisingą įtampą ir srovės lygį. Daugelis variklio vairuotojo plokščių siūlo apsaugą nuo per didelės srovės ir atvirkštinio poliškumo.

7. Jutikliai

Nors įmanoma užprogramuoti robotą judėti nustatytu modeliu arba valdyti rankiniu būdu iš nuotolinio įrenginio, pridedant jutiklius, jis galės veikti autonomiškai.

Ultragarsinis atstumo jutiklis, pvz HC-SR04, leis robotui pajusti priešais esančią sieną ar kitą kliūtį, kad galėtų imtis vengimo veiksmų.

Dar vienas populiarus variantas yra pasiekti, kad robotas eitų grindų keliu. Vienas ar daugiau priekyje sumontuotų IR liniją sekančių jutiklių leidžia aptikti tamsią liniją ant grindų ir važiuoti palei ją.

Jūs netgi galite suteikti savo robotui "akis", pridėdami mažą fotoaparatą. Vaizdus galima interpretuoti naudojant kompiuterio regėjimo biblioteką, pvz., „OpenCV“, kad būtų galima aptikti objektus ar net veidus.

Sukurkite savo autonominį robotą: sėkmė

Dabar jūs turite apžvalgą, kaip sukurti savo ratinį robotą. Tikimės, kad tai įkvėpė jus pirmą kartą įsitraukti į nuostabų robotikos pasaulį. Sukūrę savo pirmąjį robotą, galbūt norėsite pagaminti kitokį tipą, pavyzdžiui, su kojomis ar robotu.

Geriausia „Dark Web“ naršyklė jūsų įrenginiui

Norite prisijungti prie tamsiojo interneto? Turite naudoti tamsią interneto naršyklę, kuri gali jus nuvesti ir apsaugoti jūsų privatumą.

Skaitykite toliau

Apie autorių