Wifi -n keresztül vezérelt távbeszélő robot építése: 11 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Ez a projekt egy robot építéséről szól, amely képes kommunikálni egy távoli környezettel, és a világ bármely pontjáról vezérelhető Wifi segítségével. Ez az utolsó év mérnöki projektem, és sokat tanultam az elektronikáról, az IoT -ről és a programozásról. Ez a projekt mozgáskorlátozott emberekre összpontosít, mivel nehezen mozognak, így egy telepresence robot könnyen segíthet nekik.

A projekten belül 2 rendszer van a siker érdekében. A kéz mozgásának vezérlése a robot kéz és a motor alapját vezérlő mobilalkalmazás mozgatásához.

Az alábbiakban bemutatjuk a Telepresence V1 dokumentumát és bemutatóját, így mélyebb megértést kap.

Ideje felépíteni!

Kellékek

Ehhez a projekthez sok eszközre és alkatrészre van szükség. Körülbelül 1000 AED -be (270 USD) került, ezért győződjön meg arról, hogy rendelkezik ezzel a költségvetéssel. Itt vannak az összetevők, amelyekre szüksége lesz:-

1. Csomópont MCU x 3
2. L298N DC motor meghajtó x 1
3. Tápegység 12V x 1
4. LM2596 Leszerelhető feszültségszabályozó x 1
5. MPU9250 IMU érzékelők x 2
6. Szervomotorok (10-20 kg nyomaték) x 4
7. könnyű fa 1x1m
8. 8M menetes fém rudak 1m x 2
9. 3D nyomtató (30x30cm)
10. favágó és fúró
11. Elektromos vezetékek, áthidaló vezetékek és kenyértábla
12. Teljes karú ujjú
13. 12V DC motor (25kg.cm) x 2
14. 3 hüvelykes görgőkerék x 1
15. 6 cm -es gumi kerék csavaros rögzítéssel x 2
16. Forrasztó készlet

1. lépés: Hogyan működik?

Ez a kommunikáció folyamatábrája, hogy megértse, hogyan kommunikálnak az összetevők egymással. A PubNub nevű adatátviteli hálózatot IoT platformként használjuk, amely valós idejű üzeneteket küldhet mindössze 0,5 másodperc alatt! Ez a leggyorsabb válasz, amit kaphatunk, és ez még fontosabb a projektünkben, mivel a kezünkkel valós időben irányítjuk a robot karját.

Minden Nodemcu -t használnak adatok küldésére és fogadására. Itt két egyedi rendszerről van szó, ahol a karon lévő Nodemcu elküldi a mozgásérzékelő adatait a PubNub -nak, és ezeket Nodemcu fogadja a robotkaron. az alapmozgáshoz a mobilalkalmazás elküldi az x, y koordináta adatait a joystick -ból, amelyet Nodemcu fogad a bázison, és amely vezérli a motort a meghajtón keresztül. Ez minden most.

2. lépés: Tervezés

A fenti kialakítás képet ad a szerkezet megjelenéséről. A jobb megjelenés érdekében letöltheti a cad fájlokat. A rover alapját 3 kerék támogatja, ahol 2 egyenáramú motor hátul és egy görgőkerék elöl. A robotkar mozgása miatt instabilitást észleltem az alapon, így érdemes elgondolkodni 2 görgőkerék hozzáadásán. Az alsó és felső faalapot menetes rudak támasztják alá, amelyeket anyák szendvicselnek. Ügyeljen arra, hogy reteszelő anyát használjon, mert ez tartósan tartósan megfeszíti.

Tervezési forrásfájl letöltése - Telepresence Design

3. lépés: Kar és nyomaték számítás 3D nyomtatása

A telepresence robot karja egyszerű kialakítású, doboz alakú, így minimális mennyiségű izzószállal egyszerűen nyomtatható 3D -ben. Hossza körülbelül 40 cm, ami olyan hosszú, mint egy emberi kar. A robotkar hossza a szervomotorok által felemelt nyomatékon alapul. A nyomatékkalkulációt a fenti képen találja, az általam használt szervomotor specifikációival együtt, így testre szabhatja a kialakítást az Ön igényei szerint. De ne használja a szervomotor maximális nyomatékát, mivel ez hosszú távon károsíthatja a motort.

Töltse le az alábbi 3D nyomtatási fájlokat, nyomtassa ki, és haladjon tovább.

4. lépés: Az alap gyártása és összeszerelése

A gyártás során követheti a következő lépéseket:-

1. Fűrésszel vágja le a menetes fém rudat a középpontban
2. Favágóval készítsen 2 db 40x30 cm méretű fadarabot
3. Fúrja ki a szükséges lyukakat a felső és alsó alapon a fenti rajz szerint
4. Kezdje el rögzíteni az egyenáramú motort és a görgőket az alsó alapra
5. Ha téglalap alakú lyukat szeretne készíteni a felső alapra, először készítsen egy kör alakú lyukat a fúróval, majd helyezze be a favágót a lyukba, és vágja át a széleit, hogy téglalap legyen.

ha kíváncsi arra, hogy miért helyezték hátrafelé a jobb felső lyukat, akkor nem voltam biztos benne, hogy a robotkart a jobb sarokra helyezem-e középen. A súlypontja miatt jobb választás volt a középpontba helyezés.

5. lépés: A robotkar összeszerelése

A robotkar összeszerelése különös figyelmet igényel. A mechanikus szerelésen kívül meg kell győződnie arról, hogy a szervomotor a megfelelő szögben van -e összeszereléskor. Kövesse a fenti ábrát, hogy képet kapjon arról, hogy a szervomotor melyik szögben legyen beállítva az összes motoron, mielőtt bármit összeszerelne. Próbálja meg ezt a részt jól csinálni, különben a végén újra összeszereli.

Használja az alábbi kódsablont a pontos szervo szög beállításához Arduino vagy Nodemcu használatával. Az interneten már rengeteg információ van erről, ezért nem részletezem.

#befoglalni

Szervo szervó;

int pin =; // tedd a pin számot arra a helyre, ahol a szervo adatcsap rögzítve van az arduino -n

void setup () {

servo.attach (csap);

}

void loop () {

int szög =; // milyen szögben kell beállítani

servo.write (szög);

}

6. lépés: A karvezérlő áramköre

A karvezérlő összeszerelése egyszerű. Hosszú ujjat használtam, és varrással rögzítettem az érzékelőket, a Nodemcu -t és a panelt. Győződjön meg arról, hogy az érzékelő tájolása a vezérlő fenti képével megegyező irányban van. Végül kövesse a kapcsolási rajzot, és töltse le az alábbi kódot.

7. lépés: A Telepresence Robot áramköre

Kövesse a kapcsolási rajzot ugyanígy. Ellenőrizze a rövidzárlat elkerülése érdekében a használt tápegység érintkezőit. Állítsa a Buck konverter kimeneti feszültségét 7 V -ra, mivel ez az összes szervomotor átlagos feszültsége. Az egyetlen hely, ahol forrasztani lehet, az alapegység motorjainak kapcsai, mivel sok áramot fogyaszt, ezért kissé vastagabb elektromos vezetékkel kell szorítani. Ha az áramkör befejeződött, később fel kell töltenie az „arm_subscriber.ino” fájlt a Nodemcu -ba, amely összeköttetésben áll az „arm.subscriber.ino” -val és a „base.ino” -val, és az alap Nodemcu -ra kell feltölteni.

8. lépés: Mobilalkalmazás

Ez a mobil vezérli a mozgást. Amikor mozgatja a joystickot, a joystick kör X, Y koordinátáit elküldi a Pubnubnak, és Nodemcu fogadja a bázison. Ezt az X, Y koordinátát konvertálják a szögbe, és ennek segítségével meg tudjuk találni, hogy a robot melyik irányba megy. A mozgás a két motor be-/kikapcsolásával és irányváltásával történik. Ha a parancs előre, mindkét motor teljes sebességgel halad előre, ha balra, akkor a bal motor hátramenetbe, a jobb motor pedig előre és így tovább.

a fenti funkció egyszerűen elvégezhető gombokkal is joystick helyett, de én a joystickot választom a motor fordulatszámának szabályozására is. Az engedélyező gombom azonban nem működött a Nodemcu -val, így elhagytam ezt a részt. Hozzáadtam egy sebességszabályozó kódot a base.ino -hoz minden esetre megjegyzésként.

Az alábbi.aia forrásfájlt beszerezheti, amely az MIT app inventor segítségével szerkeszthető. Az alkalmazásban alapvető konfigurációt kell elvégeznie, amelyet a következő lépésben elmondok.

9. lépés: Hozzon létre fiókot a Pubnubon és szerezze be a kulcsokat

Itt az ideje, hogy elvégezze az utolsó lépést, amely az IoT platform konfigurálása. A Pubnub a legjobb, mert az adatátvitel valós időben történik, és mindössze 0,5 másodpercig tart az átvitel. Ezenkívül havi 1 millió adatpontot küldhet, így ez a személyes kedvenc platformom.

Nyissa meg a PubNub webhelyet, és hozza létre fiókját. Ezután lépjen az Alkalmazások menübe a bal oldali menüben, és kattintson a jobb oldalon található "+Új alkalmazás létrehozása" gombra. Az alkalmazás elnevezése után látni fogja a megjelenítő és az előfizetői kulcs fenti képét. Ezt fogjuk használni az eszközök csatlakoztatásához.

10. lépés: Adja hozzá a kulcsokat a kódhoz és töltse fel

Négy dologra van szükségünk, hogy az eszköz kommunikálni tudjon egymással:- pubkey, alkulcs, csatorna és wifi.

A pubkey és az alkulcs ugyanaz marad minden Nodemcu és mobilalkalmazásban. Két, egymással kommunikáló eszköznek azonos csatornanévvel kell rendelkeznie. Mivel a mobilalkalmazás és az alap kommunikál, így ugyanaz a csatorna neve lesz, hasonló a vezérlőhöz és a robotkéznek. Végül minden Nodemcu -hoz fel kell tennie a wifi hitelesítő adatait, hogy az elején csatlakozhasson a wifi -hez. Már hozzáadtam a csatorna nevét, így a wifi és a pub/alkulcs az, amit hozzá kell adnia a fiókjából.

Megjegyzés:- A Nodemcu csak olyan wifivel tud csatlakozni, amely köztesként weboldal nélkül is elérhető. Még az utolsó előadásomhoz is mobil hotspotot kellett használnom, mivel az egyetemi wifi húzós volt.

11. lépés: Következtetés

Ha idáig eljutott, akkor FÉRFI! Remélem, valami értékeset nyert ezzel a cikkel. Ennek a projektnek vannak kis korlátai, amelyeket szeretnék elmondani, mielőtt végrehajtja. Íme néhány az alábbiakban:-

A robotkar hirtelen mozgása:-

A robotkar hirtelen mozog. Ez annak köszönhető, hogy 0,5 másodperc késés van az érzékelő információ szervo mozgásként történő átvitelére. Még a szervomotor 2 részét is megsérültem, ezért ne mozgassa túl gyorsan a karját. Ezt a problémát úgy oldhatja meg, hogy közbenső lépéseket ad hozzá az eredeti mozgáshoz a sima mozgás érdekében.

Az alap mozgása nem áll meg:-

amikor a robotot egy irányba mozgatom egy mobilalkalmazáson keresztül, a robot továbbra is ugyanabban az irányban mozog, még akkor is, ha felemlem az ujjaimat. Ez bosszantó volt, mivel mindig le kellett kapcsolnom az áramot, hogy leállítsam a mozgást. Beillesztettem a leállítási kódot az alkalmazásba, de még mindig nem működött. Probléma lehet az alkalmazásban. Talán megpróbálhatja megoldani, és tudassa velem.

Nincs videó hírcsatorna:-

Anélkül, hogy a videó hírcsatorna robotról emberre érkezne, soha nem telepíthetjük a felhasználótól távol. Ezt kezdetben hozzá akartam adni, de több időre és befektetésre lenne szükségem, így hagytam.

Srácok, a fenti probléma megoldásával továbbvihetitek ezt a projektet. Amikor megteszi, tudassa velem. Búcsú

További projektekért látogasson el a portfólió webhelyemre

Második helyezett a robotika versenyen