Olcsó Arduino harci robotvezérlés: 10 lépés (képekkel)

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

A Battlebot újjáéledése az Egyesült Államokban és a Robot Wars az Egyesült Királyságban újjáélesztette szerelmemet a harci robotika iránt. Így találtam egy helyi botépítő csoportot, és rögtön beugrottam.

Harcolunk az Egyesült Királyság hangyasúlyskáláján (150 grammos súlyhatár), és gyorsan rájöttem a hagyományos módon, hogy hogyan építsünk botot RC -hajtóművel: egy drága RC -adó, egy terjedelmes vagy drága vevő és az ESC -k (elektronikus sebességszabályozók), amelyek varázsdobozok amely sokkal nagyobb áramot képes kezelni, mint amennyi egy ilyen méretű bothoz szükséges.

Miután korábban az Arduino -t használtam, megpróbáltam másként csinálni a dolgokat, és célul tűztem ki magamnak egy olyan Arduino rendszert, amely harci jogi jelet tud fogadni és két hajtómotort irányítani körülbelül 5 USD -ért (az olcsó ESC árának fele)

Ennek a célnak az elérése érdekében újrakevertem az oktatható RC autót, csökkentve a vevő súlyát/költségét és 4 PWM jelet generálva egy olcsó h-híd chiphez

Ez az utasítás az Arduino vezérlőrendszerre összpontosít, de további információkat adok hozzá, hogy segítsem az új embereket az első bot felépítésében

Jogi nyilatkozat:

Még kis méretű harci robotok építése/harca is veszélyes lehet, vállalja saját felelősségére

1. lépés: Amire szüksége van

Anyagok:

A vezérlőrendszerhez:

• 1x Arduino pro mini 5v (1,70 USD)
• 1x nRF24L01 modul (1,14 USD)
• 1x 3,3 V -os szabályozó modul (0,32 USD)
• 1x kettős h-híd modul* (0,90 USD)

Az alapvető ékrobot többi részéhez:

• 2x mikro fogaskerék motor ** (olcsó verzió, megbízható verzió)
• 1x 2s lítium -polimer akkumulátor
• 1x mérleg töltő
• 1x lipo töltőzsák
• 1x kapcsoló
• 1x akkumulátor csatlakozó
• egyéb vezeték (néhány Arduino jumper vezetéket használtam, amik hevertek)
• kis csavarok
• (opcionális) epoxi
• (opcionális) Alumínium (üdítőitalból)
• (opcionális) extra LED -ek

Alapvezérlő esetén:

• 1x Arduino pro mini 5v
• 1x nRF24L01 modul
• 1x 3.3V szabályozó modul
• 1x Arduino joystick

Eszközök:

• Csavarhúzó
• Forrasztópáka
• Fogó
• 3D nyomtató (opcionális, de megkönnyíti az életet)

*amikor a h-bridge modulokat nézi, keressen egy modult, amelyben mind a 4 jelbemenet egymás mellett van, ez megkönnyíti a későbbi Arduino-hoz való csatlakoztatást

** nézze meg az utolsó lépést néhány tippért a motor fordulatszámának kiválasztásához

2. lépés: Váz nyomtatása

Mielőtt elkezdené a vezérlőrendszer használatát, nézze meg az építendő bot tervezését. Mindig a legjobb, ha botot tervezünk a fegyverből. Kezdőnek azt javaslom, hogy kezdje az alapvető ékkel, mert robusztusak, és elűzik az ellenfeleket az útból, ami azt jelenti, hogy kevésbé valószínű, hogy megsemmisül az első harcban, ráadásul könnyebb érezni a vezetést, amikor nem nem kell aggódnia egy aktív fegyver miatt.

Terveztem egy ékrobotot: "Slightly Crude", amelyet páncélozottan és fegyvertelenül is kipróbáltak. Ez egy jó első bot, könnyen nyomtatható, és 8 csavarral összeállítható. Nézze meg a Thingiverse -en, hogy megtalálhassa a másik legjobb kialakítást

Ha nem rendelkezik 3D nyomtatóval, próbáljon ki egy helyi könyvtárat, hackerspace -t vagy készítőhelyet

További páncélzat hozzáadása egyszerűen elvégezhető frissen a nyomtatóról, csiszolja le az éket és az üdítősdobozt is alumíniumból csiszolópapírral, távolítsa el a csiszolóport, epoxiddal vigye fel mind a műanyagot, mind az alumíniumot, szorítsa össze bilincsekkel vagy gumiszalagokkal 12-24 órán keresztül

Jelenleg nincs nyilvános keréktervezésem, mivel oktató robotikai készletből származó gumiabroncsokat használtam 3D nyomtatott agyakon. A következő hetekben olyan agyat tervezek, amely O-gyűrűket használ a fogáshoz. Miután elkészültek a kerekek, frissítem ezt az oldalt és a Thingiverse oldalt

3. lépés: Készítse elő a H-hidat

A különböző h-híd motorvezérlők különböző beállításokkal érkeznek, de a kezdeti listában összekapcsolt modul kimenete 2 sorkapocs. Ezek a sorkapcsok nehézek és terjedelmesek, ezért a legjobb eltávolítani őket.

Ennek legegyszerűbb módja, ha mindkét párnát egyszerre melegíti fel forrasztópáka segítségével, és óvatosan csavarja ki a tömböket egy fogóval

Mielőtt továbblépne, döntse el, hogy szeretné -e kicserélni a motorokat a beállításban. Ha igen, az Arduino áthidaló kábeleket forraszthatjuk a modul kimenetébe, majd az ellenkező kábelt forraszthatjuk a motorhoz, így szükség szerint eltávolíthatók.

4. lépés: A modulok bekötése

A modulok bekötése 3 különböző módon történhet, ezért a tervezési lépés kritikus. A fegyverválasztás befolyásolja a bot alakját és a vezetékek kiválasztását.

a 3 választás:

1. Laza vezetékek (könnyű, de törékenyebb) (1. kép)
2. Perfboard (1 -nél nehezebb, de robusztusabb és nagyobb lábnyom) (2. kép)
3. Egyedi áramköri kártya (1 -nél nehezebb, de masszív, kis helyigényű) kártya kialakítás mellékelve (3. kép)

a választástól függetlenül a tényleges kapcsolatok ugyanazok.

Végezze el kétszer az alábbi csatlakozásokat (egyszer a vezérlőhöz és egyszer a vevőhöz)

nRF24L01 (4 -es tűszámozás **):

• 1. tű -> GND
• 2. tű -> 3.3V -os modul kimeneti csapja
• 3. tű -> Arduino pin 9
• 4. tű -> Arduino 10
• 5. tű -> Arduino 13. tű
• 6. pin -> Arduino pin 11
• 7. pin -> Arduino 12. tű

3.3V modul:

• Vin pin -> Vcc*
• Kimeneti tüske -> 2 tű nRF (mint fent)
• GND csap -> GND

Arduino:

• 9-13. Csapok -> csatlakozzon az nRF -hez a fentiek szerint
• Nyers -> Vcc*
• GND -> GND

Végezze el egyszer a következő csatlakozásokat a vezérlő és a vevő megkülönböztetéséhez

A vezérlő számára:

Joystick:

• +5v -> Arduino 5v
• vrx -> Arduino pin A2
• vry -> Arduino pin A3
• GND -> GND

A vevő számára:

h-híd modul:

• Vcc -> Vcc*
• B -IB -> Arduino csap 2
• B -IA -> Arduino csap 3
• A -IB -> Arduino csap 4
• A -IA -> Arduino pin 5
• GND -> GND

Ez a legegyszerűbb, ha a Vcc és a GND csapjait huzalra cseréli, majd a táblát fejjel lefelé fordítja, és a tűket közvetlenül az Arduino -ba forrasztja, ez leegyszerűsíti a forrasztást és biztos rögzítést biztosít a motorhajtó számára.

*Ahhoz, hogy a harci robot legális legyen, az akkumulátor és az áramkör között elkülönítési pontot (kapcsolót vagy levehető linket) kell elhelyezni. Ez azt jelenti, hogy az akkumulátor pozitív elemét egy kapcsolóhoz kell csatlakoztatni, majd a kapcsolót a Vcc -hez kell csatlakoztatni

** kép a https://arduino-info.wikispaces.com/Nrf24L01-2.4GHz-HowTo oldalról, amely nagyszerű forrás az nRF24L01 modul számára

5. lépés: A vezérlő beállítása

Ha minden össze van kapcsolva, eljött az ideje valamilyen kódnak.

A vezérlőtől kezdve néhány potenciométer értékre van szükség annak biztosítására, hogy a csatlakoztatott pontos joystick működjön az átviteli kóddal.

Töltse be a "joystickTestVals2" kódot. Ez a kód a potenciométer értékeinek leolvasására és soros megjelenítésére szolgál

Ha a kód fut, és a soros ablak nyitva van, akkor nézze meg az "UP" értéket, nyomja a joystickot teljesen előre, és az "UP" érték valószínűleg néhány nagy szám között ugrik, válassza ki a legkisebb értéket, vonjon ki belőle 10 -et (ez biztosítja, hogy a bot teljes nyomása teljes erőt adjon), és írja le "Up Max" -ként, hogy a joystick visszaugorhasson a középpontba. Most válassza ki a látható legnagyobb értéket, adjon hozzá 20 -at, és írja le "UpRestMax" -ként. Ismételje meg a folyamatot, ha lenyomja a botot, és megfordítja az összeadás/kivonás rögzítését az értékekkel, mint "UpMin" és "UpRestMin"

Ismételje meg az egész folyamatot balra és jobbra is, kezdve a bot jobbra tolásával, a „SideMax”, majd a „SideRestMax” felvételével, amint visszaugrik, és balra nyomva rögzíti a „SideMin” és a „SideRestMin” felvételt.

Ezek az értékek rendkívül fontosak, különösen a "Pihenés" szót tartalmazó összes érték. ezek az értékek úgy hozzák létre a "halott zónát" a bot közepén, hogy a bot ne mozduljon el, amikor a bot középen nyugszik, győződjön meg arról, hogy amikor a bot középre kerül, az értékek a "restMin" és a "restMax" közé esnek mindkét tengelyre

6. lépés: Kód

A megadott kód mindent megtesz egy alapvető ék-bot számára, amelynek struktúrája lehetővé teszi a fegyver pwm értékének küldését is.

Szükséges könyvtárak:

• nRF24L01 Könyvtár innen: GitHub
• Szoftver PWM innen: Google Code

Állítsa be a vezérlőt:

nyissa meg a txMix kódot, és módosítsa a bot határértékeket az utolsó lépésben leírt értékekre. Ez biztosítja, hogy a kód megfelelően reagáljon a joystickra (1. kép)

A cső testreszabása:

Annak biztosítása érdekében, hogy ne zavarjon senkit a rendezvényén, ki kell cserélnie a rádiócsövet. Ez tulajdonképpen egy azonosító, és a vevő csak a megfelelő csőből érkező jelekre hat, ezért ügyeljen arra, hogy mindkét kódban ugyanazt cserélje.

A 2. képen a cső hexadecimális számjegyei vannak kiemelve. Ezt a két számjegyet kell megváltoztatni a cső testreszabásához. Változtassa meg az "E1" értéket bármely más kétjegyű hexadecimális értékre, és írja le, hogy könnyen ellenőrizhesse az ellenfél csöveivel egy eseményen

Feltöltés:

• txMix a vezérlőhöz
• fogadni a vevő modulban

Futtassa le a kódot:

txMix:

A kód a joystick helyzetben "UP" és "side" értékként olvasható. ezeket az értékeket a megadott maximális érték alapján korlátozzák, hogy biztosítsák a maximális teljesítményt a maximális bot helyzetben.

Ezeket az értékeket ezután ellenőrzik, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy a bot kimozdult a semleges helyzetből, ha nincs nulla.

Az értékeket ezután egyenként két változóba keverik, egyet a bal motor fordulatszámához és egyet a jobb motor fordulatszámához. Ezekben a változókban negatív értéket használunk annak jelzésére, hogy a motor visszafelé halad, mivel egyszerűsíti a keverést.

Ezután a bal és a jobb fordulatszám négy pwm értékre oszlik, egyenként egyet: motor jobbra előre, balra előre, motor jobbra hátra, motor balra hátra.

A négy pwm érték ezután elküldésre kerül a vevőhöz.

kap:

Egyszerűen jeleket fogad a vezérlőtől, ellenőrzi, hogy a jel nem tartalmaz -e pwm értékeket előre és hátra egyetlen motoron, majd alkalmazza a pwm értéket.

A vevőegység akkor is kikapcsolja a motorokat, ha nem kap jelet a vezérlőtől

7. lépés: Csavarja össze az egészet Togheterben

Forrasztó csatlakozókat a motorokhoz vagy forrasztani a motorokat közvetlenül a h-hídhoz. (Inkább a csatlakozókat részesítem előnyben, hogy egyszerűen kicseréljem a dugókat, ha rosszul csatlakoztatom a motorokat)

Forrasztja a pozitív vezetéket az akkumulátor csatlakozójából a kapcsoló középső csapjához, és a kapcsoló egyik külső csapját a csatlakoztatott modulok Vcc -hez.

Forrasztja a negatív vezetéket az akkumulátor csatlakozójából a csatlakoztatott modulok GND -jébe.

(Opcionális) adjon hozzá további LED -eket a Vcc és a GND közé. Minden harci robotnak fényre van szüksége, amely a rendszer áramellátása alatt világít, az alkatrészektől függően ez a rendszer rendelkezik LED-ekkel az Arduino-n, a 3,3 V-os modulon és a h-hídon, amíg ezek közül legalább az egyik kívülről látható. bot ez a szabály teljesül. További LED -ek használhatók annak ellenőrzésére, hogy ez a szabály teljesül -e, és személyre szabható a megjelenés

Az enyhén nyersanyagot egyszerűen össze lehet csavarozni, először csavarja be a motor tartóit a helyére, tegye hozzá az elektronikát, majd csavarja be a fedelet, egy kis tépőzár segíti a kapcsoló rögzítését a fedélnél

A vezérlő az Ön tervezése és nyomtatása. A teszteléshez a mellékelt vezérlőt használtam, amelyet James Bruton BB8 V3 vezérlőjéből módosítottak

8. lépés: Egy szó a robotharci szabályokról

Különböző országok, államok és csoportok különböző szabályokkal hajtanak végre robotharci eseményeket.

Létrehoztam ezt a rendszert, és ezt a „lehető legáltalánosabbnak” írtam, miközben betartottam a fő szabályokat, amelyek az RC rendszerekre vonatkoznak (legfőképpen a rendszernek 2,4 GHz -es digitálisnak kell lennie, és rendelkeznie kell az akkumulátor leválasztási pontjával). Ennek a rendszernek a futtatásához és / vagy saját első botjának megtervezéséhez a legjobb, ha kapcsolatba lép a helyi csoporttal, és megkapja a szabályok másolatát.

A szabályok, amelyeket a helyi csoport futtat, abszolútak, ne vegye a szavamat ebben az utasításban a csoportja szabályai felett.

Mivel ez az Arduino rendszer új a közösségben, nagy valószínűséggel felkérik, hogy tesztelje, mielőtt egy eseményen használja. Többször is teszteltem ezt a rendszert a szabványos RC berendezésekkel és önmagával szemben, interferencia -problémák nélkül, ezért minden tesztnek át kell mennie, azonban a helyi rendezvény szervezőinek kell kimondaniuk a végső szót, tiszteletben tartani a döntésüket. Ha elutasítják a használatát, kérdezze meg, van -e kölcsönbot, amellyel harcolhat, vagy kérjen magyarázatot arra, hogy miért utasították el, és próbálja meg kijavítani a problémát a következő eseményre

9. lépés: További információk a motorokról

A hangyaosztályban használt mikro fogaskerék -motorok nagy sebességtartományban kaphatók, és vagy RPM vagy áttételi arány használatával vannak megjelölve. Az alábbiakban egy durva átalakítás látható.

A legtöbb robot 75: 1 és 30: 1 közötti motorokat használ (néhány kivételtől eltekintve 10: 1). A nagy forgófegyverekkel rendelkező robotok hasznot húzhatnak a lassabb 75: 1 -es motorokból, mivel a lassabb sebesség nagyobb irányítást tesz lehetővé. A fürge ékek, emelők és szárnyasok 30: 1 arányban a legjobbak egy képzett sofőr kezében. Az első pár küzdelemhez ékben 50: 1 arányú motorokat ajánlok, csak hogy hozzászokjon a rendszerhez és a vezetéshez

• 12V 2000 RPM (vagy 6V 1000RPM) -> 30: 1
• 6V 300RPM -> 50: 1

10. lépés: Frissítések és fejlesztések

Néhány év telt el azóta, hogy közzétettem ezt az ible -t, és sokat tanultam erről a rendszerről, ezért itt az ideje frissíteni őket. A legfontosabb az alkatrészválasztás, az eredeti alkatrészek viszonylag jól működtek, de néha kudarcot vallottak a harc során. A 2 nagy elkövető a H-Bridge és az nrf24l01 modul, mivel a legolcsóbb alkatrészeket választottam. Ezeket a következőképpen lehet javítani:

• A 0,5A H-híd korszerűsítése 1,5A H-hídra, mint ez: 1,5A H-híd
• Az nrf24l01 modul frissítése teljesen SMD kialakításra: Nyissa meg az intelligens NRF24l01 modult

Az új alkatrészfrissítésekkel együtt terveztem néhány új NYÁK -t, amelyek segítik az RX tömörítését és további funkciók hozzáadását a TX -hez

Néhány kódváltozásom is várható, ezért maradjon velünk