Távirányítású 6WD tereprobot: 10 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

Az általam épített robotok többsége 4 kerekes robot volt, több kilogrammos teherbírással. Ezúttal úgy döntöttem, hogy építek egy nagyobb robotot, amely könnyen leküzdi az útjában lévő különféle akadályokat, és legalább egy tucat kilós terheléssel képes mozogni. Azt is feltételeztem, hogy a robotnak képesnek kell lennie megbirkózni olyan nehéz terepekkel, mint a homok, hó és törmelék. Ennek lehetővé tétele érdekében építettem egy hatkerekű alvázat, amely 6 nagy teljesítményű motorral, valamint megfelelő motorhajtóval és tápegységgel van felszerelve. Azt is akartam, hogy a robotomat nagy távolságból (legalább 200 méter) vezéreljék, ezért jó minőségű 2,4 GHz -es adót és vevőt használtam.

Miután a fenti követelmények teljesültek, és az első tesztek sikeresek voltak, úgy döntöttem, hogy egy manipulátorral és két kamerával meghosszabbítom a projektet. A fényképezőgép képének köszönhetően a robotot akkor is vezérelheti, ha nem látható. Ez a funkció lehetővé teszi a robotkezelő számára, hogy távoli ellenőrzési feladatokat végezzen nehezen hozzáférhető vagy emberre veszélyes területeken.

A projekt leírásából megtudhatja, hogyan:

• 6 kerekes robot alvázat építeni, amely legalább egy tucat kilót képes szállítani

  • lehetővé teszi a nehezebb tárgyak szállítását
  • lehetséges kereskedelmi felhasználás, és nem csak robot, mint játék!

• távolról irányítani egy ilyen robotot nagy távolságból

  • kössön egy 2,4 GHz -es adót egy vevővel
  • parancsok olvasása 2,4 GHz -es vevőről Arduino -n keresztül
  • a robot helyzetének ellenőrzése

• állítsa be az előnézetet a számítógépén vagy okostelefonján lévő kamerákról

  vezeték nélküli nagy hatótávolságú videóátvitel megvalósítása 5,8 GHz-en

Robot paraméterek (alapverzió):

• Külső méretek (H x Sz x M): 405x340x120 mm
• Teljes súly: 5 kg
• Magasság: 45 mm

Bővített verzió (manipulátorral és kamerákkal):

• Külső méretek (HxSzxM): 405x340x220 mm (szállításra előkészített robot)
• Teljes súly: 6,5 kg

1. lépés: Az alkatrészek és anyagok listája

A robot váza teljes egészében alumíniumból és duraluminból készül. Ebben a projektben 6 db Monster Truck kereket használtam, amelyek átmérője 125 mm, ami megkönnyíti az apró akadályok leküzdését. A robotot 6 nagy teljesítményű, 12 V-os szálcsiszolt egyenáramú motor hajtja (180 RPM, 27 kg-cm), fém fogaskerekekkel. Motorhajtóként bármilyen meghajtót használhat, amely képes motoronként legalább 10 A folyamatos áramot biztosítani, például: VNH2SP30, BTS7960B.

A projekthez szükséges alkatrészek:

1. Nagy nyomatékú hajtóműcsökkentő egyenáramú motor 12V 180RPM x6
2. 6 mm -es hatlapú egyenáramú hajtóműves motorcsatlakozó x6
3. Vészleállító kapcsoló x1
4. Rozsdamentes acél nyomógombos kapcsoló x2
5. 7,4V 2700mAh 10C Lipo akkumulátor x1
6. 11.1V 5500mAh 3S 45C Lipo akkumulátor x1
7. Motorvezérlő például: VNH2SP30 x6 vagy BTS7960B x2
8. Arduino mega 2560 x1
9. Kerékpánt és gumiabroncsok HSP 1:10 Monster Truck x2
10. Micro USB kártya x1

Ellenőrzés:

1. FrSky TARANIS Q X7 2.4GHz 7CH adó x1
2. FrSky V8FR-II 2,4 GHz-es vevőegység x1

Anyagok (alváz):

1. Duralumin lemez 2 mm vastag (H x Sz): 345 x 190 mm x 2
2. L-alakú alumínium sarokoszlop 2 mm vastag: 190x40x20 mm x2
3. C-alakú alumínium szögtartó 2 mm vastag: 341x40x20 mm x2

4. Csavarok és anyák:

   • M3 10 mm x 10
   • M2 6 mm x 8

Eszközök:

HILDA elektromos mini fúró

Bővített változat:

1. RunCam Split kamera x1
2. 2 tengelyes kardán x1
3. Robotkar x1
4. Robot fém fogó x1

5. VL53L0X lézeres ToF érzékelő x1

2. lépés: A robotváz összeszerelése

A robotváz összeszerelése meglehetősen egyszerű. Minden lépést a fenti fényképek mutatnak. A fő műveletek sorrendje a következő:

1. Fúrjon 3 lyukat 13 mm átmérőjű oldalsó alumínium profilokba (Lyukak a motortengelyhez)
2. Fúrjon 6 lyukat 3 mm átmérőjű oldalsó alumínium profilokba (lyukak, amelyek rögzítik a motorokat a profilhoz)
3. Csavarja az egyenáramú motorokat az oldalsó alumínium profilokhoz
4. Csavarja az oldalsó alumínium profilokat egyenáramú motorokkal az alapra
5. Csavarja az elülső és hátsó profilt az alapra
6. Szerelje be a szükséges főkapcsolókat és egyéb elektronikus alkatrészeket (lásd a következő részben)

3. lépés: Elektronikus alkatrészek csatlakoztatása

Ennek az elektronikus rendszernek a fő vezérlője az Arduino Mega 2560. Hat motor vezérléséhez két BTS7960B motorvezérlőt (H-Bridges) használtam. Mindkét oldalon három motor van csatlakoztatva egy motorhajtóhoz. A motorvezérlők mindegyike 43A -ig terhelhető, ami elegendő teljesítményt biztosít még a mobil robotok számára is, amelyek durva terepen mozognak. Az elektronikus rendszer két áramforrással van felszerelve. Az egyik az egyenáramú motorok és szervók (LiPo akkumulátor 11,1 V, 5500 mAh), a másik pedig az Arduino, a Bluetooth modul, az fpv kamera és az érzékelők (LiPo akkumulátor 7,4 V, 2700 mAh).

Az elektronikus modulok csatlakozásai a következők:

BTS7960 -> Arduino Mega 2560

• MotorRight_R_HU - 22
• MotorRight_L_HU - 23
• MotorLeft_R_HU - 26
• MotorLeft_L_HU - 27
• Rpwm1 - 2
• Lpwm1 - 3
• Rpwm2 - 4
• Lpwm2 - 5
• VCC - 5V
• GND - GND

FrSky V8FR -II 2,4 GHz -es vevő -> Arduino Mega 2560

• ch2 - 7 // Aileron
• ch3 - 8 // Lift
• VCC - 5V
• GND - GND

A 2,4 GHz -es vevő és az Arduino közötti vezetékes kapcsolatokat a fenti kapcsolási rajz mutatja. Csatlakoztassa az 5V és a GND tápkábelt az Arduino -ból a vevő + (VCC) és - (GND) csapjaihoz. Ezenkívül csatlakoztatnia kell a használt vevőcsatornákat (ch2 és ch3) az Arduino digitális csapokhoz (pl. 7 és 8, mint a programban). Ha csak most kezdi megtanulni az elektronikát, és nem tudja, hogyan kell csatlakoztatni a tápegységet, a kapcsolókat és a motorvezérlőt, ez a kapcsolási rajz a hasonló projektemből hasznos lesz. Mielőtt elindítja a robot vezérlését a 2,4 GHz -es Taranis Q X7 2,4 GHz -es adóról, előtte kösse össze az adót a vevővel. A kötési eljárást részletesen ismertetem a videómban.

4. lépés: Arduino Mega Code

A következő minta Arduino programokat készítettem el:

• RC 2.4GHz vevő teszt
• 6WD robotvezérlés

Az első "RC 2.4GHz Receiver Test" program lehetővé teszi az Arduino -hoz csatlakoztatott 2,4 GHz -es vevőegység egyszerű indítását és ellenőrzését, a második "6WD Robot Control" lehetővé teszi a robot mozgásának vezérlését. A mintaprogram összeállítása és feltöltése előtt győződjön meg arról, hogy az "Arduino Mega 2560" -t választotta célplatformnak a fentiek szerint (Arduino IDE -> Eszközök -> Tábla -> Arduino Mega vagy Mega 2560). A Taranis Q X7 2,4 GHz -es távadó parancsai a vevőre kerülnek. A vevő 2. és 3. csatornája az Arduino 7 -es és 8 -as digitális csatlakozójához van csatlakoztatva. Az Arduino szabványos könyvtárában megtaláljuk a "pulseIn ()" függvényt, amely mikroszekundumban adja vissza az impulzus hosszát. Ezt használjuk a vevő PWM (Pulse Width Modulation) jelének kiolvasására, amely arányos az adó dőlésével kormányoszlop. A pulseIn () függvény három argumentumot tartalmaz (pin, érték és timeout):

• pin (int) - annak a tűnek a száma, amelyen le szeretné olvasni az impulzust
• value (int) - az olvasandó impulzus típusa: HIGH vagy LOW
• timeout (int) - opcionális számú mikroszekundum, amíg meg kell várni az impulzus befejezését

Az olvasási impulzushossz értékét ezután -255 és 255 közötti értékre képezi le, amely előre/hátra ("moveValue") vagy jobbra/balra ("turnValue") fordul. Így például, ha teljesen előre toljuk a vezérlőpálcát, akkor a "moveValue" = 255 értéket kell kapnunk, és teljesen hátratolva a "moveValue" = -255 értéket. Az ilyen típusú vezérlésnek köszönhetően teljes tartományban szabályozhatjuk a robot mozgásának sebességét.

5. lépés: A mobil robot tesztelése

Ezek a videók a mobil robot tesztjeit mutatják az előző rész programja alapján (Arduino Mega Code). Az első videó 6WD robot tesztjeit mutatja a szobámban. Ez a robot nagyon könnyen képes több kilogrammos terhet cipelni, a videón 8 palack 12 kg -nak megfelelő vizet szállít. A robot könnyen leküzdheti az út során felmerülő akadályokat is, mint például a parkoló szegélyét, amit a második videóban láthat. Az utasítás elején láthatja azt is, hogy mennyire képes megbirkózni nehéz terepekkel.

6. lépés: Példák a tervezési fejlesztésekre

Ezt a projektet további összetevőkkel is kiterjesztheti, például:

• robotfogó
• robotkar (ebben az utasításban le van írva)
• kardántengely kamerával

Fent két videót talál az említett fejlesztésekről. Az első videó bemutatja, hogyan lehet irányítani a pan-tilt kamerát és a robotfogót Taranis Q X7 2,4 GHz-es adó és FrSky V8FR-II vevő segítségével. A következő videó bemutatja a 2 tengelyes kardántengely csatlakoztatásának és vezérlésének gyors bemutatását, ugyanazon adó- és vevőkészlettel 2,4 GHz -en.

7. lépés: Robotkar hangolása

A robotkart korábban elkészítettem, és ebben az utasításban leírtam. Úgy döntöttem azonban, hogy kissé módosítom az eredeti projektet, és hozzáadok egy újabb fokú szabadságot (wirst) és FPV kamerát. A robotnak jelenleg 4 forgócsuklója van:

• Wirst
• Könyök
• Váll
• Bázis

A 4 tengelyes forgatás lehetővé teszi a robot munkaterületén lévő tárgyak könnyű megfogását és kezelését. A csukló szerepét ellátó forgó fogó lehetővé teszi a különböző szögben elhelyezett tárgyak felvételét. A következő részekből készült:

• LF 20MG 20 KG digitális szervó x1
• Szervókeret x1
• Duralumin henger 4 mm vastagságú és 50 mm átmérőjű
• Duralumin lemez 36x44 mm és vastagsága 2 mm
• Csavarok és anyák M3 x4
• FPV kamera - RunCam OWL Plus x1

A fényképezőgép közvetlenül a fogó fölé kerül, hogy a kezelő könnyebben megragadhassa még a kis tárgyakat is.

8. lépés: A robot állapotának ellenőrzése és a szállítás előkészítése

A robotkar és a kameraállvány összecsukható, ami sokkal egyszerűbbé teszi a robot szállítását. A robot hátsó panelje 3 LED -del van felszerelve. Kettő az elektronika, a motorok és a szervók teljesítményét mutatja (be vagy ki). A harmadik RGB LED az akkumulátor állapotát és meghibásodását mutatja. A könnyebb programozás érdekében a robot mikro USB porttal van felszerelve. Ez a megoldás sokkal egyszerűbbé teszi a tesztelést anélkül, hogy le kellene szerelni a robotházat.

9. lépés: Az előnézeti kép tesztelése Wifi és Fpv kamerákról

Két kamerát telepítettek a robotra. A Wifi kamerát egy állítható alumínium tartóra helyezték a robot hátulján. Egy kis fpv kamerát helyeztek el közvetlenül a robotfogó fölött.

Ebben a tesztben használt kamerák:

• RunCam OWL Plus
• XiaoMi YI Wifi kamera

Az első videó mindkét kamera tesztjét mutatja be. A wifi -kamera nézete megjelenik az okostelefonon, a nézet pedig a laptop fpv -kamerájából. Amint azt a videón is láthatjuk, az előnézeti késleltetés kicsi, a Wifi kameráknál pedig kissé nagyobb.

A második videóban lépésről lépésre megmutattam, hogyan lehet előnézetet szerezni a számítógép 5,8 GHz -es fpv kamerájáról. A kamera képe a jeladóról az 5,8 GHz -es vevőre kerül. Ezután egy USB porton keresztül laptophoz csatlakoztatott videofogóhoz kerül, és végül megjelenik a VLC lejátszón.