Lépésről lépésre oktatás a robotikában egy készlettel: 6 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Miután néhány hónapig építettem saját robotomat (kérjük, olvassa el mindezeket), és miután kétszer meghibásodtak az alkatrészek, úgy döntöttem, hogy visszalépek, és átgondolom stratégiámat és irányomat.

A több hónapos tapasztalat időnként nagyon kifizetődő volt, és sokszor nagyon frusztráló, nagyon nehéz, nagyon kiábrándító. Sokszor úgy tűnt, hogy két lépés előre, egy lépés hátra.

És azt hiszem, ez több dolog kombinációjának köszönhető.

Célom egy "igazi" robot építése volt - nem játék. Egy nagy, erőteljes robot, robusztus alkatrészekkel és sok rendelkezésre álló akkumulátor energiával, amely egész nap működhet és önálló is lehet. Hogy biztonságosan navigálhat az egész lakásomban anélkül, hogy (magát vagy bárkit / bármit) kárt okozna.

Bár nagyon lassan haladtam előre, a kutatás, a próba és a tévedés mennyisége, próbálja ki ezt, próbálja ki ezt, nagyon időigényes volt, és sok mentális / érzelmi energiát igényelt.

Miután ugyanazok az alkatrészek kétszer meghibásodtak, őrültség lenne újra cserélni őket, és folytatni.

Nehéz szívvel döntöttem úgy, hogy hagyom, hogy a jelenlegi "Wallace" projekt újra a polcra kerüljön, különösen azért, mert annyira közel voltam ahhoz, hogy beépítsem az IMU -t a robotok operációs szoftverébe.

Tehát mi a teendő most

Történt, hogy a "csináld magad" robotprojekt utolsó hetében a munkahelyemen online szoftver tanfolyamon vettem részt. A pálya lényegtelen - ami rám hatott, az volt, hogy milyen jó. Az oktató gyakorlatilag kézen fogva vezette a nézőt, lépésről lépésre, és lehetett követni, szüneteltetni a videót, megcsinálni a programozási feladatot (egyszerre csak egy kis darabot), majd megnézni, hogy a megoldása hogyan illik az oktatóhoz.

És - még jobb - az egész sorozat egy valódi szoftverprojekt körül forog, amely valójában könnyen használható a valós weboldal üzleti igényeihez.

Annyira kifizetődő volt, annyira NEM stresszes, hogy nem kellett azon tűnődnöm, hogy „mit tanuljak tovább?

Tehát a munkahelyi események és az otthon meghibásodó részek között annyira elfáradtunk az erőfeszítésektől, hogy valami hasonlót kívántam az online tanfolyamhoz, amelyet a munkámhoz vettem - de a robotika tanulásához..

Amit NEM akartam, hogy megismételjem az elmúlt hónapokat. Nem akartam még egy robotkészletet vásárolni, majd leparkolni, hogy azt tegye, amit akarok. És nem is akartam teljesen felépített, kész megoldást, mert akkor mit tanulnék? Én már megcsináltam az "összeszerelni az első robotot".

Lépés: A robotika…

A valóban tanuló robotika problémája az, hogy annyi mindenről van szó. Ez legalább (ha nem több) metszéspontja:

• gépészet
• elektrotechnika / elektronika
• szoftverfejlesztés

A fentiek mindegyike tovább részletezhető (amit itt nem teszek meg). A lényeg: SOK tanulnivaló van.

Úgy döntöttem, hogy kétirányú megközelítést alkalmazok, és így ezt az "utasítást", amelyet az olvasónak meg kell fontolnia. Úgy döntöttem, hogy egyszerre két különböző, de egymást kiegészítő irányban kezdek foglalkozni vagy indulni.

• Ellenőrizze / javítsa az On / Learn / Expand DC és AC áramkör elemzést
• Keressen egy tanfolyamot / programot, amely elmélet / előadás és gyakorlati kombináció, és egy robotkészlet körül forog.

2. lépés: egyenáramú és váltakozó áramú villamosmérnöki tevékenység

Azért akarok időt szánni ennek a területnek a tanulására és felülvizsgálatára, mert a robot alkatrészek valószínűleg meghibásodtak, mivel bizonyos területeken nem rendelkeztem megfelelő áramkörvédelemmel. Ha áttekinti a robotokkal kapcsolatos utasításokat, akkor is azt gondolom, hogy nagyon jók és hasznosak, még most is. Csak az alkatrészek egy bizonyos szegmense volt hibás, és csak bizonyos idő elteltével.

Pontosabban, a robot tartalmazott egy felső szintű felületet, amelyen az úgynevezett "támogató áramkör" volt. Ezek a GPIO portbővítő és az érzékelőkkel kapcsolatos áramkörök, megszakító táblák, chipek, áramelosztás és kábelek, amelyek szükségesek mindenféle érzékelő megfigyeléséhez és vezérléséhez, hogy a robot biztonságos és autonóm legyen.

Ezek közül csak néhány tönkrement - de azok kudarcot vallottak.

Írtam egy mérnöki fórumnak, és kaptam válaszokat. A részletesség és a válaszok szintje volt az, ami igazán eltalált bennem, hogy egyszerűen nem vagyok felkészülve arra a robotszintre, amire gondolok.

Világkülönbség van egy kis robotkészlet között, amely két olcsó motorral rendelkezik, esetleg egy 2/3 -as erősítővel rendelkező motorvezérlővel, esetleg pár érzékelővel, amelyeket egy kézben hordhat - és egy 20 kg -nál nagyobb súlyú és nagyon erőteljes 20A motorok és több mint 15 érzékelő, amelyek valódi kárt okozhatnak, ha valami baj történik.

Tehát itt volt az ideje, hogy egy újabb pillantást vessünk az egyenáramú és váltakozó áramú elektronikára. És találtam ezt az oldalt:

Matematika oktató DVD. A címet kissé hülyének és elavultnak találtam. Évek óta nem is láttam CD -t vagy DVD -t. Jobb?

De azért megnéztem. És végül feliratkoztam, és most egész nap videókat tudok streamelni, ha akarok. Mindezt havi 20 dollárért. Eddig az 1. kötettel foglalkoztam.

Gondolj arra, hogy egy osztályban van, professzorral az elején, táblával, bemutatja a tantárgyakat, kidolgozza azokat, aztán ez a gyakorlat, gyakorlat, gyakorlat. És ez az oldal.

Végül el kellett érnünk a mátrix algebrát, mert az áramkörök túl sok egyidejű egyenletet tartalmaztak azonos számú ismeretlennel. De nem baj. Annyira átmegy az algebrán, hogy átvészelje a problémákat. Ha a diák többet szeretne, külön matematika fizika tanfolyamok is vannak. Nagyon jó program volt eddig.

Remélem, hogy mire átmegyek ezeken a tanfolyamokon, meg fogom találni a problémáimra adott válaszokat az alkatrészek meghibásodásával, és készen állok a jövőbeli robotikára az elektronika területén.

3. lépés: Robotika képzés és projekt

De itt a legjobb rész. Az előző lépés talán kissé száraz és nem kifizetődő. (Bár ha egy bizonyos ponton túl vagy, akkor képes lesz saját alkatrészeinek kiválasztására, saját áramkörének megtervezésére, és bármit megépíthet. Tegyük fel, hogy rádióadót és vevőkészüléket akart építeni (csak szórakozásból). Tegyük fel, hogy azt akartuk, hogy a frekvencia és a protokoll saját választása legyen. Tudná, hogyan tervezze meg saját áramköreit.)

Egyszerre van még tennivaló: egy robotika tanfolyam. Igazi robotika tanfolyam.

(Ha csak azt szeretné, hogy a mikrovezérlő kártya a saját dolgát végezze (az Instructables sorozatát írom össze, amelyek hasznosak lehetnek), akkor maga az MSP432 fejlesztőpanel viszonylag olcsó, körülbelül 27 USD áron. Ellenőrizheti az Amazon, Digikey, Newark, Element14 vagy Mouser.)

Így történik, hogy a közelmúltban a Texas Instruments ilyen átfogó tanfolyamot készített. A TI Robotics Systems Learning Kit. Kérjük, ne hagyja, hogy a "készlet" része becsapjon. Ez több, mint egy "építs egy másik kis robotkészletet". Kérlek nézd meg komolyan ezt a linket.

200 dollárba került egy komplett készlet. Megtekintheti a csatolt videót is, amelyet ehhez a lépéshez tettem.

Nézze meg ezeket a tanulási modulokat:

• Elkezdeni
• 1. modul - Kód futtatása a LaunchPad -on CCS használatával (az 1. labor megfigyelései)
• 2. modul - Feszültség, áram és teljesítmény (jelgenerátor és kapacitási utasítások a 2. laborból)
• 3. modul - ARM Cortex M (itt vannak a Lab 3 megjegyzései, melyeket utasíthatunk - az összeállítás összehasonlítása a "C" -vel)
• 4. modul - Szoftvertervezés MSP432 használatával (videó a 4. labor jegyzeteiről, 2. videó a 4. laborból)
• 5. modul - Akkumulátor- és feszültségszabályozás
• 6. modul - GPIO (nézze meg a Lab 6 utasítható 1., 2. és 3. részét, de összeszerelés programozására összpontosítva)
• 7. modul - Véges állapotú gépek (7. labor 1. rész összeszerelés)
• 8. modul - Bemenet és kimenet illesztése
• 9. modul - SysTick Timer
• 10. modul - Valós idejű rendszerek hibakeresése
• 11. modul - Folyadékkristályos kijelző
• 12. modul - egyenáramú motorok
• 13. modul - Időzítők
• 14. modul - Valós idejű rendszerek
• 15. modul - Adatgyűjtő rendszerek
• 16. modul - Tachométer
• 17. modul - Vezérlőrendszerek
• 18. modul - Soros kommunikáció
• 19. modul - Bluetooth Low Energy
• 20. modul - Wi -Fi
• Versenyeznek a kihívásokkal

Ez a videó a TI -től sokkal jobban meg tudja mondani, amit szerettem volna kifejezni.

4. lépés: Kiindulópontként használja a robotika tananyagot

Bár nem könnyű, vagy nem tiltott, bővítheti a tanterv által kínált előadásokat, laborokat, tevékenységeket stb.

Például néhány más Instructable -t linkeltem ebbe (lásd az előző lépést, amely felsorolja az összes tanulási modult), ahol megpróbáltam kibővíteni azáltal, hogy többet csináltam az elektronikával (kondenzátorok), vagy megpróbáltam írni a kódot amellett, hogy C -be írja.

Minél jobban ismeri az összeszerelés programozását, annál jobb lehet magasabb szintű nyelvi programozó; a projektekben jobb döntéseket hoz.

5. lépés: Arduino vs MSP432 (folyamatban lévő munka)

Akkor még nem tudtam biztosan, de az volt a benyomásom… itt egy részlet egy cikkből, amely jobban tudja kifejezni, mint én:

Különbségek az Arduino és az MSP432401R között: Most látni fogjuk, miért választottuk az MSP432 -t, szemben a nagyon népszerű Arduino -val. Az Arduino programozása és prototípusa meglehetősen egyszerű lehet az összes rendelkezésre álló API miatt, de amikor a hardver jobb irányításáról van szó, az MSP432 előnyben részesül. A CCS segítségével nemcsak az MSP432 címterét érhetjük el, hanem mi is megváltoztathatja a különböző regiszterek értékeit, amelyek megfelelően befolyásolják a különböző beállításokat. Az Arduino nem csak mikrokontroller, hanem gyakorlatilag olyan, mint egy mikrovezérlő köré burkolózó. Az Arduino olyan, mint egy főtt pite, míg az MSP432 olyan, mint a nyers narancs, amelyet magunknak kell megfőznünk. Remélhetőleg ez tisztázza mindkettő különböző alkalmazásait. A kezdeti szakaszokban az Arduino használható, de amikor a teljesítmény kritikus lesz, a TI MSP432 sokkal jobban működik a hardver felett.

Ez a részlet innen származik.

6. lépés: Raspberry Pi 3 B vs MSP432 (folyamatban lévő munka)

Az összehasonlítás nem igazán igazságos, mivel a Pi valóban mikro -számítógép, az MSP pedig mikrovezérlő.

Azonban a T. I. Robotics Kit tanfolyam, a robot agyaként használják.

Nyilvánvaló, hogy a Pi sokkal több memóriával rendelkezik.

A Pi, amelyen a Raspbian fut, nem valós idejű operációs rendszer. Ez a hátrány akkor léphet fel, ha érdekli, hogy pontos méréseket (időzítést) kapjon egy érzékelőből.

A fejlesztőpanelen található MSP két általános célú LED-et tartalmaz (legalább egy, talán mindkettő RGB), és a tábla két általános célú nyomógombos kapcsolót is tartalmaz.