Zgradite robota za telepresence, ki ga nadzorujete prek Wi -Fi -ja: 11 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Ta projekt govori o izdelavi robota, ki lahko komunicira z oddaljenim okoljem in ga lahko upravljate s katerega koli dela sveta z uporabo Wifi. To je moj zadnji inženirski projekt in kljub temu sem se naučil veliko o elektroniki, IoT in programiranju. Ta projekt je osredotočen na ljudi z gibalno oviranostjo, saj se težko gibljejo, zato jim lahko robot na daljavo zlahka pomaga.

Za uspeh projekta obstajata 2 sistema. Upravljanje gibanja vaše roke za premikanje robotske roke in mobilne aplikacije, ki nadzoruje osnovo motorja.

Spodaj sta dokument in predstavitev Telepresence V1, da boste bolje poglobljeni.

Čas je za gradnjo!

Zaloge

Za ta projekt je potrebnih veliko orodij in komponent. Stalo me je okoli 1000 AED (270 USD), zato poskrbite za ta proračun. Tu so komponente, ki jih boste potrebovali:-

1. Vozlišče MCU x 3
2. Gonilnik DC motorja L298N x 1
3. Napajanje 12V x 1
4. LM2596 Regulator napetosti navzdol x 1
5. Senzorji MPU9250 IMU x 2
6. Servo motorji (10-20 kg navora) x 4
7. lahek les 1x1m
8. 8M navojne kovinske palice 1m x 2
9. 3D tiskalnik (30 x 30 cm)
10. drvar in vrtalnik
11. Električne žice, mostične žice in plošča
12. Ročaj s polno roko
13. 12V enosmerni motor (25 kg / cm) x 2
14. 3-palčno kolesce x 1
15. 6 cm gumijasto kolo z vijačnim nosilcem x 2
16. Komplet za spajkanje

1. korak: Kako deluje?

To je diagram poteka komunikacije, ki vam pomaga razumeti, kako komponente komunicirajo med seboj. Omrežje za prenos podatkov, imenovano PubNub, uporabljamo kot platformo IoT, ki lahko pošilja sporočila v realnem času v samo 0,5 sekunde! To je najhitrejši odziv, ki ga lahko dobimo, kar je še toliko bolj pomembno v našem projektu, saj bomo z roko v realnem času upravljali roko roko.

Vsi Nodemcuji se uporabljajo za pošiljanje in sprejemanje podatkov. Tu sta vključena 2 posamezna sistema, kjer Nodemcu na roki pošilja podatke senzorja gibanja v PubNub, ki jih Nodemcu sprejema na robotski roki. za premikanje baze mobilna aplikacija pošlje podatke za koordinato x, y iz krmilne palice, ki jih Nodemcu prejme na osnovi, ki lahko upravlja motor z voznikom. To je vse za zdaj.

2. korak: Oblikovanje

Zgornja zasnova vam bo dala idejo o tem, kako izgleda struktura. Za boljši pogled lahko prenesete datoteke cad. Podnožje roverja podpirajo 3 kolesa, kjer sta 2 motorja enosmernega toka zadaj in eno kolesce spredaj. Zaradi premikanja robotske roke sem opazil nestabilnost na podstavku, zato bi lahko razmislili o dodajanju dveh kolescev spredaj. Spodnjo in zgornjo leseno podlago podpirajo navojne palice, ki so stisnjene z maticami. Prepričajte se, da uporabljate protimatico, saj jo boste tako dolgoročno zategnili.

Prenesite izvorno datoteko Design - Telepresence Design

3. korak: 3D tiskanje izračuna roke in navora

Roka teleprisotnega robota je preprosta oblika v obliki škatle, tako da jo je mogoče enostavno natisniti 3D z minimalno količino filamentov. Njegova dolžina je približno 40 cm, kar je enako človeški roki. Dolžina robotske roke temelji na navoru, ki ga dvignejo servo motorji. Izračun navora najdete na zgornji sliki skupaj s specifikacijami servo motorja, ki sem ga uporabil, tako da lahko obliko prilagodite svojim potrebam. Izogibajte se uporabi največjega navora servo motorja, saj bo to dolgoročno poškodovalo motor.

Prenesite spodnje datoteke 3D tiskanja, jih natisnite in nadaljujte.

4. korak: izdelava in montaža baze

Za izdelavo lahko sledite naslednjim korakom:-

1. Z žago na sredini odrežite navojno kovinsko palico
2. Z drvarjem naredite 2 kosa lesa velikosti 40x30 cm
3. Na zgornji in spodnji podlagi izvrtajte potrebne luknje, kot je prikazano na zgornji risbi
4. Začnite pritrditi enosmerni motor in kolesca na spodnji del
5. Za izdelavo pravokotne luknje na zgornji podlagi najprej naredite krožno luknjo z vrtalnikom, nato pa skozi luknjo vstavite drvar in ga obrežite po robovih, da naredite pravokotnik.

če se sprašujete, zakaj je desna zgornja luknja nameščena nazaj, potem to ni zato, ker nisem bil prepričan, ali bom robotsko roko postavil na desni kot na sredino. Zaradi ravnovesja teže je bila njegova izbira boljša izbira.

5. korak: Montaža robotske roke

Sestavljanje robotske roke zahteva posebno pozornost. Razen mehanske montaže morate poskrbeti, da je servo motor pod pravilnim kotom, ko je sestavljen. Sledite zgornjemu diagramu, da dobite predstavo o tem, pod kakšnim kotom bo servo motor nastavljen na vseh motorjih, preden kaj sestavite na vrhu. Poskusite popraviti ta del, sicer ga boste znova sestavili.

Uporabite spodnjo predlogo kode, da nastavite natančen kot servo z uporabo Arduino ali Nodemcu. Na spletu je že veliko informacij o tem, zato ne bom govoril podrobneje.

#vključi

Servo servo;

int pin =; // na arduino vstavimo številko pin, kjer je pritrjen servopodatkovni pin

void setup () {

servo.priklop (pin);

}

void loop () {

int kot =; // kot, pod katerim morate nastaviti

servo.write (kot);

}

6. korak: Krmilnik vezja roke

Sestavljanje krmilnika roke je preprosto. Uporabil sem dolg rokav in pritrdil senzorje, Nodemcu in mizo s šivanjem. Prepričajte se, da je usmerjenost senzorja v isti smeri kot zgornja slika krmilnika. Na koncu sledite diagramu vezja in prenesite spodnjo kodo.

7. korak: Krog robota Telepresence

Na enak način sledite shemi vezja. Navzkrižno preverite kontakte napajalnika, ki ga uporabljate, da se izognete kratkemu stiku. Nastavite izhodno napetost pretvornika na 7V, saj je to povprečna napetost vseh servo motorjev. Edino mesto, ki ga lahko spajkate, so sponke osnovnega enosmernega motorja, saj porabi veliko toka, zato ga je treba pritrditi z nekoliko debelejšo električno žico. Ko je vezje končano, boste pozneje naložili 'arm_subscriber.ino' v Nodemcu, ki se poveže z arm in 'base.ino', ki bo naložen na osnovni Nodemcu.

8. korak: mobilna aplikacija

To je mobilni telefon za nadzor gibanja. Ko premaknete krmilno palčko, pošlje koordinate X, Y na krogu krmilne palice v Pubnub in jih Nodemcu sprejme na dnu. Ta koordinata X, Y se pretvori v kot in z njeno pomočjo lahko ugotovimo, v katero smer bo šel robot. Premikanje se izvede z vklopom/izklopom in spremembo smeri dveh motorjev. Če je ukaz Naprej, greta oba motorja s polno hitrostjo naprej, če gre levo, bo levi motor vzvratno, desni pa naprej in tako naprej.

zgornjo funkcijo lahko preprosto naredite tudi z gumbi namesto krmilne palice, vendar se odločim tudi za krmiljenje hitrosti motorja. Vendar moj pin za omogočanje ni deloval z Nodemcu, zato sem ta del zapustil. V base.ino sem za vsak primer dodal kodo za nadzor hitrosti kot komentar.

Spodaj lahko dobite izvorno datoteko.aia, ki jo lahko uredite s pomočjo izumitelja aplikacij MIT. V aplikaciji boste morali narediti osnovno konfiguracijo, ki jo bom povedal v naslednjem koraku.

9. korak: Ustvarite račun na Pubnub & Pridobite ključe

Zdaj je čas, da naredite zadnji korak, ki je konfiguriranje vaše platforme IoT. Pubnub je najboljši, ker se prenos podatkov izvaja v realnem času in za prenos traja le 0,5 sekunde. Poleg tega lahko pošljete 1 milijon podatkovnih točk na mesec, tako da je to moja osebno najljubša platforma.

Pojdite na PubNub in ustvarite svoj račun. Nato pojdite na menije aplikacij v levem meniju in kliknite gumb z imenom "+Ustvari novo aplikacijo" na desni. Ko poimenujete svojo aplikacijo, boste videli zgornjo sliko založniškega in naročniškega ključa. To bomo uporabili za povezavo naprav.

10. korak: Kodi dodajte ključe in naložite

Potrebujemo 4 stvari, da naprava lahko komunicira med seboj:- pubkey, podključ, kanal in wifi.

pubkey in podključ bosta ostala enaka v vseh aplikacijah Nodemcu in mobilni aplikaciji. 2 napravi, ki med seboj komunicirata, morata imeti isto ime kanala. Ker mobilna aplikacija in baza komunicirata, bo imelo isto ime kanala podobno za krmilnik in robotsko roko. Nazadnje morate na vsak Nodemcu vnesti poverilnice za wifi, da se lahko na začetku poveže z wifi. Ime kanala sem že dodal, zato boste morali v svojem računu dodati wifi in pub/sub ključ.

Opomba:- Nodemcu se lahko poveže samo z wifi, do katerega lahko dostopate brez vmesne spletne strani. Tudi za zadnjo predstavitev sem moral uporabiti mobilno dostopno točko, saj se je univerzitetni wifi vlekel.

11. korak: Zaključek

Če ste prišli do tukaj, potem ODLIČNO! Upam, da ste s tem člankom pridobili nekaj dragocenega. Ta projekt ima majhne omejitve, ki vam jih želim povedati, preden ga izvedete. Nekaj spodaj:-

Nenaden premik robotske roke:-

Veliko je nenadnih premikov robotske roke. To je posledica 0,5 sekunde zamika, da se informacije senzorja prenesejo kot servo gibanje. Poškodoval sem celo 2 servo motorja, zato ne premikajte roke prehitro. To težavo lahko rešite tako, da med prvotnim premikom dodate vmesne korake, da ustvarite gladko gibanje.

Brez ustavitve premikanja podlage:-

ko robot premaknem v eno smer skozi mobilno aplikacijo, se robot še naprej premika v isto smer, tudi ko dvignem prste. To je bilo nadležno, saj sem moral vedno ustaviti napajanje, da sem ustavil gibanje. V aplikacijo sem vstavil kodo za ustavitev, vendar še vedno ni delovala. Lahko bi bil problem v sami aplikaciji. Mogoče lahko poskusite to rešiti in mi sporočite.

Brez video vira:-

Brez video vira, ki prihaja od robota do osebe, se ne moremo nikoli umakniti daleč stran od uporabnika. To sem sprva želel dodati, vendar bi potreboval več časa in naložb, zato sem to pustil.

Ta projekt lahko nadaljujete z reševanjem zgornje težave. Ko to storite, mi to sporočite. Adijo

Za več projektov obiščite spletno stran mojega portfelja

Podprvak na tekmovanju v robotiki