Robot De Tracción Diferencial (Diferencialni pogon): 10 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

La robótica de enjambre se inspira en insectos que actúan colaborativamente. Es una disciplina basada en conjuntos de robots que se koordinan para realizar tareas grupeles. Los robots individuales deben ser capaces de sensar y actuar en un ambiente real. Entre las instituciones que posen plataformas para probar robótica de enjambre están Georgia Tech (Estados Unidos), Aalborg University (Dinamarca), and EPFL (Suiza). El robot consta de actuadores (llantas), el módulo de potencia, un unento de sensores (módulo de instrumentación electrónica) y un módulo de comunicación inalámbrica.

El robot je pomemben za približno 167 USD, primerjavo s plataformami, ki jih je plačal za 1000 USD. El diseño es modularno, stopnjevalno, y fue realizado por estudiantes de la Universidad del Valle de Guatemala, durante el año 2017.

Korak: Módulos Del Robot Y Seznam materialov

El robot se deli na naslednji način:

1. Estructura y potencia eléctrica
2. Instrumentación electrónica (sensores y la programación que los gobierna)
3. Zunanja komunikacija (WiFi)

Para la elaboración del robot se requiere disponibilidad de las siguientes herramientas:

• impresora 3D
• cortadora láser
• fresadora de circuitos.

En caso de que no se cuente con ellas, se pueden solicitar servicios en línea como pcbcart za PCB, ali sculpteo para impresión 3D y corte láser.

Se adjunta un archivo de Excel con los materiales necesarios para fabricar el robot. Predračun za 167 dolarjev za robota je izračunan, vključno z materiali za uporabo v 3D, cortadora in fresadora.

En el listado hay materiales que se adquirieron en línea (mouser, adafruit, robotshop), por lo que se debe tomar en cuenta el tiempo de envío previo a la fabricación del robot.

Korak: Fabricación De Los Circuitos Impresos (PCB)

Robot vsebuje tudi tiskano vezje. Se adjuntan los archivos Gerber para su fabricación.

1. Placa de potencia y control de motores, dos capas. Izdelava PCB potencialov
2. Placa de control de sensores ultrasónicos, dos capas (Gerber PCB control ultrasonicos final.zip)
3. Placa de módulos WiFi, Teensy, IMU*, una capa (Gerber PCB moduli final.zip)

* La IMU je opcijska. Se recomienda utilizar una de 9 grados de libertad con acelerómetro, giroscopio y magnetómetro. Natančnejši rezultat je 6 DOF in ni rezultatov, ki so zadovoljivi.

Si no se cuenta con una fresadora de circuitos, se debe tomar en cuenta el tiempo de fabricación y de envío de un servicio en línea.

Si se desea modificar las placas antes de mandarlas a fabricar, se adjuntan los archivos para modificar las placas.

Priporočilo:

Soldar de primero los components SMD mas pequeños hasta los mas grandes.

Uporabite ekvipo adekuado za realizacijo prodajne SMD.

Github del proyecto

3. korak: Impresión De Piezas 3D Y Corte Láser

Para el robot son necesarias las siguientes piezas (Entre paréntesis se indica la cantidad):

Impresora 3D:

1. osnovni ultradonicos1)
2. preklopno stikalo y topljivo (1)
3. espaciadores largos de placa de potencia y placa de sensores ultrasónicos (2)
4. espaciadores cortos de placa de potencia (4)
5. kolesce (1)*

Cortadora láser:

1. porta bateria MDF (2)
2. podstavek iz MDF (1)
3. Tapa de acrílico (1)

*El Ball caster sestavlja komponento una pieza impresa y una canica que funcionará como la tercera rueda.

Se adjuntan los archivos necesarios para la impresora 3D de cada pieza y para el corte de cada pieza 2D. Solo deben de ser exporttados a stl desde inventor 2018 o sacar los archivos.stl y.pdf de la carpeta llamadafabricar.

Se adjunta también el ensamblaje en inventor (assemblyfinalultimaversion) para poder entender mejor la estructura o por si se desea modificar.

Pieze 3D in 2D

4. korak: Soldadura De Componentes En Los PCB

Primero se hace la soldadura de componentsntes de superficie, del más pequeño al más grande. Luego se prodaja s komponentami skozi luknjo.

Se recomienda usar testenine y no flux. La limpieza del PCB usando acetona solo remueve la testenine.

Pomembno je, da je normalna temperatura la SMD, ki je namenjena za prodajo, ne glede na to, ali so komponente izgubljene.

Recomendaciones adicionales para cada placa:

1. Placa de potencia: Uporabite kable, ki niso kalibrirani in so na voljo za uporabo pri 1,5 amperios de carga continua za el switch de nueve polos. Antes de colocar las baterías lipo probar si no hay corto circuito. Consultar siempre los esquemáticos de la PCB o los diagramas de conexiones adjuntos para sabre donde colocar cada componentnte. Več podrobnosti sl: Izdelava robota
2. Placa de sensores ultrasónicos: Los header macho de pines largos que interconektan con la placa de potencia deben ser soldados en la spodnji sloj, en la top layer debe quedar solo la parte de plástico con la menor cantidad posible de metal del pin. Los sensores ultrasónicos van montados sobre headers hembra, no se sueldan directamente en el PCB. Si no se tienen vías, se recomienda soldarlas con cable y estaño, removiendo después las puntas con un alicate.
3. Placa de módulos: El diseño del PCB tiene heades adicionales que son opcionales. Priporočate solo prodajo los headers hembra para el teensy, para el WiFi y headers hembra de pines largos za la interconexión con el PCB de sensores ultrasónicos. (La IMU se deja opcional). Hay espacio para colocar headers que dan acceso a otros pines del Teensy, más adelante se muestra un diagrama de ellos.

5. korak: Armar La Estructura

Video navodila:

Video

6. korak: Conexiones Eléctricas En La Placa De Potencia

Conexiones eléctricas de los motores, baterías y encoders

A los encoders se les debe retirar la resistencia R4 y en sugar colocar estaño o un trozo de alambre, para que funcione con 3.3V.

En el diagrama se muestra la distribución de cómo deben ir las conexiones. Los kodirniki uporabljajo rezervne dele, ki povezujejo GND in 3.3V. En la placa de potencia solo hay dos pines de 3.3V y dos de GND, une para cada encoder. Lo más importante es el orden de las señales de los encoders en la placa de potencia. Si se desea otro orden, se debe cambiar la programción del mirocontrolador.

También es importante la conexión de motores, ya que si se medkambijski las posiciones - y +, el robot irá en sentido contrario. Esto se puede arreglar modify la la programción del microcontrolador.

Conexión del switch de 9 polos y fusible

También se agrega un diagrama para conectar el switch de 9 polos a la placa de potencia, al igual que la conexión del fusible. Este switch es importante, ya que en una de las posiciones ON coloca en paralelo a las baterías para allowir la carga. En la otra pozición ON, las baterías se colocan en serie y alimentan los regulatores de voltaje de 5V y 3.3V, que distribuyen energía a todo el robot. Por eso es clave conectarlo adecuadamente.

En la línea que pasa por el pin 9 del switch (ver diagrama) se agregat el fusible de protección de 1A.

7. korak: Ensamblar La Parte Superior (senzorji, WiFi Y Teensy)

1. Colocar los seis sensores ultrasónicos en su base.
2. Uvedite los sensores, sosteniendo la base, en los headgers hembra que se soldaron en la placa hexagonal.
3. Colocar el Teensy in Wi -Fi ESP8266 na placa de módulos. Si se desea, también se debe uvaja la IMU en los headers.
4. Predstavite la placa de módulos en la placa de sensores ultrasónicos, cuidando que los headers hembra de patas largas no se doblen.
5. Uvedite la parte superior en las barras roscadas, verificando que sea la orientación correcta. Solo de una forma los 12 headers macho de patas largas de la parte superior encajan con los 12 headers hembra de la placa de potencia.

8. korak: Calibración De Encoders Y Verificación De Señales

Antes de iniciar las pruebas es importante calibrar los encoders.

Para ello se tienen los potenciómetros de los encoders, que ajustan la sensibilidad. Con un osciloscopio se debe observar dos señales cuadradas en cada encoder, desfasadas 90 °. Al girar la llanta manualmente hacia adelante, una señal aparece antes que la otra. Al girar la llanta hacia atrás, la señal que antes aparece antes, ahora aparece después.

Otra forma de calibrar los encoders, aunque es menos eficiente y puede demorar más tiempo, es leyendo el contador de cada llanta desde la computadora.

Se adjunta el diagrama de pines de la placa de módulos, a la que se le soldaron headers hembra como puntos de prueba para verificar las señales con un osciloscopio.

9. korak: Cargar El Firmware Del Robot

Če želite realizirati pruebas con algoritmos de control, se priporoča cargar el firmware que se adjunta. To je skript za arduino, ki vsebuje podatke o računalnikih in povratnih navodilih za uporabo v omrežju WiFi (z nastavitvijo ESP8266).