Robot za vse terene z daljinskim upravljanjem 6WD: 10 korakov (s slikami)

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

Večina robotov, ki sem jih do sedaj izdelal, so bili 4 -kolesni roboti z nosilnostjo več kilogramov. Tokrat sem se odločil zgraditi večjega robota, ki bo zlahka premagoval različne ovire na svoji poti in se bo lahko gibal z obremenitvijo vsaj ducat kilogramov. Predvideval sem tudi, da bi se moral robot spopasti na težkih terenih, kot so pesek, sneg in ruševine. Da bi to omogočil, sem zgradil 6-kolesno podvozje, opremljeno s 6 motorji dovolj velike moči in ustreznim gonilnikom motorja in napajalnikom. Želel sem tudi, da bi mojega robota upravljali z velike razdalje (vsaj 200 metrov), zato sem uporabil kakovosten oddajnik in sprejemnik 2,4 GHz.

Ko so bile izpolnjene vse zgornje zahteve in so bili prvi testi uspešni, sem se odločil projekt razširiti z manipulatorjem in dvema kamerama. Zahvaljujoč sliki s kamere lahko upravljate robota, tudi če ni viden. Ta funkcija omogoča operaterju robota opravljanje nalog daljinskega pregleda na območjih, ki so težko dostopna ali so nevarna za ljudi.

Iz opisa tega projekta se boste naučili, kako:

• izdelati robotsko podvozje s 6 kolesi, ki lahko prevaža najmanj ducat kilogramov

  • omogoča prevoz težjih predmetov
  • možna komercialna uporaba in ne samo robot kot igrača!

• daljinsko upravljati takega robota z velike razdalje

  • oddajnik 2,4 GHz povežite s sprejemnikom
  • branje ukazov iz 2,4 GHz sprejemnika prek Arduina
  • nadzor položaja robota

• nastavite predogled s kamer v računalniku ali pametnem telefonu

  izvedba brezžičnega prenosa videa na dolge razdalje pri 5,8 GHz

Parametri robota (osnovna različica):

• Zunanje mere (DxŠxV): 405x340x120 mm
• Skupna teža: 5 kg
• Odmik od tal: 45 mm

Razširjena različica (z manipulatorjem in kamerami):

• Zunanje mere (DxŠxV): 405x340x220 mm (robot pripravljen za transport)
• Skupna teža: 6,5 kg

1. korak: Seznam delov in materialov

Podvozje robota je v celoti izdelano iz aluminija in duralumin. V tem projektu sem uporabil 6 koles Monster Truck s premerom 125 mm, kar olajša premagovanje majhnih ovir. Robota poganja 6 visokozmogljivih 12 V krtačenih enosmernih motorjev (180 vrt / min, 27 kg-cm) s kovinskimi zobniki. Kot gonilnik motorja lahko uporabite kateri koli gonilnik, ki lahko zagotovi stalen tok najmanj 10A na motor, na primer: VNH2SP30, BTS7960B.

Deli, potrebni za ta projekt:

1. Reduktor z visokim navorom, DC motor 12V 180RPM x6
2. 6 mm šestkotni priključek za enosmerni motor x6
3. Stikalo za zaustavitev v sili x1
4. Stikalo za napajanje iz nerjavečega jekla x2
5. 7.4V 2700mAh 10C Lipo baterija x1
6. 11.1V 5500mAh 3S 45C Lipo baterija x1
7. Gonilnik motorja, na primer: VNH2SP30 x6 ali BTS7960B x2
8. Arduino mega 2560 x1
9. Kolesa in pnevmatike HSP 1:10 Monster Truck x2
10. Mikro USB plošča x1

Nadzor:

1. Oddajnik FrSky TARANIS Q X7 2,4 GHz 7CH x1
2. Sprejemnik FrSky V8FR-II 2,4 GHz x1

Materiali (podvozje):

1. Duraluminijev list debeline 2 mm (DxŠ): 345x190 mm x2
2. Aluminijasti kotni nosilec v obliki črke L debeline 2 mm: 190x40x20 mm x2
3. Aluminijasti kotni nosilec v obliki črke C debeline 2 mm: 341x40x20 mm x2

4. Matice in vijaki:

   • M3 10 mm x10
   • M2 6 mm x8

Orodja:

Električni mini vrtalnik HILDA

Razširjena različica:

1. RunCam Split fotoaparat x1
2. 2 -osni kardan x1
3. Robotska roka x1
4. Robotski kovinski prijemala x1
5. Laserski ToF senzor VL53L0X x1

2. korak: Sestavljanje ohišja robota

Sestavljanje robotskega podvozja je precej preprosto. Vsi koraki so prikazani na zgornjih fotografijah. Vrstni red glavnih operacij je naslednji:

1. V stranskih aluminijastih profilih izvrtajte 3 luknje s premerom 13 mm (luknje za gred motorja)
2. V stranskih aluminijastih profilih izvrtajte 6 lukenj s premerom 3 mm (luknje za pritrditev motorjev na profil)
3. DC motorje privijte na stranske aluminijaste profile
4. Stranske aluminijaste profile z enosmernimi motorji privijte na dno
5. Privijte sprednji in zadnji profil na podlago
6. Namestite potrebna stikala za vklop in drugo elektronsko komponento (glejte v naslednjem razdelku)

3. korak: Priključitev elektronskih delov

Glavni krmilnik v tem elektronskem sistemu je Arduino Mega 2560. Za krmiljenje šestih motorjev sem uporabil dva motorna gonilnika BTS7960B (H-mostovi). Trije motorji na vsaki strani so povezani z enim gonilnikom motorja. Vsakega motornega gonilnika je mogoče obremeniti s tokom do 43A, kar daje zadostno rezervo moči tudi za mobilnega robota, ki se premika po grobem terenu. Elektronski sistem je opremljen z dvema viroma energije. Eden za napajanje enosmernih motorjev in servomotorjev (LiPo baterija 11,1 V, 5500 mAh), drugi pa za napajanje Arduina, modula bluetooth, fpv kamere in senzorjev (LiPo baterija 7,4 V, 2700 mAh).

Priključki elektronskih modulov so naslednji:

BTS7960 -> Arduino Mega 2560

• MotorRight_R_EN - 22
• MotorRight_L_SL - 23
• MotorLeft_R_SL - 26
• MotorLeft_L_SL - 27
• Rpwm1 - 2
• Lpwm1 - 3
• Rpwm2 - 4
• Lpwm2 - 5
• VCC - 5V
• GND - GND

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

• ch2 - 7 // Eleron
• ch3 - 8 // Dvigalo
• VCC - 5V
• GND - GND

Ožičene povezave med 2,4 GHz sprejemnikom in Arduinom so prikazane na zgornji shemi ožičenja. Priključite napajalne žice 5V in GND iz Arduina na vtiče sprejemnika + (VCC) in - (GND). Poleg tega morate na digitalne zatiče Arduino (npr. 7 in 8, tako kot v programu) priključiti uporabljene sprejemne kanale (ch2 in ch3). Če se šele začenjate učiti elektronike in ne veste, kako priključiti napajanje, stikala in gonilnik motorja, vam bo ta shema ožičenja iz mojega podobnega projekta v pomoč. Preden začnete robotsko krmiljenje s 2,4 GHz oddajnika Taranis Q X7 2,4 GHz, morate oddajnik povezati s sprejemnikom. Postopek vezave je podrobno opisan v mojem videu.

4. korak: Arduino Mega koda

Pripravil sem naslednje vzorčne programe Arduino:

• RC 2.4GHz sprejemnik
• 6WD Robot Control

Prvi program "RC 2.4GHz Receiver Test" vam bo omogočil enostaven zagon in preverjanje 2,4 GHz sprejemnika, priključenega na Arduino, drugi "6WD Robot Control" pa omogoča nadzor gibanja robota. Preden sestavite in naložite vzorčni program, se prepričajte, da ste za ciljno platformo izbrali "Arduino Mega 2560", kot je prikazano zgoraj (Arduino IDE -> Orodja -> Plošča -> Arduino Mega ali Mega 2560). Ukazi iz oddajnika Taranis Q X7 2,4 GHz se pošljejo sprejemniku. Kanala 2 in 3 sprejemnika sta povezana z digitalnimi zatiči Arduino 7 in 8. V standardni knjižnici Arduino lahko najdemo funkcijo "pulseIn ()", ki vrne dolžino impulza v mikrosekundah. Uporabili jo bomo za branje signala PWM (Pulse Width Modulation) iz sprejemnika, ki je sorazmeren z nagibom oddajnika. kontrolna palica. Funkcija pulseIn () sprejme tri argumente (pin, value in timeout):

• pin (int) - številka zatiča, na katerem želite prebrati utrip
• value (int) - vrsta impulza za branje: bodisi VISOKO ali NIZKO
• timeout (int) - neobvezno število mikrosekund za čakanje na dokončanje impulza

Vrednost dolžine branega impulza se nato preslika v vrednost med -255 in 255, ki predstavlja hitrost naprej/nazaj ("moveValue") ali zavijanje desno/levo ("turnValue"). Torej, če na primer potisnemo krmilno palico do konca naprej, bi morali dobiti "moveValue" = 255, s pritiskom do konca pa get "moveValue" = -255. Zahvaljujoč tej vrsti nadzora lahko v celotnem območju uravnavamo hitrost gibanja robota.

5. korak: Testiranje mobilnega robota

Ti videoposnetki prikazujejo teste mobilnega robota na podlagi programa iz prejšnjega razdelka (Arduino Mega Code). Prvi videoposnetek prikazuje teste 6WD robota v moji sobi. Ta robot z lahkoto prenese več kilogramov tovora, na video posnetku prenaša 8 steklenic vode, kar ustreza 12 kg. Robot lahko zlahka premaga tudi ovire na svoji poti, kot so robniki na parkirišču, kar lahko vidite v drugem videu. Na začetku tega navodila lahko vidite tudi, kako dobro se spopada na težkem terenu.

6. korak: Primeri izboljšav oblikovanja

Ta projekt lahko razširite z dodatnimi komponentami, kot so:

• robot prijemala
• robotska roka (opisana v tem navodilu)
• gimbal s kamero

Zgoraj boste našli dva videoposnetka, ki predstavljata omenjeni izboljšavi. Prvi video prikazuje, kako z oddajnikom Taranis Q X7 2,4 GHz in sprejemnikom FrSky V8FR-II upravljati kamero z nagibom in robotskim prijemalom. Naslednji videoposnetek prikazuje kratek uvod o tem, kako povezati in upravljati dvoosni kardan z istim nizom oddajnika in sprejemnika pri 2,4 GHz.

7. korak: Uglaševanje robotske roke

Robotsko roko sem izdelal prej in jo opisal v tem navodilu. Odločil sem se, da bom prvotni projekt nekoliko spremenil in dodal še eno stopnjo svobode (žeja) in kamero FPV. Robot ima trenutno 4 vrtljive spoje:

• Wirst
• Komolec
• Rame
• Baza

Vrtenje v 4 osi omogoča enostavno prijemanje in manipulacijo s predmeti v delovnem prostoru robota. Rotacijski prijemalec, ki opravlja vlogo zapestja, vam omogoča, da poberete predmete, postavljene pod različnimi koti. Narejen je bil iz naslednjih delov:

• LF 20MG 20 KG digitalni servo x1
• Servo nosilec x1
• Duraluminijev valj debeline 4 mm in premera 50 mm
• Duralumin lista 36x44 mm in debeline 2 mm
• Vijaki in matice M3 x4
• FPV kamera - RunCam OWL Plus x1

Kamera je nameščena neposredno nad prijemalom, da operaterju olajša prijemanje celo majhnih predmetov.

8. korak: Preverjanje statusa robota in priprava na transport

Robotska roka in stojalo za kamero sta zložena, kar olajša transport robota. Zadnja plošča robota je opremljena s tremi LED diodami. Dva prikazujeta stanje napajanja elektronike, motorjev in servomotorjev (vklopljeno ali izklopljeno). Tretja LED RGB prikazuje stanje baterije in okvaro. Za lažje programiranje je robot opremljen z vmesnikom micro USB. Ta rešitev olajša testiranje, ne da bi morali odstraniti ohišje robota.

9. korak: Preizkusite predogled iz kamer Wifi in Fpv

Na robota sta bili nameščeni dve kameri. Kamera Wifi je bila nameščena na nastavljivo aluminijasto držalo na zadnji strani robota. Majhna kamera fpv je bila postavljena tik nad robot prijemalom.

Kamere, uporabljene v tem testu:

• RunCam OWL Plus
• XiaoMi YI Wi -Fi kamera

Prvi video prikazuje preskus obeh kamer. Pogled iz kamere wifi je prikazan na pametnem telefonu, pogled s kamere fpv pa v prenosniku. Kot lahko vidimo na videoposnetku, je zakasnitev predogleda majhna, za kamero Wifi pa je ta zakasnitev nekoliko večja.

V drugem videu sem vam korak za korakom pokazal, kako v računalniku pridobite predogled s fpv kamere s 5,8 GHz. Slika iz kamere se pošilja z oddajnika na sprejemnik 5,8 GHz. Nato gre na video grabber, ki je prek USB priključka povezan z prenosnikom in se končno prikaže na predvajalniku VLC.