Kas jums nepieciešams, lai izveidotu savu autonomo robotu

Vai esat kādreiz gribējuši izveidot savu robotu? Tas nav tik grūti, kā jūs domājat, izmantojot komplektu vai standarta elektronisko komponentu klāstu.

Galvenais šķērslis ir pārvietošanās pa apbrīnojamo skaitu pieejamo iespēju riteņu robota izgatavošanai, ieskaitot tā mikrokontrolleru, šasiju, motorus un sensorus. Vieglākais variants ir iegādāties pilnu robotu komplektu, taču, ja vēlaties izveidot pielāgotu robotu, mēs soli pa solim iepazīstamies ar galvenajām izvēles iespējām.

1. Mikrokontrolleris / SBC

Jūsu robotam būs nepieciešamas elektroniskas “smadzenes”, lai kontrolētu visas tā funkcijas, ieskaitot kustību. Divas no populārākajām iespējām ir Raspberry Pi un Arduino.

Raspberry Pi ir viena borta dators (SBC) ar Arm mikroprocesoru, kas var darbināt pilnu Linux operētājsistēmu. Robotu būves galvenais ieguvums ir tas, ka tā ir jaudīgāks par mikrokontrolleru, piemēram, Arduino, ļaujot palaist sarežģītākas programmas. Tas ir ideāli piemērots sejas atpazīšanai un citiem AI veidiem, lai jūs varētu izveidot patiešām gudru robotu.

Vēl viena priekšrocība ir tā, ka to var ieprogrammēt gandrīz jebkurā valodā. Viens no populārākajiem robotiem Python, kas ir mazāk biedējošs nekā C iesācējiem kodēšanai.

Savukārt Arduino ir ideāli piemērots vienkāršākiem robotikas projektiem. Papildus tam, ka tas parasti ir ar zemākām izmaksām, tas patērē mazāk enerģijas, tāpēc portatīvās enerģijas bankas vai akumulatora iztukšošana prasa ilgāku laiku.

Lai gan tas parasti tiek ieprogrammēts C, izmantojot datorā Arduino IDE, ir iespējams izmantot a grafiskais IDE sauca Xod, lai vadītu Arduino robotus.

Robotikai ir piemēroti arī citi mikrokontrolleri, tostarp Teensy, BeagleBone, micro: bit un Raspberry Pi Pico.

2. Šasija

Lai jūsu robots būtu riteņains, jums būs nepieciešama šasija, lai izveidotu tā virsbūvi, ievietotu elektroniku un uzstādītu motorus (izmantojot iekavas).

Ir daudz šasijas komplekti pieejams dažādos izmēros un materiālos, parasti divriteņu vai četrriteņu robotiem, dažreiz sešiem riteņiem. Lielākā daļa ir vienkāršas platformas elektronikas un motoru montāžai; dārgākas iespējas var ietvert piekares sistēmu.

Alternatīvi, jūs varat izgatavot savu DIY šasiju pēc pasūtījuma, izmantojot tādus materiālus kā plastmasa, metāls, koks, Lego ķieģeļi vai pat kartons. Svarīgs apsvērums ir tas, cik izturīgs jūs vēlaties, lai jūsu robots būtu. Ja jums ir jārisina sarežģīts reljefs, jums vajadzēs izturīgāku šasiju.

3. Motori

Lai jūsu robots kustētos, jums būs nepieciešami motori. Riteņainam robotam tie būs standarta līdzstrāvas motori, kas atšķirībā no servomotoriem vai soļu motoriem brīvi griežas lielā ātrumā.

Dažiem motoriem ir iebūvēta pārnesumkārba, lai palielinātu griezes momentu un darbinātu smagākas slodzes. Pārbaudiet pārnesuma (vai ātruma samazināšanas) attiecību: jo lielāks tas ir, jo lielāks griezes moments un mazāks ātrums. Iesācēju projektiem ir ieteicama augstāka attiecība.

Ja jums nepieciešams precīzi nolasīt un kontrolēt motora ātrumu, ir arī iespēja pievienot a magnētiskais vai optiskais ātruma kodētājs katrai motora vārpstai, kas datus atgriezīs jūsu mikrokontrolleris.

Katra motora ātrumu parasti kontrolē PWM (impulsa platuma modulācija), kas ietver digitālu ieslēgšanas / izslēgšanas impulsu plūsmas sūtīšanu: jo vairāk impulsu ciklā, jo ātrāk tas griežas.

4. Motora vadītājs

Līdzstrāvas motorus nevar savienot tieši ar viena borta datoru vai mikrokontrolleru plati, jo pēdējie nespēs piegādāt pietiekami daudz enerģijas motoriem, un jūs varat sabojāt plati.

Tā vietā jums būs nepieciešama motora draivera / kontroliera plāksne, kas savienota starp motoriem un jūsu mikrokontrolleru, kā arī ar strāvas avotu. Lētu draiveru dēļu pamatā bieži ir divkanālu H-bridge mikroshēma L298N vai DRV8833. Kanālu skaits nosaka, cik motorus var vadīt neatkarīgi, tāpēc 4WD vai 6WD būs nepieciešami vairāk kanālu (un draiveru).

Lai gan kādam ar elektronikas zināšanām ir iespējams izveidot savu H-tilta motora vadītāju, ir vieglāk iegādāties vadītāja dēli. Ir pieejamas daudzas HAT, kuras var uzstādīt uz Raspberry Pi, un īpaša Motora vairogs Arduino.

Galvenais faktors, izvēloties motora vadītāju, ir nodrošināt, lai tas spētu apstrādāt motoriem nepieciešamo spriegumu, kā arī to nepārtraukto darba strāvu. Ja pēdējo nevarat atrast motora specifikācijās, tas parasti ir par 20% līdz 25% zemāks nekā apstāšanās strāva. Motora vadītāja maksimālajai strāvai jābūt aptuveni divkāršai motora nepārtrauktai strāvai.

5. Riteņi

Protams, tie ir būtiski robotam ar riteņiem! Iesācējiem visvieglāk ir vienkāršs divriteņu robots, kura priekšpusē parasti ir neliels bezriteņa ritentiņš, ritenis vai sānslīde, kas palīdz saglabāt līdzsvaru.

Četrriteņu robots ir nākamais solis uz augšu, nodrošinot papildu stabilitāti un vadāmību. Ja vēlaties, lai katrs motors / ritenis neatkarīgi vadītu 4WD, jums būs nepieciešamas divas divkanālu motora draivera mikroshēmas. Alternatīvi, jūs varat izmantot vienu vadītāju, lai kontrolētu divus motorus katrā kanālā, nodrošinot, ka tam ir pietiekami daudz maksimālās strāvas jaudas, lai tos visus varētu apstrādāt.

Apvidus apvidū, iespējams, vēlēsities pat nobraukt līdz sešiem riteņiem, taču, lai tos pielāgotu, būs nepieciešama garāka šasija. Jūs varētu pievienot kāpurķēžu kāpurķēdes, lai iegūtu lielāku saķeri, vai pat šūpoles-ratiņu sistēmu, kas iekļauta NASA Marsa reveratorā Perseverance.

Kaut arī ir iespējams vadīt stūres, izmantojot servoservus, lai pagrieztu tos un to motorus, visizplatītākā robota stūrēšanas metode ir vienkārši darbināt riteņus vienā pusē ātrāk nekā otrā.

Vēl viena interesanta iespēja ir Mecanum riteņu izmantošana, kuru īpašie veltņi ļauj tiem pārvietoties uz sāniem, kad četri riteņi tiek pagriezti noteiktā zīmējumā. Lieliski piemērota paralēlai autostāvvietai!

6. Jauda

Robota piesiešana elektrotīklam būtu nedaudz ierobežojoša, tāpēc jums būs nepieciešams pārnēsājams enerģijas avots. Ir divas galvenās metodes:

1. Motoriem un elektronikai izmantojiet atsevišķus barošanas avotus.
2. Izmantojiet vienu enerģijas avotu, kas savienots ar abiem, izmantojot BEC (akumulatora atdalītāja ķēde). Jūsu motora vadītāja dēlī var būt BEC.

Neatkarīgi no izvēlētās opcijas iespējamie enerģijas avoti ir USB strāvas bankas, akumulatoru bloki (piem., 4x AA) un LiPo baterijas. Vienkārši pārliecinieties, ka piegādājat pareizu spriegumu un strāvas līmeni. Daudzi motora vadītāju dēļi nodrošina aizsardzību pret pārmērīgu strāvu un apgrieztu polaritāti.

7. Sensori

Lai gan robotu ir iespējams ieprogrammēt pārvietoties noteiktā shēmā vai manuāli vadīt no attālās ierīces, sensoru pievienošana ļaus tam darboties autonomi.

Ultraskaņas attāluma sensors, piemēram, HC-SR04, ļaus robotam sajust sienu vai citus šķēršļus, kas atrodas priekšā, lai tas varētu rīkoties izvairīgi.

Vēl viena populāra iespēja ir panākt, lai robots ietu pa grīdu. Viens vai vairāki priekšpusē uzstādīti IR līnijas sekojošie sensori ļauj noteikt tumšu līniju uz grīdas un stūrēt pa to.

Jūs pat varat dot savam robotam ‘acis’, pievienojot nelielu kameru. Attēlus var interpretēt, izmantojot datoru redzes bibliotēku, piemēram, OpenCV, lai noteiktu objektus vai pat sejas.

Izveidojiet savu autonomo robotu: veiksme

Tagad jums ir pārskats par to, kā izveidot savu robotu ar riteņiem. Mēs ceram, ka tas ir iedvesmojis jūs sākt savu pirmo ierašanos brīnišķīgajā robotikas pasaulē. Kad esat izveidojis savu pirmo robotu, iespējams, vēlēsities izgatavot citu tipu, piemēram, tādu, kuram ir kājas vai robota roka.

Labākā ierīces tumšā tīmekļa pārlūkprogramma

Vai vēlaties piekļūt tumšajam tīmeklim? Jums jāizmanto tumšs tīmekļa pārlūks, kas var jūs aizvest un aizsargāt arī jūsu privātumu.

Lasiet Tālāk

Par autoru