Bou 'n telepresence -robot wat deur wifi beheer word: 11 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Hierdie projek gaan oor die bou van 'n robot wat met 'n afgeleë omgewing in wisselwerking kan tree en vanuit enige wêrelddeel met Wifi beheer kan word. Dit is my finalejaar ingenieursprojek en ek het baie geleer oor elektronika, IoT en programmering. Hierdie projek is gefokus op mense met bewegingsgestremdhede, aangesien dit moeilik is om rond te beweeg, sodat 'n telepresensie -robot hulle maklik kan help.

Daar is 2 stelsels binne die projek om dit suksesvol te maak. Bewegingsbeheer van u hand om die robothand en mobiele app wat die basis van die motor beheer, te beweeg.

Hieronder is die dokument en aanbieding van Telepresence V1, sodat u 'n meer diepgaande begrip kry.

Tyd om dit te bou!

Voorrade

Baie gereedskap en komponente is nodig vir hierdie projek. Dit het my ongeveer 1000 AED (270 $) gekos, dus maak seker dat u die begroting het. Hier is die komponente wat u benodig:-

1. Node MCU x 3
2. L298N DC -motorbestuurder x 1
3. 12V Kragtoevoer x 1
4. LM2596 Step-Down Voltage Regulator x 1
5. MPU9250 IMU -sensors x 2
6. Servomotors (10-20 kg wringkrag) x 4
7. liggewig hout 1x1m
8. 8M draadmetaalstawe 1m x 2
9. 3D -drukker (30 x 30 cm)
10. houtkapper en boor
11. Elektriese drade, springdrade en broodbord
12. Volarm mou
13. 12V DC motor (25kg.cm) x 2
14. 3-duim-wiel x 1
15. 6 cm rubberwiel met skroefhouer x 2
16. Soldeerstel

Stap 1: Hoe werk dit?

Dit is die kommunikasie vloeidiagram om u te laat verstaan hoe komponente met mekaar kommunikeer. Ons gebruik die data-oordragnetwerk genaamd PubNub as 'n IoT-platform wat intydse boodskappe binne slegs 0,5 sekondes kan stuur! Dit is die vinnigste reaksie wat ons kan kry, en dit is selfs belangriker in ons projek, aangesien ons ons hand in real-time met die hand sal gebruik om die robot se arm te beheer.

Alle Nodemcu's word gebruik om data te stuur en te ontvang. Hier is twee individuele stelsels betrokke waar Nodemcu op arm die bewegingsensordata na PubNub stuur en dit word deur Nodemcu op die robotarm ontvang. vir basisbeweging stuur die mobiele app die data vir x, y -koördinaat vanaf die joystick en dit word deur Nodemcu op die basis ontvang wat die motor deur die bestuurder kan beheer. Dit is al vir nou.

Stap 2: Ontwerp

Bogenoemde ontwerp gee u 'n idee van hoe die struktuur daar uitsien. U kan die CAD -lêers aflaai om beter te kyk. Die basis van die rover word ondersteun deur 3 wiele, waarvan 2 'n gelykstroommotor agter en een voorwiel is. As gevolg van die beweging van die robotarm, het ek onstabiliteit op die basis opgemerk, sodat u dit kan oorweeg om 2 voorwiele voor te sit. Onderste en boonste houtbasis word ondersteun deur draaddrade wat met neute vasgemaak is. Maak seker dat u 'n borgmoer gebruik, want dit sal dit vir die langtermyn permanent styf maak.

Laai die ontwerpbronlêer af - Telepresence Design

Stap 3: 3D -druk van arm- en wringkragberekening

Die arm van telepresensie -robot is 'n eenvoudige ontwerp in die vorm van die boks, sodat dit maklik in 3D kan gedruk word met 'n minimum hoeveelheid filament. Die lengte is ongeveer 40 cm, so lank soos 'n menslike arm. Die lengte van die robotarm is gebaseer op die wringkrag wat deur die servomotors gehef word. U kan die wringkragberekening op die foto hierbo vind, asook die spesifikasies van die servomotor wat ek gebruik het, sodat u die ontwerp volgens u behoeftes kan aanpas. Maar vermy die maksimum wringkrag van die servomotor, aangesien dit op lang termyn die motor kan beskadig.

Laai die 3D -druklêers hieronder af, druk dit af en gaan voort.

Stap 4: Vervaardiging en montering van die basis

Hier is die stappe wat u kan volg vir die vervaardiging:-

1. Sny die metaaldraad met 'n draad met behulp van 'n saag
2. Gebruik houtkapper om 2 houtstukke van 40x30 cm te maak
3. Boor die nodige gate aan die bo- en onderkant, soos in die tekening hierbo
4. Bevestig die GS -motor en die wiele aan die onderkant
5. Om 'n reghoekige gat op die boonste basis te maak, maak eers 'n sirkelvormige gat met die boor en steek dan die houtkapper deur die gat en sny dit oor die rande om 'n reghoek te maak.

As u wonder waarom die boonste gat agteruit geplaas word, dan is dit omdat ek nie seker was of ek die robotarm in die regterhoek in die middel sou plaas nie. Dit was 'n beter keuse as gevolg van die gewigsbalans.

Stap 5: Montering van robotarm

Spesiale aandag verg spesiale montering van die robotarm. Behalwe vir die meganiese samestelling, moet u seker maak dat die servomotor in die regte hoek is wanneer dit gemonteer word. Volg die diagram hierbo om u 'n idee te gee van watter hoek die servomotor op alle motors ingestel moet word voordat u iets bo -op monteer. Probeer om hierdie deel reg te kry, anders sit u dit weer bymekaar.

Gebruik die onderstaande kodesjabloon om die presiese servohoek te stel met Arduino of Nodemcu. Daar is al baie inligting hieroor aanlyn, so ek sal nie in detail gaan nie.

#insluit

Servo servo;

int pin =; // plaas die speldnommer waar die servodatapen op die arduino aangeheg is

ongeldige opstelling () {

servo.aanheg (pen);

}

leemte -lus () {

int hoek =; // hoek waarteen jy moet stel

servo.write (hoek);

}

Stap 6: Circuit of Arm Controller

Die beheer van die armbeheer is eenvoudig. Ek het 'n langmou gebruik en die sensors, Nodemcu en broodbord met naaldwerk vasgemaak. Maak seker dat die sensor se oriëntasie in dieselfde rigting is as die bogenoemde beeld van die beheerder. Volg ten slotte die stroombaandiagram en laai die onderstaande kode af.

Stap 7: Circuit of Telepresence Robot

Volg die kringdiagram op dieselfde manier. Kontroleer die penne van die kragtoevoer wat u gebruik om kortsluitings te vermy. Stel die uitlaatspanning van die boksomskakelaar op 7V, aangesien dit die gemiddelde spanning van alle servomotors is. Die enigste plek wat u kan soldeer, is die terminale van die basiese DC -motor, aangesien dit baie stroom verbruik, sodat dit styf moet wees met effens dikker elektriese draad. Sodra die kring voltooi is, laai u later die 'arm_subscriber.ino' na Nodemcu wat verbind word met arm en 'base.ino' wat op die basis Nodemcu opgelaai moet word.

Stap 8: Mobiele app

Dit is die selfoon om die beweging te beheer. As u die joystick beweeg, stuur dit die X, Y -koördinate op die joystick -sirkel na Pubnub en ontvang deur Nodemcu aan die basis. Hierdie X, Y koördinaat word omgeskakel in die hoek en deur dit te vind, kan ons vind in watter rigting die robot gaan. Die beweging word gedoen deur die twee motors aan/uit te skakel en die rigting te verander. As die opdrag vorentoe is, gaan beide motors teen volle spoed vorentoe, as dit links is, gaan die linkermotor agteruit en die regtermotor gaan vorentoe, ens.

Bogenoemde funksie kan eenvoudig gedoen word met knoppies in plaas van 'n joystick, maar ek kies 'n joystick om ook die motor se snelheid te beheer. My inskakelpen werk egter nie met Nodemcu nie, so ek het die deel gelos. Ek het 'n spoedbeheer -kode bygevoeg in base.ino, ingeval dit 'n opmerking is.

U kan die bronlêer.aia hieronder kry wat met die MIT -app -uitvinder gewysig kan word. U sal 'n basiese opset in die app moet doen, wat ek in die volgende stap sal vertel.

Stap 9: Skep 'n rekening op Pubnub en kry die sleutels

Dit is nou tyd om die laaste stap te doen, naamlik om u IoT -platform op te stel. Pubnub is die beste omdat data-oordrag intyds plaasvind en slegs 0,5 sekondes neem om oor te dra. Boonop kan u 1 miljoen datapunte per maand stuur, so dit is my persoonlike gunsteling platform.

Gaan na PubNub en skep u rekening. Gaan dan na die menu's Programme in die linkerkieslys en klik op die knoppie "+Skep nuwe app" aan die regterkant. Nadat u u app 'n naam gegee het, sien u die prent hierbo van die uitgewer en die intekenaarsleutel. Dit is wat ons sal gebruik om die toestelle aan te sluit.

Stap 10: Voeg die sleutels by die kode en laai op

Ons benodig 4 dinge sodat die toestel met mekaar kan kommunikeer:- pubkey, subkey, channel & wifi.

pubkey & subkey bly dieselfde op al die Nodemcu- en mobiele programme. 2 toestelle wat met mekaar kommunikeer, moet dieselfde kanaalnaam hê. Aangesien die mobiele app en basis kommunikeer, sal dieselfde kanaalnaam dieselfde wees vir die beheerder en die robothand. Uiteindelik moet u wifi -inskrywings op elke Nodemcu plaas sodat dit aan die begin met wifi kan koppel. Ek het reeds die kanaalnaam bygevoeg, sodat wifi en pub/sub -sleutel dit is wat u uit u rekening moet byvoeg.

Opmerking:- Nodemcu kan slegs verbinding maak met wifi, waartoe toegang verkry kan word sonder webbladsy as tussenpersoon. Selfs vir my laaste aanbieding moes ek 'n mobiele hotspot gebruik, aangesien wifi op die universiteit was.

Stap 11: Gevolgtrekking

As u tot hier gekom het, is dit GEWELDIG! Ek hoop dat u iets waardevols uit hierdie artikel gekry het. Hierdie projek het klein beperkings, wat ek u wil vertel voordat u dit uitvoer. Hier is 'n paar hieronder:-

Skielike beweging van die robotarm:-

Daar is baie skielike bewegings van die robotarm. Dit is as gevolg van 0,5 sekondes vertraging om die sensorinligting as 'n servobeweging oor te dra. Ek het selfs 2 van die servomotor beskadig, moenie jou arm te vinnig beweeg nie. U kan hierdie probleem oplos deur tussenstappe tussen die oorspronklike beweging by te voeg om gladde beweging te skep.

Geen basisbeweging stop nie:-

As ek die robot in 'n rigting deur 'n mobiele app laat beweeg, bly die robot in dieselfde rigting beweeg, selfs as ek my vingers lig. Dit was irriterend, aangesien ek altyd die krag moes afskakel om die beweging te stop. Ek het die stopkode in die app ingevoeg, maar dit werk steeds nie. Dit kan 'n probleem in die app self wees. Miskien kan u dit probeer oplos en my laat weet.

Geen videostroom nie:-

Sonder dat die videostroom van robot tot persoon kom, kan ons nooit ver van die gebruiker af gebruik nie. Ek wou dit aanvanklik byvoeg, maar sou meer tyd en belegging verg, en ek het dit verlaat.

Julle kan hierdie projek verder neem deur bogenoemde probleem op te los. Laat weet my as u dit doen. Afskeid

Besoek my webwerf vir meer projekte

Naaswenner in die robotiese kompetisie