Afstandsbediende 6WD -robot vir alle terreine: 10 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

Die meeste robotte wat ek tot dusver gebou het, was 4 wielrobotte met 'n laaivermoë van 'n paar kilogram. Hierdie keer het ek besluit om 'n groter robot te bou wat maklik verskillende struikelblokke op sy pad kan oorkom en met 'n vrag van minstens 'n dosyn kilo's kan beweeg. Ek het ook aangeneem dat die robot op moeilike terreine soos sand, sneeu en rommel moet kan klaarkom. Om dit moontlik te maak, het ek 'n 6-wiel onderstel gebou wat toegerus is met 6 motors met voldoende hoë krag en 'n geskikte motorbestuurder en kragtoevoer. Ek wou ook hê dat my robot van 'n lang afstand (ten minste 200 meter) beheer moet word, so ek gebruik 'n 2.4GHz sender en ontvanger van goeie gehalte.

Nadat al die bogenoemde vereistes voldoen is en die eerste toetse suksesvol was, het ek besluit om die projek uit te brei met 'n manipuleerder en twee kameras. Danksy die beeld van die kamera kan u die robot beheer, selfs al is dit buite sig. Hierdie funksie stel die robotoperateur in staat om afstandinspeksietake uit te voer in gebiede wat moeilik toeganklik is of gevaarlik is vir mense.

Uit die beskrywing van hierdie projek leer u hoe om:

• bou 'n 6 -wiel robot onderstel wat ten minste 'n dosyn kilo's kan vervoer

  • stel u in staat om swaarder items te vervoer
  • moontlike kommersiële gebruik en nie net 'n robot as speelgoed nie!

• beheer so 'n robot van 'n lang afstand af

  • bind 'n 2,4 GHz sender met 'n ontvanger
  • lees opdragte van 'n 2,4 GHz -ontvanger via Arduino
  • beheer van die posisie van die robot

• stel 'n voorskou van kameras op u rekenaar of slimfoon

  implementering van draadlose langafstandvideo-oordrag teen 5,8 GHz

Robotparameters (basiese weergawe):

• Eksterne afmetings (LxBxH): 405x340x120 mm
• Totale gewig: 5 kg
• Grondvryhoogte: 45 mm

Uitgebreide weergawe (met 'n manipuleerder en 'n kamera):

• Eksterne afmetings (LxBxH): 405x340x220 mm (robot voorberei vir vervoer)
• Totale gewig: 6,5 kg

Stap 1: 'n Lys met onderdele en materiale

Die onderstel van die robot is volledig gemaak van aluminium en duraluminium. In hierdie projek het ek 6 Monster Truck -wiele met 'n deursnee van 125 mm gebruik, wat dit maklik maak om klein hindernisse te oorkom. Die robot word aangedryf deur 6 hoë-krag 12 V-geborstelde gelykstroommotors (180 omw / min, 27 kg-cm) met metaalratte. As motorbestuurder kan u elke bestuurder gebruik wat 'n deurlopende stroom van ten minste 10A per motor kan lewer, bv.: VNH2SP30, BTS7960B.

Onderdele benodig vir hierdie projek:

1. DC motor met hoë wringkragreduksie 12V 180RPM x6
2. 6 mm heks DC -motoraansluiting x6
3. Noodstopskakelaar x1
4. Drukknopskakelaar van vlekvrye staal x2
5. 7.4V 2700mAh 10C Lipo -battery x1
6. 11.1V 5500mAh 3S 45C Lipo -battery x1
7. Motorbestuurder, byvoorbeeld: VNH2SP30 x6 of BTS7960B x2
8. Arduino mega 2560 x1
9. Velgen en bande HSP 1:10 Monster Truck x2
10. Mikro -USB -kaart x1

Beheer:

1. FrSky TARANIS Q X7 2,4 GHz 7CH -sender x1
2. FrSky V8FR-II 2.4GHz-ontvanger x1

Materiaal (onderstel):

1. Duralumin -vel 2 mm dik (LxB): 345x190 mm x2
2. L-vormige aluminium hoekbeugel 2 mm dik: 190x40x20 mm x2
3. C-vormige aluminium hoekbeugel 2 mm dik: 341x40x20 mm x2

4. Boute en moere:

   • M3 10 mm x 10
   • M2 6 mm x8

Gereedskap:

HILDA elektriese mini -boor

Uitgebreide weergawe:

1. RunCam Split kamera x1
2. 2 -as gimbal x1
3. Robotarm x1
4. Robotmetaalgrijper x1
5. VL53L0X Laser ToF -sensor x1

Stap 2: Monteer die robotonderstel

Die samestelling van die robot -onderstel is redelik maklik. Alle stappe word op die foto's hierbo getoon. Die volgorde van die hoofbedrywighede is soos volg:

1. Boor 3 gate met 'n deursnee van 13 mm in syprofiele van aluminium (gate vir die motoras)
2. Boor 6 gate met 'n deursnee van 3 mm in sy -aluminiumprofiele (gate wat die motors aan die profiel vasmaak)
3. Skroef die GS -motors aan die sy -aluminiumprofiele vas
4. Skroef die aluminiumprofiele aan die sykant met DC -motors aan die voet vas
5. Skroef die voor- en agterprofiel aan die basis vas
6. Installeer die nodige kragskakelaars en ander elektroniese komponente (sien in die volgende afdeling)

Stap 3: Aansluiting van elektroniese onderdele

Die hoofbeheerder in hierdie elektroniese stelsel is Arduino Mega 2560. Om ses motors te kan beheer, het ek twee BTS7960B-motorbestuurders (H-Bridges) gebruik. Drie motors aan elke kant is aan een motorbestuurder gekoppel. Elke motorbestuurder kan deur die stroom tot 43A gelaai word, wat voldoende krag bied, selfs vir die mobiele robot wat oor rowwe terrein beweeg. Die elektroniese stelsel is toegerus met twee kragbronne. Een vir die verskaffing van die GS -motors en servo's (LiPo -battery 11.1V, 5500 mAh) en die ander vir Arduino, bluetooth -module, fpv -kamera en sensors (LiPo -battery 7.4V, 2700 mAh).

Die verbindings van elektroniese modules is die volgende:

BTS7960 -> Arduino Mega 2560

• MotorRight_R_EN - 22
• MotorRight_L_EN - 23
• MotorLeft_R_EN - 26
• MotorLeft_L_EN - 27
• Rpwm1 - 2
• Lpwm1 - 3
• Rpwm2 - 4
• Lpwm2 - 5
• VCC - 5V
• GND - GND

FrSky V8FR -II 2.4GHz ontvanger -> Arduino Mega 2560

• ch2 - 7 // Aileron
• ch3 - 8 // Hysbak
• VCC - 5V
• GND - GND

Die bedrade verbindings tussen die 2,4 GHz -ontvanger en die Arduino word in die bedradingsdiagram hierbo getoon. Koppel die 5V- en GND -kragdrade van Arduino aan die ontvanger se penne + (VCC) en - (GND) onderskeidelik. Boonop moet u gebruikte ontvangerkanale (ch2 en ch3) aan die Arduino digitale penne koppel (bv. 7 en 8, net soos in die program). As u net begin om elektronika te leer en u nie weet hoe u 'n kragtoevoer, skakelaars en motorbestuurder moet aansluit nie, sal hierdie bedradingsdiagram van my soortgelyke projek nuttig wees. Voordat u met die robot se beheer vanaf die 2,4 GHz Taranis Q X7 2,4 GHz -sender begin, moet u die sender vooraf met die ontvanger bind. Die bindingsprosedure word breedvoerig in my video beskryf.

Stap 4: Arduino Mega Code

Ek het die volgende voorbeeld Arduino -programme voorberei:

• RC 2.4GHz ontvanger toets
• 6WD robotbeheer

Met die eerste program "RC 2.4GHz Receiver Test" kan u die 2.4 GHz -ontvanger wat met Arduino gekoppel is, maklik begin en kontroleer, terwyl die tweede "6WD Robot Control" die beweging van die robot kan beheer. Voordat u die monsterprogram saamstel en oplaai, moet u seker maak dat u "Arduino Mega 2560" gekies het as die doelplatform soos hierbo getoon (Arduino IDE -> Tools -> Board -> Arduino Mega of Mega 2560). Die opdragte van Taranis Q X7 2,4 GHz sender word na die ontvanger gestuur. Kanale 2 en 3 van die ontvanger is onderskeidelik verbind met die Arduino digitale penne 7 en 8. In die Arduino standaardbiblioteek kan ons funksie "pulseIn ()" vind wat die lengte van die pols in mikrosekondes teruggee. Ons sal dit gebruik om die PWM (Pulse Width Modulation) sein van die ontvanger te lees wat eweredig is aan die kanteling van die sender beheer stok. Die funksie pulseIn () neem drie argumente (pin, waarde en time -out):

• pin (int) - die nommer van die pen waarop u die pols wil lees
• waarde (int) - tipe pols om te lees: HOOG of LAAG
• time -out (int) - opsionele aantal mikrosekondes om te wag totdat die pols voltooi is

Die waarde van die leespulslengte word dan gekarteer tot 'n waarde tussen -255 en 255 wat die spoed vorentoe/agtertoe ("moveValue") of regs/links ("turnValue") spoed voorstel. Byvoorbeeld, as ons die stuurstok heeltemal vorentoe stoot, behoort ons die "moveValue" = 255 te kry en heeltemal terug te druk, "moveValue" = -255. Danksy hierdie tipe beheer kan ons die snelheid van die beweging van die robot in die volle reeks reguleer.

Stap 5: Toets van mobiele robot

Hierdie video's toon toetse van mobiele robot gebaseer op die program uit die vorige afdeling (Arduino Mega Code). Die eerste video toon toetse van 6WD -robot in my kamer. Hierdie robot kan baie kilo's baie maklik dra, op die video vervoer dit 8 bottels water gelykstaande aan 12 kg. Die robot kan ook maklik struikelblokke oorkom wat u onderweg teëkom, soos randstene wat u in die tweede video kan sien. Aan die begin van hierdie instruksie kan u ook sien hoe goed dit op moeilike terreine kan hanteer.

Stap 6: Voorbeelde van ontwerpverbeterings

U kan hierdie projek uitbrei met addisionele komponente soos:

• robotgryper
• robotarm (beskryf in hierdie instruksie)
• gimbal met 'n kamera

Hierbo vind u twee video's met die genoemde verbeterings. Die eerste video wys hoe u 'n pan-tilt-kamera en 'n robotgrijper kan beheer met behulp van Taranis Q X7 2.4GHz-sender en FrSky V8FR-II-ontvanger. Die volgende video toon 'n vinnige inleiding hoe u 'n gimbal met twee asses kan koppel en beheer met dieselfde stel sender en ontvanger op 2,4 GHz.

Stap 7: Robotarminstelling

Ek het die robotarm vroeër gemaak en dit in hierdie instruksie beskryf. Ek het egter besluit om die oorspronklike projek effens aan te pas en nog 'n mate van vryheid (eerste) en FPV -kamera by te voeg. Die robot het tans 4 draaipunte:

• Dors
• Elmboog
• Skouer
• Basis

Rotasie in 4 asse maak dit maklik om voorwerpe in die werkruimte van die robot vas te gryp en te manipuleer. Met 'n roterende grijper wat die rol van die pols vervul, kan u voorwerpe wat in verskillende hoeke geplaas is, optel. Dit bestaan uit die volgende dele:

• LF 20MG 20 KG Digitale servo x1
• Servo -houer x1
• Duralumin -silinder met 'n dikte van 4 mm en 'n deursnee van 50 mm
• Duralumin -vel 36x44 mm en dikte van 2 mm
• Boute en moere M3 x4
• FPV -kamera - RunCam OWL Plus x1

Die kamera is direk bokant die gryper geplaas om die operateur makliker te maak om selfs klein voorwerpe te gryp.

Stap 8: Kontroleer die status van die robot en maak gereed vir vervoer

Die robotarm en kamerastandaard is gevou, wat die vervoer van die robot baie makliker maak. Die agterpaneel van die robot is toegerus met 3 LED's. Twee daarvan toon die kragstatus van elektronika, motors en servo's (aan of af). Die derde RGB -LED wys die batterystatus en -fout. Vir makliker programmering is die robot toegerus met 'n mikro -USB -poort. Hierdie oplossing maak die toets baie makliker sonder om die robotbehuizing te verwyder.

Stap 9: Toets voorskou vanaf Wifi- en Fpv -kameras

Twee kameras is op die robot geïnstalleer. Die Wifi -kamera is op 'n verstelbare aluminiumhouer aan die agterkant van die robot geplaas. 'N Klein fpv -kamera is net bokant die robotgryp geplaas.

Kameras wat in hierdie toets gebruik word:

• RunCam OWL Plus
• XiaoMi YI Wifi -kamera

Die eerste video toon die toets van albei kameras. Die uitsig vanaf die wifi -kamera word op die slimfoon vertoon en die uitsig vanaf die fpv -kamera op die skootrekenaar. Soos ons op die video kan sien, is die vertraging van die voorskou klein en vir die Wifi -kamera is hierdie vertraging effens groter.

In die tweede video het ek u stap vir stap gewys hoe u 'n voorskou van 'n 5,8 GHz fpv -kamera op u rekenaar kan kry. Die beeld van die kamera word van die sender na die 5,8 GHz -ontvanger gestuur. Dan gaan dit na 'n videogreper wat via 'n usb -poort aan 'n skootrekenaar gekoppel is en word uiteindelik op die VLC -speler vertoon.