หุ่นยนต์ Telepresence: แพลตฟอร์มพื้นฐาน (ตอนที่ 1): 23 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

โดย randofo@madeineuphoria บนอินสตาแกรม! ติดตามเพิ่มเติมโดยผู้เขียน:

เกี่ยวกับ: ฉันชื่อแรนดี้ และฉันเป็น Community Manager ในส่วนเหล่านี้ ในชีวิตก่อนหน้านี้ ฉันได้ก่อตั้งและดำเนินการ Instructables Design Studio (RIP) ที่ศูนย์เทคโนโลยี Pier 9 ของ Autodesk ฉันยังเป็นผู้เขียน… More About randofo »

หุ่นยนต์ telepresence เป็นหุ่นยนต์ประเภทหนึ่งที่สามารถควบคุมจากระยะไกลผ่านทางอินเทอร์เน็ตและทำหน้าที่เป็นตัวแทนของคนอื่นได้ ตัวอย่างเช่น หากคุณอยู่ในนิวยอร์ก แต่ต้องการมีปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพกับทีมผู้คนในแคลิฟอร์เนีย คุณสามารถโทรหาหุ่นยนต์ทางไกลในแคลิฟอร์เนียและให้หุ่นยนต์เป็นตัวแทนของคุณได้ นี่คือส่วนแรกของเจ็ด - ชุดคำสั่งสอนบางส่วน ในอีกสองคำแนะนำถัดไป เราจะสร้างแพลตฟอร์มหุ่นยนต์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าพื้นฐาน แพลตฟอร์มนี้จะได้รับการปรับปรุงในภายหลังด้วยเซ็นเซอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุมเพิ่มเติม ฐานนี้อยู่ตรงกลางกล่องพลาสติกซึ่งทั้งสองมีโครงสร้าง และมีพื้นที่ภายในสำหรับเก็บอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การออกแบบนี้ใช้ล้อขับเคลื่อนตรงกลางสองล้อที่ติดอยู่กับเซอร์โวแบบต่อเนื่อง ซึ่งช่วยให้สามารถเดินหน้า ถอยหลัง และหมุนเข้าที่ เพื่อป้องกันไม่ให้พลิกกลับด้าน มีเครื่องร่อนเก้าอี้โลหะสองตัว ทุกสิ่งถูกควบคุมโดย Arduino หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อที่ครอบคลุมในโครงการชุดนี้ โปรดดู Robot Class, Electronics Class และ Arduino Class

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุ

เนื่องจากนี่เป็นโครงการสองส่วน ฉันจึงรวมส่วนทั้งหมดไว้ในรายการเดียว ชิ้นส่วนสำหรับครึ่งหลังจะกล่าวซ้ำในบทเรียนนั้น คุณจะต้อง:(x2) เซอร์โวแบบหมุนต่อเนื่อง(x1) เซอร์โวมาตรฐาน(x1) Arduino(x1) 4 x ที่ใส่แบตเตอรี่ AA(x1) 2 x ที่ใส่แบตเตอรี่ AA (x6) แบตเตอรี่ AA (x1) ปลั๊กไฟแบบ M (x2) ล้อเลื่อน (x1) กล่องพลาสติก (x1) ไม้เซลฟี่ (x1) หน้าแปลนจานเพดาน 1/2" (x1) ไม้แขวนเสื้อโลหะ (x2) 1/4-20 x 7/8" โดย 1-1/4" ตัวเลื่อนฐาน (x4) 1/4-20 น๊อต (x1) ท่อหดคละแบบ (x1) สายรัดซิปคละแบบ

ขั้นตอนที่ 2: เจาะเซอร์โวฮอร์น

ขยายรูนอกสุดของเซอร์โวหมุนต่อเนื่องสองตัวด้วยดอกสว่าน 1/8"

ขั้นตอนที่ 3: ทำเครื่องหมายและเจาะ

จัดตำแหน่งแตรเซอร์โวไว้ที่ศูนย์กลางล้อขนาด 3 นิ้วอันใดอันหนึ่ง และทำเครื่องหมายที่รูยึดของเซอร์โว เจาะเครื่องหมายเหล่านี้ด้วยดอกสว่าน 1/8' ทำซ้ำสำหรับล้อที่สอง

ขั้นตอนที่ 4: แนบ

ซิปผูกล้อกับแตรเซอร์โวตามลำดับและตัดหางที่ผูกซิปส่วนเกินออก

ขั้นตอนที่ 5: เชื่อมต่อมอเตอร์

ใช้รูสำหรับยึดของมอเตอร์ รูดซิปให้แน่นโดยผูกเซอร์โวแบบต่อเนื่องสองตัวเข้าด้วยกันจนเป็นกระจก การกำหนดค่านี้อาจดูเรียบง่าย แต่จริงๆ แล้วเป็นระบบขับเคลื่อนที่แข็งแกร่งสำหรับหุ่นยนต์

ขั้นตอนที่ 6: ทำเครื่องหมายช่องเปิดของวงล้อ

เราจำเป็นต้องตัดสี่เหลี่ยมสองอันตรงกลางฝาเพื่อส่งล้อผ่าน หาศูนย์กลางของฝาทัปเปอร์แวร์โดยการวาด X จากมุมหนึ่งไปอีกมุมหนึ่ง สถานที่ที่ X นี้ตัดกันคือจุดศูนย์กลาง จากจุดศูนย์กลาง ให้วัดเข้าด้านใน 1-1/4" เข้าหาขอบที่ยาวที่สุดด้านใดด้านหนึ่งแล้วทำเครื่องหมาย ทำมิเรอร์ที่ด้านตรงข้าม ถัดไปวัด 1-1 / 2" ขึ้นและลงจากเครื่องหมายตรงกลาง แล้วทำเครื่องหมายการวัดเหล่านี้เป็น สุดท้าย วัดระยะ 1-1 / 2" ออกไปทางขอบยาวจากเครื่องหมายด้านในแต่ละอัน แล้วทำเครื่องหมายด้านนอกสามจุดเพื่อระบายขอบด้านนอกของเส้นที่ตัด โปรดทราบว่าฉันไม่ได้สนใจที่จะทำเครื่องหมายการวัดเหล่านี้เพราะ พวกเขาเรียงกันอย่างสมบูรณ์แบบด้วยรางในฝาปิดสำหรับขอบกล่อง คุณควรเหลือโครงร่างของกล่องขนาด 1-1/2 "x 3" สองกล่อง สิ่งเหล่านี้จะมีไว้สำหรับล้อ

ขั้นตอนที่ 7: ตัดช่องเปิด

ใช้เครื่องหมายเป็นแนวทาง ตัดช่องเปิดล้อสี่เหลี่ยมขนาด 1-1 / 2 "x 3" สองช่องโดยใช้เครื่องตัดกล่องหรือใบมีดที่คล้ายกัน

ขั้นตอนที่ 8: ทำเครื่องหมายและเจาะ

วางชุดประกอบมอเตอร์ไว้ตรงกลางฝา โดยให้ล้ออยู่ตรงกลางของรูสี่เหลี่ยมสองรู และไม่แตะต้องขอบใดๆ เมื่อคุณแน่ใจว่าได้ตำแหน่งล้อที่ถูกต้องแล้ว ให้ทำเครื่องหมายที่แต่ละด้านของมอเตอร์แต่ละตัว นี้จะทำหน้าที่เป็นคู่มือเจาะสำหรับรูที่จะใช้ในการผูกมอเตอร์กับฝา เมื่อมีการทำเครื่องหมาย เจาะแต่ละหลุมเหล่านี้ด้วยดอกสว่าน 3/16"

ขั้นตอนที่ 9: ติดล้อขับเคลื่อน

รูดซิปผูกเซอร์โวมอเตอร์เข้ากับฝาอย่างแน่นหนาโดยใช้รูยึดที่เหมาะสม ตัดส่วนหางที่ผูกซิปออก โดยการติดตั้งมอเตอร์ไว้ตรงกลางของหุ่นยนต์ เราได้สร้างชุดขับเคลื่อนที่ทนทาน หุ่นยนต์ของเราไม่เพียงแต่สามารถเดินหน้าและถอยหลังได้เท่านั้น แต่ยังหมุนได้ทั้งสองทิศทางอีกด้วย อันที่จริง หุ่นยนต์ไม่เพียงแต่สามารถเลี้ยวซ้ายหรือขวาโดยการเปลี่ยนความเร็วของมอเตอร์ในขณะขับรถเท่านั้น แต่ยังสามารถหมุนเข้าที่ได้อีกด้วย ทำได้โดยการหมุนมอเตอร์ด้วยความเร็วเท่ากันในทิศทางตรงกันข้าม ด้วยความสามารถนี้ หุ่นยนต์จึงสามารถนำทางในพื้นที่แคบได้

ขั้นตอนที่ 10: เตรียม Sliders

เตรียมตัวเลื่อนโดยการร้อยน็อต 1/4-20 ประมาณครึ่งทางของแกนเกลียว ตัวเลื่อนเหล่านี้ใช้สำหรับปรับระดับหุ่นยนต์ และอาจจำเป็นต้องปรับในภายหลังเพื่อให้หุ่นยนต์ขับได้อย่างราบรื่นโดยไม่ต้องให้ทิป

ขั้นตอนที่ 11: เจาะและแนบ Sliders

เข้าด้านในประมาณ 1-1 / 2" จากขอบสั้นแต่ละอันของกล่อง ทำเครื่องหมายตรงกลาง เจาะผ่านเครื่องหมายเหล่านี้ด้วยดอกสว่าน 1/4" ใส่ตัวเลื่อนผ่านรูแล้วขันให้แน่นด้วย 1/4 -20 ถั่วเหล่านี้ใช้เพื่อให้หุ่นยนต์มีความสมดุล ไม่ควรสูงจนล้อขับเคลื่อนมีปัญหาในการสัมผัสกับพื้น หรือต่ำจนหุ่นยนต์ส่ายไปมา คุณอาจจะต้องปรับความสูงของสิ่งเหล่านี้เมื่อคุณเริ่มดูว่าหุ่นยนต์ของคุณทำงานอย่างไร

ขั้นตอนที่ 12: วงจร

วงจรค่อนข้างง่าย ประกอบด้วยเซอร์โวแบบหมุนต่อเนื่องสองตัว เซอร์โวมาตรฐาน Arduino และแหล่งจ่ายไฟ 9V ส่วนที่ยุ่งยากอย่างหนึ่งของวงจรนี้คือแหล่งจ่ายไฟ 9V แทนที่จะเป็นที่วางแบตเตอรี่เพียงอันเดียว ที่จริงแล้วเป็นที่วางแบตเตอรี่ 6V และ 3V ในซีรีย์เพื่อสร้างแบตเตอรี่ 9V เหตุผลที่ทำคือเซอร์โวต้องการแหล่งพลังงาน 6V และ Arduino ต้องการแหล่งพลังงาน 9V เรากำลังเชื่อมต่อสายไฟเข้ากับจุดที่อุปกรณ์ 6V และ 3V ถูกบัดกรีเข้าด้วยกันเพื่อให้มีพลังงานเพียงพอ สายไฟนี้จะจ่ายไฟให้กับมอเตอร์ 6V ในขณะที่สายสีแดงที่ออกมาจากแหล่งจ่าย 3V นั้นจริง ๆ แล้วเป็นการจ่ายไฟ 9V ที่ Arduino ต้องการ พวกเขาทั้งหมดมีพื้นฐานเดียวกัน สิ่งนี้อาจดูสับสนมาก แต่ถ้าคุณดูดีๆ คุณจะเห็นว่ามันค่อนข้างง่าย

ขั้นตอนที่ 13: สายไฟและสายกราวด์

ในวงจรของเรา การเชื่อมต่อไฟ 6V จะต้องแยกออกเป็นสามวิธี และการเชื่อมต่อภาคพื้นดินจะต้องแยกออกเป็นสี่วิธี ในการทำเช่นนี้ เราจะประสานสายสีแดงแกนแข็งสามเส้นกับสายสีแดงแกนแข็งเส้นเดียว เราจะบัดกรีแข็งด้วย แกนลวดสีดำถึงสี่สายแกนสีดำที่เป็นของแข็ง

เราใช้ลวดแกนแข็งเพราะส่วนใหญ่จำเป็นต้องเสียบเข้ากับซ็อกเก็ตเซอร์โว

ในการเริ่มต้น ให้ตัดสายไฟตามจำนวนที่เหมาะสม และดึงฉนวนที่ปลายแต่ละด้านออกเล็กน้อย

บิดปลายสายไฟเข้าด้วยกัน

ประสานการเชื่อมต่อนี้

สุดท้าย สอดท่อหดชิ้นหนึ่งผ่านจุดเชื่อมต่อแล้วหลอมเข้าที่เพื่อเป็นฉนวน

ตอนนี้คุณได้บัดกรีชุดสายไฟสองชุดแล้ว

ขั้นตอนที่ 14: เชื่อมต่อชุดสายไฟ

ประสานสายสีแดงจากที่ใส่แบตเตอรี่ 4 X AA, สายสีดำจากที่ใส่แบตเตอรี่ 2 X AA และสายสีแดงเส้นเดียวจากชุดสายไฟเข้าด้วยกัน หุ้มฉนวนข้อต่อนี้ด้วยท่อหด ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นจุดต่อไฟ 6V สำหรับเซอร์โว จากนั้นประสานสายสีดำจากที่ใส่แบตเตอรี่ 4 X AA เข้ากับสายสีดำเส้นเดียวจากชุดสายไฟกราวด์ หุ้มฉนวนนี้ด้วยท่อหดเช่นกัน สิ่งนี้จะให้การเชื่อมต่อกราวด์สำหรับวงจรทั้งหมด

ขั้นตอนที่ 15: ต่อปลั๊กไฟ

บิดฝาครอบป้องกันออกจากปลั๊กและเลื่อนฝาครอบเข้ากับสายไฟสีดำเส้นใดเส้นหนึ่งจากชุดสายไฟ เพื่อให้สามารถบิดกลับได้ในภายหลัง บัดกรีลวดสีดำเข้ากับขั้วต่อด้านนอกของปลั๊ก บัดกรี a 6 ลวดแกนแข็งสีแดงไปยังขั้วกลางของปลั๊ก บิดฝาครอบกลับเข้าที่ปลั๊กเพื่อป้องกันการเชื่อมต่อของคุณ

ขั้นตอนที่ 16: สร้างการเชื่อมต่อ 9V

บัดกรีปลายอีกด้านของสายสีแดงที่ต่ออยู่กับปลั๊กไฟเข้ากับสายสีแดงจากก้อนแบตเตอรี่ และหุ้มฉนวนด้วยท่อหด

ขั้นตอนที่ 17: ติดตั้งที่ใส่แบตเตอรี่

วางที่ใส่แบตเตอรี่ที่ด้านหนึ่งของฝาปิดกล่อง และทำเครื่องหมายรูยึดโดยใช้เครื่องหมายถาวร เจาะเครื่องหมายเหล่านี้ด้วยดอกสว่าน 1/8 สุดท้าย ขันที่ใส่แบตเตอรี่เข้ากับฝาโดยใช้สลักเกลียวหัวแบน 4-40 ตัวและ ถั่ว.

ขั้นตอนที่ 18: ตั้งโปรแกรม Arduino

รหัสทดสอบ Arduino ต่อไปนี้จะช่วยให้หุ่นยนต์ขับเคลื่อนไปข้างหน้า ถอยหลัง ซ้ายและขวา ออกแบบมาเพื่อตรวจสอบการทำงานของเซอร์โวมอเตอร์แบบต่อเนื่องเท่านั้น เราจะดำเนินการแก้ไขและขยายโค้ดนี้ต่อไปในขณะที่หุ่นยนต์ดำเนินไป

/*

หุ่นยนต์ Telepresence - รหัสทดสอบ Drive Wheel ซึ่งทดสอบการทำงานไปข้างหน้า ถอยหลัง ขวา และซ้ายของฐานหุ่นยนต์ telepresence */ // รวมไลบรารีเซอร์โว #include // บอก Arduino ว่ามีเซอร์โวต่อเนื่อง Servo ContinuousServo1; เซอร์โวต่อเนื่องServo2; การตั้งค่าเป็นโมฆะ () (// แนบเซอร์โวต่อเนื่องกับพิน 6 และ 7 ContinuousServo1.attach (6)); ต่อเนื่องServo2.attach(7); // เริ่มเซอร์โวต่อเนื่องในตำแหน่งที่หยุดชั่วคราว // หากยังคงหมุนต่อไปเล็กน้อย // เปลี่ยนตัวเลขเหล่านี้จนกว่าจะหยุด ContinuousServo1.write(94); ต่อเนื่องServo2.write(94); } วงเป็นโมฆะ () {// เลือกตัวเลขสุ่มระหว่าง 0 ถึง 3 ช่วง int = สุ่ม (4); // สลับกิจวัตรตามหมายเลขสุ่มที่เลือกสวิตช์ (ช่วง) {// หากเลือก 0 ให้เลี้ยวขวาและหยุดชั่วคราวสำหรับกรณีที่สอง 0: right(); ล่าช้า (500); หยุดขับรถ (); ล่าช้า (1000); หยุดพัก; //ถ้าเลือก 1 ให้เลี้ยวซ้ายและหยุดชั่วคราวสำหรับกรณีที่สอง 1: left(); ล่าช้า (500); หยุดขับรถ (); ล่าช้า (1000); หยุดพัก; //ถ้าเลือก 2 ให้เดินหน้าและหยุดชั่วคราวสำหรับกรณีที่สอง 2: forward(); ล่าช้า (500); หยุดขับรถ (); ล่าช้า (1000); หยุดพัก; //ถ้าเลือก 3 ให้ย้อนกลับไปและหยุดชั่วคราวสำหรับกรณีที่สอง 3: ย้อนกลับ (); ล่าช้า (500); หยุดขับรถ (); ล่าช้า (1000); หยุดพัก; } // หยุดชั่วคราวเป็นมิลลิวินาทีเพื่อความเสถียรของโค้ดดีเลย์(1); } // ฟังก์ชันหยุดการขับขี่ ถือเป็นโมฆะ stopDriving () { ContinuousServo1.write (94); ต่อเนื่องServo2.write(94); } // ฟังก์ชั่นขับเคลื่อนไปข้างหน้าเป็นโมฆะไปข้างหน้า () { ContinuousServo1.write (84); ต่อเนื่องServo2.write(104); } // ฟังก์ชันขับย้อนกลับเป็นโมฆะย้อนกลับ () { ContinuousServo1.write (104); ต่อเนื่องServo2.write(84); } // ฟังก์ชั่นขับขวาเป็นโมฆะขวา () { ContinuousServo1.write (104); ต่อเนื่องServo2.write(104); } // ฟังก์ชั่นขับซ้ายเป็นโมฆะซ้าย () { ContinuousServo1.write (84); ต่อเนื่องServo2.write(84); }

ขั้นตอนที่ 19: แนบ Arduino

วาง Arduino ไว้ที่ใดก็ได้ที่ด้านล่างของกล่อง ทำเครื่องหมายทั้งรูสำหรับติดตั้งของ Arduino และทำเครื่องหมายอีกอันที่ด้านนอกขอบของบอร์ดที่อยู่ติดกับรูยึดแต่ละรู โดยทั่วไปคุณกำลังสร้างสองรูเพื่อผูกบอร์ด Arduino กับกล่องพลาสติก เจาะเครื่องหมายเหล่านี้ทั้งหมด ใช้รูเพื่อผูก Arduino กับซิปด้านในของกล่อง ตามปกติ ให้ตัดหางที่ผูกซิปส่วนเกินออก

ขั้นตอนที่ 20: เสียบสาย

ตอนนี้ก็ถึงเวลาที่จะเชื่อมต่อทุกอย่างเข้าด้วยกันในที่สุด เสียบสายสีแดง 6V เข้ากับซ็อกเก็ตของเซอร์โวมอเตอร์ที่สอดคล้องกับสายสีแดง เสียบสายกราวด์เข้ากับซ็อกเก็ตลวดสีดำที่สอดคล้องกัน ต่อสายแกนแข็งสีเขียวขนาด 6 นิ้วเข้ากับซ็อกเก็ตที่ อยู่ในแนวเดียวกับสายสีขาว เชื่อมต่อปลายอีกด้านของสายสีเขียวเส้นใดเส้นหนึ่งเข้ากับ Pin 6 และอีกสายหนึ่งเพื่อยึดหมุด 7.สุดท้าย เสียบปลั๊กไฟ 9v เข้ากับแจ็คแบบบาร์เรลของ Arduino

ขั้นตอนที่ 21: ใส่แบตเตอรี่

ใส่แบตเตอรี่ลงในช่องใส่แบตเตอรี่ โปรดทราบว่าล้อจะเริ่มหมุนเมื่อคุณทำเช่นนี้

ขั้นตอนที่ 22: ยึดฝาปิด

ปิดฝาแล้วปิดให้แน่น ตอนนี้คุณควรมีแพลตฟอร์มหุ่นยนต์ที่เรียบง่ายซึ่งต้องวิ่งไปข้างหน้า ข้างหลัง ซ้ายและขวา เราจะขยายความเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ในบทเรียนที่จะถึงนี้

ขั้นตอนที่ 23: การแก้ไขปัญหา

หากไม่ได้ผล ให้ตรวจสอบการเดินสายของคุณกับแผนผัง หากยังคงไม่ทำงาน ให้อัปโหลดโค้ดอีกครั้ง หากวิธีนี้ใช้ไม่ได้ผล ให้ตรวจดูว่าไฟสีเขียวบน Arduino เปิดอยู่หรือไม่ หากไม่เป็นเช่นนั้น ให้หาแบตเตอรี่ใหม่ หากส่วนใหญ่ใช้งานได้ แต่ไม่หยุดระหว่างการเคลื่อนไหวทั้งหมด คุณต้องปรับขอบ กล่าวอีกนัยหนึ่ง จุดศูนย์บนมอเตอร์ไม่ได้รับการกำหนดค่าอย่างสมบูรณ์ ดังนั้นจึงไม่มีตำแหน่งที่เป็นกลางที่จะหยุดชั่วคราว ในการแก้ไขปัญหานี้ ให้ปรับขั้วสกรูเล็กๆ ที่ด้านหลังของเซอร์โวและค่อยๆ บิดจนมอเตอร์หยุดหมุน (ในขณะที่อยู่ในสถานะหยุดชั่วคราว) อาจใช้เวลาสักครู่เพื่อให้สมบูรณ์แบบ ในคำแนะนำถัดไปในซีรีส์ เราจะแนบที่วางโทรศัพท์แบบปรับได้เซอร์โว