Izradite robota za teleprisutnost kontroliranog putem Wi -Fi -ja: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Ovaj projekt govori o izgradnji robota koji može komunicirati s udaljenim okruženjem i kontrolirati ga iz bilo kojeg dijela svijeta koristeći Wifi. Ovo je moj posljednji inženjerski projekt i naučio sam puno o elektronici, IoT -u i programiranju. Ovaj je projekt usmjeren na osobe s invaliditetom kretanja jer se teško kreću pa im robot s teleprisutnošću može lako pomoći.

Unutar projekta postoje 2 sustava koji ga čine uspješnim. Kontrola pokreta vaše ruke za pomicanje robotske ruke i mobilne aplikacije koja kontrolira bazu motora.

Dolje se nalaze dokument i prezentacija Telepresence V1 kako biste stekli dublje razumijevanje.

Vrijeme je za izgradnju!

Pribor

Za ovaj projekt potrebno je mnogo alata i komponenti. Koštalo me je oko 1000 AED (270 USD) pa provjerite imate li taj proračun. Evo komponenti koje će vam trebati:-

1. Čvor MCU x 3
2. L298N Upravljački program istosmjernog motora x 1
3. Napajanje 12V x 1
4. LM2596 Regulator napona dolje x 1
5. MPU9250 IMU senzori x 2
6. Servo motori (10-20 kg okretnog momenta) x 4
7. lagano drvo 1x1m
8. 8M metalne šipke s navojem 1m x 2
9. 3D pisač (30x30 cm)
10. drvosječa i bušilica
11. Električne žice, kratkospojne žice i matična ploča
12. Rukavi pune ruke
13. 12V istosmjerni motor (25 kg. Cm) x 2
14. Kotač od 3 inča x 1
15. Gumeni kotač 6 cm s vijčanim nosačem x 2
16. Komplet za lemljenje

Korak 1: Kako to funkcionira?

Ovo je dijagram toka komunikacije kako biste razumjeli kako komponente međusobno komuniciraju. Koristimo mrežu za prijenos podataka pod nazivom PubNub kao IoT platformu koja može slati poruke u stvarnom vremenu u samo 0,5 sekundi! To je najbrži odgovor koji možemo dobiti, a to je još važnije u našem projektu jer ćemo koristiti svoju ruku za kontrolu ruke robota u stvarnom vremenu.

Svi Nodemcu -i koriste se za slanje i primanje podataka. Ovdje su uključena 2 pojedinačna sustava u kojima Nodemcu na ruci šalje podatke senzora pokreta PubNub -u, a koje Nodemcu prima na robotskoj ruci. za kretanje baze, mobilna aplikacija šalje podatke za koordinate x, y s upravljačke palice i to prima Nodemcu na bazi koja može upravljati motorom preko vozača. To je sve za sada.

Korak 2: Dizajn

Gornji dizajn će vam dati ideju o tome kako struktura izgleda. Da biste bolje pregledali, možete preuzeti datoteke cad. Podnožje rovera podržavaju 3 kotača, od kojih su 2 istosmjerna motora straga i jedan kotač sprijeda. Zbog kretanja robotske ruke primijetio sam nestabilnost na podnožju pa biste mogli razmisliti o dodavanju 2 kotača sprijeda. Donja i gornja drvena baza podržane su šipkama s navojem koje su stisnute maticama. Upotrijebite sigurnosnu maticu jer ćete je tako dugotrajno čvrsto zategnuti.

Preuzmite izvornu datoteku dizajna - Telepresence Design

Korak 3: 3D ispis izračuna ruke i momenta

Ruka robota za teleprisutnost jednostavnog je dizajna u obliku kutije tako da se može lako 3d ispisati uz minimalnu količinu filamenta. Duljina mu je oko 40 cm što je jednako ljudskoj ruci. Duljina robotske ruke temelji se na okretnom momentu koji podižu servo motori. Izračun okretnog momenta možete pronaći na gornjoj slici zajedno sa specifikacijama servo motora koje sam koristio tako da dizajn možete prilagoditi svojim potrebama. Ali izbjegavajte korištenje najvećeg zakretnog momenta servo motora jer će to dugoročno oštetiti motor.

U nastavku preuzmite datoteke 3D ispisa, ispišite ih i nastavite dalje.

Korak 4: Izrada i montaža baze

Evo koraka koje možete slijediti za izradu:-

1. Izrežite metalnu šipku s navojem na sredini pomoću pile
2. Drvosječom izradite 2 komada drva dimenzija 40x30 cm
3. Izbušite potrebne rupe na gornjoj i donjoj bazi, kao na gornjem crtežu
4. Počnite pričvršćivati istosmjerni motor i kotače na donjoj bazi
5. Za izradu rupe pravokutnika na gornjoj podlozi prvo napravite bušilicu s kružnom rupom, a zatim kroz rupu umetnite drvosječu i obrežite je po rubovima kako biste napravili pravokutnik.

ako se pitate zašto je desna gornja rupa postavljena unatrag, to je zato što nisam bio siguran hoću li postaviti robotsku ruku na desni kut u središte. Postavljanje u središte bio je bolji izbor zbog ravnoteže težine.

Korak 5: Montaža robotske ruke

Sklapanje robotske ruke zahtijeva posebnu pozornost. Osim mehaničkog sastavljanja, morate se pobrinuti da je servo motor pod ispravnim kutom kada je sastavljen. Slijedite gornji dijagram kako biste dobili ideju o tome pod kojim kutom treba postaviti servo motor na svim motorima prije nego što nešto sastavite na vrhu. Pokušajte ispraviti ovaj dio, inače ćete ga ponovno sastaviti.

Upotrijebite donji predložak koda za postavljanje točnog servo kuta pomoću Arduina ili Nodemcua. Na internetu već postoji mnogo informacija o tome pa neću ići u detalje.

#uključi

Servo servo;

int pin =; // stavljamo broj pina na koji je pričvršćen servo podatkovni pin na arduinu

void setup () {

servo.priključak (pin);

}

void loop () {{100} {101}

int kut =; // kut pod kojim trebate postaviti

servo.pisati (kut);

}

Korak 6: Krug upravljačkog sklopa

Sastavljanje kontrolera ruke je jednostavno. Koristio sam dugi rukav i spojio senzore, Nodemcu i ploču sa šivanjem. Provjerite je li orijentacija senzora u istom smjeru kao gornja slika kontrolera. Konačno, slijedite dijagram kruga i preuzmite donji kod.

Korak 7: Krug robota za teleprisutnost

Slijedite dijagram kruga na isti način. Unaprijed provjerite spojeve napajanja koje koristite kako biste izbjegli kratke spojeve. Postavite izlazni napon pretvarača na 7V jer je to prosječni napon svih servo motora. Jedino mjesto na koje možete lemiti su priključci osnovnog istosmjernog motora jer troši mnogo struje pa ga treba zategnuti s malo debljom električnom žicom. Nakon što je krug dovršen, kasnije ćete učitati 'arm_subscriber.ino' u Nodemcu koji se povezuje s arm i 'base.ino' za postavljanje na osnovni Nodemcu.

Korak 8: Mobilna aplikacija

Ovo je mobilni uređaj za upravljanje kretanjem. Kad pomaknete navigacijsku tipku, ona šalje koordinate X, Y na krugu upravljačke palice Pubnubu i prima ih Nodemcu u bazi. Ova X, Y koordinata se pretvara u kut i pomoću nje možemo pronaći u kojem će smjeru robot ići. Kretanje se vrši uključivanjem/isključivanjem i promjenom smjera dva motora. Ako je naredba Naprijed, oba motora idu naprijed punom brzinom, ako je lijevo, lijevi motor će krenuti unatrag, a desni naprijed i tako dalje.

gornja se funkcija može jednostavno učiniti pomoću gumba također umjesto joysticka, ali ja biram joystickom za kontrolu brzine motora. Međutim, moj pin za omogućavanje nije radio s Nodemcuom pa sam napustio taj dio. Dodao sam kod za kontrolu brzine u base.ino za svaki slučaj kao komentar.

Izvornu datoteku.aia možete pronaći ispod koje se može urediti pomoću izumitelja aplikacija MIT. Morat ćete napraviti osnovnu konfiguraciju u aplikaciji koju ću vam reći u sljedećem koraku.

Korak 9: Napravite račun na Pubnubu i nabavite ključeve

Sada je vrijeme da učinite posljednji korak, a to je konfiguriranje vaše IoT platforme. Pubnub je najbolji jer se prijenos podataka događa u stvarnom vremenu i za prijenos je potrebno samo 0,5 sekundi. Štoviše, možete slati milijun podatkovnih točaka mjesečno, pa je to moja osobno omiljena platforma.

Idite na PubNub i stvorite svoj račun. Zatim idite na izbornike aplikacija na lijevom izborniku i kliknite gumb pod nazivom "+Izradi novu aplikaciju" s desne strane. Nakon imenovanja vaše aplikacije vidjet ćete gornju sliku izdavača i ključa pretplatnika. To je ono što ćemo koristiti za povezivanje uređaja.

Korak 10: Dodajte ključeve kodu i prenesite

Potrebne su nam 4 stvari kako bi uređaj mogao međusobno komunicirati:- pubkey, subkey, channel & wifi.

pubkey & subkey ostat će isti na svim Nodemcu i mobilnim aplikacijama. 2 uređaja koji međusobno komuniciraju trebaju imati isti naziv kanala. Budući da mobilna aplikacija i baza komuniciraju, to će imati isti naziv kanala za kontroler i robotsku ruku. Konačno, morate staviti vjerodajnice za WiFi na svaki Nodemcu kako bi se u početku mogao povezati s wifi. Već sam dodao naziv kanala pa ćete WiFi i pub/sub ključ morati dodati sa svog računa.

Napomena:- Nodemcu se može povezati samo s WiFi-jem kojem se može pristupiti bez web stranice kao posrednika. Čak sam i za posljednju prezentaciju morao koristiti mobilnu pristupnu točku jer se sveučilišni wifi povukao.

Korak 11: Zaključak

Ako ste stigli dovde onda ODLIČNO! Nadam se da ste ovim člankom stekli nešto vrijedno. Ovaj projekt ima mala ograničenja koja vam želim reći prije nego što ga izvršite. Evo nekih ispod:-

Nagli pokret robotske ruke:-

Dosta je naglih pokreta robotske ruke. To je zbog kašnjenja od 0,5 sekundi za prijenos informacija senzora kao servo pomaka. Čak sam oštetio 2 servo motora pa nemojte micati ruku previše brzo. Ovaj problem možete riješiti dodavanjem međukoraka između izvornog pokreta kako biste stvorili glatko kretanje.

Nema zaustavljanja kretanja baze:-

kad natjeram robota da se kreće u jednom smjeru putem mobilne aplikacije, robot se nastavlja kretati u istom smjeru čak i kad podignem prste. To je bilo neugodno jer sam uvijek morao isključiti napajanje da zaustavim kretanje. Umetnuo sam kod za zaustavljanje u aplikaciju, ali još uvijek nije uspio. To bi mogao biti problem u samoj aplikaciji. Možda to možete pokušati riješiti i javite mi.

Nema video feeda:-

Bez video feeda koji dolazi od robota do osobe, nikada se ne možemo postaviti daleko od korisnika. Ovo sam htio dodati u početku, ali zahtijevalo bi više vremena i ulaganja pa sam to ostavio.

Vi možete nastaviti ovaj projekt rješavanjem gornjeg problema. Kad to učinite, javite mi. Doviđenja

Za više projekata posjetite moju web stranicu portfelja

Drugoplasirani na natjecanju iz robotike