Robot De Tracción Diferencial (Diferencijalni pogon): 10 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

La robótica de enjambre se inspira en insectos que actúan colaborativamente. Es una disciplina basada en conjuntos de robots que se koordinan para realizar tareas grupeles. Los roboti individuales deben ser capaces de sensar y actuar en un ambiente real. Entre las instituciones que posen plataformas para probar robótica de enjambre están Georgia Tech (Estados Unidos), Sveučilište Aalborg (Dinamarca), i EPFL (Suiza). El robot consta de actuadores (llantas), el módulo de potencia, un consonto de sensores (módulo de instrumentación electrónica) y un módulo de comunicación inalámbrica.

El robot je relevantan u odnosu na relativne cijene, otprilike 167 USD, u usporedbi s plataformama za puder u iznosu od 1000 USD. El diseño es modularno, eskalabilno, y fue realizado por estudiantes de la Universidad del Valle de Guatemala, durante el año 2017.

Korak 1: Módulos Del Robot Y Popis materijala

Robot se dijeli na sljedeći način:

1. Estructura y potencia eléctrica
2. Instrumentación electrónica (sensores y la programación que los gobierna)
3. Zajednička komunikacija (WiFi)

Para la elaboración del robot se requiere disponibilidad de las siguientes herramientas:

• impresora 3D
• cortadora láser
• fresadora de circuitos.

En caso de que no se cuente con ellas, se pueden solicitar servicios en línea como pcbcart para PCB, o sculpteo para impresión 3D y corte láser.

Se adjunta un archivo de Excel con los materiales necesarios para fabricar el robot. El precio kalkulira 167 USD za robota koji računa da je uključio el costo ni materiales za la impresora 3D, cortadora i fresadora.

En el listado hay materiales que se adquirieron en línea (mouser, adafruit, robotshop), por lo que se debe tomar en cuenta el tiempo de envío previo a la fabricación del robot.

Korak 2: Fabricación De Los Circuitos Impresos (PCB)

Roboti uključuju PCB. Se adjuntan los archivos Gerber para su fabricación.

1. Placa de potencia y control de motores, dos capas. Proizvodnja PCB potencijala
2. Placa de control de sensores ultrasónicos, dos capas (Gerber PCB control ultrasonicos final.zip)
3. Upravljajte WiFi, Teensy, IMU*, mogućnostima (Gerber PCB moduli final.zip)

* La IMU es opcional. Se recomienda utilizar una de 9 grados de libertad con acelerómetro, giroscopio y magnetómetro. Serealizaron pruebas con una de 6 DOF y no se obtuvieron resultados satisfactorios.

Si no se cuenta con una fresadora de circuitos, se debe tomar en cuenta el tiempo de fabricación y de envío de un servicio en línea.

Si se desea modificar las placas antes de mandarlas a fabricar, se adjuntan los archivos para modificar las placas.

Preporuka:

Soldar de primero los components SMD mas pequeños hasta los mas grandes.

Upotrijebite equipo adecuado para realizar soldadura SMD.

Github del proyecto

Korak 3: Impresión De Piezas 3D Y Corte Láser

Para el robot son necesarias las siguientes piezas (Entre paréntesis se indica la cantidad):

Impresora 3D:

1. bazni ultradonicos1)
2. porta sklopka y topljiva (1)
3. espaciadores largos de placa de potencia y placa de sensores ultrasónicos (2)
4. espaciadores cortos de placa de potencia (4)
5. kotačić (1)*

Cortadora láser:

1. porta bateria MDF (2)
2. baza od MDF -a (1)
3. Tapa de acrílico (1)

*El Ball kotačić je komponenta una una pieza impresa y una canica que funcionará como la tercera rueda.

Se adjuntan los archivos necesarios para la impresora 3D de cada pieza y para el corte de cada pieza 2D. Solo deben de ser exporttados a stl desde inventor 2018 o sacar los archivos.stl y.pdf de la carpeta llamadafabricar.

Se adjunta también el ensamblaje en inventor (assemblyfinalultimaversion) para poder entender mejor la estructura o por si se desea modificar.

Piezas 3D y 2D

Korak 4: Soldadura De Componentes En Los PCB

Primero se hace la soldadura de componentsntes de superficie, del más pequeño al más grande. Luego se hace la soldadura de componentsntes throug-hole.

Se recomienda usar tjestenina y no flux. La limpieza del PCB usando acetona solo remueve la pasta.

Važno je redovito la temperatura de la estación de soldadura SMD, bez dañar los komponenti.

Recomendaciones adicionales para cada placa:

1. Placa de potencia: Upotrijebite kabele za kalibar koji su spojeni sa 1,5 amperio de carga continua za el switch de nueve polos. Antes de colocar las baterías lipo probar si no hay corto circuito. Konzultar siempre los esquemáticos de la PCB o los diagramas de conexiones adjuntos para sabre donde colocar cada componentsnte. Mas detalles en: Fabricación de robot
2. Placa de sensores ultrasónicos: Los header macho de pines largos que interconectan con la placa de potencia deben ser soldados en la spodnji sloj, en la gornji sloj debe quedar solo la parte de plástico con la menor cantidad posible de metal del pin. Los sensores ultrasónicos van montados sobre headers hembra, no se sueldan directamente en el PCB. Si no se tienen vías, se recomienda soldarlas con cable y estaño, removiendo después las puntas con un alicate.
3. Placa de módulos: El diseño del PCB tiene headers adicionales que son opcionales. Preporučujemo solo prodaju los headers hembra para el teensy, para el WiFi y headers hembra de pines largos za la interconexión con el PCB de sensores ultrasónicos. (La IMU se deja opcional). Hay espacio para colocar headers que dan acceso a otros pines del Teensy, más adelante se muestra un diagrama de ellos.

Korak 5: Armar La Estructura

Video instrukcije:

Video

Korak 6: Conexiones Eléctricas En La Placa De Potencia

Conexiones eléctricas de los motores, baterías y enkoderi

A los enkoderi se les debe retirar la resistencia R4 y en su lugar colocar estaño o un trozo de alambre, para que funcione con 3.3V.

En el diagrama se muestra la distribución de cómo deben ir las conexiones. Los enkoderi koriste rezervne konekcije za GND i 3.3V. En la placa de potencia solo hay dos pines de 3.3V y dos de GND, uno para cada enkoder. Lo más importante es el orden de las señales de los encoders en la placa de potencia. Si se desea otro orden, se debe cambiar la programación del mirocontrolador.

También es importante la conexión de motores, ya que si se interkambijski las posiciones - y +, el robot irá en sentido contrario. Esto se puede arreglar modificando la programción del microcontrolador.

Conexión del switch de 9 polos y fusible

También se agrega un diagrama para conectar el switch de 9 polos a la placa de potencia, al igual que la conexión del fusible. Este switch es importante, ya que en una de las posiciones ON coloca en paralelo a las baterías para allowir la carga. En la otra pozición ON, las baterías se colocan en serie y alimentan los regulatores de voltaje de 5V y 3.3V, que distribuyen energía a todo el robot. Por eso es clave conectarlo adecuadamente.

En la línea que pasa por el pin 9 del switch (ver diagrama) se agrega el fusible de protección de 1A.

Korak 7: Ensamblar La Parte Superior (senzori, WiFi Y tinejdžerski)

1. Colocar los seis sensores ultrasónicos en su base.
2. Predstavite los sensores, sosteniendo la base, en los headers hembra que se soldaron en la placa hexagonal.
3. Colocar el Teensy i WiFi WiFi ESP8266 na placa de módulos. Si se desea, también se debe predstavila la IMU en los zaglavlja.
4. Predstavite la placa de módulos en la placa de sensores ultrasónicos, cuidando que los headers hembra de patas largas no se doblen.
5. Upoznajte la parte superior en las barras roscadas, verificando que sea la orientación correcta. Solo de una forma los 12 zaglavlja macho de patas largas de la parte superior encajan con los 12 zaglavlja hembra de la placa de potencia.

Korak 8: Calibración De Encoders Y Verificación De Señales

Antes de iniciar las pruebas es importante calibrar los encoders.

Para ello se tienen los potenciómetros de los encoders, que ajustan la sensibilidad. Con un osciloscopio se debe observar dos señales cuadradas en cada encoder, desfasadas 90 °. Al girar la llanta manualmente hacia adelante, una señal aparece antes que la otra. Al girar la llanta hacia atrás, la señal que antes aparece antes, ahora aparece después.

Otra forma de calibrar los encoders, aunque es menos eficiente y puede demorar más tiempo, es leyendo el contador de cada llanta desde la computadora.

Se adjunta el diagrama de pines de la placa de módulos, a la que se le soldaron headers hembra como puntos de prueba para verificar las señales con un osciloscopio.

Korak 9: Cargar El Firmware Del Robot

Para realizar pruebas con algoritmos de control, se preporučuje cargar el firmware que se adjunta. Es un script de arduino que envía datos a la computadora y recibe instrucciones de ella, via WiFi (con el módulo ESP8266).