Telepräsenzroboter: Basisplattform (Teil 1) – Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

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Ein Telepräsenz-Roboter ist eine Art Roboter, der über das Internet ferngesteuert werden kann und als Ersatz für jemand anderen fungiert. Wenn Sie zum Beispiel in New York sind, aber physisch mit einem Team von Leuten in Kalifornien interagieren möchten, können Sie einen Telepräsenz-Roboter in Kalifornien anrufen und den Roboter als Ihren Stellvertreter beauftragen. Dies ist der erste Teil einer Sieben -Teil instructables Serie. In den nächsten beiden Instructables werden wir die grundlegende elektromechanische Roboterplattform aufbauen. Diese Plattform wird später mit Sensoren und zusätzlicher Steuerelektronik erweitert. Im Zentrum dieses Sockels steht eine Kunststoffbox, die sowohl Struktur bietet als auch internen Platz für die Aufbewahrung von Elektronik bietet. Das Design verwendet zwei zentrale Antriebsräder, die an durchgehenden Servos befestigt sind, die es ermöglichen, sich vorwärts, rückwärts und an Ort und Stelle zu bewegen. Um ein seitliches Kippen zu verhindern, sind zwei Stuhlgleiter aus Metall integriert. Das Ganze wird von einem Arduino gesteuert. Um mehr über die Themen dieser Projektreihe zu erfahren, besuchen Sie die Robot Class, Electronics Class und Arduino Class.

Schritt 1: Materialien

Da es sich um ein zweiteiliges Projekt handelt, habe ich alle Teile in eine Liste aufgenommen. Die Teile für die zweite Hälfte werden in dieser Lektion wiederholt. Sie benötigen: (x2) Kontinuierliche Rotationsservos (x1) Standardservo (x1) Arduino (x1) 4 x AA-Batteriehalter (x1) 2 x AA-Batteriehalter (x6.)) AA-Batterie (x1) M-Typ-Netzstecker (x2) Lenkrollen (x1) Kunststoffbox (x1) Selfie-Stick (x1) 1/2 "Deckenplattenflansch (x1) Metallkleiderbügel (x2) 1/4-20 x 7/8 "x 1-1/4" Basisschieber (x4) 1/4-20 Muttern (x1) Verschiedene Schrumpfschläuche (x1) Verschiedene Kabelbinder

Schritt 2: Bohren Sie das Servohorn

Erweitern Sie die äußersten Löcher der beiden Endlos-Rotationsservos mit einem 1/8 -Bohrer.

Schritt 3: Markieren und bohren

Zentrieren Sie das Servohorn auf einer der 3 Radnaben und markieren Sie die Befestigungslöcher des Servos. Bohren Sie diese Markierungen mit einem 1/8 'Bohrer. Wiederholen Sie dies für das zweite Rad.

Schritt 4: Anhängen

Befestigen Sie die Räder mit einem Reißverschluss an den entsprechenden Servohörnern und schneiden Sie überschüssige Kabelbinderenden ab.

Schritt 5: Verbinden Sie die Motoren

Verwenden Sie die Befestigungslöcher des Motors, und binden Sie die beiden durchgehenden Servos so fest, dass sie gespiegelt sind. Diese Konfiguration mag einfach erscheinen, ist aber eigentlich ein ziemlich robuster Antriebsstrang für den Roboter.

Schritt 6: Markieren Sie die Radöffnungen

Wir müssen zwei Rechtecke in die Mitte des Deckels schneiden, um die Räder hindurchzuführen. Finden Sie die Mitte des Tupperware-Deckels, indem Sie ein X von Ecke zu Ecke zeichnen. Der Schnittpunkt dieses X ist der Mittelpunkt. Messen Sie von der Mitte aus 1-1 / 4 "nach innen in Richtung einer der längsten Kanten und machen Sie eine Markierung. Spiegeln Sie diese auf der gegenüberliegenden Seite gut. Schließlich messen Sie von jeder der inneren Markierungen 1-1 / 2 "nach außen zur langen Kante und machen Sie drei äußere Markierungen, um die äußere Kante der Schnittlinien zu dilineieren. Bitte beachten Sie, dass ich diese Maße nicht markiert habe, weil Sie fluchten perfekt mit der Mulde im Deckel für den Kartonrand. Sie sollten einen Umriss von zwei 1-1/2" x 3" Kartons haben. Diese werden für die Räder sein.

Schritt 7: Schneiden Sie die Öffnungen

Verwenden Sie die Markierungen als Richtlinie und schneiden Sie mit einem Cutter oder einer ähnlichen Klinge zwei rechteckige Radöffnungen von 1-1/2" x 3" aus.

Schritt 8: Markieren und bohren

Platzieren Sie die Motorbaugruppe so in der Mitte des Deckels, dass die Räder mittig in den beiden rechteckigen Löchern sitzen und keine der Kanten berühren. Wenn Sie sicher sind, dass Sie die richtige Radpositionierung erreicht haben, machen Sie auf jeder Seite jedes der Motoren eine Markierung. Dies dient als Bohrführungen für Löcher, die verwendet werden, um die Motoren mit einem Reißverschluss an den Deckel zu binden. Sobald die Markierungen gemacht sind, bohren Sie jedes dieser Löcher mit einem 3/16 Bohrer.

Schritt 9: Befestigen Sie die Antriebsräder

Befestigen Sie die Servomotoren mit den entsprechenden Befestigungslöchern fest am Deckel. Schneiden Sie die überschüssigen Kabelbinderenden ab. Indem wir die Motoren in der Mitte des Roboters montiert haben, haben wir eine robuste Antriebsbaugruppe geschaffen. Unser Roboter wird nicht nur vorwärts und rückwärts fahren, sondern sich auch in beide Richtungen drehen können. Tatsächlich kann der Roboter während der Fahrt nicht nur nach links oder rechts auslenken, indem er die Geschwindigkeiten der Motoren variiert, sondern er kann auch an Ort und Stelle schwenken. Dies wird erreicht, indem die Motoren mit gleicher Geschwindigkeit in entgegengesetzte Richtungen gedreht werden. Aufgrund dieser Fähigkeit kann der Roboter auch in engen Räumen navigieren.

Schritt 10: Bereiten Sie die Schieberegler vor

Bereiten Sie die Gleiter vor, indem Sie 1/4-20 Muttern ungefähr auf halber Höhe der Gewindebolzen eindrehen. Diese Gleiter werden zum Nivellieren des Roboters verwendet und müssen möglicherweise später eingestellt werden, damit der Roboter reibungslos ohne Kippen fahren kann.

Schritt 11: Schieber bohren und befestigen

Etwa 1-1 / 2 "von jeder der kurzen Kanten der Box nach innen eine Markierung in der Mitte machen. Bohren Sie durch diese Markierungen mit einem 1/4 "Bohrer. Führen Sie die Schieber durch die Löcher und befestigen Sie sie mit 1/4 " -20 Muttern. Diese werden verwendet, um den Roboter im Gleichgewicht zu halten. Sie sollten nicht so hoch sein, dass die Antriebsräder Probleme mit der Bodenoberfläche haben, noch so niedrig, dass der Roboter hin und her wackelt. Sie müssen wahrscheinlich die Höhe dieser Teile anpassen, wenn Sie sehen, wie Ihr Roboter arbeitet.

Schritt 12: Die Schaltung

Die Schaltung ist ziemlich einfach. Es besteht aus zwei Servos mit kontinuierlicher Rotation, einem Standard-Servo, einem Arduino und einem 9-V-Netzteil. Der einzig knifflige Teil dieser Schaltung ist eigentlich das 9-V-Netzteil. Anstatt ein einzelner Batteriehalter zu sein, handelt es sich tatsächlich um einen 6-V- und einen 3-V-Batteriehalter in Reihe, um einen 9-V-Batteriehalter zu erstellen. Der Grund dafür ist, dass die Servos eine 6-V-Stromquelle benötigen und der Arduino eine 9-V-Stromquelle benötigt. Um beide mit Strom zu versorgen, verbinden wir ein Kabel mit der Stelle, an der die 6V- und 3V-Versorgung miteinander verlötet sind. Dieses Kabel liefert 6V an die Motoren, während das rote Kabel, das von der 3V-Versorgung kommt, tatsächlich die 9V-Versorgung ist, die das Arduino benötigt. Sie alle teilen den gleichen Boden. Dies mag sehr verwirrend erscheinen, aber wenn Sie genau hinschauen, werden Sie feststellen, dass es eigentlich ziemlich einfach ist.

Schritt 13: Strom- und Erdungskabel

In unserer Schaltung muss der 6-V-Stromanschluss in drei Richtungen und der Masseanschluss in vier Richtungen geteilt werden. Dazu werden drei rote Vollkerndrähte an einen einzigen roten Vollkerndraht gelötet Ader schwarzer Draht zu vier massiven schwarzen Drähten.

Wir verwenden Vollkerndraht, da sie größtenteils in Servobuchsen gesteckt werden müssen.

Schneiden Sie zunächst die entsprechende Anzahl von Drähten ab und isolieren Sie jeweils ein Ende ein wenig.

Verdrehen Sie die Enden der Drähte.

Löten Sie diese Verbindung.

Zum Schluss ein Stück Schrumpfschlauch über die Verbindung stülpen und anschmelzen, um sie zu isolieren.

Du hast jetzt zwei Kabelbäume gelötet.

Schritt 14: Anschließen des Kabelbaums

Löten Sie das rote Kabel vom 4 x AA-Batteriehalter, das schwarze Kabel vom 2 x AA-Batteriehalter und das einzelne rote Kabel vom Stromkabelbaum zusammen. Isolieren Sie diese Verbindung mit Schrumpfschlauch. Dies dient als 6-V-Stromanschluss für die Servos. Als nächstes löten Sie das schwarze Kabel vom 4 X AA-Batteriehalter an das einzelne schwarze Kabel vom Massekabelbaum. Isolieren Sie diese ebenfalls mit Schrumpfschlauch. Dadurch wird eine Masseverbindung für die gesamte Schaltung hergestellt.

Schritt 15: Schließen Sie den Netzstecker an

Drehen Sie die Schutzabdeckung vom Stecker auseinander und schieben Sie die Abdeckung so auf einen der schwarzen Drähte des Kabelbaums, dass sie später wieder verdrillt werden kann. Löten Sie das schwarze Kabel an den äußeren Anschluss des Steckers. Löten Sie ein 6 rotes Volladerkabel zum mittleren Anschluss des Steckers. Drehen Sie die Abdeckung wieder auf den Stecker, um Ihre Verbindungen zu isolieren.

Schritt 16: Stellen Sie die 9V-Verbindung her

Löten Sie das andere Ende des roten Kabels, das am Netzstecker befestigt ist, an das rote Kabel des Akkus und isolieren Sie es mit Schrumpfschlauch.

Schritt 17: Montieren Sie die Batteriehalter

Platzieren Sie die Batteriehalter auf einer Seite des Kastendeckels und markieren Sie ihre Befestigungslöcher mit einem Permanentmarker. Bohren Sie diese Markierungen mit einem 1/8 -Bohrer. Zum Schluss befestigen Sie die Batteriehalter mit 4-40 Flachkopfschrauben am Deckel und Nüsse.

Schritt 18: Programmieren Sie das Arduino

Der folgende Arduino-Testcode ermöglicht es dem Roboter, vorwärts, rückwärts, links und rechts zu fahren. Es dient nur zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der stufenlosen Servomotoren. Wir werden diesen Code im Laufe der Entwicklung des Roboters weiter modifizieren und erweitern.

/*

Telepresence Robot - Drive Wheel Test Code Code, der die Vorwärts-, Rückwärts-, Rechts- und Linksfunktionalität der Telepräsenz-Roboterbasis testet. */ // Fügen Sie die Servobibliothek hinzu #include // Sagen Sie dem Arduino, dass es kontinuierliche Servos gibt Servo ContinuousServo1; Servo ContinuousServo2; Void setup () {// Befestigen Sie die kontinuierlichen Servos an den Pins 6 und 7 ContinuousServo1.attach (6); ContinuousServo2.attach(7); // Starten Sie die kontinuierlichen Servos in einer angehaltenen Position // wenn sie sich weiter leicht drehen, // ändern Sie diese Zahlen, bis sie ContinuousServo1.write (94) stoppen; ContinuousServo2.write(94); aufrechtzuerhalten. Void Schleife () { // Wähle eine Zufallszahl zwischen 0 und 3 int range = random (4); // Schaltet Routinen basierend auf der gerade ausgewählten Zufallszahl um. switch (range) { // Wenn 0 ausgewählt ist, nach rechts drehen und für einen zweiten Fall pausieren 0: right(); Verzögerung (500); stopFahren(); Verzögerung (1000); brechen; // Wenn 1 ausgewählt ist, links abbiegen und für einen zweiten Fall pausieren 1: left(); Verzögerung (500); stopFahren(); Verzögerung (1000); brechen; // Wenn 2 ausgewählt ist, gehe vorwärts und halte für einen zweiten Fall an 2: forward(); Verzögerung (500); stopFahren(); Verzögerung (1000); brechen; // Wenn 3 ausgewählt ist, gehe zurück und halte für einen zweiten Fall an 3: rückwärts (); Verzögerung (500); stopFahren(); Verzögerung (1000); brechen; } // Pause für eine Millisekunde für Stabilität der Codeverzögerung(1); } // Funktion zum Stoppen des Fahrens Void stopDriving () { ContinuousServo1.write (94); ContinuousServo2.write(94); } // Funktion zum Vorwärtsfahren Void forward () { ContinuousServo1.write (84); ContinuousServo2.write(104); } // Funktion zum Rückwärtsfahren void rückwärts () { ContinuousServo1.write (104); ContinuousServo2.write(84); } // Funktion zum Fahren nach rechts void right () { ContinuousServo1.write (104); ContinuousServo2.write(104); } // Funktion zum Fahren nach links void left () { ContinuousServo1.write (84); ContinuousServo2.write(84); }

Schritt 19: Befestigen Sie das Arduino

Platzieren Sie den Arduino an einer beliebigen Stelle auf der Unterseite der Box. Markieren Sie beide Befestigungslöcher des Arduino und machen Sie eine weitere Markierung direkt außerhalb der Kante der Platine neben jedem der Befestigungslöcher. Grundsätzlich machen Sie zwei Löcher, um das Arduino-Board mit dem Reißverschluss an die Plastikbox zu binden. Bohren Sie alle diese Markierungen. Verwenden Sie die Löcher, um das Arduino an die Innenseite der Box zu binden. Schneiden Sie wie üblich überschüssige Kabelbinder ab.

Schritt 20: Stecken Sie die Drähte ein

Jetzt ist es an der Zeit, alles miteinander zu verbinden. Stecken Sie die roten 6-V-Kabel in die Buchse des Servomotors, die seinem roten Kabel entspricht. Stecken Sie die Erdungskabel in die entsprechende schwarze Kabelbuchse richtet sich mit dem weißen Draht aus. Verbinden Sie das andere Ende eines der grünen Drähte mit Pin 6 und das andere mit Pin 7. Schließlich stecken Sie den 9-V-Netzstecker in die Barrel-Buchse des Arduino.

Schritt 21: Batterien einlegen

Legen Sie die Batterien in die Batteriehalterungen ein. Denken Sie daran, dass sich die Räder dabei durchdrehen.

Schritt 22: Befestigen Sie den Deckel

Setzen Sie den Deckel auf und schließen Sie ihn. Sie sollten jetzt eine sehr einfache Roboterplattform haben, die nach vorne, hinten, links und rechts fährt. Wir werden dies in den kommenden Lektionen weiter ausbauen.

Schritt 23: Fehlerbehebung

Wenn es nicht funktioniert, überprüfen Sie Ihre Verkabelung anhand des Schaltplans. Wenn es immer noch nicht funktioniert, laden Sie den Code erneut hoch. Wenn auch dies nicht funktioniert, überprüfen Sie, ob das grüne Licht am Arduino leuchtet. Wenn dies nicht der Fall ist, besorgen Sie sich neue Batterien. Wenn es meistens funktioniert, aber zwischen den Bewegungen nicht vollständig zum Stillstand kommt, müssen Sie die Trimmung anpassen. Mit anderen Worten, der Nullpunkt am Motor ist nicht perfekt konfiguriert, sodass es nie eine neutrale Position geben wird, die ihn anhält. Um dies zu beheben, verfeinern Sie die kleine Schraubklemme auf der Rückseite des Servos und drehen Sie sie sehr vorsichtig, bis der Motor aufhört, sich zu drehen (im Pausenzustand). Dies kann einen Moment dauern, um einfach perfekt zu werden. In der nächsten Anleitung in der Serie werden wir einen servo-verstellbaren Telefonhalter anbringen.