Napravite robota za teleprisutnost kojim se upravlja putem Wi -Fi -ja: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

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 mnogo o elektronici, IoT -u i programiranju. Ovaj je projekt fokusiran na osobe s invaliditetom kretanja jer se teško kreću pa im robot s teleprisutnošću može lako pomoći.

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

Ispod su dokument i prezentacija Telepresence V1 kako biste stekli dublje razumijevanje.

Vreme je za izgradnju!

Supplies

Za ovaj projekt potrebno je mnogo alata i komponenti. Koštalo me je oko 1000 AED (270 USD) pa se pobrinite da imate taj budžet. 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 za snižavanje x 1
5. MPU9250 IMU senzori x 2
6. Servo motori (10-20 kg obrtnog momenta) x 4
7. lagano drvo 1x1m
8. 8M metalne šipke s navojem 1m x 2
9. 3D štampač (30x30 cm)
10. drvosječa i bušilica
11. Električne žice, kratkospojne žice i matična ploča
12. Puni rukav
13. 12V DC 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 za 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 -ovi se koriste za slanje i primanje podataka. Ovdje su uključena 2 pojedinačna sistema 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: Dizajnirajte

Gornji dizajn će vam dati ideju o tome kako struktura izgleda. Da biste bolje pogledali, možete preuzeti cad datoteke. Osnovu 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 navojnim šipkama koje su u sendviču maticama. Upotrijebite sigurnosnu maticu jer ćete je tako dugotrajno čvrsto zategnuti.

Preuzmite izvornu datoteku dizajna - Telepresence Design

Korak 3: 3D štampanje proračuna ruke i momenta

Ruka robota za teleprisutnost je jednostavnog dizajna u obliku kutije tako da se može lako štampati 3D s minimalnom količinom filamenta. Njegova dužina je oko 40 cm što je jednako ljudskoj ruci. Dužina 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 na kraju dugoročno oštetiti motor.

Preuzmite datoteke za 3D štampanje u nastavku, odštampajte ih i nastavite napred.

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 napravite 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 ubacite drvosječu kroz rupu 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 sredinu. Postavljanje u središte bio je bolji izbor zbog ravnoteže težine.

Korak 5: Montaža robotske ruke

Sklapanje robotske ruke zahtijeva posebnu pažnju. 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 jer ćete ga na kraju ponovno sastaviti.

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

#include

Servo servo;

int pin =; // stavljamo pin broj gdje je pin servo podataka pričvršćen na arduino

void setup () {

servo.priključak (pin);

}

void loop () {{100} {101}

int ugao =; // kut pod kojim trebate postaviti

servo.write (ugao);

}

Korak 6: Krug upravljačkog sklopa

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

Korak 7: Krug robota za teleprisutnost

Slijedite dijagram kola 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. Kada se krug završi, kasnije ćete učitati 'arm_subscriber.ino' na Nodemcu koji se povezuje sa arm i 'base.ino' za postavljanje na osnovni Nodemcu.

Korak 8: Mobilna aplikacija

Ovo je mobilni uređaj za kontrolu kretanja. Kada pomaknete joystick, on šalje koordinate X, Y na krugu joystick -a u Pubnub i prima ga 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 punom brzinom naprijed, ako je lijevo, lijevi motor će krenuti unatrag, a desni naprijed i tako dalje.

gornja funkcija se jednostavno može izvršiti i pomoću tipki umjesto joysticka, ali ja biram joystick 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.

Možete dobiti izvornu datoteku.aia ispod koje se može urediti pomoću izumitelja aplikacija MIT -a. 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. Osim toga, možete slati 1 milion podatkovnih točaka mjesečno, pa je to moja lično omiljena platforma.

Idite na PubNub i kreirajte svoj račun. Zatim idite na izbornike aplikacija na lijevom izborniku i kliknite gumb pod nazivom "+Kreiraj 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 otpremite

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

pubkey i 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 tako da će imati isti naziv kanala sličan za kontroler i robotsku ruku. Konačno, morate staviti vjerodajnice za WiFi na svaki Nodemcu kako bi se u početku mogao povezati s WiFi -jem. 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 mrežom kojoj se može pristupiti bez web stranice kao posrednika. Čak sam i za posljednju prezentaciju morao koristiti mobilnu pristupnu točku jer se univerzitetski 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 kako bi se informacije senzora prenijele kao servo pokret. Čak sam i 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:-

kada 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 može biti problem u samoj aplikaciji. Možda možete pokušati to riješiti i javite mi.

Nema video feeda:-

Bez video feeda koji dolazi od robota do osobe, nikada se ne možemo postaviti daleko od korisnika. Htio sam ovo 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, obavijestite me. Zbogom

Za više projekata posjetite moju web stranicu portfelja

Drugoplasirani na takmičenju iz robotike