Korak po korak obrazovanje iz robotike s kompletom: 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Nakon nekoliko mjeseci izgradnje vlastitog robota (molimo pogledajte sve ovo), i nakon što su mi dijelovi dva puta otkazali, odlučio sam napraviti korak unatrag i ponovno razmisliti o svojoj strategiji i smjeru.

Višemjesečno iskustvo ponekad je bilo vrlo nagrađivano, a mnogo puta frustrirajuće, jako teško, vrlo razočaravajuće. Mnogo puta je izgledalo kao dva koraka naprijed, jedan korak nazad.

Pretpostavljam da je to zbog kombinacije nekoliko stvari.

Moj cilj je bio izgraditi "pravog" robota, a ne igračku. Veliki, moćan robot, sa robusnim dijelovima i puno raspoložive energije iz baterije, koji bi mogao raditi (cijeli dan?), A također biti i autonoman. Da bi mogao sigurno upravljati cijelim mojim stanom bez nanošenja (sebi ili bilo kome / bilo čemu) štete.

Iako sam vrlo sporo napredovao, količina istraživanja, pokušaja i pogrešaka, pokušajte ovo, pokušajte ono, oduzimala je mnogo vremena i oduzimala je puno mentalne / emocionalne energije.

Nakon što su isti dijelovi dvaput otkazali, bilo bi ludilo samo ih zamijeniti još jednom i nastaviti dalje.

Teško sam odlučio da pustim trenutni "Wallaceov" projekat da se vrati na policu, pogotovo jer sam bio tako blizu uključivanja IMU -a u radni softver robota.

Pa šta sada učiniti

Tako se dogodilo da sam tokom posljednje sedmice svog projekta „uradi sam“robota na poslu pohađao online kurs softvera. Kurs je nebitan - ono što je na mene ostavilo utisak je koliko je dobro. Instruktor je praktično vodio gledatelja za ruku, korak po korak, i mogao je pratiti, pauzirati video, raditi programski problem (samo mali komad odjednom), a zatim vidjeti kako se nečije rješenje podudara s instruktorovim.

I - još bolje - cijela serija se vrti oko pravog softverskog projekta, koji je zapravo lako koristan za poslovne potrebe web stranica u stvarnom svijetu.

Bilo je toliko nagrađujuće, pa NIJE stresno, da se ne morate zapitati "šta sljedeće trebam naučiti? Kako bih radio / učio 'X'"?

Dakle, između onoga što se događalo na poslu, i dijelova koji su kod kuće otkazivali i mene toliko iscrpljenog količinom napora, da sam poželio nešto slično online tečaju koji sam pohađao za posao - ali da to bude za učenje robotike.

Ono što NISAM htio je ponoviti posljednjih nekoliko mjeseci. Nisam htio kupiti još jedan komplet robota, a zatim se još malo namučiti kako bih učinio ono što želim. A isto tako nisam želio potpuno izgrađeno rješenje spremno za rad jer šta bih onda naučio? Već sam uradio "assemble-your-first-robot".

Korak 1: Robotika je…

Problem sa stvarnim učenjem robotike je u tome što je toliko toga uključeno. To je sjecište barem (ako ne i više) ovih:

• mehanički inžinjering
• elektrotehničko / elektroničko inženjerstvo
• softverski inženjering

Svako od gore navedenog može se dodatno razraditi (što ovdje neću raditi). Poenta je: ima mnogo toga za naučiti.

Odlučio sam pristupiti dvosmjernom pristupu, pa samim tim i ovom "Instructable", čitatelju da razmislite. Odlučio sam se pozabaviti ili započeti u dva različita, ali komplementarna smjera istovremeno.

• Pregledajte / Poboljšajte Uključeno / Naučite / Proširite analizu krugova istosmjernih i izmjeničnih struja
• Pronađite kurs / program koji je kombinacija teorije / predavanja i praktičnog rada i koji se vrti oko kompleta robota.

Korak 2: DC i AC elektrotehnika

Razlog zbog kojeg želim potrošiti vrijeme na učenje i pregled ovog područja je taj što su dijelovi robota najvjerojatnije otkazali zbog mog nedostatka pružanja odgovarajuće zaštite kola u određenim područjima. Ako pregledate uputstva vezana za robote, i dalje mislim da su vrlo dobri i korisni, čak i sada. Samo je određeni segment dijelova otkazao, i to tek nakon nekog vremena.

Da budemo precizniji, robot je sadržavao površinu najvišeg nivoa na kojoj se nalazilo ono što ja nazivam "pomoćna kola". To su sklopovi za proširenje GPIO portova i senzori, ploče za razbijanje, čipovi, distribucija energije i kabeli potrebni za nadgledanje i kontrolu svih vrsta senzora, kako bi robot bio siguran i autonoman.

Bilo je samo nekoliko tih dijelova koji su zakazali - ali oni su bili neuspješni.

Pisao sam na inženjerski forum i dobio sam odgovore. Količina detalja i nivo odgovora koji su zaista pogodili mene jednostavno nisam spremna za nivo robota koji imam na umu.

Postoji velika razlika između malog robotskog kompleta koji ima dva jeftina motora, možda kontroler motora od 2/3 Amp, možda nekoliko senzora, koje možete nositi u jednoj ruci - i jedan koji teži 20 funti i ima vrlo snažni motori od 20A i više od 15 senzora koji mogu nanijeti stvarnu štetu ako nešto pođe po zlu.

Dakle, došlo je vrijeme da još jednom pogledamo DC i AC elektroniku. I našao sam ovu stranicu:

DVD s nastavnikom matematike. Otkrio sam da je naslov pomalo hokejski i zastario. Godinama nisam ni vidio CD ili DVD. Tačno?

Ali ja sam to pogledao. Na kraju sam se i pretplatio i sada mogu po cijele dane strimirati ako želim. Sve za 20 USD mjesečno. Do sada sam obradio Tom 1.

Zamislite da budete u razredu s profesorom sprijeda, sa bijelom pločom, uvodite predmete, razrađujete ih, a onda je to praksa, praksa, vježba. I to je ono što je ova stranica.

Na kraju smo morali pogoditi matričnu algebru jer su kola imala previše istovremenih jednadžbi sa istim brojem nepoznanica. Ali to je u redu. On prelazi algebru tek toliko da riješi probleme. Ako student želi više, postoje i zasebni kursevi matematike iz fizike. Do sada je to bio jako dobar program.

Nadam se da ću, dok prođem ove tečajeve, doći do odgovora na svoje probleme s kvarovima dijelova i biti spreman za buduću robotiku u području elektronike.

Korak 3: Obuka i projekat robotike

Ali evo najboljeg dijela. Prethodni korak može biti pomalo suh i ne isplati se. (Iako, kad prijeđete određenu točku, moći ćete izabrati vlastite dijelove, dizajnirati vlastito kolo i izgraditi sve što želite. Recite da ste htjeli izgraditi (samo za zabavu) radio predajnik i prijemnik. Recite da ste htjeli da to bude po vašem izboru frekvencije i protokola. Znali biste sami dizajnirati svoja kola.)

U isto vrijeme morate raditi još nešto: kurs robotike. Pravi kurs robotike.

(Ako samo želite da ploča mikrokontrolera radi vaše stvari (sastavljam niz instrukcija koje bi mogle biti od pomoći), sama razvojna ploča MSP432 je relativno jeftina i iznosi oko 27 USD. Možete provjeriti kod Amazon, Digikey, Newark, Element14 ili Mouser.)

Desilo se da je nedavno kompanija Texas Instruments proizvela tako opsežan kurs. Komplet za učenje TI Robotics Systems. Molimo vas da ne dozvolite da vas dio "kompleta" zavara. Ovo je više od običnog "izgraditi još jedan mali komplet robota". Molim vas da ozbiljno pogledate ovaj link.

Koštao me 200 USD za kompletan komplet. Takođe možete pogledati priloženi video koji sam stavio za ovaj korak.

Pogledajte sve ove module učenja:

• Počinjemo
• Modul 1 - Pokretanje koda na LaunchPad -u pomoću CCS -a (moja zapažanja o laboratoriju 1)
• Modul 2 - Napon, struja i snaga (generator signala i kapacitivnost Instrukcije razrađene iz Lab 2)
• Modul 3 - ARM Cortex M (evo bilješki iz Lab 3 uputstva - upoređivanje sklopa sa "C")
• Modul 4 - Dizajn softvera pomoću MSP432 (video bilješke iz Lab 4, video br. 2 iz Lab 4)
• Modul 5 - Regulacija baterije i napona
• Modul 6 - GPIO (pogledajte Lab 6 Instruktivni dio 1, dio 2 i dio 3, ali sa fokusom na programiranje sklopa)
• Modul 7 - Mašine konačnih stanja (Lab 7 Dio 1 Sastavljanje)
• Modul 8 - Povezivanje ulaza i izlaza
• Modul 9 - SysTick mjerač vremena
• Modul 10 - Otklanjanje grešaka u sistemima u stvarnom vremenu
• Modul 11 - Ekran sa tečnim kristalima
• Modul 12 - DC motori
• Modul 13 - Tajmeri
• Modul 14 - Sistemi u stvarnom vremenu
• Modul 15 - Sistemi za prikupljanje podataka
• Modul 16 - Tahometar
• Modul 17 - Sistemi upravljanja
• Modul 18 - Serijska komunikacija
• Modul 19 - Bluetooth sa niskom potrošnjom energije
• Modul 20 - Wi -Fi
• Takmičite se s izazovima

Ovaj video iz TI -a može reći ono što sam htio izraziti mnogo bolje od sebe.

Korak 4: Koristite kurikulum robotike kao polaznu tačku

Iako nije lako ili nije tako propisano, mogli biste proširiti predavanja, laboratorije, aktivnosti itd. Koje nudi nastavni plan i program.

Na primjer, povezao sam neke druge Instructables s ovim (pogledajte prethodni korak u kojem su navedeni svi moduli za učenje) gdje sam pokušao ili proširiti radeći više s elektronikom (kondenzatori), ili pokušati napisati kod u sklopu u pored pisanja na C.

Što ste više upoznati sa programiranjem sklopova, to možete biti bolji programer jezika na višem nivou; bolji izbor koji ćete napraviti u projektima.

Korak 5: Arduino vs MSP432 (rad u toku)

Tada to nisam znao sa sigurnošću, ali sam imao takav utisak … evo odlomka iz članka koji to može izraziti bolje nego ja:

Razlike između Arduina i MSP432401R: Sada ćemo vidjeti zašto smo odabrali MSP432 za razliku od popularnog Arduina. Arduino bi mogao biti prilično jednostavan za programiranje i prototip zbog svih dostupnih API -ja, ali što se tiče bolje kontrole hardvera, prednost ima MSP432. Uz pomoć CCS -a, ne samo da možemo pristupiti adresnom prostoru MSP432, već i može promijeniti vrijednosti različitih registara što će na odgovarajući način utjecati na različite postavke. Arduino nije samo mikrokontroler, on je praktički poput omotača oko mikrokontrolera. Arduino je poput kuhane pite, dok je MSP432 poput sirove naranče koju moramo sami skuhati. Nadajmo se da ovo pojašnjava različite primjene oboje. Za početne faze može se koristiti Arduino, ali kada performanse postanu kritične, TI MSP432 radi mnogo bolje zbog kontrole nad hardverom.

Taj odlomak je preuzet odavde.

Korak 6: Raspberry Pi 3 B vs MSP432 (rad u toku)

Poređenje nije fer, jer je Pi zaista mikro računar, a MSP mikrokontroler.

Međutim, s T. I. Kurs Robotics Kit, koristi se kao mozak za robota.

Očigledno, Pi ima mnogo više memorije.

Pi, koji pokreće stock Raspbian, nije OS u stvarnom vremenu. Ovaj nedostatak mogao bi doći do izražaja ako ste zainteresirani za dobivanje preciznih mjerenja (vremena) sa senzora.

MSP na razvojnoj ploči uključuje dvije LED opće namjene (najmanje jedna, možda obje su RGB), a ploča uključuje i dva trenutna prekidača opće namjene.