Fjernstyrt 6WD All Terrain Robot: 10 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

De fleste robotene jeg har bygd så langt var 4 -hjulede roboter med en lastekapasitet på flere kilo. Denne gangen bestemte jeg meg for å bygge en større robot som lett vil overvinne forskjellige hindringer på vei og vil kunne bevege seg med en belastning på minst et dusin kilo. Jeg antok også at roboten skulle klare seg i vanskelig terreng som sand, snø og steinsprut. For å gjøre det mulig, bygde jeg et 6-hjulet chassis utstyrt med 6 motorer med tilstrekkelig høy effekt og passende motorfører og strømforsyning. Jeg ønsket også at roboten min skulle kontrolleres på lang avstand (minst 200 meter), så jeg brukte en 2,4 GHz sender og mottaker av god kvalitet.

Når alle ovennevnte krav var oppfylt og de første testene var vellykkede, bestemte jeg meg for å utvide prosjektet med en manipulator og to kameraer. Takket være bildet fra kameraet kan du kontrollere roboten selv om den er ute av syne. Denne funksjonen lar robotoperatøren utføre fjernkontrolloppgaver i områder som er vanskelig tilgjengelige eller farlige for mennesker.

Fra beskrivelsen av dette prosjektet lærer du hvordan du:

• bygge et 6 -hjulet robotchassis som er i stand til å transportere minst et dusin kilo

  • lar deg transportere tyngre gjenstander
  • mulig kommersiell bruk og ikke bare en robot som leketøy!

• fjernstyre en slik robot på lang avstand

  • binde en 2,4 GHz sender med en mottaker
  • lese kommandoer fra en 2,4 GHz -mottaker via Arduino
  • kontroll av robotens posisjon

• sett forhåndsvisning fra kameraer på datamaskinen eller smarttelefonen

  implementering av trådløs langdistanse videooverføring på 5,8 GHz

Robotparametere (grunnleggende versjon):

• Utvendige mål (LxBxH): 405x340x120 mm
• Totalvekt: 5 kg
• Bakkeklaring: 45 mm

Utvidet versjon (med en manipulator og et kamera):

• Utvendige mål (LxBxH): 405x340x220 mm (robot forberedt for transport)
• Totalvekt: 6,5 kg

Trinn 1: Listen over deler og materialer

Chassiset til roboten er laget helt av aluminium og duralumin. I dette prosjektet brukte jeg 6 Monster Truck -hjul med en diameter på 125 mm, noe som gjør det enkelt å overvinne små hindringer. Roboten drives av 6 kraftige 12 V børstede likestrømsmotorer (180 o / min, 27 kg-cm) med metallgir. Som motorfører kan du bruke hvilken som helst driver som kan levere en kontinuerlig strøm på minst 10A per motor, for eksempel: VNH2SP30, BTS7960B.

Deler som trengs i dette prosjektet:

1. High Torque Gear Reducer DC Motor 12V 180RPM x6
2. 6 mm Hex DC girmotorkontakt x6
3. Nødstoppbryter x1
4. Bryter i trykknapp i rustfritt stål x2
5. 7,4V 2700mAh 10C Lipo -batteri x1
6. 11.1V 5500mAh 3S 45C Lipo -batteri x1
7. Motordriver, for eksempel: VNH2SP30 x6 eller BTS7960B x2
8. Arduino mega 2560 x1
9. Felger og dekk HSP 1:10 Monster Truck x2
10. Micro USB -kort x1

Kontroll:

1. FrSky TARANIS Q X7 2,4 GHz 7CH sender x1
2. FrSky V8FR-II 2,4 GHz mottaker x1

Materialer (chassis):

1. Duraluminiumark 2 mm tykt (LxB): 345x190 mm x2
2. L-formet vinkelbrakett i aluminium 2 mm tykk: 190x40x20 mm x2
3. C-formet aluminiumsvinkelbrakett 2 mm tykk: 341x40x20 mm x2

4. Muttere og bolter:

   • M3 10 mm x10
   • M2 6 mm x8

Verktøy:

HILDA elektrisk minibor

Utvidet versjon:

1. RunCam Split kamera x1
2. 2 aksel gimbal x1
3. Robotarm x1
4. Robot metallgriper x1
5. VL53L0X Laser ToF -sensor x1

Trinn 2: Montering av robotchassis

Montering av robotchassis er ganske enkelt. Alle trinnene er vist på bildene ovenfor. Rekkefølgen på hovedoperasjonene er som følger:

1. Bor 3 hull med en diameter på 13 mm i side -aluminiumsprofiler (hull for motorakselen)
2. Bor 6 hull med en diameter på 3 mm i side -aluminiumsprofiler (hull som fester motorene til profilen)
3. Skru likestrømsmotorene til aluminiumsprofilene på siden
4. Skru sideprofilene av aluminium med likestrømsmotorer til basen
5. Skru front- og bakprofilen til basen
6. Installer nødvendige strømbrytere og andre elektroniske komponenter (se i neste avsnitt)

Trinn 3: Tilkobling av elektroniske deler

Hovedkontrolleren i dette elektroniske systemet er Arduino Mega 2560. For å kunne kontrollere seks motorer brukte jeg to BTS7960B motordrivere (H-Bridges). Tre motorer på hver side er koblet til en motordriver. Hver av motordriverne kan lastes med strøm opptil 43A som gir tilstrekkelig kraftmargin selv for den mobile roboten som beveger seg over ulendt terreng. Det elektroniske systemet er utstyrt med to strømkilder. Den ene for å levere likestrømsmotorer og servoer (LiPo -batteri 11,1V, 5500 mAh) og den andre for å levere Arduino, bluetooth -modul, fpv -kamera og sensorer (LiPo -batteri 7,4V, 2700 mAh).

Tilkoblingene til elektroniske moduler er følgende:

BTS7960 -> Arduino Mega 2560

• MotorRight_R_EN - 22
• MotorRight_L_EN - 23
• MotorLeft_R_EN - 26
• MotorLeft_L_EN - 27
• Rpwm1 - 2
• Lpwm1 - 3
• Rpwm2 - 4
• Lpwm2 - 5
• VCC - 5V
• GND - GND

FrSky V8FR -II 2,4 GHz mottaker -> Arduino Mega 2560

• ch2 - 7 // Aileron
• ch3 - 8 // Heis
• VCC - 5V
• GND - GND

Kabelforbindelsene mellom 2,4 GHz -mottakeren og Arduino er vist i koblingsskjemaet ovenfor. Koble 5V- og GND -strømledningene fra Arduino til henholdsvis mottakerens pinner + (VCC) og - (GND). I tillegg må du koble brukte mottakerkanaler (ch2 og ch3) til Arduino digitale pins (f.eks. 7 og 8 akkurat som i programmet). Hvis du bare begynner å lære elektronikk, og du ikke vet hvordan du kobler til strømforsyning, brytere og motordriver, vil dette koblingsskjemaet fra mitt lignende prosjekt være nyttig. Før du starter robotens kontroll fra 2,4 GHz Taranis Q X7 2,4 GHz senderen, bør du tidligere binde senderen med mottakeren. Bindingsprosedyren er beskrevet i detalj i videoen min.

Trinn 4: Arduino Mega Code

Jeg har forberedt følgende eksempel på Arduino -programmer:

• RC 2,4 GHz mottaker test
• 6WD robotkontroll

Det første programmet "RC 2,4 GHz mottaker test" lar deg enkelt starte og sjekke 2,4 GHz mottakeren som er koblet til Arduino, den andre "6WD Robot Control" lar deg kontrollere robotens bevegelse. Før du kompilerer og laster opp prøveprogrammet, må du kontrollere at du har valgt "Arduino Mega 2560" som målplattform som vist ovenfor (Arduino IDE -> Tools -> Board -> Arduino Mega eller Mega 2560). Kommandoene fra Taranis Q X7 2,4 GHz sender sendes til mottakeren. Kanal 2 og 3 til mottakeren er koblet til henholdsvis Arduino digitale pinner 7 og 8. I Arduino standardbibliotek kan vi finne funksjonen "pulseIn ()" som returnerer pulslengden i mikrosekunder. Vi vil bruke den til å lese PWM (Pulse Width Modulation) signalet fra mottakeren som er proporsjonal med senderenes tilt. kontrollpinne. PulseIn () -funksjonen tar tre argumenter (pin, verdi og timeout):

• pin (int) - nummeret til pinnen du vil lese pulsen på
• verdi (int) - type puls som skal leses: enten HØY eller LAV
• timeout (int) - valgfritt antall mikrosekunder for å vente på at pulsen skal fullføres

Lesepulslengdeverdien blir deretter kartlagt til en verdi mellom -255 og 255 som representerer hastighet forover/bakover ("moveValue") eller til høyre/venstre ("turnValue"). Så, for eksempel hvis vi skyver kontrollpinnen helt fremover, bør vi få "moveValue" = 255 og skyve helt tilbake få "moveValue" = -255. Takket være denne typen kontroll kan vi regulere hastigheten på robotens bevegelse i hele området.

Trinn 5: Testing av mobilrobot

Disse videoene viser tester av mobilrobot basert på program fra forrige seksjon (Arduino Mega Code). Den første videoen viser tester av 6WD -roboten på rommet mitt. Denne roboten er i stand til å bære en last på flere kilo veldig enkelt, på videoen transporterer den 8 flasker vann tilsvarende 12 kg. Roboten kan også enkelt overvinne hindringer som oppstår på veien som fortauskanter på parkering det du kan se i den andre videoen. I begynnelsen av denne instruksjonen kan du også se hvor godt den takler i vanskelig terreng.

Trinn 6: Eksempler på designforbedringer

Du kan utvide dette prosjektet med tilleggskomponenter som:

• robot griper
• robotarm (beskrevet i denne instruksjonen)
• gimbal med kamera

Over finner du to videoer som presenterer de nevnte forbedringene. Den første videoen viser hvordan du kontrollerer et pan-tilt-kamera og en robotgriper ved bruk av Taranis Q X7 2,4 GHz sender og FrSky V8FR-II-mottaker. Neste video viser en rask introduksjon hvordan du kobler til og styrer en 2 -akset gimbal ved hjelp av det samme settet med sender og mottaker på 2,4 GHz.

Trinn 7: Robotarmjustering

Jeg lagde robotarmen tidligere og beskrev den i denne instruksjonen. Imidlertid bestemte jeg meg for å endre det opprinnelige prosjektet litt og legge til en annen grad av frihet (første) og FPV -kamera. Roboten har for tiden 4 roterende ledd:

• Tørst
• Albue
• Skulder
• Utgangspunkt

Rotasjon i 4 akser gjør det enkelt å gripe og manipulere objekter i robotens arbeidsområde. En roterende griper som utfører håndleddets rolle, lar deg plukke opp objekter plassert i forskjellige vinkler. Den var laget av følgende deler:

• LF 20MG 20 KG Digital Servo x1
• Servo brakett x1
• Duralumin sylinder med en tykkelse på 4 mm og en diameter på 50 mm
• Duralumin ark 36x44 mm og tykkelse på 2 mm
• Bolter og muttere M3 x4
• FPV -kamera - RunCam OWL Plus x1

Kameraet er plassert rett over griperen for å gjøre det lettere for føreren å ta tak i selv små gjenstander.

Trinn 8: Kontrollere robotens status og forberede transport

Robotarmen og kamerastativet er brettet, noe som gjør robottransporten mye enklere. Bakpanelet på roboten er utstyrt med 3 lysdioder. To av dem viser strømstatusen til elektronikk, motorer og servoer (på eller av). Den tredje RGB -lampen viser batteristatus og feil. For enklere programmering er roboten utstyrt med en mikro -USB -port. Denne løsningen gjør testing mye enklere uten å måtte fjerne robothuset.

Trinn 9: Test forhåndsvisning fra Wifi- og Fpv -kameraer

To kameraer ble installert på roboten. Wifi -kameraet ble plassert på en justerbar aluminiumsholder på baksiden av roboten. Et lite fpv -kamera ble plassert like over robotgriperen.

Kameraer som ble brukt i denne testen:

• RunCam OWL Plus
• XiaoMi YI Wifi -kamera

Den første videoen viser testen av begge kameraene. Utsikten fra wifi -kameraet vises på smarttelefonen og utsikten fra fpv -kameraet på den bærbare datamaskinen. Som vi kan se på videoen, er forhåndsvisningsforsinkelsen liten, og for Wifi -kameraet er denne forsinkelsen litt større.

I den andre videoen viste jeg deg trinn for trinn hvordan du får en forhåndsvisning fra 5,8 GHz fpv -kamera på datamaskinen. Bildet fra kameraet sendes fra senderen til 5,8 GHz -mottakeren. Deretter går den til en videogreper som er koblet til en bærbar datamaskin via en usb -port og til slutt vises på VLC -spilleren.