Trinn-for-trinns utdanning i robotikk med et sett: 6 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Etter ganske mange måneder med å bygge min egen robot (se alle disse), og etter to ganger å ha feil på deler, bestemte jeg meg for å ta et skritt tilbake og tenke over strategien og retningen min.

De flere måneders erfaring var til tider veldig givende, og mange ganger veldig frustrerende, veldig vanskelig, veldig skuffende. Mange ganger virket det som to skritt frem, ett skritt tilbake.

Og jeg antar at det skyldes en kombinasjon av flere ting.

Målet mitt var å bygge en "ekte" robot - ikke et leketøy. En stor, kraftig robot, med robuste deler og mye tilgjengelig batterienergi, som kan kjøre (hele dagen?) Og også være autonom. At den trygt kunne navigere gjennom hele leiligheten min uten å forårsake (seg selv eller noen / noe) skade.

Mens jeg veldig sakte gjorde fremgang, var mengden forskning, prøving og feiling, prøv dette, prøv det, veldig tidkrevende og tok mye mental / følelsesmessig energi.

Etter at de samme delene mislyktes to ganger, ville det være galskap å bare bytte dem ut igjen og fortsette.

Det var med et tungt hjerte jeg valgte å la det nåværende "Wallace" -prosjektet gå tilbake på hyllen, spesielt siden jeg var så nær ved å innlemme en IMU i robotenes driftsprogramvare.

Så hva skal jeg gjøre nå

Det skjedde slik at jeg i løpet av den siste uken i mitt "gjør-det-selv" -robotprosjekt, tok et online programvarekurs. Kurset er irrelevant - det som gjorde inntrykk på meg var hvor bra det var. Instruktøren ledet praktisk talt betrakteren i hånden, trinn for trinn, og man kunne følge med, sette videoen på pause, gjøre programmeringsproblemet (bare et lite stykke om gangen), og deretter se hvordan ens løsning matchet instruktørens.

Og - enda bedre - hele serien dreier seg om et ekte programvareprosjekt, som faktisk er lett nyttig for virkelige nettverksbehov.

Det var så givende, så IKKE stressende, å slippe å lure på "hva skal jeg lære videre? Hvordan skulle jeg gå frem for å gjøre / lære" X ""?

Så mellom det som foregikk på jobben, og delene som mislyktes hjemme, og jeg var så utslitt av innsatsen, at jeg ønsket noe lignende som nettkurset jeg tok på jobb - men at det var for å lære robotikk.

Det jeg IKKE ønsket, er å gjenta de siste månedene. Jeg ønsket ikke å kjøpe enda et robotsett, og så flyndre rundt litt mer for å få det til å gjøre det jeg vil at det skal gjøre. Og jeg ville heller ikke ha en fullstendig bygd, klar-til-gå-løsning, for hva ville jeg da lære? Jeg har allerede gjort "samle-din-første-roboten".

Trinn 1: Robotikk er …

Problemet med virkelig å lære robotikk er at det er så mye involvert. Det er skjæringspunktet mellom minst (om ikke flere) disse:

• maskinteknikk
• elektro / elektronikk
• software engineering

Hvert av de ovennevnte kan utdypes ytterligere (som jeg ikke vil gjøre her). Poenget er: det er MYE å lære.

Jeg bestemte meg for å gå med en todelt tilnærming, og dermed denne "instruerbare", for deg leseren å vurdere. Jeg bestemte meg for å takle eller starte i to forskjellige, men komplementære retninger samtidig.

• Gjennomgå / Forbedre På / Lær / Utvid DC- og AC -kretsanalyse
• Finn et kurs / program som er en kombinasjon av teori / forelesning og hands-on, og som dreier seg om et robotsett.

Trinn 2: DC og AC Electrical Engineering

Grunnen til at jeg ønsker å bruke tid på å lære og gjennomgå dette området, er fordi robotdelene mest sannsynlig mislyktes på grunn av min mangel på å gi riktig kretsbeskyttelse i visse områder. Hvis du vurderer de robotrelaterte instruksjonene, synes jeg fortsatt de er veldig gode og nyttige, selv nå. Det var bare et visst segment av deler som sviktet, og bare etter litt tid.

For å være spesifikk, inkluderte roboten en overflate på toppnivå som det var det jeg kaller "støttekretser". Dette er GPIO-portutvidelsen og sensorrelaterte kretser, breakout-kort, sjetonger, strømdistribusjon og kabling som trengs for å overvåke og kontrollere alle slags sensorer for at roboten skal være trygg og autonom.

Det var bare noen få av delene som mislyktes - men de mislyktes.

Jeg skrev til et ingeniørforum, og jeg fikk svar. Det var mengden detaljer og nivået på svarene som virkelig slo til med meg at jeg bare ikke er forberedt på robotnivået jeg har i tankene.

Det er en verden av forskjell mellom et lite robotsett som har to rimelige motorer, kanskje en 2/3 Amp motorstyring, kanskje et par sensorer, som du kan bære i en hånd - og en som veier oppover 20 kg og har meget kraftige 20A -motorer, og oppover 15 sensorer, som kan gjøre reell skade hvis noe går galt.

Så det var på tide å ta en ny titt på DC og AC elektronikk. Og jeg fant denne siden:

Matematikklærer DVD. Jeg syntes tittelen var litt hokey og utdatert. Jeg har ikke engang sett en CD eller DVD på mange år. Ikke sant?

Men jeg tok en titt på det. Og til slutt abonnerte jeg, og nå kan jeg streame videoer hele dagen hvis jeg ønsker det. Alt for $ 20 USD per måned. Så langt har jeg dekket bind 1.

Tenk på å være i en klasse med en professor foran, med en tavle, introdusere emner, utdype dem, og så er det øvelse, øvelse, øvelse. Og det er det dette nettstedet er.

Vi måtte til slutt slå matrisealgebra fordi kretsene hadde for mange samtidige ligninger med like mange ukjente. Men det er ok. Han går over algebra akkurat nok til å komme seg gjennom problemene. Hvis studenten vil ha mer, er det også separate matematikkfysikkkurs. Det har vært et veldig bra program så langt.

Mitt håp er at når jeg kommer gjennom disse kursene, vil jeg komme frem til svarene på problemene mine med at delene mine svikter, og være klar for fremtidig robotikk innen elektronikk.

Trinn 3: Robotikkopplæring og prosjekt

Men her er den beste delen. Det forrige trinnet kan kanskje være litt tørt og ikke givende. (Selv om du, etter at du har passert et visst punkt, vil kunne velge dine egne deler, designe din egen krets og bygge hva du vil. Si at du ønsket å bygge (bare for moro skyld) en radiosender og en mottaker. Si at du ville at det skulle være med ditt eget valg av frekvens og protokoll. Du vet hvordan du designer dine egne kretser.)

Det er noe annet å gjøre samtidig: et robotikk -kurs. Et skikkelig robotikkurs.

(Hvis du bare vil at mikrokontrollerkortet skal gjøre dine egne ting (jeg lager en serie instrukser som kan være nyttige), er selve utviklingsbordet MSP432 relativt billig til rundt $ 27 USD. Du kan sjekke med Amazon, Digikey, Newark, Element14 eller Mouser.)

Det hender at Texas Instruments nylig har produsert et så omfattende kurs. TI Robotics Systems Learning Kit. Vennligst ikke la "settet" -delen lure deg. Dette er mer enn bare et "bygg enda et lite robot -sett". Ta en seriøs titt på den lenken.

Det kostet meg 200 dollar for et komplett sett. Du kan også se den vedlagte videoen jeg la for dette trinnet.

Se på alle disse læringsmodulene:

• Starter
• Modul 1 - Kjøringskode på LaunchPad ved bruk av CCS (mine observasjoner av Lab 1)
• Modul 2 - Spenning, strøm og effekt (signalgenerator og kapasitansinstruksjoner utarbeidet fra Lab 2)
• Modul 3 - ARM Cortex M (her er Lab 3 -notater Instruerbare - sammenligning av montering med "C")
• Modul 4 - Programvaredesign ved bruk av MSP432 (video av Lab 4 -notater, video #2 av Lab 4)
• Modul 5 - Batteri- og spenningsregulering
• Modul 6 - GPIO (sjekk en Lab 6 Instructable Del 1, Del 2 og Del 3, men med fokus på montering av programmering)
• Modul 7 - Finite State Machines (Lab 7 Part 1 Assembly)
• Modul 8 - Grensesnittinngang og utgang
• Modul 9 - SysTick Timer
• Modul 10 - Feilsøking i sanntidssystemer
• Modul 11 - Liquid Crystal Display
• Modul 12 - DC -motorer
• Modul 13 - Tidtakere
• Modul 14 - Systemer i sanntid
• Modul 15 - Datainnsamlingssystemer
• Modul 16 - Turteller
• Modul 17 - Kontrollsystemer
• Modul 18 - Seriell kommunikasjon
• Modul 19 - Bluetooth Low Energy
• Modul 20 - Wi -Fi
• Konkurrer utfordringer

Denne videoen fra TI kan si det jeg ønsket å uttrykke mye bedre enn jeg kan.

Trinn 4: Bruk Robotics Curriculum som et utgangspunkt

Selv om det ikke er lett, eller ikke som forbudt, kan du utvide forelesningene, laboratoriene, aktivitetene osv. Som læreplanen tilbyr.

For eksempel har jeg koblet noen andre instrukser til denne (se forrige trinn som viser alle læringsmodulene) hvor jeg prøvde å enten utvide ved å gjøre mer med elektronikken (kondensatorer), eller prøve å skrive koden i montering i i tillegg til å skrive det i C.

Jo mer du er kjent med monteringsprogrammering, desto bedre språkprogrammerer kan du bli på et høyere nivå. de bedre valgene du vil gjøre i prosjekter.

Trinn 5: Arduino mot MSP432 (pågår)

Jeg visste det egentlig ikke med sikkerhet den gangen, men jeg hadde det inntrykket … her er et utdrag fra en artikkel som kan uttrykke det bedre enn jeg kan:

Forskjeller mellom Arduino og MSP432401R: Nå skal vi se hvorfor vi valgte MSP432 i motsetning til den mye populære Arduino. Arduino kan være ganske enkelt å programmere og prototype på grunn av alle tilgjengelige API -er, men når det gjelder bedre kontroll av maskinvare, har MSP432 fordelen. Ved hjelp av CCS kan vi ikke bare få tilgang til adresserommet til MSP432, men også vi kan endre verdier for forskjellige registre som vil påvirke forskjellige innstillinger på en hensiktsmessig måte. Arduino er ikke bare en mikrokontroller, den er praktisk talt som en innpakning rundt en mikrokontroller. Arduino er som en kokt kake mens MSP432 er som en rå appelsin som vi må lage selv. Forhåpentligvis tydeliggjør dette de forskjellige applikasjonene til dem begge. For begynnelsen kan Arduino brukes, men når ytelsen blir kritisk, fungerer TI MSP432 mye bedre på grunn av kontrollen over maskinvare.

Det utdraget er hentet herfra.

Trinn 6: Raspberry Pi 3 B mot MSP432 (pågår)

Sammenligningen er egentlig ikke rettferdig, ettersom Pi virkelig er en mikrodator og MSP er en mikrokontroller.

Men med T. I. Robotics Kit -kurset, det blir brukt som hjernen til en robot.

Tydeligvis har Pi mye mer minne.

Pi, som kjører lager Raspbian, er ikke et sanntids-operativsystem. Denne ulempen kan spille inn hvis du var interessert i å få presise målinger (timing) fra en sensor.

MSP på utviklingsbordet inneholder to generelle lysdioder (minst en, kanskje begge er RGB), og brettet inneholder også to generelle øyeblikkelige trykknappbrytere.