Wifi İle Kontrol Edilen Telepresence Robotu Yapın: 11 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Bu proje, uzak bir ortamla etkileşime girebilen ve Wifi kullanarak dünyanın herhangi bir yerinden kontrol edilebilen bir robot inşa etmekle ilgilidir. Bu benim son yıl mühendislik projem ve buna rağmen elektronik, IoT ve programlama hakkında çok şey öğrendim. Bu proje, hareket etmekte zorlandıkları ve bir telepresence robotunun onlara kolayca yardımcı olabilmesi için hareket engelli kişilere odaklanmıştır.

Projenin başarılı olması için 2 sistem bulunmaktadır. Robotik eli hareket ettirmek için elinizin hareket kontrolü ve motorun tabanını kontrol eden mobil uygulama.

Aşağıda Telepresence V1 belgesi ve sunumu bulunmaktadır, böylece daha derinlemesine bir anlayış elde edeceksiniz.

İnşa Etme Zamanı!

Gereçler

Bu proje için birçok araç ve bileşene ihtiyaç vardır. Bana yaklaşık 1000 AED'ye (270$) mal oldu, bu yüzden bu bütçeye sahip olduğunuzdan emin olun. İşte ihtiyacınız olacak bileşenler: -

1. Düğüm MCU x 3
2. L298N DC Motor Sürücüsü x 1
3. 12V Güç kaynağı x 1
4. LM2596 Düşürücü Voltaj Regülatörü x 1
5. MPU9250 IMU sensörleri x 2
6. Servo Motorlar (10-20kg Tork) x 4
7. hafif ahşap 1x1m
8. 8M dişli metal çubuklar 1m x 2
9. 3D Yazıcı (30x30cm)
10. oduncu ve delici
11. Elektrik telleri, atlama telleri ve devre tahtası
12. Tam kol kol
13. 12V DC Motor (25kg.cm) x 2
14. 3 inçlik tekerlek x 1
15. 6cm lastik tekerlek, vidalı montaj x 2
16. Lehimleme kiti

Adım 1: Nasıl Çalışır?

Bu, bileşenlerin birbirleriyle nasıl iletişim kurduğunu anlamanızı sağlayan iletişim akış şemasıdır. Sadece 0,5 saniyede gerçek zamanlı mesaj gönderebilen bir IoT platformu olarak PubNub adlı Veri Aktarım Ağını kullanıyoruz! Bu, alabileceğimiz en hızlı yanıt ve robotun kolunu gerçek zamanlı olarak kontrol etmek için elimizi kullanacağımızdan projemizde bu daha da önemli.

Tüm Nodemcu'lar veri göndermek ve almak için kullanılır. Burada, Nodemcu'nun koldaki hareket sensörü verilerini PubNub'a gönderdiği ve robotik koldaki Nodemcu tarafından alınan 2 ayrı sistem vardır. baz hareketi için, mobil uygulama, joystick'ten x, y koordinatları için veri gönderir ve bu, Nodemcu tarafından motoru sürücü aracılığıyla kontrol edebilen taban üzerinde alır. Şimdilik bu kadar.

2. Adım: Tasarım

Yukarıdaki tasarım, yapının nasıl göründüğü hakkında size bir fikir verecektir. Daha iyi bir görünüm için cad dosyalarını indirebilirsiniz. Gezicinin tabanı, 2'si arkada DC motor ve bir ön tekerlek olmak üzere 3 tekerlek tarafından desteklenmektedir. Robotik kolun hareketinden dolayı tabanda dengesizlik fark ettim, bu yüzden öne 2 adet tekerlek eklemeyi düşünebilirsiniz. Alt ve üst ahşap taban, somunlarla sıkıştırılmış dişli çubuklarla desteklenir. Kilit somunu kullandığınızdan emin olun, çünkü bu, uzun vadede kalıcı olarak sıkı olmasını sağlayacaktır.

Tasarım Kaynak Dosyasını İndirin - Telepresence Tasarım

Adım 3: Kol ve Tork Hesaplamanın 3D Baskısı

Telepresence robotunun kolu, minimum miktarda filament ile kolayca 3d basılabilmesi için kutu şeklinde basit bir tasarımdır. Uzunluğu yaklaşık 40 cm, yani bir insan kolu uzunluğundadır. Robotik kolun uzunluğu, servo motorlar tarafından kaldırılan torka bağlıdır. Tasarımı ihtiyaçlarınıza göre özelleştirebilmeniz için kullandığım servo motorun özellikleri ile birlikte yukarıdaki resimde tork hesaplamasını bulabilirsiniz. Ancak, uzun vadede motora zarar vereceğinden, servo motorun maksimum torkunu kullanmaktan kaçının.

Aşağıdaki 3D Printing dosyalarını indirin, yazdırın ve ilerlemeye devam edin.

Adım 4: Taban İmalatı ve Montajı

İmalat için izleyebileceğiniz adımlar şunlardır: -

1. Testere kullanarak dişli metal çubuğu orta noktasından kesin
2. 40x30cm boyutlarında 2 ahşap parça yapmak için oduncu kullanın
3. Yukarıdaki çizimdeki gibi üst ve alt tabanda gerekli delikleri delin
4. DC motor ve tekerlekleri alt tabana takmaya başlayın
5. Üst tabanda dikdörtgen bir delik açmak için, önce delici ile dairesel bir delik açın ve ardından odun kesiciyi delikten geçirin ve bir dikdörtgen yapmak için kenarlardan düzeltin.

Sağ üstteki deliğin neden arkaya yerleştirildiğini merak ediyorsanız, bunun nedeni robotik kolu sağ köşeye merkeze yerleştirip yerleştirmeyeceğimden emin olamadığımdır. Ağırlık dengesi nedeniyle merkeze yerleştirmek daha iyi bir seçimdi.

Adım 5: Robotik Kolun Montajı

Robotik Kolun Montajı özel dikkat gerektirir. Mekanik montaj dışında servo motorun montajı yapılırken doğru açıda olmasına dikkat etmelisiniz. Üzerine herhangi bir şey monte etmeden önce servo motorun tüm motorlarda hangi açıya ayarlanacağı hakkında bir fikir vermesi için yukarıdaki şemayı izleyin. Bu parçayı doğru yapmaya çalışın, aksi takdirde tekrar monte edersiniz.

Arduino veya Nodemcu kullanarak tam servo açısını ayarlamak için aşağıdaki kod şablonunu kullanın. Bununla ilgili internette zaten çok fazla bilgi var, bu yüzden ayrıntılı olarak girmeyeceğim.

#Dahil etmek

Servo servo;

int pin =; // arduino üzerinde servo data pininin takılı olduğu pin numarasını yazalım

geçersiz kurulum() {

servo.attach(pin);

}

boşluk döngüsü () {

int açı =; //ayarlamanız gereken açı

servo.write(açı);

}

Adım 6: Kol Kontrolörünün Devresi

Kol kontrol cihazı montajının yapılması basittir. Uzun bir manşon kullandım ve sensörleri, Nodemcu & breadboard'u dikişle tutturdum. Sensörün yönünün yukarıdaki kontrolör görüntüsüyle aynı yönde olduğundan emin olun. Son olarak devre şemasını takip edin ve aşağıdaki kodu indirin.

Adım 7: Telepresence Robotunun Devresi

Devre şemasını da aynı şekilde takip edin. Kısa devreleri önlemek için kullandığınız güç kaynağının pin çıkışlarını kontrol edin. Tüm servo motorların ortalama voltajı olduğundan, dönüştürücü çıkış voltajını 7V olarak ayarlayın. Lehimleyebileceğiniz tek yer, temel DC motorun terminalleridir, çünkü çok fazla akım tüketir, bu nedenle biraz daha kalın elektrik teli ile sıkı olması gerekir. Devre tamamlandıktan sonra, daha sonra arm_subscriber.ino'yu arm ile bağlanan Nodemcu'ya ve 'base.ino'yu da Nodemcu üssüne yükleyeceksiniz.

8. Adım: Mobil Uygulama

Bu, hareketi kontrol etmek için mobil. Joystick'i hareket ettirdiğinizde joystick çemberi üzerindeki X, Y koordinatlarını Pubnub'a gönderir ve tabanda Nodemcu tarafından alınır. Bu X, Y koordinatı açıya dönüştürülür ve onu kullanarak robotun hangi yöne gideceğini bulabiliriz. Hareket, iki motorun açılıp kapanması ve yön değişimi ile yapılır. Komut İleri ise her iki motor da tam hızda ileri gider, eğer sol ise sol motor geri gider ve sağ motor ileri gider vb.

yukarıdaki işlev bir joystick yerine düğmelerle de yapılabilir, ancak motorun hızını da kontrol etmek için joystick'i seçiyorum. Ancak, etkinleştirme pinim Nodemcu ile çalışmadığı için o kısımdan ayrıldım. Her ihtimale karşı yorum olarak base.ino'ya bir hız kontrol kodu ekledim.

MIT uygulama mucidi kullanılarak düzenlenebilen.aia kaynak dosyasını aşağıda bulabilirsiniz. Bir sonraki adımda anlatacağım uygulamada temel bir yapılandırma yapmanız gerekecek.

9. Adım: Pubnub'da Hesap Oluşturun ve Anahtarları Alın

Şimdi IoT platformunuzu yapılandırmak olan son adımı yapma zamanı. Pubnub en iyisidir çünkü veri aktarımı gerçek zamanlı olarak gerçekleşir ve aktarımı yalnızca 0,5 saniye sürer. Üstelik ayda 1 milyon veri noktası gönderebilirsiniz, bu yüzden benim kişisel favori platformum.

PubNub'a gidin ve hesabınızı oluşturun. Ardından soldaki menüden Uygulamalar menülerine gidin ve sağdaki "+Yeni Uygulama Oluştur" adlı düğmeye tıklayın. Uygulamanıza isim verdikten sonra, yayıncı ve abone anahtarının yukarıdaki görüntüsünü göreceksiniz. Cihazları bağlamak için kullanacağımız şey budur.

Adım 10: Anahtarları Koda Ekleyin ve Yükleyin

Cihazın birbiriyle iletişim kurabilmesi için 4 şeye ihtiyacımız var: - pubkey, subkey, channel & wifi.

pubkey & subkey, tüm Nodemcu ve mobil uygulamalarda aynı kalacaktır. Birbiriyle haberleşen 2 cihaz aynı kanal adına sahip olmalıdır. Mobil uygulama ve baz iletişim kurduğundan, kontrolör ve robotik el için aynı kanal adına sahip olacaktır. Son olarak, başlangıçta wifi'ye bağlanabilmesi için her Nodemcu'ya wifi kimlik bilgileri koymalısınız. Kanal adını zaten ekledim, bu yüzden wifi ve pub/sub anahtarı hesabınızdan eklemeniz gereken şey.

Not: - Nodemcu, sadece ara olarak web sayfası olmadan erişilebilen wifi ile bağlanabilir. Son sunumum için bile, üniversite wifi'si sürüklendiği için mobil hotspot kullanmak zorunda kaldım.

Adım 11: Sonuç

Buraya kadar ulaştıysanız, HARİKA! Umarım bu makaleden değerli bir şeyler kazanmışsınızdır. Bu projenin, uygulamadan önce size söylemek istediğim küçük sınırlamaları var. İşte aşağıda bazıları: -

Robotik Kolun Ani Hareketi:-

Robotik kolun çok fazla ani hareketi var. Bunun nedeni, sensör bilgilerinin bir servo hareketi olarak aktarılması için 0,5 saniyelik gecikme olmasıdır. Hatta 2 servo motora zarar verdim, o yüzden kolunuzu çok hızlı hareket ettirmeyin. Düzgün hareket oluşturmak için orijinal hareket arasına ara adımlar ekleyerek bu sorunu çözebilirsiniz.

Taban hareketinin durdurulmaması: -

Bir mobil uygulama üzerinden robotu bir yönde hareket ettirdiğimde, parmaklarımı kaldırsam bile robot aynı yönde hareket etmeye devam ediyor. Hareketi durdurmak için her zaman gücü kapatmak zorunda kaldığım için bu can sıkıcıydı. Uygulamaya durdurma kodunu ekledim ama yine de çalışmadı. Uygulamanın kendisinde bir sorun olabilir. Belki çözmeyi deneyebilir ve bana haber verebilirsiniz.

Video Beslemesi Yok:-

Video beslemesi robottan insana gelmeden asla kullanıcıdan çok uzakta konuşlandıramayız. Bunu başlangıçta eklemek istedim ama daha fazla zaman ve yatırım gerektireceği için bıraktım.

Yukarıdaki sorunu çözerek bu projeyi daha da ileriye taşıyabilirsiniz. Bunu yaptığında bana haber ver. Veda

Daha fazla proje için portföy web sitemi ziyaret edin

Robotik Yarışmasında İkincilik