Uzaktan Kumandalı 6WD Tüm Arazi Robotu: 10 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Şimdiye kadar yaptığım robotların çoğu, birkaç kilogram yük kapasitesine sahip 4 tekerlekli robotlardı. Bu sefer, yolundaki çeşitli engelleri kolayca aşacak ve en az bir düzine kiloluk bir yükle hareket edebilecek daha büyük bir robot yapmaya karar verdim. Ayrıca robotun kum, kar ve moloz gibi zorlu arazilerle başa çıkabilmesi gerektiğini varsaydım. Bunu mümkün kılmak için, yeterli yüksek güçlü 6 motor ve uygun motor sürücüsü ve güç kaynağı ile donatılmış 6 tekerlekli bir şasi yaptım. Ayrıca robotumun uzun bir mesafeden (en az 200 metre) kontrol edilmesini istedim, bu yüzden kaliteli bir 2.4GHz verici ve alıcı kullandım.

Yukarıdaki tüm gereksinimler karşılandıktan ve ilk testler başarılı olduktan sonra, projeyi bir manipülatör ve iki kamera ile genişletmeye karar verdim. Kameradan alınan görüntü sayesinde robotu görüş alanı dışında olsa bile kontrol edebiliyorsunuz. Bu özellik, robot operatörünün erişilmesi zor veya insanlar için tehlikeli olan alanlarda uzaktan inceleme görevleri gerçekleştirmesini sağlar.

Bu projenin açıklamasından şunları nasıl yapacağınızı öğreneceksiniz:

• en az bir düzine kilo taşıyabilen 6 tekerlekli robot şasisi yapın

  • daha ağır eşyaları taşımanıza izin verir
  • olası ticari kullanım ve oyuncak olarak sadece bir robot değil!

• böyle bir robotu uzun bir mesafeden uzaktan kontrol edin

  • 2.4 GHz'lik bir vericiyi bir alıcıya bağlayın
  • Arduino üzerinden 2.4 GHz alıcıdan komutları oku
  • robotun konumunun kontrolü

• bilgisayarınızdaki veya akıllı telefonunuzdaki kameralardan önizlemeyi ayarlayın

  5.8 GHz'de kablosuz uzun menzilli video iletiminin uygulanması

Robot parametreleri (temel sürüm):

• Dış boyutlar (UxGxY): 405x340x120 mm
• Toplam ağırlık: 5 kg
• Yerden yükseklik: 45 mm

Genişletilmiş versiyon (bir manipülatör ve bir kamera ile):

• Dış ölçüler (UxGxY): 405x340x220 mm (taşıma için hazırlanmış robot)
• Toplam ağırlık: 6,5 kg

Adım 1: Parça ve Malzeme Listesi

Robotun kasası tamamen alüminyum ve duraluminden yapılmıştır. Bu projede küçük engellerin üstesinden gelmeyi kolaylaştıran 125 mm çapında 6 Monster Truck tekerleği kullandım. Robot, metal dişlilere sahip 6 adet yüksek güçlü 12 V fırçalı DC motor (180 RPM, 27 kg-cm) ile tahrik edilmektedir. Bir motor sürücüsü olarak, motor başına en az 10A sürekli akım sağlayabilen herhangi bir sürücüyü kullanabilirsiniz, örneğin: VNH2SP30, BTS7960B.

Bu projede ihtiyaç duyulan parçalar:

1. Yüksek Torklu Dişli Redüktör DC Motor 12V 180RPM x6
2. 6mm Hex DC Dişli Motor Konnektörü x6
3. Acil Durdurma Anahtarı x1
4. Paslanmaz Çelik Güç Buton Anahtarı x2
5. 7.4V 2700mAh 10C Lipo Pil x1
6. 11.1V 5500mAh 3S 45C Lipo Pil x1
7. Motor Sürücüsü ör.: VNH2SP30 x6 veya BTS7960B x2
8. Arduino mega 2560x1
9. Jant ve Lastikler HSP 1:10 Canavar Kamyon x2
10. Mikro USB Kartı x1

Kontrol:

1. FrSky TARANIS Q X7 2.4GHz 7CH Verici x1
2. FrSky V8FR-II 2.4GHz Alıcı x1

Malzemeler (şasi):

1. Duralumin levha 2 mm kalınlığında (LxW): 345x190 mm x2
2. 2 mm kalınlığında L şeklinde alüminyum köşebent: 190x40x20 mm x2
3. C-şekilli alüminyum köşebent 2 mm kalınlığında: 341x40x20 mm x2

4. Somunlar ve cıvatalar:

   • M3 10 mm x10
   • M2 6 mm x8

Aletler:

HILDA Elektrikli Mini Matkap

Genişletilmiş versiyon:

1. RunCam Bölünmüş kamera x1
2. 2 eksenli gimbal x1
3. Robotik Kol x1
4. Robot metal tutucu x1

5. VL53L0X Lazer ToF Sensörü x1

Adım 2: Robot Kasasının Montajı

Robot şasesinin montajı oldukça kolaydır. Tüm adımlar yukarıdaki fotoğraflarda gösterilmiştir. Ana işlemlerin sırası aşağıdaki gibidir:

1. Yan alüminyum profillerde 13 mm çapında 3 delik açın (Motor mili için delikler)
2. Yan alüminyum profillerde 3 mm çapında 6 adet delik (Motorları profile bağlayan delikler)
3. DC motorları yan alüminyum profillere vidalayın
4. Yan alüminyum profilleri DC motorlarla tabana vidalayın
5. Ön ve arka profili tabana vidalayın
6. Gerekli güç anahtarlarını ve diğer elektronik bileşenleri takın (bir sonraki bölüme bakın)

Adım 3: Elektronik Parçaların Bağlantısı

Bu elektronik sistemdeki ana kontrolör Arduino Mega 2560'tır. Altı motoru kontrol edebilmek için iki adet BTS7960B Motor Sürücüsü (H-Bridges) kullandım. Her iki tarafta üç motor bir motor sürücüsüne bağlanmıştır. Motor Sürücülerinin her biri, engebeli arazide hareket eden mobil robot için bile yeterli bir güç marjı sağlayan 43A'ya kadar akımla yüklenebilir. Elektronik sistem iki güç kaynağı ile donatılmıştır. Biri DC motorları ve servoları beslemek için (LiPo pil 11.1V, 5500 mAh), diğeri Arduino, bluetooth modülü, fpv kamera ve sensörleri (LiPo pil 7.4V, 2700 mAh) beslemek için.

Elektronik modüllerin bağlantıları aşağıdaki gibidir:

BTS7960 -> Arduino Mega 2560

• MotorRight_R_TR - 22
• MotorRight_L_TR - 23
• MotorLeft_R_TR - 26
• MotorLeft_L_TR - 27
• Rpwm1 - 2
• Lpwm1 - 3
• Rpwm2 - 4
• Lpwm2 - 5
• VCC - 5V
• GND - GND

FrSky V8FR-II 2.4GHz Alıcı -> Arduino Mega 2560

• 2. bölüm - 7 // Aileron
• ch3 - 8 // Asansör
• VCC - 5V
• GND - GND

2.4 GHz alıcı ile Arduino arasındaki kablolu bağlantılar yukarıdaki bağlantı şemasında gösterilmiştir. Arduino'dan gelen 5V ve GND güç kablolarını sırasıyla alıcının + (VCC) ve - (GND) pinlerine bağlayın. Ayrıca kullanılan alıcı kanallarını (ch2 ve ch3) Arduino dijital pinlerine (örn. programdaki gibi 7 ve 8) bağlamanız gerekir. Elektronik öğrenmeye yeni başlıyorsanız ve güç kaynağı, anahtarlar ve motor sürücüsünü nasıl bağlayacağınızı bilmiyorsanız, benzer projemden bu bağlantı şeması yardımcı olacaktır. Robotun kontrolünü 2.4 GHz Taranis Q X7 2.4GHz vericiden başlatmadan önce vericiyi alıcıya bağlamanız gerekir. Bağlama prosedürü videomda detaylı olarak anlatılmaktadır.

Adım 4: Arduino Mega Kodu

Aşağıdaki örnek Arduino programlarını hazırladım:

• RC 2.4GHz Alıcı Testi
• 6WD Robot Kontrolü

İlk program "RC 2.4GHz Alıcı Testi", Arduino'ya bağlı 2.4 GHz alıcıyı kolayca başlatmanızı ve kontrol etmenizi sağlar, ikinci "6WD Robot Kontrolü" robotun hareketini kontrol etmenizi sağlar. Örnek programı derlemeden ve yüklemeden önce, yukarıda gösterildiği gibi hedef platform olarak "Arduino Mega 2560" seçtiğinizden emin olun (Arduino IDE -> Tools -> Board -> Arduino Mega veya Mega 2560). Taranis Q X7 2.4 GHz vericiden gelen komutlar alıcıya gönderilir. Alıcının 2. ve 3. kanalları sırasıyla Arduino dijital pinleri 7 ve 8'e bağlanır. Arduino standart kütüphanesinde, darbenin uzunluğunu mikrosaniye cinsinden döndüren "pulseIn()" fonksiyonunu bulabiliriz. Bunu, vericinin eğimi ile orantılı olan alıcıdan gelen PWM (Darbe Genişliği Modülasyonu) sinyalini okumak için kullanacağız. kontrol çubuğu. pulseIn() işlevi üç bağımsız değişken alır (pin, değer ve zaman aşımı):

• pin (int) - nabzı okumak istediğiniz pinin numarası
• değer (int) - okunacak darbe türü: YÜKSEK veya DÜŞÜK
• timeout (int) - darbenin tamamlanmasını beklemek için isteğe bağlı mikrosaniye sayısı

Okunan darbe uzunluğu değeri daha sonra ileri/geri ("moveValue") veya sağa/sola dönüş ("turnValue") hızını temsil eden -255 ile 255 arasında bir değere eşlenir. Örneğin, kontrol çubuğunu tamamen ileri itersek "moveValue" = 255'i ve tamamen geri iterek "moveValue" = -255'i almalıyız. Bu tip kontrol sayesinde robotun hareket hızını tam aralıkta düzenleyebiliyoruz.

Adım 5: Mobil Robotun Test Edilmesi

Bu videolar, önceki bölümdeki (Arduino Mega Kodu) programa dayalı mobil robot testlerini göstermektedir. İlk video, odamdaki 6WD robotun testlerini gösteriyor. Birkaç kiloluk yükü çok rahat bir şekilde taşıyabilen bu robot, videoda 12 kg'a eşdeğer 8 şişe suyu taşıyor. Robot, ikinci videoda gördüğünüz gibi park ederken karşılaştığı kaldırımlar gibi yolda karşılaştığı engelleri de kolayca aşabiliyor. Bu talimatın başında, zorlu arazide ne kadar iyi başa çıktığını da görebilirsiniz.

Adım 6: Tasarım İyileştirmelerine Örnekler

Bu projeyi aşağıdakiler gibi ek bileşenlerle genişletebilirsiniz:

• robot tutucu
• robotik kol (bu talimatta açıklanmıştır)
• kameralı gimbal

Yukarıda bahsedilen iyileştirmeleri sunan iki video bulacaksınız. İlk video, Taranis Q X7 2.4GHz verici ve FrSky V8FR-II alıcı kullanılarak bir pan-tilt kameranın ve bir robot tutucunun nasıl kontrol edileceğini gösterir. Sonraki video, 2,4 GHz'de aynı verici ve alıcı setini kullanarak 2 eksenli bir gimbalin nasıl bağlanacağını ve kontrol edileceğini hızlı bir şekilde gösterir.

Adım 7: Robot Kol Ayarı

Robot kolunu daha önce yaptım ve bu talimatta anlattım. Ancak, orijinal projeyi biraz değiştirmeye ve başka bir serbestlik derecesi (wirst) ve FPV kamera eklemeye karar verdim. Robot şu anda 4 döner mafsala sahiptir:

• Bilek
• Kaş
• Omuz
• Temel

4 eksende dönüş, robotun çalışma alanındaki nesnelerin kolay kavranmasını ve manipüle edilmesini sağlar. Bileğin görevini yerine getiren döner bir tutucu, farklı açılarda yerleştirilmiş nesneleri tutmanıza olanak tanır. Aşağıdaki parçalardan yapılmıştır:

• LF 20MG 20 KG Dijital Servo x1
• Servo Braketi x1
• 4 mm kalınlığında ve 50 mm çapında duralumin silindir
• Duralumin levha 36x44 mm ve 2 mm kalınlık
• Cıvata ve somunlar M3 x4
• FPV kamera - RunCam OWL Plus x1

Kamera, operatörün küçük nesneleri bile tutmasını kolaylaştırmak için doğrudan tutucunun üzerine yerleştirilmiştir.

Adım 8: Robotun Durumunu Kontrol Etme ve Taşımaya Hazırlanma

Robot kolu ve kamera ayağı katlanır, bu da robotun taşınmasını çok daha basit hale getirir. Robotun arka paneli 3 LED ile donatılmıştır. Bunlardan ikisi elektroniklerin, motorların ve servoların (açık veya kapalı) güç durumunu gösterir. Üçüncü RGB LED, pil durumunu ve arızayı gösterir. Daha kolay programlama için robot bir mikro USB bağlantı noktası ile donatılmıştır. Bu çözüm, robot muhafazasını çıkarmaya gerek kalmadan testi çok daha kolay hale getirir.

9. Adım: Wifi ve Fpv Kameralardan Önizlemeyi Test Etme

Robota iki kamera yerleştirildi. Wifi kamera, robotun arkasındaki ayarlanabilir bir alüminyum tutucuya yerleştirildi. Robot tutucunun hemen üstüne küçük bir fpv kamera yerleştirildi.

Bu testte kullanılan kameralar:

• RunCam OWL Plus
• XiaoMi YI Wifi kamera

İlk video her iki kameranın testini gösteriyor. Wifi kameradan gelen görüntü akıllı telefonda ve fpv kameradan gelen görüntü dizüstü bilgisayarda görüntülenir. Videoda gördüğümüz gibi, önizleme gecikmesi küçüktür ve Wifi kamera için bu gecikme biraz daha fazladır.

İkinci videoda adım adım bilgisayarınızda 5.8 GHz fpv kameradan ön izleme nasıl alınır onu gösterdim. Kameradan gelen görüntü, vericiden 5.8 GHz alıcıya gönderilir. Ardından, bir usb bağlantı noktası aracılığıyla dizüstü bilgisayara bağlı bir video yakalayıcıya gider ve sonunda VLC oynatıcıda görüntülenir.