Kitle Robotikte Adım Adım Eğitim: 6 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Birkaç ay kendi robotumu inşa ettikten sonra (lütfen bunların tümüne bakın) ve iki kez parça arızası yaşadıktan sonra, bir adım geri atmaya ve stratejimi ve yönümü yeniden düşünmeye karar verdim.

Birkaç aylık deneyim bazen çok ödüllendiriciydi ve çoğu zaman çok sinir bozucu, çok zor, çok hayal kırıklığı yarattı. Çoğu zaman iki adım ileri, bir adım geri gibi görünüyordu.

Ve sanırım bu birkaç şeyin birleşiminden kaynaklanıyor.

Amacım oyuncak değil, "gerçek" bir robot yapmaktı. Sağlam parçalara ve bol miktarda kullanılabilir pil enerjisine sahip, (bütün gün?) çalışabilen ve aynı zamanda otonom olabilen büyük, güçlü bir robot. Tüm dairemde (kendisine veya herhangi birine / herhangi bir şeye) zarar vermeden güvenle dolaşabilmesi.

Çok yavaş ilerleme kaydederken, araştırma, deneme-yanılma, bunu dene, bunu dene, çok zaman alıcıydı ve çok fazla zihinsel / duygusal enerji aldı.

Aynı parçalar iki kez bozulduktan sonra, onları bir kez daha değiştirip yola devam etmek delilik olur.

Özellikle robotların işletim yazılımına bir IMU eklemeye çok yakın olduğumdan, şu anki "Wallace" projesinin rafa geri dönmesine izin vermek için ağır bir kalple seçtim.

Peki şimdi ne yapmalı

Öyle oldu ki, "kendin yap" robot projemin son haftasında iş yerinde bir çevrimiçi yazılım kursu alıyordum. Kurs alakasız - beni etkileyen şey, ne kadar iyi olduğuydu. Eğitmen, izleyiciyi pratik olarak, adım adım eliyle yönlendirdi ve biri onu takip edebilir, videoyu duraklatabilir, programlama problemini yapabilir (bir seferde sadece küçük bir parça) ve sonra birinin çözümünün eğitmeninkiyle nasıl eşleştiğini görebilir.

Ve - daha da iyisi - tüm seri, gerçek dünyadaki web sitesi iş ihtiyaçları için gerçekten kolayca yararlı olan gerçek bir yazılım projesi etrafında dönüyor.

O kadar ödüllendiriciydi, o kadar stresli DEĞİLDİ, "sırada ne öğrenmeliyim? 'X'i yapmak/öğrenmek için nasıl bir yol izlemeliyim" diye düşünmek zorunda kalmamak?

Yani, işte olanlarla, evde başarısız olan kısımlar ve benim çok çaba sarf ettiğim için çok yorgun olmam arasında, iş için aldığım çevrimiçi kursa benzer bir şey diledim - ama bunun robotik öğrenmek için olmasını istedim..

İSTEDİĞİM şey, son birkaç ayı tekrarlamaktı. Henüz başka bir robot kiti satın almak istemedim ve sonra yapmasını istediğim şeyi yapması için biraz daha bocaladım. Ayrıca tamamen oluşturulmuş, kullanıma hazır bir çözüm de istemiyordum çünkü o zaman ne öğrenecektim? Ben zaten "ilk robotunuzu monte edin"i yaptım.

Adım 1: Robotik…

Gerçekten robotik öğrenmenin sorunu, işin içinde çok fazla şeyin olması. En azından (daha fazla değilse) bunların kesişimidir:

• makine Mühendisliği
• elektrik / elektronik mühendisliği
• yazılım Mühendisliği

Yukarıdakilerin her biri daha fazla detaylandırılabilir (ki burada yapmayacağım). Mesele şu ki: öğrenecek çok şey var.

Okuyucunun düşünmesi için iki yönlü bir yaklaşımla ve dolayısıyla bu "Eğitilebilir" ile gitmeye karar verdim. Aynı anda iki farklı ama birbirini tamamlayan yönde mücadele etmeye veya başlamaya karar verdim.

• İncele / İyileştir / Öğren / DC ve AC devre analizini genişlet
• Teori / ders ve uygulamalı bir arada olan ve bir robot kiti etrafında dönen bir Kurs / Program bulun.

Adım 2: DC ve AC Elektrik Mühendisliği

Bu alanı öğrenmek ve gözden geçirmek için zaman harcamak istememin nedeni, belirli alanlarda uygun devre korumaları sağlamadığım için robot parçalarının büyük olasılıkla başarısız olmasıdır. Robotla ilgili Instructables'ı incelerseniz, şu anda bile hala çok iyi ve kullanışlı olduklarını düşünüyorum. Başarısız olan sadece belirli bir parça parçasıydı ve sadece bir süre sonra.

Spesifik olmak gerekirse, robot, üzerinde "destek devresi" dediğim şeyin bulunduğu üst düzey bir yüzey içeriyordu. Bunlar, robotun güvenli ve otonom olması için her türlü sensörü izlemek ve kontrol etmek için gereken GPIO bağlantı noktası genişletme ve sensörle ilgili devreler, devre kartları, yongalar, güç dağıtımı ve kablolamadır.

Bu parçalardan sadece birkaçı başarısız oldu - ama başarısız oldular.

Bir mühendislik forumuna yazdım ve yanıtlar aldım. Aklımdaki robot düzeyine henüz hazır olmadığım için beni asıl şaşırtan ayrıntı miktarı ve yanıtların düzeyiydi.

Bir elinizde taşıyabileceğiniz iki ucuz motor, belki 2/3 Amp motor kontrolörü, belki birkaç sensör içeren küçük bir robot kiti ile 20 libreden daha ağır olan ve çok güçlü 20A motorlar ve bir şeyler ters giderse gerçek hasar verebilen 15'ten fazla sensör.

Bu nedenle, DC ve AC elektroniğine bir kez daha bakmanın zamanı gelmişti. Ve bu siteyi buldum:

Matematik Öğretmeni DVD'si. Başlığı biraz hokey ve modası geçmiş buldum. Yıllardır bir CD veya DVD bile görmedim. Doğru?

Ama şöyle bir baktım. Ve sonunda abone oldum ve şimdi istersem gün boyu video akışı yapabilirim. Hepsi ayda 20 ABD Doları karşılığında. Şimdiye kadar Cilt 1'i ele aldım.

Önde bir profesör, beyaz tahtalı bir sınıfta olduğunuzu, konuları tanıttığınızı, onları detaylandırdığınızı düşünün ve sonra pratik, pratik, pratik. Ve bu site budur.

Sonunda matris cebirine vurmak zorunda kaldık çünkü devrelerde aynı sayıda bilinmeyenli çok fazla eşzamanlı denklem vardı. Ama sorun değil. Cebirin üzerinden ancak problemlerin üstesinden gelebilecek kadar geçer. Öğrenci daha fazlasını istiyorsa ayrı matematik fiziği dersleri de vardır. Şimdiye kadar çok iyi bir program oldu.

Umuyorum ki, bu kursları bitirdiğimde, parçalarımdaki arızalarla ilgili sorunlarıma cevaplara ulaşacağım ve elektronik alanında geleceğin robotiklerine hazır olacağım.

Adım 3: Robotik Eğitimi ve Projesi

Ama işte en iyi kısım. Önceki adım belki biraz kuru olabilir ve ödüllendirici olmayabilir. (Gerçi belli bir noktayı geçtikten sonra, kendi parçalarınızı seçebilecek, kendi devrenizi tasarlayabilecek ve istediğinizi yapabileceksiniz. Diyelim ki (sadece eğlence için) bir radyo vericisi ve alıcısı yapmak istiyorsunuz. Bunun kendi frekans ve protokol seçiminizle olmasını istediğinizi söyleyin. Kendi devrelerinizi nasıl tasarlayacağınızı bilirsiniz.)

Aynı zamanda yapacak başka bir şey daha var: robotik kursu. Gerçek bir robotik kursu.

(Yalnızca mikro denetleyici kartının kendi işinizi yapmasını istiyorsanız (yardımcı olabilecek bir dizi Instructables oluşturuyorum), MSP432 geliştirme kartının kendisi 27 USD civarında nispeten ucuzdur. Amazon, Digikey ile kontrol edebilirsiniz, Newark, Element14 veya Mouser.)

Öyle oluyor ki, son zamanlarda, Texas Instruments böyle kapsamlı bir kurs üretti. TI Robotik Sistemler Öğrenme Kiti. Lütfen "kit" kısmı sizi yanıltmasın. Bu, "başka bir küçük robot kiti inşa etmekten" daha fazlasıdır. Lütfen bu linke ciddi bir göz atın.

Tam bir kit için bana 200 USD'ye mal oldu. Bu Adım için koyduğum ekteki videoyu da izleyebilirsiniz.

Tüm bu öğrenme modüllerine bakın:

• Başlarken
• Modül 1 - CCS kullanarak LaunchPad'de Kod Çalıştırma (Lab 1 ile ilgili gözlemlerim)
• Modül 2 - Gerilim, Akım ve Güç (Lab 2'de detaylandırılmış sinyal üreteci ve kapasitans Talimatları)
• Modül 3 - ARM Cortex M (işte Lab 3, Instructable notları - montajı "C" ile karşılaştırma)
• Modül 4 - MSP432 kullanarak Yazılım Tasarımı (Lab 4 notlarının videosu, Lab 4'ün 2. videosu)
• Modül 5 - Akü ve Voltaj Düzenlemesi
• Modül 6 - GPIO (Lab 6 Eğitilebilir Kısım 1, Kısım 2 ve Kısım 3'e bakın ancak montaj programlamaya odaklanın)
• Modül 7 - Sonlu Durum Makineleri (Lab 7 Kısım 1 Montajı)
• Modül 8 - Giriş ve Çıkış Arayüzleme
• Modül 9 - SysTick Zamanlayıcı
• Modül 10 - Gerçek Zamanlı Sistemlerde Hata Ayıklama
• Modül 11 - Sıvı Kristal Ekran
• Modül 12 - DC Motorlar
• Modül 13 - Zamanlayıcılar
• Modül 14 - Gerçek Zamanlı Sistemler
• Modül 15 - Veri Toplama Sistemleri
• Modül 16 - Takometre
• Modül 17 - Kontrol Sistemleri
• Modül 18 - Seri Haberleşme
• Modül 19 - Bluetooth Düşük Enerji
• Modül 20 - Wi-Fi
• Mücadele Mücadeleleri

TI'den gelen bu video, anlatmak istediklerimi benden çok daha iyi anlatabiliyor.

Adım 4: Robotik Müfredatını Başlangıç Noktası Olarak Kullanın

Kolay olmasa veya yasaklandığı gibi olmasa da müfredatın sunduğu dersleri, laboratuvarları, etkinlikleri vb. genişletebilirsiniz.

Örneğin, diğer bazı Eğitilebilir Öğeleri buna bağladım (tüm öğrenme modüllerini listeleyen önceki Adıma bakın), burada ya elektronikle (kapasitörler) daha fazlasını yaparak genişletmeye çalıştım ya da kodu Assembly'de yazmaya çalıştım. C ile yazmanın yanı sıra.

Assembly programlamaya ne kadar aşina olursanız, o kadar yüksek seviyeli dil programcısı olabilirsiniz; projelerde yapacağınız daha iyi seçimler.

Adım 5: Arduino Vs MSP432 (devam ediyor)

O zamanlar bunu tam olarak bilmiyordum, ama öyle bir izlenime kapıldım… işte bunu benden daha iyi ifade edebilecek bir makaleden bir alıntı:

Arduino ve MSP432401R arasındaki farklar: Şimdi, çok popüler Arduino'nun aksine neden MSP432'yi seçtiğimizi göreceğiz. Arduino, mevcut tüm API'ler nedeniyle programlamak ve prototip yapmak oldukça basit olabilir, ancak daha iyi donanım kontrolü söz konusu olduğunda, MSP432 avantajına sahiptir. CCS yardımıyla, sadece MSP432'nin adres alanına erişemeyiz, aynı zamanda farklı ayarları uygun şekilde etkileyecek farklı kayıtların değerlerini değiştirebilir. Arduino sadece bir mikrodenetleyici değildir, sanal olarak bir mikrodenetleyicinin etrafındaki sarmalayıcı gibidir. Arduino pişmiş bir turta gibidir, MSP432 ise kendimiz pişirmemiz gereken çiğ bir portakal gibidir. Umarım bu, her ikisinin de farklı uygulamalarını açıklığa kavuşturur. Başlangıç aşamaları için Arduino kullanılabilir, ancak performans kritik hale geldiğinde, donanım üzerindeki kontrol nedeniyle TI MSP432 çok daha iyi çalışır.

O alıntı buradan alınmıştır.

Adım 6: Raspberry Pi 3 B Vs MSP432 (çalışma devam ediyor)

Pi gerçekten bir mikro bilgisayar ve MSP bir mikro denetleyici olduğu için karşılaştırma gerçekten adil değil.

Ancak T. I. Robotik Kit kursu, bir robotun beyni olarak kullanılıyor.

Açıkçası, Pi'nin çok daha fazla hafızası var.

Raspbian stokunu çalıştıran Pi, gerçek zamanlı bir işletim sistemi değil. Bir sensörden kesin ölçümler (zamanlama) almakla ilgileniyorsanız, bu dezavantaj devreye girebilir.

Geliştirme kartındaki MSP iki genel amaçlı LED içerir (en az biri, belki ikisi de RGB'dir) ve kart ayrıca iki genel amaçlı anlık basma düğmesi anahtarı içerir.