Как создать самобалансирующегося робота с дистанционным управлением на 3D-принтере: 9 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Это эволюция предыдущей версии B-robot. 100% ОТКРЫТЫЙ ИСТОЧНИК / робот Arduino. КОД, 3D-детали и электроника открыты, поэтому не стесняйтесь изменять его или создавать огромную версию робота. Если у вас есть сомнения, идеи или вам нужна помощь, воспользуйтесь сообществом B-роботов.

Новая версия содержит массу новых функций:

• Управляйте и настраивайте его с помощью смартфона / планшета через бесплатное приложение jjRobots, iOS или Android
• Google Blockly управляемый!
• Идеально, чтобы повеселиться, когда вы изучаете робототехнику (обратите внимание на задачи по робототехнике!)
• Теперь можно использовать обычные батарейки типа АА (или 3-элементную батарею LIPO). Все, что может обеспечить напряжение 9В.
• Два выхода SERVO (один используется для ARM). Управляйте двумя серво выходами, просто нажав на экран смартфона.
• Легче печатать и использовать меньше пластика
• PRO MODE можно активировать со смартфона / планшета (повышенная маневренность и скорость)
• Увеличенный диапазон WIFI (до 40 метров)
• Состояние батареи и «угол наклона» отображаются в реальном времени на экране вашего смартфона.
• Измените его роботизированное управление PID в режиме реального времени и посмотрите, как это повлияет на его поведение и производительность.

Но сначала давайте начнем с самого начала. Поскольку это Instructables, у вас могут быть некоторые элементы, необходимые для создания B-robot EVO.

Список:

• Плата управления DEVIA (эта плата упрощает настройку, поскольку она уже имеет гироскоп / акселерометры + модуль WIFI и может управлять сервоприводами и до трех шаговых двигателей). Если вы хотите изготовить свой собственный, взгляните на эту схему)
• 2 шаговых двигателя NEMA17 + кабели 14 см (пара)
• 2x драйвер шагового двигателя (A4988)
• Сервопривод с металлическими шестернями (вам понадобится рука, чтобы поднять B-робота…)
• 6 батарейных отсеков AA с переключателем ВКЛ. / ВЫКЛ.
• Болты + гайки необходимы для установки всего
• Пара нейлоновых бамперов или напечатанных на 3D-принтере (14 × 5 см)
• Двусторонний скотч, глазки…
• 2 резинки для колес: сцепление

Шаг 1. Список спецификаций и элементы

Список:

• ПЛАТА УПРАВЛЕНИЯ DEVIA: эта плата упрощает процесс настройки. Это «улучшенная» версия мощного Arduino ZERO, но с выходами управления двигателями + сервоприводами, WIFI, портом COMM, портом управляемого напряжения 12 В и датчиками. Если вы хотите «изготовить / собрать» самостоятельно, взгляните на эту схему, она поможет вам соединить все различные элементы вместе.
• 2 шаговых двигателя NEMA17 + кабели 14 см (пара). Что ж, шаговые двигатели NEMA17 с такими же характеристиками должны работать.
• 2x Драйвер шагового двигателя (A4988). Наиболее широко используемый драйвер шагового двигателя.
• Металлические шестерни СЕРВО: Вам понадобится рука, чтобы сражаться и поднимать вашего B-робота… Сервопривод с нейлоновыми шестернями не будет работать так хорошо, как предполагалось.
• 6 батарейных отсеков AA с переключателем ВКЛ / ВЫКЛ: этот футляр был встроен в раму, но вы также можете использовать LiPO батарею (3S)
• Болты + гайки, необходимые для установки: болты и гайки М3 (12x6 мм, 12x15 мм)
• Пара нейлоновых бамперов (14 × 5 см): в качестве альтернативы вы можете создать свой собственный бампер здесь и распечатать его.
• Двусторонний скотч, глазки… чтобы прикрепить IMU к мозговому экрану. Этот двухсторонний скотч подействует на IMU как шок.
• Рама: детали, напечатанные на 3D-принтере
• 2 резинки для колес: сцепление
• Ваш смартфон / планшет для управления

Если вы хотите пропустить все это и перейти к видео с руководством по сборке. кликните сюда

Шаг 2: особенности B-робота и задачи роботов

Мы создали задачи, которые нужно преодолеть с помощью B-робота, это простой способ познакомить вас с электроникой и управлением робототехникой, пока вы развлекаетесь. Мы постарались сделать все максимально доступным, используя очень распространенные элементы «MAKER World» и предоставляя бесплатные приложения для управления роботами.

B-роботом можно управлять через Google Blockly. Больше информации здесь

Параметры его поведения настраиваются в реальном времени: информация

Вы даже можете стать техником-роботом: настройте своего B.robot, чтобы выиграть гонку!

Многие производители модифицировали и добавляли детали к B-роботу. Взгляните на них здесь

Немного теории, лежащей в основе самобалансирующегося робота: здесь

Шаг 3: Если вы создадите этого робота, у вас будет почти все необходимое для создания этих роботов:

Если у вас уже есть детали, необходимые для создания этого робота, у вас уже есть 90% предметов, необходимых для создания:

• Сфера-о-бот: дружелюбный арт-робот, который может рисовать на сферических или яйцевидных объектах от размера шарика для пинг-понга до большого утиного яйца (4-9 см).
• Iboardbot: iBoardbot - это робот, подключенный к Интернету, способный писать тексты и рисовать с большой точностью.
• TheMotorized Camera Slider: слайдер камеры, управляемый смартфоном
• Аэрохоккейный робот !: Сложный аэрохоккейный робот, идеально подходящий для развлечения!
• B-робот EVO

Все они используют одинаковую электронику и вспомогательные элементы.

Шаг 4: Видео с руководством по сборке

Это первый раз, когда мы записали видео вместо того, чтобы делать «фото» руководство по сборке. Для этого робота будет проще, если вы увидите, как все подключить, и получите некоторые объяснения / советы о том, как все делать.

Здесь есть «всегда обновляемое» руководство по сборке с некоторыми советами на тот случай, если вы захотите получить за него добычу.

Шаг 5: ЗАГРУЗИТЕ КОД ARDUINO в ПЛАТУ УПРАВЛЕНИЯ DEVIA

a) Установите Arduino IDE на свой компьютер отсюда (пропустите этот шаг, если у вас уже установлена Arduino IDE). Этот код B-робота был протестирован и разработан для IDE версии 1.6.5 и более поздних версий. Если у вас возникли проблемы с компиляцией кода, сообщите нам об этом.

б) Загрузите отсюда все файлы arduino. Скопируйте файлы в папку BROBOT_EVO2_23_M0 на жестком диске

c) Скомпилируйте и отправьте код на плату управления DEVIA

1. Откройте свою Arduino IDE.
2. Откройте основной код в /BROBOT_EVO2_23_M0/BROBOT_EVO2_23_M0.ino
3. Подключите плату DEVIA с помощью кабеля USB к ПК.
4. Примечание. Если вы впервые подключаете плату Arduino к компьютеру, возможно, вам потребуется установить драйвер.
5. Выбираем плату Arduino / Genuino ZERO (собственный порт USB). В меню ИНСТРУМЕНТЫ-> доска
6. Выберите последовательный порт, который появляется в инструментах-> Последовательный порт.
7. Отправьте код на доску (кнопка ЗАГРУЗИТЬ: стрелка указывает ВПРАВО)

Выбор правильной платы перед загрузкой кода

г) Готово

Шаг 6: УПРАВЛЯЙТЕ ВАШИМ B-ROBOT EVO 2:

Пользователи Android:

Мы разработали БЕСПЛАТНОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ для управления Brobot (и будущими JJrobots) для вашего смартфона / планшета на базе Android или iOS:

Приложение для Android / iOS

Действия, которые необходимо выполнить:

1. Установите приложение управления JJRobots (для Android или iOS)
2. После включения Brobot EVO подключите свой смартфон / планшет к Wi-Fi сети B-robot EVO (пароль WIFI по умолчанию - 87654321)
3. Запустите приложение управления JJrobots и играйте со своим B-robot EVO!

Шаг 7: 3D-интерактивная модель B-робота

Интерактивная 3D-модель поможет вам составить представление о том, как выглядит B-robot EVO в собранном виде.

Шаг 8: Устранение неполадок

Мой B-робот не отвечает на команду, отправленную с моего смартфона / планшета

Убедитесь, что вы подключены к сети JJROBOTS_XX, используя правильный пароль (по умолчанию: 87654321), и ваше устройство не заблокировало трафик данных для B-робота (оставайтесь всегда подключенным к роботу)

Моему B-роботу не хватает мощности или он упал без причины

Отрегулируйте ток, подаваемый драйверами шаговых двигателей. С помощью отвертки осторожно поверните винты, указанные на фото ниже. Вращения на 10–30 градусов более чем достаточно. Вращение по часовой стрелке: увеличение мощности, подаваемой на двигатели

Мой B-робот не может стоять сам по себе

Если все в порядке, B-роботу требуется лишь небольшая помощь сервопривода, чтобы встать самостоятельно. Посмотрите это видео. Если ваш робот ведет себя не так, как на видео, отрегулируйте выходную мощность драйверов шагового двигателя (инструкции выше). Имейте в виду, что бамперы здесь выполняют две функции: защищают электронику + робота и помогают ему легко вставать.

РЕЖИМ ОТЛАДКИ

В КОДЕ B-робота есть РЕЖИМ ОТЛАДКИ. Этот РЕЖИМ позволит вам отлаживать поведение робота, если у вас возникли проблемы. Если у вас есть проблемы или вопросы, обратитесь к сообществу B-роботов. Посмотрите на строку эскиза «#define DEBUG 0 ″ и измените 0 на 1… 8 в зависимости от того, какую информацию вы хотите получить.

Больше информации в самом конце этой страницы

Шаг 9: часто задаваемые вопросы

Часто задаваемые вопросы:

Почему вы используете шаговые двигатели?

Есть несколько вариантов двигателей: DC, Бесщеточный, Шаговые … Мы выбираем шаговые двигатели, потому что они имеют достаточный крутящий момент, вы можете соединить колеса напрямую без шестерен, которые создают некоторый обратный косой ход (это обычная проблема в балансировочных роботах), у них хорошие подшипники и вы сможете точно контролировать скорость двигателей. В стандартных размерах эти двигатели дешевы (мы используем те же двигатели, что и на обычных 3D-принтерах), а драйверы дешевы и легко взаимодействуют с Arduino.

Почему вы используете соединение Wi-Fi?

Использование Wi-Fi-соединения позволяет нам работать с большим количеством устройств (смартфоны, планшеты, ПК…). Устройства Bluetooth дешевле, но их диапазон обычно меньше. Старые устройства не поддерживаются, и вы не могли легко подключить их к Интернету. Рекомендуемый нами модуль Wi-Fi позволяет нам создать точку доступа, поэтому вам не нужно использовать существующую инфраструктуру Wi-Fi (дешевые модули Wi-Fi не позволяют этого сделать). Вы можете подключить свое устройство напрямую к роботу в любом месте, но, если хотите, вы можете взломать его и использовать свою собственную инфраструктуру, чтобы управлять своим роботом (или тем, что вы создали) через Интернет из любого удаленного места в мире! (Круто, не правда ли?)

Почему БРОБОТ?

На самобалансирующихся роботов весело смотреть и играть. Самобалансирующийся робот требует датчиков и алгоритмов управления. Вы найдете все HOWTO и техническую документацию, объясняющую «закулисную жизнь» JJROBOTS. Изучите электронику и робототехнику, создав свой собственный BROBOT с нуля!. Есть несколько коммерческих решений для балансировочного робота, но здесь мы хотим поделиться знаниями и мыслями. Вы можете использовать части BROBOT для создания большего количества роботов или гаджетов, имейте в виду, что все устройства, используемые в BROBOT, являются стандартными устройствами / электроникой с большим потенциалом. В сообществе JJROBOTS мы хотим показать вам, как это сделать! Теперь вы покупаете самобалансирующегося робота, вы покупаете собственное электронное и вспомогательное оборудование! Думаете о создании робота с самонаведением по GPS? модифицированная версия BROBOT - ваш робот!

Сколько полезной нагрузки может нести БРОБОТ?

BROBOT легко перенесет ваши банки с безалкогольными напитками. Мы успешно протестировали грузоподъемность 500 г. Больший вес делает робота более нестабильным, но ведь это тоже может быть весело, не так ли?

Зачем использовать шаговые двигатели для балансировочного робота?

Есть несколько вариантов двигателей, постоянного тока, бесщеточного, шагового … Мы выбираем шаговые двигатели, потому что они имеют достаточный крутящий момент, вы можете подключать колеса напрямую без шестерен, которые создают некоторый обратный косой ход, у них хорошие подшипники, и вы можете очень сильно контролировать скорость двигателей. точно. К тому же они дешевы и драйверы тоже…

Могу ли я использовать аккумуляторные батареи Lipo?

Да, вы можете использовать стандартные батарейки AA (рекомендуется щелочные), аккумуляторные батарейки AA (например, никель-металлгидридные) или, при желании, можете использовать батарею 3S Lipo. Используйте аккумуляторы Lipo под вашу ответственность.

Какая среда выполнения BROBOT?

С перезаряжаемыми батареями AA (например, Ni-Mh 2100 мАч) вы можете рассчитывать на время работы от получаса до часа.

Мог ли BROBOT работать без модуля Wi-Fi?

Да, BROBOT мог работать и сохранять стабильность. Но, конечно, вы не сможете управлять им без модуля.

Могу ли я изменить имя сети Wi-Fi, которую генерирует BROBOT?

Да, на эскизе конфигурации вы можете изменить имя, а также некоторые другие интернет-конфигурации. Вы также можете подключить BROBOT к существующей сети Wi-Fi.

Это проект для новичка в Arduino?

Что ж, BROBOT - непростой проект для начинающих, но в нем много документации, так что у вас есть платформа для развития своих навыков. Сначала вы можете смонтировать свой BROBOT, следуя инструкциям, и он должен работать нормально, затем вы можете начать понимать некоторые части кода и, наконец, писать свои собственные фрагменты кода … Например, можно легко (для этого есть учебные пособия) написать свой код, чтобы робот автоматически перемещал руку и вращался, если вы не отправляете команду в течение 10 секунд … Более продвинутые приемы: преобразование в полностью автономного робота с препятствиями, избегая добавления SONAR, преобразование в робота с отслеживанием линии и т. д. …

Почему электроника BROBOT не такая уж и дешевая?

Мы действительно небольшой стартап (2 человека в свободное время) и теперь мы могли запускать только небольшую партию электроники. Как вы знаете, при крупносерийном производстве цена на электронику быстро падает, но мы начинаем … Если мы продадим много плат и сможем запустить более массовое производство, мы снизим цены !! JJROBOTS не рожден для того, чтобы зарабатывать деньги, наш дух - продавать «хорошие продукты», чтобы основать наши следующие проекты и распространять знания о робототехнике.