Пошаговое обучение робототехнике с помощью набора: 6 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

После нескольких месяцев создания моего собственного робота (пожалуйста, обратитесь ко всем этим) и после того, как дважды случалось, что детали выходили из строя, я решил сделать шаг назад и пересмотреть свою стратегию и направление.

Опыт, полученный в течение нескольких месяцев, временами был очень полезным, а много раз очень разочаровывающим, очень тяжелым, очень разочаровывающим. Много раз казалось, что это два шага вперед, один шаг назад.

И я предполагаю, что это связано с сочетанием нескольких вещей.

Моей целью было построить «настоящего» робота, а не игрушку. Большой, мощный робот с прочными деталями и большим количеством доступной энергии батареи, который может работать (весь день?), А также быть автономным. Что он может безопасно перемещаться по всей моей квартире, не причиняя (себе или кому-либо / чему-либо) ущерба.

В то время как я очень медленно добивался прогресса, объем исследований, проб и ошибок, пробовать то, пробовать то, отнимал очень много времени и требовал много умственной / эмоциональной энергии.

После того, как одни и те же детали вышли из строя дважды, было бы безумием просто заменить их еще раз и продолжать работу.

С тяжелым сердцем я решил вернуть текущий проект «Уоллеса» на полку, тем более что я был так близок к включению IMU в операционное программное обеспечение роботов.

Итак, что теперь делать

Так получилось, что в последнюю неделю моего проекта роботов «сделай сам» на работе я проходил онлайн-курс программного обеспечения. Курс не имеет значения - на меня произвело впечатление то, насколько он хорош. Инструктор практически вел зрителя за руку, шаг за шагом, и можно было проследить за ним, приостановить видео, выполнить задачу по программированию (только небольшую часть за раз), а затем посмотреть, насколько решение соответствует решению инструктора.

И - что еще лучше - вся серия вращается вокруг реального программного проекта, который на самом деле легко может быть полезен для реальных бизнес-потребностей веб-сайтов.

Это было так приятно, так НЕ стрессово, что не приходилось задаваться вопросом: «Чему я должен научиться дальше? Как я буду делать / изучать« X »»?

Итак, между тем, что происходило на работе, и частями, выходящими из строя дома, и тем, что я был настолько истощен объемом усилий, что мне захотелось чего-то похожего на онлайн-курс, который я проходил для работы, но чтобы это было для изучения робототехники.

Чего я НЕ хотел, так это повторения последних нескольких месяцев. Я не хотел покупать еще один комплект для роботов, а потом еще немного барахтаться, чтобы заставить его делать то, что я хочу. И мне также не нужно было полностью построенное, готовое к работе решение, потому что тогда чему я бы научился? Я уже сделал «собери своего первого робота».

Шаг 1. Робототехника…

Проблема настоящего изучения робототехники в том, что в нее вовлечено очень много всего. Это пересечение по крайней мере (если не больше) этих:

• машиностроение
• электротехника / электроника
• программная инженерия

Каждое из вышеперечисленного может быть дополнительно проработано (чего я здесь делать не буду). Дело в том, что многому нужно научиться.

Я решил пойти с двухстороннего подхода, и, таким образом, это "Руководство", которое вы, читатель, должны рассмотреть. Я решил заняться или начать в двух разных, но взаимодополняющих направлениях одновременно.

• Обзор / Улучшение / Изучение / Расширение анализа цепей постоянного и переменного тока
• Найдите курс / программу, которая представляет собой комбинацию теории / лекции и практических занятий и вращается вокруг набора роботов.

Шаг 2: Электротехника постоянного и переменного тока

Причина, по которой я хочу потратить время на изучение и обзор этой области, заключается в том, что части робота, скорее всего, вышли из строя из-за того, что я не обеспечил надлежащую защиту цепи в определенных областях. Если вы просмотрите инструкции, связанные с роботами, я все равно считаю, что они очень хороши и полезны, даже сейчас. Только определенный сегмент частей выходил из строя, и только по прошествии некоторого времени.

Если быть точным, робот включал в себя поверхность верхнего уровня, на которой было то, что я называю «вспомогательными схемами». Это схемы расширения портов GPIO и связанные с датчиками, коммутационные платы, микросхемы, распределение питания и кабели, необходимые для мониторинга и управления всеми видами датчиков, чтобы робот был безопасным и автономным.

Лишь некоторые из этих частей вышли из строя - но они БЫЛИ неисправны.

Я написал на инженерный форум и получил ответы. Меня действительно поразило количество деталей и уровень ответов: я просто не подготовлен к тому уровню робота, который имел в виду.

Существует огромная разница между небольшим роботом, у которого есть два недорогих двигателя, может быть, контроллер двигателя на 2/3 ампер, может быть, пара датчиков, которые вы можете носить в одной руке, и один, который весит более 20 фунтов и имеет очень мощные двигатели на 20 А и более 15 датчиков, которые могут нанести реальный ущерб, если что-то пойдет не так.

Итак, пришло время еще раз взглянуть на электронику постоянного и переменного тока. И я нашел этот сайт:

Математический репетитор DVD. Я обнаружил, что название немного банальное и устаревшее. Я уже много лет даже не видел CD или DVD. Верно?

Но я взглянул на это. И в конце концов подписался, и теперь я могу транслировать видео весь день, если захочу. Все по 20 долларов в месяц. Пока я рассмотрел Том 1.

Подумайте о том, чтобы быть в классе с профессором впереди, с белой доской, знакомить с предметами, развивать их, а затем практиковаться, практиковаться, практиковаться. И вот что это за сайт.

В конце концов нам пришлось обратиться к матричной алгебре, потому что в схемах было слишком много одновременных уравнений с одинаковым количеством неизвестных. Но это нормально. Он изучает алгебру ровно настолько, чтобы справиться с задачами. Если студент хочет большего, есть также отдельные курсы математической физики. Пока это была очень хорошая программа.

Я надеюсь, что к тому времени, когда я пройду эти курсы, я найду ответы на свои проблемы, связанные с выходом из строя моих деталей, и буду готов к будущей робототехнике в области электроники.

Шаг 3: Обучение и проект по робототехнике

Но вот самое лучшее. Предыдущий шаг, возможно, будет немного суховатым и бесполезным. (Хотя, когда вы пройдете определенную точку, вы сможете выбрать свои собственные части, спроектировать свою собственную схему и построить все, что захотите. Допустим, вы хотели построить (просто для удовольствия) радиопередатчик и приемник. Скажите, что вы хотели, чтобы это было с вашим собственным выбором частоты и протокола. Вы бы знали, как проектировать свои собственные схемы.)

В то же время есть чем заняться: курс робототехники. Настоящий курс робототехники.

(Если вы хотите, чтобы плата микроконтроллера выполняла только ваши собственные задачи (я составляю серию инструкций, которые могут быть полезны), сама плата для разработки MSP432 стоит относительно недорого - около 27 долларов США. Вы можете уточнить у Amazon, Digikey, Newark, Element14 или Mouser.)

Так получилось, что недавно Texas Instruments выпустила такой всеобъемлющий курс. Учебный комплект TI Robotics Systems Learning Kit. Пожалуйста, не позволяйте "комплекту" ввести вас в заблуждение. Это нечто большее, чем просто «построить еще один маленький комплект для роботов». Пожалуйста, внимательно посмотрите на эту ссылку.

Полный комплект обошелся мне в 200 долларов. Вы также можете просмотреть прикрепленное видео, которое я разместил для этого шага.

Взгляните на все эти учебные модули:

• Начиная
• Модуль 1 - Запуск кода на LaunchPad с использованием CCS (мои наблюдения в лабораторной работе 1)
• Модуль 2 - Напряжение, ток и мощность (инструкции по генератору сигналов и емкости, разработанные на основе лабораторной работы 2)
• Модуль 3 - ARM Cortex M (здесь заметки Лаборатории 3 Инструкции - сравнение сборки с "C")
• Модуль 4 - Разработка программного обеспечения с использованием MSP432 (видео примечания к лабораторной работе 4, видео № 2 лабораторной работы 4)
• Модуль 5 - Аккумулятор и регулирование напряжения
• Модуль 6 - GPIO (ознакомьтесь с инструкциями по лабораторной работе 6, часть 1, часть 2 и часть 3, но с акцентом на программирование сборки)
• Модуль 7 - Конечные автоматы (Лаборатория 7, часть 1, сборка)
• Модуль 8 - Интерфейс ввода и вывода.
• Модуль 9 - Таймер SysTick.
• Модуль 10 - Отладка систем реального времени.
• Модуль 11 - Жидкокристаллический дисплей.
• Модуль 12 - Двигатели постоянного тока
• Модуль 13 - Таймеры.
• Модуль 14 - Системы реального времени.
• Модуль 15 - Системы сбора данных.
• Модуль 16 - Тахометр
• Модуль 17 - Системы управления.
• Модуль 18 - Последовательная связь.
• Модуль 19 - Bluetooth с низким энергопотреблением.
• Модуль 20 - Wi-Fi.
• Соревнуйтесь с вызовами

Это видео от TI может сказать то, что я хотел выразить, гораздо лучше, чем я.

Шаг 4. Используйте учебную программу по робототехнике в качестве отправной точки

Хотя это непросто или не так запрещено, вы можете расширить перечень лекций, лабораторных работ, мероприятий и т. Д., Предлагаемых учебной программой.

Например, я связал некоторые другие Instructables с этим (см. Предыдущий шаг, в котором перечислены все учебные модули), где я попытался либо расширить, сделав больше с электроникой (конденсаторами), либо попытаться написать код на сборке в в дополнение к написанию на C.

Чем больше вы знакомы с программированием на ассемблере, тем лучше вы сможете стать программистом на языках более высокого уровня; лучший выбор, который вы сделаете в проектах.

Шаг 5: Arduino против MSP432 (работа в процессе)

В то время я действительно не знал этого с какой-либо уверенностью, но у меня сложилось такое впечатление … вот отрывок из статьи, который может выразить это лучше, чем я:

Различия между Arduino и MSP432401R: Теперь мы увидим, почему мы выбрали MSP432, а не очень популярную Arduino. Arduino может быть довольно простым в программировании и прототипировании из-за всех доступных API, но когда дело доходит до лучшего контроля оборудования, MSP432 имеет преимущество. С помощью CCS мы можем получить доступ не только к адресному пространству MSP432, но и к нам. может изменять значения разных регистров, что соответствующим образом влияет на разные настройки. Arduino - это не просто микроконтроллер, это фактически как оболочка вокруг микроконтроллера. Arduino похож на приготовленный пирог, тогда как MSP432 похож на сырой апельсин, который мы должны приготовить сами. Надеюсь, это проясняет различные приложения обоих из них. На начальных этапах можно использовать Arduino, но когда производительность становится критической, TI MSP432 работает намного лучше из-за контроля над оборудованием.

Этот отрывок взят отсюда.

Шаг 6: Raspberry Pi 3 B против MSP432 (работа в процессе)

Это сравнение не совсем справедливо, поскольку Pi - это действительно микрокомпьютер, а MSP - микроконтроллер.

Однако с T. I. Конечно, робототехнический комплект используется как мозг для робота.

Очевидно, у Pi намного больше памяти.

Pi, работающий под управлением стандартного Raspbian, не является ОС реального времени. Этот недостаток может проявиться, если вы хотите получить точные измерения (время) от датчика.

MSP на плате разработки включает два светодиода общего назначения (по крайней мере, один, а может и оба, RGB), и на плате также есть два универсальных кнопочных переключателя мгновенного действия.