Изградете робот за телеприсъствие, контролиран чрез Wi -Fi: 11 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Този проект е за изграждане на робот, който може да взаимодейства с отдалечена среда и да се управлява от всяка точка на света, използвайки Wifi. Това е последният ми инженерен проект и въпреки това научих много за електрониката, IoT и програмирането. Този проект е фокусиран върху хора с двигателни увреждания, тъй като те трудно се движат, така че роботът за телеприсъствие може лесно да им помогне.

В рамките на проекта има 2 системи, които го правят успешен. Управление с движение на ръката ви за преместване на роботизираната ръка и мобилното приложение, което контролира основата на двигателя.

По-долу са документът и представянето на Telepresence V1, така че ще получите по-задълбочено разбиране.

Време е да го изградите!

Консумативи

За този проект са необходими много инструменти и компоненти. Това ми струваше около 1000 дирхама (270 долара), така че се уверете, че имате този бюджет. Ето компонентите, от които ще се нуждаете:-

1. Възел MCU x 3
2. L298N DC мотор драйвер x 1
3. 12V захранване x 1
4. LM2596 Регулатор на понижаващо напрежение x 1
5. MPU9250 IMU сензори x 2
6. Серво мотори (10-20 кг въртящ момент) x 4
7. лека дървесина 1x1м
8. 8M метални пръти с резба 1m x 2
9. 3D принтер (30x30 см)
10. дърворезба и сондаж
11. Електрически проводници, джъмперни проводници и макет
12. Ръкав с пълна ръка
13. 12V DC мотор (25kg.cm) x 2
14. 3-инчово колело x 1
15. 6см гумено колело с винтова стойка х 2
16. Комплект за запояване

Стъпка 1: Как работи?

Това е диаграмата на комуникационния поток, за да разберете как компонентите комуникират помежду си. Използваме мрежа за пренос на данни, наречена PubNub, като IoT платформа, която може да изпраща съобщения в реално време само за 0,5 секунди! Това е най-бързият отговор, който можем да получим и това е още по-важно в нашия проект, тъй като ще използваме ръката си, за да контролираме ръката на робота в реално време.

Всички Nodemcu се използват за изпращане и получаване на данни. Тук участват 2 отделни системи, където Nodemcu на рамото изпраща данните от сензора за движение към PubNub и това се получава от Nodemcu на роботизираната ръка. за движение на базата, мобилното приложение изпраща данните за координатите x, y от джойстика и това се получава от Nodemcu на базата, която може да управлява двигателя чрез драйвера. Това е всичко за сега.

Стъпка 2: Дизайн

Горният дизайн ще ви даде представа за това как изглежда структурата. Можете да изтеглите CAD файловете, за да видите по -добре. Основата на марсохода се поддържа от 3 колела, където 2 са DC двигател отзад и едно колело отпред. Поради движението на роботизираната ръка забелязах нестабилност в основата, така че може да помислите за добавяне на 2 колела отпред. Долната и горната дървена основа се поддържат от резбовани пръти, които са затегнати с гайки. Уверете се, че използвате контргайка, тъй като това ще я затегне постоянно за дълго време.

Изтеглете Изходен файл за дизайн - Дизайн на Telepresence

Стъпка 3: 3D отпечатване на изчисляване на ръката и въртящия момент

Рамото на робота за телеприсъствие е прост дизайн във формата на кутията, така че да може лесно да се отпечатва 3d с минимално количество нишка. Дължината му е около 40 см, което е колкото човешката ръка. Дължината на роботизираното рамо се основава на въртящия момент, повдигнат от серво моторите. Можете да намерите изчислението на въртящия момент на горното изображение заедно със спецификациите на серво мотора, който използвах, за да можете да персонализирате дизайна според вашите нужди. Но избягвайте да използвате максималния въртящ момент на серво мотора, тъй като това в крайна сметка ще повреди двигателя в дългосрочен план.

Изтеглете файловете за 3D печат по -долу, отпечатайте ги и продължете напред.

Стъпка 4: Изработка и монтаж на основата

Ето стъпките, които можете да следвате за производството:-

1. Нарежете металния прът с резба в средата с помощта на трион
2. Използвайте дърворезба, за да направите 2 дървени парчета с размери 40x30 cm
3. Пробийте необходимите дупки в горната и долната основа, както е показано на чертежа по -горе
4. Започнете да прикрепяте DC мотора и колелата на долната част на основата
5. За да направите правоъгълен отвор на горната основа, първо направете кръгъл отвор със свредлото и след това вкарайте дърворезба през отвора и го отрежете по краищата, за да направите правоъгълник.

ако се чудите защо дясната горна дупка е поставена назад, това е така, защото не бях сигурен дали ще поставя роботната ръка в десния ъгъл в центъра. Поставянето му в центъра беше по -добър избор поради баланса на теглото.

Стъпка 5: Сглобяване на роботизирана ръка

Сглобяването на роботизирана ръка изисква специално внимание. Освен механичното сглобяване, трябва да се уверите, че сервомоторът е под правилния ъгъл, когато е сглобен. Следвайте горната диаграма, за да получите представа за ъгъла на сервомотора на всички двигатели, преди да сглобите нещо отгоре. Опитайте се да оправите тази част, в противен случай ще я сглобите отново.

Използвайте долния шаблон за код, за да зададете точния ъгъл на серво с помощта на Arduino или Nodemcu. Вече има много информация за това онлайн, така че няма да навлизам подробно.

#включва

Серво серво;

int pin =; // поставяме номера на пина, където е прикрепен щифт за серво данни на arduino

void setup () {

servo.attach (щифт);

}

void loop () {

int ъгъл =; // ъгъл, под който трябва да зададете

servo.write (ъгъл);

}

Стъпка 6: Схема на контролера на рамото

Сглобяването на контролера на рамото е лесно. Използвах дълъг ръкав и прикрепих сензорите, Nodemcu и дъската с шиене. Уверете се, че ориентацията на сензора е в същата посока като горното изображение на контролера. И накрая, следвайте електрическата схема и изтеглете кода по -долу.

Стъпка 7: Схема на робота за телеприсъствие

Следвайте електрическата схема по същия начин. Проверете кръстосаните контакти на захранването, което използвате, за да избегнете късо съединение. Задайте изходното напрежение на доларовия преобразувател на 7V, тъй като това е средното напрежение на всички серво мотори. Единственото място, където можете да запоите, са клемите на базовия DC мотор, тъй като той консумира много ток, така че трябва да бъде стегнат с малко по -дебел електрически проводник. След като веригата приключи, по -късно ще качите „arm_subscriber.ino“в Nodemcu, който се свързва с arm и „base.ino“, за да бъде качен в базовия Nodemcu.

Стъпка 8: Мобилно приложение

Това е мобилният телефон за управление на движението. Когато преместите джойстика, той изпраща координатите X, Y на кръга на джойстика към Pubnub и получава от Nodemcu в основата. Тази координата X, Y се преобразува в ъгъла и с помощта на нея можем да намерим в коя посока ще се движи роботът. Движението се извършва чрез включване/изключване и смяна на посоката на двата двигателя. Ако командата е Напред, тогава и двата двигателя продължават напред с пълна скорост, ако са наляво, тогава левият двигател ще върви назад, а десният двигател напред и т.н.

горната функция може просто да се направи с бутони, вместо с джойстик, но аз избирам джойстика, за да контролирам и скоростта на двигателя. Моят щифт за активиране обаче не работи с Nodemcu, така че оставих тази част. Добавих код за контрол на скоростта в base.ino за всеки случай като коментар.

Можете да получите изходния файл.aia по -долу, който може да бъде редактиран с помощта на MIT app inventor. Ще трябва да направите основна конфигурация в приложението, която ще разкажа в следващата стъпка.

Стъпка 9: Създайте акаунт в Pubnub и вземете ключовете

Сега е време да направите последната стъпка, която е да конфигурирате вашата IoT платформа. Pubnub е най-добрият, защото прехвърлянето на данни става в реално време и отнема само 0,5 секунди за прехвърляне. Освен това можете да изпращате 1 милион точки данни на месец, така че това е моята любима платформа.

Отидете в PubNub и създайте своя акаунт. След това отидете в менютата за приложения в лявото меню и щракнете върху бутона, наречен „+Създаване на ново приложение“вдясно. След като дадете име на приложението си, ще видите горното изображение на издателския и абонатен ключ. Това ще използваме за свързване на устройствата.

Стъпка 10: Добавете ключовете към кода и качете

Нуждаем се от 4 неща, за да може устройството да комуникира помежду си:- pubkey, subkey, channel & wifi.

pubkey и subkey ще останат същите във всички Nodemcu и мобилни приложения. 2 устройства, които комуникират помежду си, трябва да имат същото име на канал. Тъй като мобилното приложение и базата комуникират, това ще има същото име на канал, подобно на контролера и роботизираната ръка. И накрая, трябва да поставите идентификационни данни за wifi на всеки Nodemcu, така че да може да се свърже с wifi в началото. Вече добавих името на канала, така че wifi и pub/sub ключ е това, което ще трябва да добавите от вашия акаунт.

Забележка:- Nodemcu може да се свързва само с wifi, който може да бъде достъпен без уеб страница като междинен. Дори за последната си презентация трябваше да използвам мобилна гореща точка, тъй като университетският wifi беше плъзгащ.

Стъпка 11: Заключение

Ако сте стигнали до тук тогава СТРАХОТНО! Надявам се, че сте спечелили нещо ценно от тази статия. Този проект има малки ограничения, които искам да ви кажа преди да го изпълните. Ето някои по-долу:-

Рязко движение на роботизирана ръка:-

Има много внезапни движения на роботизираната ръка. Това се дължи на забавяне от 0,5 секунди, за да може информацията от сензора да бъде прехвърлена като серво движение. Дори повредих 2 от серво мотора, така че не движете ръката си твърде бързо. Можете да разрешите този проблем, като добавите междинни стъпки между оригиналното движение, за да създадете плавно движение.

Без спиране на движението на основата:-

когато накарам робота да се движи в една посока чрез мобилно приложение, роботът продължава да се движи в същата посока, дори когато вдигна пръстите си. Това беше досадно, тъй като винаги трябваше да изключвам захранването, за да спра движението. Вмъкнах кода за спиране в приложението, но все още не работи. Това може да е проблем в самото приложение. Може би можете да опитате да го разрешите и да ме уведомите.

Няма видео емисия:-

Без видео емисията, идваща от робот на човек, никога не можем да разгърнем далеч от потребителя. Исках първо да добавя това, но ще ми отнеме повече време и инвестиции, така че го оставих.

Момчета, можете да продължите този проект по -нататък, като решите горния проблем. Когато го направите, уведомете ме. Сбогом

За повече проекти посетете моя уебсайт за портфолио

Вицешампион в конкурса по роботика