Robot De Tracción Diferencial (Диференциално задвижване): 10 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

La robótica de enjambre se inspira en insectos que actúan colaborativamente. Es una disciplina basada en conyntos de robots que se koordinan para realizar tareas grupeles. Los robots individuales deben ser capaces de sensar y actuar en un ambiente real. Entre las instituciones que posen plataformas para probar robótica de enjambre están Georgia Tech (Estados Unidos), Университет Олборг (Динамарка), и EPFL (Suiza). El robot consta de actuadores (llantas), el módulo de potencia, un conconto de sensores (módulo de instrumentación electrónica) y un módulo de comunicación inalámbrica.

Електронният робот е релевантен за релативация от около $ 167, сравняване на платоформата с цена от $ 1000. El diseño е модулен, ескалиращ, y fue realizado por estudiantes de la Universidad del Valle de Guatemala, durante el año 2017.

Стъпка 1: Módulos Del Robot Y Listda De Materiales

El robot se divide en tres módulos:

1. Estructura y potencia eléctrica
2. Instrumentación electrónica (sensores y la programación que los gobierna)
3. Съвместна комуникация (WiFi)

Para la elaboración del robot se requiere disponibilidad de las siguientes herramientas:

• импресора 3D
• cortadora láser
• fresadora de circuitos.

En caso de que no se cuente con ellas, se pueden solicitar servicios en línea como pcbcart за PCB, или sculpteo para impresión 3D y corte láser.

Se adjunta un archivo de Excel con con los materiales necesarios para fabricar el robot. Прецизно изчисление на $ 167 за робот се изчислява, включително и ел косто ни материали за la impresora 3D, cortadora, y fresadora.

En el listado hay materiales que se adquirieron en línea (mouser, adafruit, robotshop), por lo que se debe tomar en cuenta el tiempo de envío previo a la fabricación del robot.

Стъпка 2: Fabricación De Los Circuitos Impresos (PCB)

Електронният робот включва печатни платки. Se adjuntan los archivos Gerber para su fabricación.

1. Placa de potencia y control de motores, dos capas. Производство на PCB потенциал
2. Placa de control de sensores ultrasónicos, dos capas (Gerber PCB control ultrasonicos final.zip)
3. Платформа за управление на WiFi, Teensy, IMU*, una capa (Gerber PCB модули final.zip)

* La IMU е опционален. Se recomienda utilizar una de 9 grados de libertad con acelerómetro, giroscopio y magnetómetro. Можете да видите, че резултатите от 6 DOF не са получени, като резултатите са задоволителни.

Si no se cuenta con una fresadora de circuitos, se debe tomar en cuenta el tiempo de fabricación y de envío de un servicio en línea.

Si se desea modificar las placas antes de mandarlas a fabricar, se adjuntan los archivos para modificar las placas.

Препоръки:

Soldar de primero los componentsntes SMD mas pequeños hasta los mas grandes.

Използвайте equipo adecuado para realizar soldadura SMD.

Github del proyecto

Стъпка 3: Impresión De Piezas 3D Y Corte Láser

Para el robot son necesarias las siguientes piezas (Entre paréntesis se indica la cantidad):

Impresora 3D:

1. база ultradonicos1)
2. порта превключвател y топим (1)
3. espaciadores largos de placa de potencia y placa de sensores ultrasónicos (2)
4. espaciadores cortos de placa de potencia (4)
5. колело за топка (1)*

Cortadora láser:

1. porta bateria MDF (2)
2. основа от MDF (1)
3. Тапа де акрилико (1)

*El Ball caster е компонент на una pieza impresa y una canica que funcionará como la tercera rueda.

Se adjuntan los archivos necesarios para la impresora 3D de cada pieza y para el corte de cada pieza 2D. Solo deben de ser exporttados a stl desde inventor 2018 o sacar los archivos.stl y.pdf de la carpeta llamadafabricar.

Se adjunta también el ensamblaje en inventor (assemblyfinalultimaversion) para poder entender mejor la estructura o por si se desea modificar.

Piezas 3D y 2D

Стъпка 4: Soldadura De Componentes En Los PCB

Primero se hace la soldadura de componentsntes de superficie, del más pequeño al más grande. Luego se hace la soldadura de componentsntes throug-hole.

Препоръчвам да използвате паста y y flux. La limpieza del PCB usando acetona solo remueve la pasta.

Изисква се редовна температура на температурата на ластация от солдадура SMD, за да не са налични компоненти.

Recomendaciones adicionales para cada placa:

1. Placa de potencia: Използвайте кабели от калибър, които са спонсорирани за 1.5 amperios de carga continua за превключвател de nueve polos. Antes de colocar las baterías lipo probar si no hay corto circuito. Консултатор siempre los esquemáticos de la PCB o los diagramas de conexiones adjuntos para sabre donde colocar cada componentsnte.
2. Placa de sensores ultrasónicos: Los header macho de pines largos que interconectan con la placa de potencia deben ser soldados en la долния слой, en la горния слой debe quedar solo la parte de plástico con la menor cantidad posible de metal del pin. Los sensores ultrasónicos van montados sobre headers hembra, no se sueldan directamente en el PCB. Si no se tienen vías, se recomienda soldarlas con cable y estaño, removiendo después las puntas con un alicate.
3. Платформа за управление: Електронните дискове за печатни платки са заглавни, за да могат да се използват. Препоръчвайте самостоятелно продажба на заглавки хембра за тийнейджърска възраст, за WiFi и заглавки хембра де борове ларгос за междуинтернет връзка с ултразвукови сензори за печатни платки. (La IMU se deja opcional). Hay espacio para colocar headers que dan acceso a otros pines del Teensy, más adelante se muestra un diagrama de ellos.

Стъпка 5: Armar La Estructura

Видео инструкции:

Видео

Стъпка 6: Conexiones Eléctricas En La Placa De Potencia

Conexiones eléctricas de los motores, baterías y енкодери

Лос енкодерите са les debe retirar la resistencia R4 y en su lugar colocar estaño o un trozo de alambre, para que funcione con 3.3V.

En el diagrama se muestra la distribución de cómo deben ir las conexiones. Лос енкодерите използват резервни части за свързване на GND и 3.3V. En la placa de potencia solo hay dos pines de 3.3V y dos de GND, uno para cada енкодер. Lo más importante es el orden de las señales de los encoders en la placa de potencia. Si se desea otro orden, se debe cambiar la programación del mirocontrolador.

También es importante la conexión de motores, ya que si se intercambian las posiciones - y +, el robot irá en sentido contrario. Esto se puede arreglar modificando la programción del microcontrolador.

Conexión del switch de 9 polos y fusible

También se agrega un diagrama para conectar el switch de 9 polos a la placa de potencia, al igual que la conexión del fusible. Este switch es importante, ya que en una de las posiciones ON coloca en paralelo a las baterías para allowir la carga. En la otra pozición ON, las baterías se colocan en serie y alimentan los reguladores de voltaje de 5V y 3.3V, que distribuyen energía a todo el robot. Por eso es clave conectarlo adecuadamente.

En la línea que pasa por el pin 9 del switch (ver diagrama) se agrega el fusible de protección de 1A.

Стъпка 7: Ensamblar La Parte Superior (Sensores, WiFi Y Teensy)

1. Colocar los seis sensores ultrasónicos en su base.
2. Въведете los sensores, sosteniendo la base, en los headers hembra que se soldaron en la placa hexagonal.
3. Colocar el Teensy и el WiFi ESP8266 на модна плака. Si se desea, también se debe Introducir la IMU en los headers.
4. Въведете la placa de módulos en la placa de sensores ultrasónicos, cuidando que los headers hembra de patas largas no se doblen.
5. Въведете la parte superior en las barras roscadas, verificando que sea la orientación correcta. Solo de una forma los 12 headers macho de patas largas de la parte superior encajan con los 12 headers hembra de la placa de potencia.

Стъпка 8: Calibración De Encoders Y Verificación De Señales

Antes de iniciar las pruebas es importante calibrar los encoders.

Para ello se tienen los potenciómetros de los encoders, que ajustan la sensibilidad. Con un osciloscopio se debe observar dos señales cuadradas en cada encoder, desfasadas 90 °. Al girar la llanta manualmente hacia adelante, una señal aparece antes que la otra. Al girar la llanta hacia atrás, la señal que antes aparece antes, ahora aparece después.

Otra forma de calibrar los encoders, aunque es menos eficiente y puede demorar más tiempo, es leyendo el contador de cada llanta desde la computadora.

Se adjunta el diagrama de pines de la placa de módulos, a la que se le soldaron headers hembra como puntos de prueba para verificar las señales con un osciloscopio.

Стъпка 9: Cargar El Firmware Del Robot

За да реализирате pruebas с алгоритми за управление, препоръчайте въвеждане на фърмуера, който се добавя. Es un script de arduino que envía datos a la computadora y recibe instrucciones de ella, vía WiFi (con el módulo ESP8266).