Τι χρειάζεστε για να δημιουργήσετε το δικό σας αυτόνομο ρομπότ

Θέλατε ποτέ να φτιάξετε το δικό σας ρομπότ; Δεν είναι τόσο δύσκολο όσο νομίζετε, είτε χρησιμοποιώντας ένα κιτ είτε μια σειρά τυπικών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων.

Το κύριο εμπόδιο είναι η πλοήγηση στον εκπληκτικό αριθμό διαθέσιμων επιλογών για την κατασκευή τροχοφόρου ρομπότ, όπως ο μικροελεγκτής, το σασί, οι κινητήρες και οι αισθητήρες. Η ευκολότερη επιλογή είναι να αγοράσετε ένα πλήρες κιτ ρομπότ, αλλά αν θέλετε να δημιουργήσετε ένα προσαρμοσμένο ρομπότ, σας παίρνουμε βήμα προς βήμα τις κύριες επιλογές που πρέπει να κάνετε.

1. Μικροελεγκτής / SBC

Το ρομπότ σας θα χρειαστεί έναν ηλεκτρονικό «εγκέφαλο» για τον έλεγχο όλων των λειτουργιών του, συμπεριλαμβανομένης της κίνησης. Δύο από τις πιο δημοφιλείς επιλογές είναι το Raspberry Pi και το Arduino.

Το Raspberry Pi είναι ένας υπολογιστής μονής πλακέτας (SBC) με μικροεπεξεργαστή Arm που μπορεί να τρέξει ένα πλήρες λειτουργικό σύστημα Linux. Το κύριο όφελος για την κατασκευή ρομπότ είναι ότι είναι πιο ισχυρό από έναν μικροελεγκτή όπως το Arduino

, επιτρέποντάς σας να εκτελείτε πιο περίπλοκα προγράμματα. Αυτό είναι ιδανικό για αναγνώριση προσώπου και άλλες μορφές AI, ώστε να μπορείτε να δημιουργήσετε ένα πραγματικά έξυπνο ρομπότ.

Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι ότι μπορείτε να το προγραμματίσετε σε σχεδόν οποιαδήποτε γλώσσα. Ένα από τα πιο δημοφιλή για τη ρομποτική στο Python, το οποίο είναι λιγότερο τρομακτικό από το C για τους αρχάριους στην κωδικοποίηση.

Το Arduino, από την άλλη πλευρά, είναι ιδανικό για απλούστερα έργα ρομποτικής. Εκτός από το χαμηλότερο κόστος, χρησιμοποιεί λιγότερη ενέργεια, οπότε χρειάζεται περισσότερος χρόνος για την αποστράγγιση μιας φορητής τράπεζας τροφοδοσίας ή μπαταρίας.

Ενώ κανονικά προγραμματίζεται σε C χρησιμοποιώντας το Arduino IDE σε υπολογιστή, είναι δυνατό να χρησιμοποιήσετε ένα γραφικό IDE που ονομάζεται Xod για τον έλεγχο των ρομπότ Arduino.

Άλλοι μικροελεγκτές είναι επίσης κατάλληλοι για ρομποτική, όπως Teensy, BeagleBone, micro: bit και Raspberry Pi Pico.

2. Σασί

Για το τροχοφόρο ρομπότ σας, θα χρειαστείτε ένα πλαίσιο για να σχηματίσετε το σώμα του, να στεγάσετε τα ηλεκτρονικά και να τοποθετήσετε τους κινητήρες (χρησιμοποιώντας αγκύλες).

Υπάρχουν πολλά κιτ πλαισίου διαθέσιμα, σε διάφορα μεγέθη και υλικά, συνήθως για ρομπότ δύο ή τετράτροχων - μερικές φορές έξι τροχούς. Οι περισσότερες είναι απλές πλατφόρμες για τοποθέτηση ηλεκτρονικών και κινητήρων Οι πιο ακριβές επιλογές μπορεί να περιλαμβάνουν σύστημα αναστολής.

Εναλλακτικά, μπορείτε να φτιάξετε το δικό σας πλαίσιο DIY, από υλικά όπως πλαστικό, μέταλλο, ξύλο, τούβλα Lego ή ακόμα και χαρτόνι. Ένα σημαντικό ζήτημα είναι πόσο τραχύς θέλετε να είναι το ρομπότ σας. Αν χρειάζεται να αντιμετωπίσετε δύσκολα εδάφη, θα θέλετε ένα πιο ανθεκτικό πλαίσιο.

3. Κινητήρες

Για να κάνετε το ρομπότ σας να κινείται, θα χρειαστείτε κινητήρες. Για ρομπότ με τροχούς, αυτοί θα είναι τυπικοί κινητήρες DC που - σε αντίθεση με τους σέρβο ή τους βηματικούς κινητήρες - περιστρέφονται ελεύθερα με υψηλή ταχύτητα.

Ορισμένοι κινητήρες διαθέτουν ενσωματωμένο κιβώτιο ταχυτήτων για αύξηση ροπής και οδήγηση βαρύτερων φορτίων. Ελέγξτε την σχέση μετάδοσης (ή μείωση ταχύτητας): όσο υψηλότερη είναι, τόσο μεγαλύτερη είναι η ροπή και χαμηλότερη η ταχύτητα. Συνιστώνται υψηλότερες αναλογίες για αρχάριες εργασίες.

Εάν χρειάζεστε ακριβή ανάγνωση και έλεγχο της ταχύτητας του κινητήρα, υπάρχει επίσης η επιλογή προσθήκης α μαγνητικός ή οπτικός κωδικοποιητής ταχύτητας σε κάθε άξονα κινητήρα, ο οποίος θα τροφοδοτήσει τα δεδομένα πίσω στο δικό σας μικροελεγκτής

Η ταχύτητα κάθε κινητήρα ελέγχεται συνήθως από PWM (διαμόρφωση πλάτους παλμού), η οποία περιλαμβάνει την αποστολή ροής ψηφιακών παλμών on-off: όσο περισσότεροι σε παλμούς σε έναν κύκλο, τόσο πιο γρήγορα περιστρέφεται.

4. Οδηγός κινητήρα

Δεν μπορείτε να συνδέσετε κινητήρες DC απευθείας στον υπολογιστή σας ή στον πίνακα μικροελεγκτή, καθώς ο τελευταίος δεν θα μπορεί να παρέχει αρκετή ισχύ για τους κινητήρες και ενδέχεται να προκαλέσετε ζημιά στην πλακέτα.

Αντ 'αυτού, θα χρειαστείτε μια πλακέτα οδηγού / ελεγκτή που να είναι συνδεδεμένη μεταξύ των κινητήρων και του μικροελεγκτή σας, καθώς και στην πηγή τροφοδοσίας. Οι πίνακες οδηγών χαμηλού κόστους βασίζονται συχνά σε τσιπ H-bridge διπλού καναλιού L298N ή DRV8833. Ο αριθμός των καναλιών καθορίζει πόσους κινητήρες μπορούν να ελεγχθούν ανεξάρτητα, επομένως θα χρειαστείτε περισσότερα κανάλια (και προγράμματα οδήγησης) για 4WD ή 6WD.

Ενώ είναι δυνατό για κάποιον με γνώσεις ηλεκτρονικών να κατασκευάσει το δικό του μηχανοκίνητο οδηγό H-bridge, είναι ευκολότερο να αγοράσετε μια πλακέτα οδηγού. Υπάρχουν πολλά HATs διαθέσιμα για τοποθέτηση στο Raspberry Pi, και ένα ειδικό Motor Shield για Arduino.

Ένας βασικός παράγοντας κατά την επιλογή ενός οδηγού κινητήρα είναι να διασφαλιστεί ότι μπορεί να χειριστεί την τάση που απαιτείται από τους κινητήρες, καθώς και το συνεχές ρεύμα λειτουργίας τους. Εάν δεν μπορείτε να βρείτε το τελευταίο στις προδιαγραφές των κινητήρων, είναι συνήθως 20% έως 25% χαμηλότερο από το ρεύμα στάβλου. Το μέγιστο ρεύμα του οδηγού θα πρέπει να είναι περίπου διπλάσιο του συνεχούς ρεύματος του κινητήρα.

5. Τροχοί

Φυσικά, αυτά είναι απαραίτητα για ένα τροχό ρομπότ! Ένα απλό δίτροχο ρομπότ είναι ευκολότερο για αρχάριους, που συνήθως διαθέτει ένα μικρό τροχίσκο, τροχό ή ολίσθηση στο μπροστινό μέρος για να το βοηθήσει να διατηρήσει την ισορροπία.

Ένα τετράτροχο ρομπότ είναι το επόμενο βήμα, παρέχοντας επιπλέον σταθερότητα και έλεγχο. Αν θέλετε ανεξάρτητο έλεγχο κάθε κινητήρα / τροχού για πραγματικό 4WD, θα χρειαστείτε δύο διπλά κανάλια οδηγού κινητήρα στο ταμπλό σας. Εναλλακτικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα μόνο πρόγραμμα οδήγησης για τον έλεγχο δύο κινητήρων σε κάθε κανάλι, αρκεί να έχει αρκετή μέγιστη χωρητικότητα ρεύματος για να τα χειριστεί όλα.

Για έδαφος εκτός δρόμου, μπορεί να θέλετε ακόμη και να φτάσετε έως και έξι τροχούς, αλλά θα χρειαστείτε ένα μακρύτερο πλαίσιο για να τα φιλοξενήσετε. Θα μπορούσατε να προσθέσετε κομμάτια κάμπιας για επιπλέον πρόσφυση, ή ακόμα και ένα σύστημα rocker-bogie, όπως εμφανίζεται στο Rever Perseverance Mars της NASA.

Ενώ είναι δυνατόν να έχετε τιμόνι με σέρβο για περιστροφή αυτών και των κινητήρων τους, η πιο συνηθισμένη μέθοδος οδήγησης ενός ρομπότ είναι απλά να τρέχετε τροχούς στη μία πλευρά γρηγορότερα από την άλλη.

Μια άλλη ενδιαφέρουσα επιλογή είναι η χρήση τροχών Mecanum, των οποίων οι ειδικοί κύλινδροι τους επιτρέπουν να κινούνται πλαγίως όταν περιστρέφονται οι τέσσερις τροχοί σε ένα συγκεκριμένο σχέδιο. Εξαιρετικό για παράλληλο πάρκινγκ!

6. Εξουσία

Το να συνδέσετε το ρομπότ σας σε μια πρίζα θα ήταν λίγο περιοριστικό, επομένως θα χρειαστείτε μια φορητή πηγή τροφοδοσίας. Υπάρχουν δύο βασικές μέθοδοι:

1. Χρησιμοποιήστε ξεχωριστές πηγές ισχύος για τους κινητήρες και τα ηλεκτρονικά.
2. Χρησιμοποιήστε μία μόνο πηγή τροφοδοσίας συνδεδεμένη και στα δύο μέσω BEC (κύκλωμα εξολόθρευσης μπαταρίας). Ο πίνακας μηχανοκίνητων οδηγών σας μπορεί να περιλαμβάνει BEC.

Όποια επιλογή κι αν επιλέξετε, οι πιθανές πηγές τροφοδοσίας περιλαμβάνουν τράπεζες τροφοδοσίας USB, μπαταρίες (π.χ. 4x AA) και μπαταρίες LiPo. Απλώς βεβαιωθείτε ότι παρέχετε τις σωστές τάσεις και τα τρέχοντα επίπεδα. Πολλές πλακέτες οδηγών κινητήρα προσφέρουν προστασία από υπερβολικό ρεύμα και αντίστροφη πολικότητα.

7. Αισθητήρες

Ενώ είναι δυνατό να προγραμματίσετε το ρομπότ σας να κινείται σε ένα καθορισμένο μοτίβο ή να το ελέγχει χειροκίνητα από μια απομακρυσμένη συσκευή, η προσθήκη αισθητήρων θα του επιτρέψει να ενεργήσει αυτόνομα.

Ένας αισθητήρας απόστασης υπερήχων, όπως το HC-SR04, θα επιτρέψει στο ρομπότ να αισθανθεί έναν τοίχο ή άλλη απόφραξη μπροστά του, ώστε να μπορεί να λάβει αποφυγή δράσης.

Η λήψη ενός ρομπότ για να ακολουθήσετε μια πορεία στο πάτωμα είναι μια άλλη δημοφιλής επιλογή. Ένας ή περισσότεροι αισθητήρες ακολουθίας IR τοποθετημένοι στο μπροστινό μέρος του επιτρέπουν να ανιχνεύει μια σκοτεινή γραμμή στο πάτωμα και να οδηγεί κατά μήκος του.

Μπορείτε ακόμη και να δώσετε στο ρομπότ σας «μάτια» με την προσθήκη μιας μικρής κάμερας. Οι εικόνες μπορούν να ερμηνευτούν χρησιμοποιώντας μια βιβλιοθήκη όρασης υπολογιστή όπως το OpenCV για τον εντοπισμό αντικειμένων ή ακόμη και προσώπων.

Φτιάξτε το δικό σας αυτόνομο ρομπότ: Επιτυχία

Τώρα έχετε μια επισκόπηση του τρόπου κατασκευής του δικού σας τροχοφόρου ρομπότ. Ελπίζουμε να σας έχει εμπνεύσει να κάνετε την πρώτη σας είσοδο στον υπέροχο κόσμο της ρομποτικής. Μόλις δημιουργήσετε το πρώτο σας ρομπότ, ίσως θελήσετε να φτιάξετε έναν διαφορετικό τύπο, όπως ένα με πόδια ή ένα ρομποτικό βραχίονα.

Το καλύτερο πρόγραμμα περιήγησης Dark Web για τη συσκευή σας

Θέλετε να αποκτήσετε πρόσβαση στον σκοτεινό ιστό; Πρέπει να χρησιμοποιήσετε ένα σκοτεινό πρόγραμμα περιήγησης ιστού που μπορεί να σας μεταφέρει εκεί και να προστατεύσει το απόρρητό σας επίσης.

Διαβάστε Επόμενο

Σχετικά με τον Συγγραφέα