Robot De Tracción Diferencial (Differential Drive): 10 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

La robótica de enjambre se inspira en insectos que actúan colaborativamente. Es una disciplina basada en conjuntos de robots que se coordinan para realizar tareas grupales. Los robots individuales deben ser capaces de sensar y actuar en un ambiente real. Entre las instituciones que poseen plataformas para probar robótica de enjambre están Georgia Tech (Estados Unidos), Aalborg University (Dinamarca), och EPFL (Suiza). El robot consta de actuadores (llantas), el módulo de potencia, un conjunto de sensores (módulo de instrumentación electrónica) y un módulo de comunicación inalámbrica.

Den roboten är relevant för kostnaden för relativa kostnader, cirka 167 dollar, jämfört med andra plattformar som kan kosta mer än $ 1000. El diseño es modulär, eskalerbar och realiserad av estudiantes de la Universidad del Valle de Guatemala, durante el año 2017.

Steg 1: Módulos Del Robot Y Listado De Materiales

Roboten delar upp och delar följande:

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

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

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

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

Se justering och arkivering av Excel med material som behövs för att tillverka robot. Vi beräknar 167 dollar för roboten för att kunna beräkna kostnaderna för material för 3D -kort, kort och fresor.

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.

Steg 2: Fabricación De Los Circuitos Impresos (PCB)

Robotens integrerade kretskort ingår. Se adjuntan los archivos Gerber para su fabricación.

1. Placa de potencia y control de motores, dos capas. Tillverkning av kretskort
2. Placa de control de sensores ultrasónicos, dos capas (Gerber PCB control ultrasonicos final.zip)
3. Placa de módulos WiFi, Teensy, IMU*, una capa (Gerber PCB modulos final.zip)

* La IMU es opcional. Vi rekommenderar att du använder en av de 9 graders libertad con acelerómetro, giroscopio y magnetómetro. Se realizaron pruebas con una de 6 DOF y no se obtuvieron resultatados tillfredsställande.

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.

Rekommendation:

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

Utilizar equipo adecuado para realizar soldadura SMD.

Github del proyecto

Steg 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. bas ultradonicos1)
2. porta switch y smältbar (1)
3. espaciadores largos de placa de potencia y placa de sensores ultrasónicos (2)
4. espaciadores cortos de placa de potencia (4)
5. bollhjul (1)*

Cortadora láser:

1. porta bateria MDF (2)
2. bas av MDF (1)
3. Tapa de acrílico (1)

*El Ball caster se compone de una pieza impresa y una canica que funcionará como la tercera rueda.

Se adjuntan los archivos necesarios para la impresora 3D de cada pieza och para el corte de cada pieza 2D. Solo deben de ser exportados a stl desde uppfinnare 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 och 2D

Steg 4: Soldadura De Componentes En Los PCB

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

Se recomienda usar pasta y no flux. La limpieza del PCB usando acetona solo remueve la pasta.

Det är viktigt att den fasta temperaturen för de fasta SMD -enheterna inte har några komponenter.

Recomendaciones adicionales para cada placa:

1. Placa de potencia: Utnyttjade kablar för ett kaliber som kan användas för 1,5 menyalternativ för att fortsätta med strömbrytaren. Antes de colocar las baterías lipo probar si no hay corto circuito. Rådgivare för alla typer av kretskort eller diagram för sammanhang som kan anpassas till en sabrikerad del av en komponent.
2. Placa de sensores ultrasónicos: Los header macho de pines largos que interconectan con la placa de potencia deben ser soldados en la bottom layer, en la top layer 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. Vi kan inte rekommendera att du kan ta bort kablar och ta bort dem.
3. Placa de módulos: El diseño del PCB tiene headers adicionales que son opcionales. Se rekomendation solo soldar los headers hembra para el teensy, para el WiFi y headers hembra de pines largos para la interconexión with el PCB de sensores ultrasónicos. (La IMU se deja opcional). Hay espacio para colocar headers que dan acceso and otros pines del Teensy, más adelante se muestra un diagrama de ellos.

Steg 5: Armar La Estructura

Videoinstruktion:

Video

Steg 6: Conexiones Eléctricas En La Placa De Potencia

Conexiones eléctricas de los motores, baterías y encoders

A los encoders se 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. Los encoders utilizados poseen redundancia en la conexión de GND y 3.3V. En la placa de potencia solo hay dos pines de 3.3V y dos de GND, uno para cada encoder. 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. Vi kan också göra ändringar i programmen för mikrokontroller.

Strömbrytare med 9 poler och smältbara

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 permitir la carga. En la otra posición 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.

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

1. Colocar los seis sensores ultrasónicos en su base.
2. Introducir los sensores, sosteniendo la base, en los headers hembra que se soldaron en la placa hexagonal.
3. Colocar el Teensy och el WiFi ESP8266 en la placa de moddos. Si se desea, también se debe introducir la IMU en los headers.
4. Introducir la placa de moddulos en la placa de sensores ultrasónicos, cuidando que los headers hembra de patas largas no se doblen.
5. Introducir 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.

Steg 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.

Steg 9: Cargar El Firmware Del Robot

Para realizar pruebas con algoritmos de control, se recomienda cargar el firmware que se adjunta. Det här skriptet kan användas för datorer och datoranvändning och WiFi -instruktioner (med ESP8266).