Fjärrstyrd 6WD All Terrain Robot: 10 steg (med bilder)

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

De flesta robotar jag byggt hittills var 4 -hjuliga robotar med en lastkapacitet på flera kilo. Den här gången bestämde jag mig för att bygga en större robot som lätt kommer att övervinna olika hinder på vägen och kommer att kunna röra sig med en last på minst ett dussin kilo. Jag antog också att roboten skulle klara sig i svår terräng som sand, snö och spillror. För att göra det möjligt byggde jag ett 6-hjulet chassi utrustat med 6 motorer med tillräckligt hög effekt och lämplig motorförare och strömförsörjning. Jag ville också att min robot skulle styras från ett långt avstånd (minst 200 meter) så jag använde en 2,4 GHz sändare och mottagare av god kvalitet.

När alla ovanstående krav var uppfyllda och de första testerna lyckades bestämde jag mig för att förlänga projektet med en manipulator och två kameror. Tack vare bilden från kameran kan du styra roboten även om den är utom synhåll. Denna funktion gör att robotoperatören kan utföra fjärrkontrolluppgifter i områden som är svåra att komma åt eller är farliga för människor.

Från beskrivningen av detta projekt lär du dig att:

• bygga ett sexhjuligt robotchassi som kan transportera minst ett dussin kilo

  • låter dig transportera tyngre föremål
  • möjlig kommersiell användning och inte bara en robot som leksak!

• fjärrstyra en sådan robot på långt avstånd

  • binda en 2,4 GHz sändare med en mottagare
  • läs kommandon från en 2,4 GHz -mottagare via Arduino
  • kontroll av robotens position

• ställ in förhandsgranskning från kameror på din dator eller smartphone

  implementering av trådlös långdistansvideoöverföring vid 5,8 GHz

Robotparametrar (grundversion):

• Yttermått (LxBxH): 405x340x120 mm
• Totalvikt: 5 kg
• Markfrigång: 45 mm

Utökad version (med en manipulator och en kamera):

• Yttermått (LxBxH): 405x340x220 mm (robot förberedd för transport)
• Totalvikt: 6,5 kg

Steg 1: Listan över delar och material

Robotens chassi är helt tillverkat av aluminium och duralumin. I detta projekt använde jag 6 Monster Truck -hjul med en diameter på 125 mm vilket gör det enkelt att övervinna små hinder. Roboten drivs av 6 kraftfulla 12 V borstade likströmsmotorer (180 varv / min, 27 kg-cm) med metallväxlar. Som motorförare kan du använda alla drivrutiner som kan ge en kontinuerlig ström på minst 10A per motor, t.ex.: VNH2SP30, BTS7960B.

Delar som behövs i detta projekt:

1. DC -motor med hög vridmoment 12V 180RPM x6
2. 6 mm Hex DC växelmotoranslutning x6
3. Nödstoppsbrytare x1
4. Strömbrytare i rostfritt stål x2
5. 7,4V 2700mAh 10C Lipo -batteri x1
6. 11.1V 5500mAh 3S 45C Lipo -batteri x1
7. Motorförare t.ex. VNH2SP30 x6 eller BTS7960B x2
8. Arduino mega 2560 x1
9. Fälgar & däck HSP 1:10 Monster Truck x2
10. Micro USB -kort x1

Kontrollera:

1. FrSky TARANIS Q X7 2,4 GHz 7CH sändare x1
2. FrSky V8FR-II 2,4 GHz mottagare x1

Material (chassi):

1. Duraluminiumark 2 mm tjockt (LxB): 345x190 mm x2
2. L-formad aluminiumvinkelhållare 2 mm tjock: 190x40x20 mm x2
3. C-formad aluminiumvinkelhållare 2 mm tjock: 341x40x20 mm x2

4. Muttrar och bultar:

   • M3 10 mm x10
   • M2 6 mm x8

Verktyg:

HILDA elektrisk mini borr

Förlängd version:

1. RunCam Split kamera x1
2. 2 axel gimbal x1
3. Robotarm x1
4. Robot metallgrepp x1
5. VL53L0X Laser ToF -sensor x1

Steg 2: Montering av robotchassit

Montering av robotchassi är ganska enkelt. Alla steg visas på bilderna ovan. Ordningen för huvudoperationerna är följande:

1. Borra 3 hål med en diameter på 13 mm i sidoprofiler i aluminium (hål för motoraxeln)
2. Borra 6 hål med en diameter på 3 mm i aluminiumprofiler i sidorna (hål som fäster motorerna på profilen)
3. Skruva fast DC -motorerna på aluminiumprofilerna på sidan
4. Skruva fast aluminiumprofilerna på sidan med likströmsmotorer på basen
5. Skruva fast den främre och bakre profilen på basen
6. Installera nödvändiga strömbrytare och andra elektroniska komponenter (se i nästa avsnitt)

Steg 3: Anslutning av elektroniska delar

Huvudkontrollen i detta elektroniska system är Arduino Mega 2560. För att kunna styra sex motorer använde jag två BTS7960B motordrivrutiner (H-Bridges). Tre motorer på varje sida är anslutna till en motorförare. Var och en av motorförarna kan laddas med strömmen upp till 43A som ger en tillräcklig kraftmarginal även för den mobila roboten som rör sig över grov terräng. Det elektroniska systemet är utrustat med två strömkällor. Den ena för att leverera likströmsmotorer och servon (LiPo -batteri 11,1V, 5500 mAh) och den andra för att leverera Arduino, bluetooth -modul, fpv -kamera och sensorer (LiPo -batteri 7,4V, 2700 mAh).

Anslutningarna till elektroniska moduler är följande:

BTS7960 -> Arduino Mega 2560

• MotorRight_R_EN - 22
• MotorRight_L_EN - 23
• MotorLeft_R_SV - 26
• MotorLeft_L_SV - 27
• Rpwm1 - 2
• Lpwm1 - 3
• Rpwm2 - 4
• Lpwm2 - 5
• VCC - 5V
• GND - GND

FrSky V8FR -II 2,4 GHz mottagare -> Arduino Mega 2560

• ch2 - 7 // Aileron
• ch3 - 8 // Hiss
• VCC - 5V
• GND - GND

De trådbundna anslutningarna mellan 2,4 GHz -mottagaren och Arduino visas i kopplingsschemat ovan. Anslut 5V- och GND -strömkablarna från Arduino till mottagarens stift + (VCC) respektive - (GND). Dessutom måste du ansluta använda mottagarkanaler (ch2 och ch3) till Arduino digitala stift (t.ex. 7 och 8 precis som i programmet). Om du precis börjat lära dig elektronik och du inte vet hur du ansluter strömförsörjning, omkopplare och motordrivrutin, kommer detta kopplingsschema från mitt liknande projekt att vara till hjälp. Innan du startar robotens kontroll från 2,4 GHz Taranis Q X7 2,4 GHz sändare bör du tidigare binda sändaren med mottagaren. Bindningsförfarandet beskrivs i detalj i min video.

Steg 4: Arduino Mega Code

Jag har förberett följande exempel på Arduino -program:

• RC 2,4 GHz mottagartest
• 6WD robotstyrning

Det första programmet "RC 2.4GHz Receiver Test" låter dig enkelt starta och kontrollera 2,4 GHz -mottagaren som är ansluten till Arduino, den andra "6WD Robot Control" gör det möjligt att styra robotens rörelse. Innan du sammanställer och laddar upp provprogrammet, se till att du har valt "Arduino Mega 2560" som målplattform enligt ovan (Arduino IDE -> Tools -> Board -> Arduino Mega eller Mega 2560). Kommandona från Taranis Q X7 2,4 GHz sändare skickas till mottagaren. Kanalerna 2 och 3 på mottagaren är anslutna till Arduino digitala stift 7 respektive 8. I Arduino standardbibliotek kan vi hitta funktionen "pulseIn ()" som returnerar pulslängden i mikrosekunder. Vi kommer att använda den för att läsa PWM (Pulse Width Modulation) -signalen från mottagaren som är proportionell mot lutningen på sändarens kontrollpinne. PulseIn () -funktionen tar tre argument (pin, värde och timeout):

• pin (int) - numret på stiftet som du vill läsa pulsen på
• värde (int) - typ av puls att läsa: antingen HIGH eller LOW
• timeout (int) - valfritt antal mikrosekunder för att vänta på att pulsen ska slutföras

Läspulslängdsvärdet mappas sedan till ett värde mellan -255 och 255 som representerar fram/bakåt ("moveValue") eller sväng höger/vänster ("turnValue") hastighet. Så, till exempel om vi trycker manöverpinnen helt framåt bör vi få "moveValue" = 255 och trycka helt tillbaka få "moveValue" = -255. Tack vare denna typ av kontroll kan vi reglera hastigheten på robotens rörelse i hela intervallet.

Steg 5: Testning av mobilrobot

Dessa videor visar tester av mobil robot baserat på program från föregående avsnitt (Arduino Mega Code). Den första videon visar tester av 6WD -robot i mitt rum. Den här roboten kan bära en last på flera kilo mycket enkelt, på videon transporterar den 8 flaskor vatten motsvarande 12 kg. Roboten kan också enkelt övervinna hinder som påträffas på vägen som trottoarkanter vid parkering vad du kan se i den andra videon. I början av denna instruktion kan du också se hur bra den klarar sig i svår terräng.

Steg 6: Exempel på designförbättringar

Du kan utöka detta projekt med ytterligare komponenter som:

• robotgrepp
• robotarm (beskrivs i denna instruktion)
• gimbal med en kamera

Ovan hittar du två videor som presenterar de nämnda förbättringarna. Den första videon visar hur man styr en pan-tilt-kamera och en robotgrepp med Taranis Q X7 2,4 GHz-sändare och FrSky V8FR-II-mottagare. Nästa video visar en snabb introduktion om hur du ansluter och styr en 2 -axlig gimbal med samma uppsättning sändare och mottagare vid 2,4 GHz.

Steg 7: Robotarminställning

Jag gjorde robotarmen tidigare och beskrev den i denna instruktion. Jag bestämde mig dock för att ändra det ursprungliga projektet något och lägga till ytterligare en grad av frihet (första) och FPV -kamera. Roboten har för närvarande 4 roterande leder:

• Först
• Armbåge
• Axel
• Bas

Rotation i 4 axlar möjliggör enkel grepp och manipulation av objekt i robotens arbetsyta. En roterande gripare som utför handledens roll gör att du kan plocka upp föremål placerade i olika vinklar. Den var gjord av följande delar:

• LF 20MG 20 KG Digital Servo x1
• Servobeslag x1
• Duralumincylinder med en tjocklek på 4 mm och en diameter på 50 mm
• Duralumin -ark 36x44 mm och tjocklek 2 mm
• Bultar och muttrar M3 x4
• FPV -kamera - RunCam OWL Plus x1

Kameran är placerad direkt ovanför griparen för att göra det lättare för operatören att ta tag i även små föremål.

Steg 8: Kontrollera robotens status och förbereda för transport

Robotarmen och kamerastativet är vikta, vilket gör roboten mycket enklare. Robotens bakre panel är utrustad med 3 lysdioder. Två av dem visar effektstatus för elektronik, motorer och servon (på eller av). Den tredje RGB -lysdioden visar batteristatus och fel. För enklare programmering är roboten utrustad med en mikro -USB -port. Denna lösning gör testningen mycket enklare utan att behöva ta bort robothuset.

Steg 9: Testa förhandsgranskning från Wifi- och Fpv -kameror

Två kameror installerades på roboten. Wifi -kameran placerades på en justerbar aluminiumhållare på baksidan av roboten. En liten fpv -kamera placerades precis ovanför robotgriparen.

Kameror som används i detta test:

• RunCam OWL Plus
• XiaoMi YI Wifi -kamera

Den första videon visar testet av båda kamerorna. Vyn från wifi -kameran visas på smarttelefonen och vyn från fpv -kameran på den bärbara datorn. Som vi kan se på videon är förhandsgranskningsfördröjningen liten och för Wifi -kameran är denna fördröjning något större.

I den andra videon visade jag dig steg för steg hur du får en förhandsvisning från 5,8 GHz fpv -kamera på din dator. Bilden från kameran skickas från sändaren till 5,8 GHz -mottagaren. Sedan går den till en videogrävare ansluten till en bärbar dator via en usb -port och visas slutligen på VLC -spelaren.