روفر الروبوت: 10 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

مرحبًا ، أنا Proxy303 ، متخصص في الروبوتات. في هذا البرنامج التعليمي ، سأعلمك كيفية بناء الروبوت الخاص بك مثل الروبوت الخاص بي.

أنا لا أتحدث عن واحدة من تلك السيارات الممجدة التي تعمل بالتحكم عن بعد والتي يسميها الناس الروبوتات. أحد تعريفات الروبوت هو أنه لا يمكن أن يكون جهاز تحكم عن بعد. إن الروبوت الذي ستقوم ببنائه اليوم هو الذي تصنعه وتضع الأسلاك وتبرمجها. ثم إنها مستقلة. هذا يعني أنه لا يتم التحكم فيه خارجيًا. يتحكم في نفسه. بعد أن يتم بناؤه وبرمجته ، يقوم الروبوت بكل شيء بنفسه.

هناك خمسة مكونات رئيسية لأي روبوت:

• الهيكل ، وهو جسم الروبوت الخاص بك. يمكنك شراء هذه المجمعة مسبقًا عبر الإنترنت ، أو يمكنك صنعها بنفسك من مجموعة أو من نقطة الصفر.
• وحدة تحكم دقيقة ، وهي "عقل" الروبوت الخاص بك. هذه دائرة متعددة الاستخدامات يمكن برمجتها للقيام بأي شيء تقريبًا.
• بعض المحركات تسمح للروبوت بالتحرك. لا يمكنك التحكم في المحركات بشكل فعال مباشرة باستخدام وحدة تحكم دقيقة ، لذا فأنت بحاجة إلى …
• محرك محرك ، والذي يسمح لك بالتحكم في محرك عالي الجهد بإشارة منطقية منخفضة الجهد.
• مصدر طاقة يعمل على تشغيل كل شيء. بالنسبة للروبوتات المحمولة أو التي تتحرك ، استخدم البطاريات. خلاف ذلك ، يمكنك استخدام وحدة تزويد الطاقة ، مثل وحدة من جهاز كمبيوتر.

اللوازم

سوف تحتاج:

• هيكل روبوت (أقترح نظام Actobotics Runt Rover Whippersnapper ، لأنه يحتوي على العديد من الجوانب الجيدة ، مثل حامل وحدة تحكم صغيرة عالمية ، أو حوامل مستشعر ، أو حقيقة أن كل شيء يلتصق ببعضه البعض.) أي مادة تعمل ، لذا جرب البلاستيك أو الخشب أو حتى الكرتون. كن حذرًا أثناء استخدام المعدن ، حيث يمكن أن يقصر مفاصل اللحام الموجودة أسفل لوحات الدوائر ، ولكن إذا كنت تعرف ما تفعله ، فابدأ وجربه. يمكن أن يكون هيكل الروبوت مكلفًا للغاية ، حيث يتراوح سعره بين 15 إلى بضع مئات من الدولارات.
• وحدة تحكم دقيقة (استخدمت Arduino Mega 2560 ، لكن Raspberry Pi يعمل جيدًا أيضًا.) يمكن شراؤها من متاجر الإلكترونيات أو متاجر الهواة أو عبر الإنترنت أو في أي مكان آخر يبيع قطع غيار الروبوت. على الرغم من كونها أحد أهم أجزاء الروبوت ، إلا أنها رخيصة جدًا في الواقع ، حيث تتراوح قيمتها بين 10-40 دولارًا.
• سائق محرك (لقد استخدمت محرك مزدوج L298N) قد تكون باهظة الثمن إلى حد ما ، لذا تعامل مع سائقك بعناية. تم تصميم هؤلاء الأولاد السيئين لضخ الكثير من الطاقة في المحركات ، وبالتالي يسخنون كثيرًا. تأكد من أن الجهاز الذي تشتريه يحتوي على غرفة تبريد ، أو إذا لم يكن كذلك ، فابق عليه. أنت بالتأكيد لا تريد أن يسخن سائق المحرك وينكسر ، مما يكلفك ما بين 20 إلى بضع مئات من الدولارات لواحد جديد.
• عدد قليل من أسلاك اللوح. ليس هناك حاجة إلى الكثير من الشرح هنا ، لأنه يمكنك العثور عليها كثيرًا في أي مكان.
• بعض أسلاك MF DuPont. بدلاً من أسلاك اللوح ، التي تحتوي على "إبر" معدنية على كلا الطرفين ، تحتوي هذه الأسلاك على "إبرة" في أحد طرفيها ومقبس في الطرف الآخر.
• حفنة من براغي التثبيت. مرة أخرى ، ليس هناك الكثير من الشرح المطلوب. احصل على براغي صغيرة برأس فيليبس ، بالحجم القياسي.
• مصدر طاقة أساسي لتشغيل وحدة التحكم الدقيقة (يمكنك العثور على بطاريات ليثيوم أيون رخيصة جدًا قابلة لإعادة الشحن عبر الإنترنت. عادةً ما أستخدم بنوك الطاقة المستخدمة لشحن الهواتف.)
• مصدر طاقة المحرك (ستعمل 6 بطاريات AA بشكل رائع من أجل هذا ، ولكن يمكنك استخدام مصدر طاقة آخر إذا كنت ترغب في ذلك. لا تستخدم بطارية 9 فولت ؛ فهي ببساطة لا تملك التيار لهذا النوع من الأشياء. احتفظ ضع في اعتبارك أنها مصممة لتشغيل أجهزة كشف الدخان ، وليس الروبوتات.) إذا كان ذلك ممكنًا ، فحاول الحصول على مصدر طاقة قابل لإعادة الشحن. إنها أغلى قليلاً في البداية ، لكن ثق بي. إذا كنت تستخدم بطاريات تستخدم مرة واحدة ، فستجد نفسك تمر بها بسرعة كبيرة ، وتكلفة تلك البطاريات المتعددة تزيد بسرعة من تكلفة بعض البطاريات القابلة لإعادة الشحن.

قد ترغب:

• جهاز استشعار بالموجات فوق الصوتية. يتيح لروبوتك رؤية الأشياء أمامه.
• بعض المحركات المؤازرة. بدلاً من الدوران المستمر ، يمكن برمجة هذه المحركات المفيدة للانتقال إلى زاوية معينة والبقاء هناك.
• حفنة من المصابيح. لا يوجد تفسير مطلوب. أنت تضع السلطة ، تضيء. بسيط.
• أو أي مرفقات أخرى. لماذا لا تضيف ذراع الروبوت؟ أو بعض أجهزة الاستشعار الأخرى؟

الخطوة 1: بناء هيكل الروبوت

قم بتجميع هيكل الروبوت الذي اشتريته. تأكد من تجميع كل شيء بشكل صحيح.

مع Runt Rover Whippersnapper ، يمكن تجميع كل شيء معًا. إذا كان الهيكل الخاص بك مثبتًا معًا بواسطة براغي ، فتأكد من إحكامه وأن الروبوت الخاص بك قوي. صدقني ، لا يوجد شيء أسوأ من أن مشروعك ينهار عليك - في بعض الأحيان حرفيًا! تأكد أيضًا من وجود مساحة داخل الهيكل. تخيل شراء كل شيء ، وإنفاق أكثر من 70 دولارًا ، فقط لتجد أن أحد مكوناتك الرئيسية لا يتناسب مع الروبوت!

تأكد أيضًا من توصيل المحركات بشكل صحيح ويمكنها الدوران بحرية. في بعض الأحيان ، يمكن لقطعة من الهيكل البارز أن تسد المحركات ، لذا تأكد من عدم وجود أي شيء يمكن أن يوقف المحركات عن الدوران.

الخطوة 2: الأسلاك الأساسية

قم بتوصيل محركات الجانب الأيسر ببعضها البعض ، بشكل متوازٍ. افعل نفس الشيء للمحركات الصحيحة. تأكد من أن الأسلاك الحمراء في الجانب الأيسر مجمعة مع الأسلاك السوداء في الجانب الأيسر ، ونفس الشيء بالنسبة للجانب الأيمن. قم بتوصيل سلك أحمر بكل من الأسلاك الحمراء على الجانب الأيمن. قم بتوصيل سلك أحمر آخر بكل من الأسلاك السوداء على الجانب الأيسر (أعلم أنه يبدو للخلف على الجانب الأيسر ، ولكن هذا لاستيعاب حقيقة أن المحركات ذات الجانب المقابل تدور في الاتجاه المعاكس.) كرر مع الأسلاك السوداء. تأكد من الاحتفاظ بأسلاك الجانبين مجمعة معًا. تأكد أيضًا من أن المحركات الجانبية اليسرى معكوسة عن الطريقة المعتادة لتوصيلها.

الخطوة 3: قم بتوصيل مشغل المحرك

قبل استخدام سائق محرك ، عليك أن تعرف كيف يعمل. إذا أخطأت في توصيله ، يمكنك تدمير وحدة التحكم الدقيقة و / أو سائق المحرك!

سائق المحرك هو نوع من وحدات تحكم الدائرة المعزولة ، مما يعني أنه لا يوجد اتصال مادي بين منطقة طاقة المحرك ومنطقة التحكم المنطقي. تم تصميم معظم الأجهزة الجيدة لتجنب أي تسرب كهربائي في وحدة التحكم الدقيقة (قد تتلفها أو تدمرها.) أيضًا ، عادةً ما تكون معظم الأجهزة الجيدة لا تقل عن 15 دولارًا ، لذلك إذا اكتشفت دولارًا واحدًا عبر الإنترنت ، فلا تشتريه! أنا شخصياً وجدت واحدة من هذا القبيل ، وكتجربة ، علقت بها غرفة التبريد وربطتها. قال البائع إن السائق تم تقييمه لـ 12 فولت. لقد قمت بتوصيله بـ 9 فولت ، وبدأ في التدخين. تبين أن الشريحة التي استخدموها تم تصنيفها فقط لـ 3V!

يحتوي محرك المحرك على منطقتين للإدخال: مدخلات الطاقة والمدخلات المنطقية. يحتوي أيضًا على منطقتين للإخراج: الجانب الأيمن والأيسر. إليك كل الدبابيس وما يفعلونه:

• المدخلات المنطقية:

  • تأخذ هذه الإشارات المنطقية 3.3 فولت وتستخدمها للتحكم في المحركات. لا تقم أبدًا بتوصيل الجهد العالي بهذه المسامير.
  • قم بتوصيلها بمخرجات المنطق الرقمي على وحدة التحكم الدقيقة.

• مدخلات الطاقة:

  • دبوس الطاقة ، يستخدم لتشغيل المحركات. مقدار الطاقة التي تضعها هنا هو مقدار الطاقة التي سيضخها السائق في المحركات.
  • دبوس GND ، يستخدم كاتصال أرضي مشترك. تستخدم على حد سواء للطاقة وكعائد للمدخلات المنطقية. عادة ما يتم توصيل دبوس GND بالثنائيات ، من أجل منع التسرب الكهربائي في المنطق ودبابيس الطاقة.
  • دبوس 5V ، يستخدم لتشغيل أنواع معينة من المحركات. يخرج 5 فولت ، لذلك لا تخطئ في إدخال الطاقة. كل ما يتطلبه الأمر هو دفعة واحدة من الطاقة في الدبوس الخطأ في وحدة التحكم الدقيقة لتدميرها بصمت وعلى الفور.

• المخرجات:

  • 1A و 1B لمحرك واحد أو مجموعة محركات.
  • 2A و 2B للمحرك الآخر أو مجموعة منهم.

يتيح لك محرك المحرك التحكم في محرك عالي الجهد بإشارة منطقية للجهد المنخفض. السبب في وجود مدخلين لكل محرك هو أنه يمكنك أيضًا التحكم في الاتجاه.

قم بتوصيل مخرجات 1A و 1B لمحرك محركك بالمحركات الموجودة على الجانب الأيمن. قم بتوصيل المخرجات 2A و 2B بالمحركات الموجودة على الجانب الأيسر (تذكر! BACKWARDS!)

قم بتثبيت بطارية المحرك في مكان ما داخل هيكل الروبوت الخاص بك ، وقم بتوصيلها بمدخل الطاقة لمحرك محركك ، مع + لإدخال الطاقة و- إلى GND.

إذا كنت تستخدم وحدة مجمعة مسبقًا ، فأنت جيد.

إذا كنت تستخدم IC فقط ، فتأكد من توصيله بشكل صحيح ، وتأكد من وضع خافض حرارة عليه! تسخن هذه الرقائق كثيرًا ، وهذا هو السبب في أن معظم السائقين الجيدين لديهم خافضات حرارة.

الخطوة 4: قم بتوصيل وحدة التحكم الصغيرة

قم بتوصيل وحدة التحكم الدقيقة الخاصة بك بالروبوت. لقد استخدمت Arduino Uno Rev3. قم بتوصيل أربعة مخرجات رقمية لوحدة التحكم الدقيقة بالإدخال المنطقي لمحرك المحرك. قم بتوصيل الدبوس الأرضي لوحدة التحكم الدقيقة بفتحة GND الخاصة بسائق المحرك. لا تقم بتوصيل دبوس 5 فولت الموجود في محرك المحرك بوحدة التحكم الدقيقة! يستخدم هذا لتشغيل أنواع معينة من المحركات ، وليس كمدخل للطاقة ، وبالتأكيد ليس لوحدة تحكم صغيرة. إذا قمت بذلك ، فقد تتلف وحدة التحكم الدقيقة. يجب عليك فقط توصيل المسامير المنطقية ودبوس الأرض المشترك على محرك المحرك بوحدة التحكم الدقيقة.

تستخدم هذه الوصلات للتحكم في المحركات ، باستخدام المدخلات المنطقية للسائق.

الخطوة 5: تأكد من أن كل شيء على ما يرام

عد وتأكد من أن كل شيء على ما يرام. تحقق من الأسلاك الخاصة بك ، وتأكد من توصيل المحركات اليسرى للخلف ، وتأكد من أن خرج 5 فولت على وحدة التحكم الدقيقة غير متصل بخارج 5 فولت على محرك المحرك ، وتحقق من وجود أي مشكلات أخرى. تأكد من إحكام جميع المسامير ، وأن الأسلاك موصولة ، ومحركاتك غير مسدودة ، ولا توجد أسلاك مكسورة.

إذا كان كل شيء على ما يرام ، فانتقل إلى الخطوة التالية.

الخطوة السادسة: قم بتركيب البطارية

أدخل البطاريات في هيكل الروبوت. إذا سقطوا ، فقد يبطئون الروبوت الخاص بك أو يوقفوه ، لذا تأكد من تثبيته داخل الهيكل المعدني. استخدم شريحة تثبيت أو بعض الغراء أو قم فقط بربطها في مكانها إذا كنت تخطط لإخراجها كثيرًا. تأكد أيضًا من أن توصيلات البطارية جيدة. ذات مرة كان لدي روبوت رفض التحرك ، وذهبت في دوائر لساعات ، لأتفحص برمجتي ، وأعيد توصيل المحركات ، ولم أتمكن من العثور على المشكلة. انتهى بي الأمر بشراء وحدة تحكم دقيقة جديدة ، فقط لأجد أن أحد الأسلاك في بطارية المحرك الخاص بي قد انفصل داخل الهيكل المعدني. هذا مثال ممتاز لماذا يجب عليك دائمًا التحقق من المشكلات الأخرى قبل استبدال جزء!

الخطوة 7: إرفاق كل شيء

استخدم براغي تثبيت صغيرة لربط كل شيء بإحكام. قم بربط محرك المحرك ووحدة التحكم الدقيقة بهيكل الروبوت ، وتأكد من أن المحركات آمنة. تأكد من توصيل اللوح بإحكام أيضًا.

استخدم أربطة مضغوطة أو قطعًا صغيرة من الشريط اللاصق لتنظيم الأسلاك. لست بحاجة إلى القيام بذلك ، لكنه بالتأكيد يجعل الروبوت يبدو أفضل ، ويسهل تتبع الأسلاك التي تذهب إلى ماذا. أيضًا ، إذا لم يكن لديك روابط مضغوطة ، أو كنت بحاجة إلى استبدال الأسلاك بسهولة ، فيمكنك تجميعها حسب اللون. على سبيل المثال ، يمكنك استخدام الأسلاك الخضراء من وحدة التحكم الدقيقة إلى سائق المحرك ، والأسلاك الحمراء للطاقة ، والأسلاك السوداء لـ GND ، والأسلاك الزرقاء من محرك المحرك إلى المحركات.

الخطوة 8: البرنامج

قم بتوصيل وحدة التحكم الصغيرة بجهاز كمبيوتر وبرمجتها. ابدأ بسيطًا ولا ترهق نفسك. ابدأ بشيء بسيط مثل جعل الروبوت يتحرك للأمام. هل يمكنك جعلها تدور؟ ارجع للخلف؟ تدور في دوائر؟ احذر ، البرمجة تتطلب الكثير من الصبر ، وعادة ما تستغرق وقتًا أطول. الرجوع إلى الرسم البياني أعلاه.

الأمر متروك لك!

الخطوة 9: المرفقات

الآن بعد أن تم إعداد روبوت بسيط ، حان الوقت لإضافة بعض الميزات الإضافية. قم بتوصيل جهاز استشعار بالموجات فوق الصوتية للسماح للإنسان الآلي بتجنب العقبات. أو محرك سيرفو ، بشيء رائع في الأعلى. أو بعض مصابيح LED الوامضة لتفتيح الروبوت. تذكر أنه الروبوت الخاص بك ، فالأمر متروك لك!

الخطوة 10: لقد انتهيت

تهاني! لديك الآن روبوت يعمل! يرجى النشر في التعليقات إذا قمت بإنشائه ، وما هي المرفقات التي أضفتها.

إذا حدث خطأ ما ، فالرجاء الرجوع إلى تعليمات استكشاف الأخطاء وإصلاحها أدناه:

الروبوت لا يعمل على الإطلاق

أنت تعلم أن الروبوت قيد التشغيل لأن معظم سائقي المحركات وأجهزة التحكم الدقيقة تحتوي على أضواء تشير إلى أنها قيد التشغيل. إذا لم يتم تشغيلها ، فحينئذٍ:

• قد تكون البطارية الرئيسية منخفضة أو فارغة. إذا كنت تستخدم بطارية قابلة لإعادة الشحن ، فقم بشحنها. إذا كنت تستخدم بطارية عادية ، فاستبدلها.
• قد يتم توصيل الأسلاك بشكل خاطئ. تحقق من اتصالاتك. يمكن لسلك واحد في غير محله أن يقطع الطاقة عن الروبوت بأكمله.
• قد تكون الأسلاك مكسورة. يبدو أنه شيء لا تتوقع أن تجده ، لكنني وجدت أن الأسلاك المكسورة شائعة جدًا في الواقع. ابحث عن مادة عازلة مكسورة أو مهترئة ، أو "إبر" معدنية صغيرة تخرج من مآخذ الأسلاك (عندما ينفصل الدبوس الموجود في نهاية السلك ويعلق) ، أو الأسلاك المنقسمة.
• قد تكون هناك مشكلة في برنامج تشغيل المحرك أو وحدة التحكم الدقيقة. يمكن أن تتسبب عيوب التصنيع في عدم تشغيل الأنظمة. في هذه الحالة ، استبدل وحدة التحكم الدقيقة أو مشغل المحرك. هذا هو الملاذ الأخير ، لأن أجهزة التحكم الدقيقة وخاصة سائقي المحركات قد تكون باهظة الثمن في بعض الأحيان.

الروبوت قيد التشغيل لكنه لا يتحرك

إذا تأكدت من تشغيل الروبوت ، لكنه لا يتحرك على الإطلاق ، فحينئذٍ:

• قد يكون مصدر طاقة المحرك منخفضًا أو فارغًا. استبدل البطارية. في تجربتي ، هذه البطاريات تنفد بسرعة كبيرة ، لأنها تتطلب الكثير من التيار لتشغيل المحركات.
• قد تكون هناك مشكلة في الأسلاك. انظر إلى القسم أعلاه وتحقق من وجود أسلاك في غير مكانها أو مكسورة.
• قد تكون المحركات قصيرة أو محترقة. هذا شائع جدًا ، لذا فهو يستحق البحث عنه. قم بتطبيق القوة المباشرة على المحركات ومعرفة ما إذا كانت تتحرك.
• قد يتضرر سائق المحرك. تحقق من الجهد في المخرجات. إذا كان ضوء السائق مطفأ ، فهذه علامة واضحة على وجود وحدة معيبة. تأكد من التحقق من كل شيء آخر! بصرف النظر عن الهيكل المعدني ، فإن سائق المحرك هو عادة أغلى قطعة روبوت.
• قد تكون هناك مشكلة في البرمجة. بالنسبة لي ، هذه هي المشكلة الأكثر شيوعًا. في لغة C الحساسة لحالة الأحرف (المستخدمة في Arduino) ، يمكن أن يؤدي خطأ واحد إلى تدمير برنامجك بالكامل. يمكن أن يكون لبايثون (لغة Raspberry Pi) أيضًا بعض المشكلات.
• قد يكون جهاز التحكم الجزئي تالفًا. في بعض الأحيان ، لا تصل الإشارة المنطقية إلى سائق المحرك (هناك سبب لعدم القفز مباشرة إلى استنتاج السائق السيئ). في هذه الحالة ، فقط استبدلها.

يتم تشغيل الروبوت ولكنه يتحرك بطريقة غير طبيعية

إذا تم تشغيل الروبوت ، لكنه بدأ في التحرك بطريقة غير مقصودة (على سبيل المثال ، في دوائر عندما يجب أن يتقدم للأمام) ، إذن:

• ربما تكون هناك مشكلة في الأسلاك. تحقق من هذا أولاً! هل تذكرت أن سلك جانبًا معكوسًا؟
• قد يكون هناك خطأ في البرمجة. تحقق من التعليمات البرمجية الخاصة بك بحثًا عن المشكلات.
• في بعض الأحيان ، يمكن أن تصبح وحدة التحكم الدقيقة التالفة مجنونة ، حيث ترسل إشارات عشوائية بشكل متكرر. إذا قامت وحدة تحكم دقيقة بهذا ، فلا تحاول إصلاحه. إنها علامة واضحة على تلف رقاقة لا يمكن إصلاحها ، لذا استمر واستبدل كل شيء. صدقني ، هذه الرقائق مصنوعة بواسطة روبوتات في المختبر. ببساطة لا يمكن إصلاحها من قبل البشر.
• قد يتلف المحرك. إذا كان المحرك لا يعمل ، أو يعمل بسرعة أبطأ ، فإن الروبوت سوف "ينجرف" ببطء إلى جانب واحد أثناء تحركه. هناك ثلاث طرق لحل هذا. إذا كنت قادرًا على ذلك ، فما عليك سوى زيادة الجهد إلى هذا المحرك المحدد لجعله بنفس سرعة المحركات الأخرى. إذا لم يكن كذلك ، فحاول وضع مقاومات على جميع المحركات باستثناء المحرك التالف. يؤدي هذا إلى إبطاء المحركات الأخرى إلى سرعة المحرك التالف. أخيرًا ، يمكنك استبداله فقط. تميل محركات التروس الروبوتية إلى أن تكون رخيصة جدًا ، وعادة ما يكون سعرها من 2 إلى 3 دولارات. قارن ذلك بسائق محرك ، والذي يمكن أن يتراوح بين 10-200 دولار.

إذا كان الروبوت لا يستجيب لأجهزة الاستشعار

إذا تم تشغيل الروبوت وتحرك بطريقة عادية ، ولكنه لا "يستمع" إلى المستشعرات أو لا يستجيب بالطريقة الصحيحة ، فإنه دائمًا ما يكون أحد شيئين.

• ربما يكون هناك خطأ في البرمجة. يجب معايرة المستشعرات وبرمجتها بعناية. ذات مرة كان لدي روبوت يدور بشكل لا يمكن التحكم فيه ، فقط لأجد أنني أعددته بطريق الخطأ ليدور عندما يرى شيئًا في نطاق 100 متر بدلاً من 100 سم. كانت ترى الجدران باستمرار ، مما يجعلها تدور باستمرار.
• المشكلة الأخرى الأكثر شيوعًا هي الأسلاك السيئة. حتى سلك واحد مفقود يمكن أن يجعل المستشعر لا يعمل.

للحصول على أي مساعدة أخرى ، راجع الأقسام أعلاه أو ابحث عن المشكلة المحددة التي تواجهها على google. يمكنك أيضًا الاتصال بي على [email protected] إذا كان لديك أي أسئلة.

الرجاء التعليق على ذلك!