بناء روبوت عن بُعد يتم التحكم فيه عبر شبكة Wifi: 11 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

يدور هذا المشروع حول بناء روبوت يمكنه التفاعل مع بيئة بعيدة والتحكم فيه من أي جزء من العالم باستخدام Wifi. هذا هو مشروعي الهندسي في السنة الأخيرة وقد تعلمت الكثير عن الإلكترونيات وإنترنت الأشياء والبرمجة على الرغم من ذلك. يركز هذا المشروع على الأشخاص الذين يعانون من إعاقات في الحركة نظرًا لأنهم يواجهون صعوبة في التنقل حتى يتمكن روبوت التواجد عن بُعد من مساعدتهم بسهولة.

هناك نظامان داخل المشروع لإنجاحه. التحكم في حركة يدك لتحريك اليد الروبوتية وتطبيق الجوال الذي يتحكم في قاعدة المحرك.

يوجد أدناه مستند وعرض Telepresence V1 حتى تحصل على فهم أكثر تعمقًا.

حان وقت بنائه!

اللوازم

هناك حاجة إلى الكثير من الأدوات والمكونات لهذا المشروع. كلفني حوالي 1000 درهم (270 دولارًا) لذا تأكد من أن لديك هذه الميزانية. إليك المكونات التي ستحتاجها: -

1. عقدة MCU x 3
2. L298N DC Motor Driver x 1
3. امدادات الطاقة 12 فولت × 1
4. منظم جهد متدرج LM2596 × 1
5. MPU9250 مستشعرات IMU x 2
6. محركات مؤازرة (عزم دوران 10-20 كجم) × 4
7. خشب خفيف الوزن 1x1 متر
8. 8 م قضبان معدنية مترابطة 1 م × 2
9. طابعة ثلاثية الأبعاد (30 × 30 سم)
10. الحطاب والحفار
11. أسلاك كهربائية وأسلاك توصيل ولوح توصيل
12. كم ذراع كامل
13. محرك تيار مستمر 12 فولت (25 كجم سم) × 2
14. عجلة 3 بوصة × 1
15. عجلة مطاطية 6 سم مع حامل لولبي × 2
16. طقم لحام

الخطوة 1: كيف يعمل؟

هذا هو مخطط تدفق الاتصال ليجعلك تفهم كيف تتواصل المكونات مع بعضها البعض. نحن نستخدم شبكة نقل بيانات تسمى PubNub كمنصة إنترنت الأشياء يمكنها إرسال رسائل في الوقت الفعلي في 0.5 ثانية فقط! هذه هي أسرع استجابة يمكننا الحصول عليها وهذا أكثر أهمية في مشروعنا لأننا سنستخدم يدنا للتحكم في ذراع الروبوت في الوقت الفعلي.

يتم استخدام جميع Nodemcu لإرسال واستقبال البيانات. يوجد نظامان منفردان مشتركان هنا حيث يرسل Nodemcu على الذراع بيانات مستشعر الحركة إلى PubNub والتي يتم تلقيها بواسطة Nodemcu على الذراع الآلية. بالنسبة للحركة الأساسية ، يرسل تطبيق الهاتف المحمول البيانات الخاصة بالإحداثيات x و y من عصا التحكم والتي تستقبلها Nodemcu على القاعدة والتي يمكنها التحكم في المحرك من خلال السائق. هذا كل شئ حتى الان.

الخطوة الثانية: التصميم

سيعطيك التصميم أعلاه فكرة عن شكل الهيكل. يمكنك تنزيل ملفات cad لإلقاء نظرة أفضل. قاعدة العربة الجوالة مدعومة بثلاث عجلات حيث 2 منها محرك DC في الخلف وعجلة دوارة في الأمام. نظرًا لحركة الذراع الآلية ، لاحظت عدم استقرار في القاعدة ، لذا يمكنك التفكير في إضافة عجلتين في الأمام. القاعدة الخشبية السفلية والعلوية مدعومة بقضبان ملولبة محصورة بالمكسرات. تأكد من استخدام قفل الجوز لأن ذلك سيجعله مشدودًا بشكل دائم على المدى الطويل.

تنزيل ملف مصدر التصميم - تصميم التواجد عن بُعد

الخطوة 3: الطباعة ثلاثية الأبعاد لحساب الذراع وعزم الدوران

إن ذراع روبوت التواجد عن بعد هو تصميم بسيط على شكل الصندوق بحيث يمكن طباعته ثلاثية الأبعاد بسهولة بأقل قدر من الفتيل. يبلغ طوله حوالي 40 سم وهو طول ذراع الإنسان. يعتمد طول الذراع الآلية على عزم الدوران المرفوع بواسطة محركات المؤازرة. يمكنك العثور على حساب عزم الدوران في الصورة أعلاه جنبًا إلى جنب مع مواصفات محرك المؤازرة الذي استخدمته حتى تتمكن من تخصيص التصميم وفقًا لاحتياجاتك. ولكن تجنب استخدام أقصى عزم دوران للمحرك المؤازر لأن ذلك سيؤدي إلى إتلاف المحرك على المدى الطويل.

قم بتنزيل ملفات 3D Printing أدناه ، وطباعتها واستمر في المضي قدمًا.

الخطوة 4: تصنيع وتجميع القاعدة

فيما يلي الخطوات التي يمكنك اتباعها للتصنيع: -

1. قطع القضيب المعدني الملولب في المنتصف باستخدام المنشار
2. استخدم الحطاب لعمل قطعتين خشب بحجم 40x30 سم
3. حفر الثقوب اللازمة في القاعدة العلوية والسفلية مثل الرسم أعلاه
4. ابدأ بربط محرك التيار المستمر وعجلات العجلات بالقاعدة السفلية
5. لعمل ثقب مستطيل في القاعدة العلوية ، قم أولاً بعمل ثقب دائري باستخدام الحفار ثم أدخل قاطع الخشب من خلال الفتحة وقم بقصه عبر الحواف لعمل مستطيل.

إذا كنت تتساءل عن سبب وضع الفتحة العلوية اليمنى للخلف ، فهذا لأنني لم أكن متأكدًا مما إذا كنت سأضع الذراع الآلية في الزاوية اليمنى في المنتصف. كان وضعه في المركز خيارًا أفضل بسبب توازن الوزن.

الخطوة الخامسة: تركيب الذراع الآلية

يتطلب تركيب الذراع الآلية اهتمامًا خاصًا. بخلاف التجميع الميكانيكي ، يجب عليك التأكد من أن محرك السيرفو في الزاوية الصحيحة عند تجميعه. اتبع الرسم البياني أعلاه لإعطائك فكرة عن الزاوية التي يتم فيها ضبط محرك المؤازرة على جميع المحركات قبل تجميع أي شيء في الأعلى. حاول الحصول على هذا الجزء بشكل صحيح وإلا سينتهي بك الأمر إلى إعادة تجميعه مرة أخرى.

استخدم قالب الكود أدناه لتعيين زاوية المؤازرة الدقيقة باستخدام Arduino أو Nodemcu. يوجد بالفعل الكثير من المعلومات حول هذا عبر الإنترنت ، لذا لن أخوض في التفاصيل.

#يشمل

أجهزة مؤازرة

دبوس int = ؛ // ضع الرقم السري حيث يتم توصيل دبوس بيانات المؤازرة على اردوينو

الإعداد باطل() {

مؤازرة.

}

حلقة فارغة() {

زاوية int = ؛ // الزاوية التي تريد ضبطها

مؤازرة الكتابة (زاوية) ؛

}

الخطوة 6: دائرة تحكم الذراع

تجميع وحدة التحكم في الذراع سهل القيام به. لقد استخدمت كم طويل ورفقت المستشعرات ، Nodemcu ولوح التجارب بالخياطة. تأكد من أن اتجاه المستشعر في نفس اتجاه صورة وحدة التحكم أعلاه. أخيرًا ، اتبع مخطط الدائرة وقم بتنزيل الكود أدناه.

الخطوة 7: حلبة روبوت التواجد عن بعد

اتبع مخطط الدائرة بنفس الطريقة. تحقق من نقاط توصيل مصدر الطاقة الذي تستخدمه لتجنب الدوائر القصيرة. اضبط جهد خرج محول باك على 7 فولت لأن هذا هو متوسط الجهد لجميع محركات المؤازرة. المكان الوحيد الذي يمكنك لحامه هو أطراف محرك التيار المستمر الأساسي لأنه يستهلك الكثير من التيار ، لذا يجب أن يكون محكمًا بسلك كهربائي أكثر سمكًا قليلاً. بمجرد اكتمال الدائرة ، ستقوم لاحقًا بتحميل 'arm_subscriber.ino' إلى Nodemcu الذي يتصل بـ arm و 'base.ino' ليتم تحميله على قاعدة Nodemcu.

الخطوة 8: تطبيق الهاتف

هذا هو الهاتف المتحرك للتحكم في الحركة. عند تحريك عصا التحكم ، فإنه يرسل إحداثيات X و Y على دائرة عصا التحكم إلى Pubnub ويتلقاها Nodemcu في القاعدة. يتم تحويل إحداثي X ، Y هذا إلى الزاوية ، وباستخدامه يمكننا إيجاد الاتجاه الذي سيذهب إليه الروبوت. تتم الحركة عن طريق تشغيل / إيقاف وتغيير الاتجاه للمحركين. إذا كان الأمر إلى الأمام ، فسيتقدم كلا المحركين للأمام بأقصى سرعة ، وإذا ترك ، فسيعود المحرك الأيسر إلى الخلف وسيتقدم المحرك الأيمن للأمام وهكذا.

يمكن القيام بالوظيفة المذكورة أعلاه ببساطة باستخدام الأزرار أيضًا بدلاً من عصا التحكم ولكني اخترت عصا التحكم للتحكم في سرعة المحرك أيضًا. ومع ذلك ، لم يعمل دبوس التمكين الخاص بي مع Nodemcu لذا تركت هذا الجزء. لقد أضفت رمز التحكم في السرعة في base.ino فقط في حالة التعليق.

يمكنك الحصول على الملف المصدر.aia أدناه والذي يمكن تحريره باستخدام مخترع تطبيق MIT. سيتعين عليك إجراء تكوين أساسي في التطبيق سأقوله في الخطوة التالية.

الخطوة 9: إنشاء حساب على Pubnub والحصول على المفاتيح

حان الوقت الآن للقيام بالخطوة الأخيرة وهي تكوين منصة إنترنت الأشياء الخاصة بك. يعد Pubnub هو الأفضل لأن نقل البيانات يحدث في الوقت الفعلي ويستغرق نقله 0.5 ثانية فقط. علاوة على ذلك ، يمكنك إرسال مليون نقطة بيانات شهريًا ، لذا فهي منصتي الشخصية المفضلة.

اذهب إلى PubNub وأنشئ حسابك. ثم انتقل إلى قوائم التطبيقات في القائمة اليسرى وانقر فوق الزر المسمى "+ إنشاء تطبيق جديد" على اليمين. بعد تسمية التطبيق الخاص بك ، سترى الصورة أعلاه للناشر ومفتاح المشترك. هذا ما سنستخدمه لتوصيل الأجهزة.

الخطوة 10: أضف المفاتيح إلى الكود وقم بالتحميل

نحتاج إلى 4 أشياء حتى يتمكن الجهاز من الاتصال ببعضه البعض: - المفتاح العام ، والمفتاح الفرعي ، والقناة ، والواي فاي.

سيظل المفتاح الفرعي والمفتاح الفرعي كما هو في جميع تطبيقات Nodemcu والجوال. يجب أن يكون للجهازين اللذين يتواصلان مع بعضهما البعض اسم القناة نفسه. نظرًا لأن تطبيق الهاتف والقاعدة يتواصلان بحيث يكون لهما نفس اسم القناة المماثل لوحدة التحكم واليد الروبوتية. أخيرًا ، يجب عليك وضع بيانات اعتماد wifi على كل Nodemcu حتى يتمكن من الاتصال بشبكة wifi في البداية. لقد قمت بالفعل بإضافة اسم القناة ، لذا فإن wifi ومفتاح pub / sub هو ما يجب عليك إضافته من حسابك.

ملاحظة: - لا يمكن لـ Nodemcu الاتصال إلا بشبكة wifi والتي يمكن الوصول إليها بدون صفحة ويب كمتوسط. حتى بالنسبة للعرض التقديمي الأخير ، كان علي استخدام نقطة اتصال محمولة منذ أن تم سحب شبكة wifi بالجامعة.

الخطوة 11: الخاتمة

إذا وصلت حتى هنا ثم رائع! آمل أن تكون قد اكتسبت شيئًا ذا قيمة من هذه المقالة. هذا المشروع له حدود صغيرة أريد أن أخبرك بها قبل أن تقوم بتنفيذه. فيما يلي بعض أدناه: -

الحركة المفاجئة للذراع الروبوتية: -

هناك الكثير من الحركة المفاجئة للذراع الروبوتية. هذا بسبب التأخر 0.5 ثانية حتى يتم نقل معلومات المستشعر كحركة مؤازرة. لقد أتلفت حتى 2 من محرك المؤازرة ، لذا لا تحرك ذراعك بسرعة كبيرة. يمكنك حل هذه المشكلة عن طريق إضافة خطوات وسيطة بين الحركة الأصلية لإنشاء حركة سلسة.

لا توقف حركة القاعدة: -

عندما أجعل الروبوت يتحرك في اتجاه واحد من خلال تطبيق جوال ، يستمر الروبوت في التحرك في نفس الاتجاه حتى عندما أرفع أصابعي. كان هذا مزعجًا لأنني اضطررت دائمًا إلى إيقاف تشغيل الطاقة لإيقاف الحركة. لقد أدخلت رمز الإيقاف في التطبيق لكنه لم يعمل. قد تكون مشكلة في التطبيق نفسه. ربما يمكنك محاولة حلها وإعلامي.

لا يوجد تغذية فيديو: -

بدون تدفق الفيديو من إنسان آلي إلى شخص ، لا يمكننا أبدًا نشره بعيدًا عن المستخدم. كنت أرغب في إضافة هذا في البداية ولكن سيتطلب المزيد من الوقت والاستثمار ، لذا تركته.

يمكنكم يا رفاق المضي قدمًا في هذا المشروع من خلال حل المشكلة المذكورة أعلاه. عندما تفعل ذلك ، أخبرني. وداع

لمزيد من المشاريع قم بزيارة موقع محفظتي

الوصيف في مسابقة الروبوتات