מה שאתה צריך כדי לבנות רובוט אוטונומי משלך

האם אי פעם רצית לבנות את הרובוט שלך? זה לא קשה כמו שחושבים, באמצעות ערכה או מערך של רכיבים אלקטרוניים סטנדרטיים.

המכשול העיקרי הוא ניווט במספר האפשרויות המביך הקיימות לבניית רובוט גלגלים, כולל המיקרו-בקר שלו, השלדה, המנועים והחיישנים שלו. האפשרות הקלה ביותר היא לקנות ערכת רובוטים מלאה, אך אם ברצונך ליצור רובוט בהתאמה אישית, אנו מעבירים אותך צעד אחר צעד דרך הבחירות העיקריות שיש לעשות.

1. מיקרו-בקר / SBC

הרובוט שלך יזדקק ל"מוח "אלקטרוני כדי לשלוט בכל תפקודיו, כולל תנועה. שתי האפשרויות הפופולריות ביותר הן ה- Raspberry Pi ו- Arduino.

ה- Raspberry Pi הוא מחשב לוח יחיד (SBC) עם מעבד זרוע שיכול להריץ מערכת הפעלה לינוקס מלאה. היתרון העיקרי לבניית רובוטים הוא שזה חזק יותר ממיקרו-בקר כמו ארדואינו, המאפשר לך להריץ תוכניות מורכבות יותר. זה אידיאלי לזיהוי פנים וצורות אחרות של AI, כך שתוכל ליצור רובוט חכם באמת.

יתרון נוסף הוא שתוכלו לתכנת אותו כמעט בכל שפה. אחד הפופולריים ביותר עבור רובוטיקה בפייתון, וזה פחות מרתיע מ- C עבור קידודים חדשים.

לעומת זאת, ארדואינו הוא אידיאלי לפרויקטים רובוטיים פשוטים יותר. בנוסף לכך שהוא בדרך כלל בעלויות נמוכות יותר, הוא משתמש בפחות חשמל, ולכן לוקח יותר זמן לנקז בנק כוח נייד או מארז סוללות.

אמנם בדרך כלל הוא מתוכנת ב- C באמצעות IDE של ארדואינו במחשב, אך ניתן להשתמש ב- IDE גרפי שנקרא Xod לשלוט ברובוטים של Arduino.

מיקרו-בקרים אחרים מתאימים גם לרובוטיקה, כולל Teensy, BeagleBone, micro: bit ו- Raspberry Pi Pico.

2. שִׁלדָה

עבור הרובוט הגלגלי שלך, תזדקק לשלדה כדי ליצור את מרכבה, לאכלס את האלקטרוניקה ולהרכיב את המנועים (באמצעות סוגריים).

יש רבים ערכות שלדה זמין, בגדלים ובחומרים שונים, בדרך כלל לרובוטים דו-ארבע גלגלים - לפעמים שישה גלגלים. רובן פלטפורמות פשוטות להתקנת האלקטרוניקה והמנועים; אפשרויות יקרות יותר עשויות לכלול מערכת מתלים.

לחלופין, תוכלו לבנות מארז DIY בעצמכם, מחומרים כמו פלסטיק, מתכת, עץ, לבני לגו או אפילו קרטון. שיקול חשוב הוא כמה מחוספס אתה רוצה שהרובוט שלך יהיה. זה אם צריך להתמודד עם שטח קשה, תרצה שלדה עמידה יותר.

3. מנועים

כדי לגרום לרובוט שלך לזוז, תזדקק למנועים. עבור רובוט גלגלים, אלה יהיו מנועי DC סטנדרטיים - שלא כמו סרוו או מנועי צעד - מסתובבים בחופשיות במהירות גבוהה.

מנועים מסוימים כוללים תיבת הילוכים מובנית להגברת המומנט ולהנעת עומסים כבדים יותר. בדוק את יחס ההילוכים (או הפחתת המהירות): ככל שהוא גבוה יותר, כך מומנט יותר והורד מהירות. יחסים גבוהים יותר מומלץ לפרויקטים למתחילים.

אם אתה זקוק לקריאה ובקרה מדויקים של מהירות המנוע, יש גם אפשרות להוסיף א מקודד מהירות מגנטי או אופטי לכל פיר מנוע, שיאכיל את הנתונים בחזרה שלך מיקרו-בקר.

מהירות של כל מנוע נשלטת בדרך כלל על ידי PWM (אפנון רוחב הדופק), שכולל שליחת זרם של פעימות הפעלה דיגיטליות: ככל שיותר על פולסים במחזור, כך הוא מסתובב מהר יותר.

4. נהג מוטורי

אינך יכול לחבר מנועי DC ישירות למחשב הלוח היחיד שלך או ללוח המיקרו-בקר, מכיוון שהאחרון לא יוכל לספק מספיק כוח עבור המנועים ואתה עלול לפגוע בלוח.

במקום זאת, תזדקק ללוח הנהג / הבקר המנוע המחובר בין המנועים למיקרו-בקר שלך, וגם למקור החשמל. לוחות נהגים בעלות נמוכה מבוססים לעיתים קרובות על שבב גשר H כפול L298N או DRV8833. מספר הערוצים קובע כמה מנועים ניתן לשלוט באופן עצמאי, כך שתזדקק ליותר ערוצים (ונהגים) עבור 4WD או 6WD.

למרות שמישהו בעל ידע באלקטרוניקה יכול לבנות נהג מנוע גשר H משלו, קל יותר לקנות לוח נהגים. ישנם מספר רב של כובעים זמינים לעלות על ה- Raspberry Pi, וכן ייעודי מגן מוטורי לארדואינו.

גורם מפתח בבחירת נהג מנוע הוא להבטיח שהוא יכול להתמודד עם המתח הנדרש על ידי המנועים, כמו גם את זרם ההפעלה הרציף שלהם. אם אתה לא יכול למצוא את האחרון במפרט המנועים, הוא בדרך כלל נמוך ב -20% עד 25% מזרם הדוכן. הזרם המקסימלי של נהג המנוע צריך להיות סביב כפול הזרם הרציף של המנועים.

5. גלגלים

מטבע הדברים, אלה חיוניים לרובוט על גלגלים! רובוט דו-גלגלי פשוט הוא הכי קל למתחילים, בדרך כלל כולל גלגל קטן, גלגל או החלקה מלפנים כדי לעזור לו לשמור על איזון.

רובוט בעל ארבעה גלגלים הוא הצעד הבא, המספק יציבות ושליטה נוספת. אם אתה רוצה שליטה עצמאית בכל מנוע / גלגל עבור 4WD אמיתי, תזדקק לשני שבבי נהגים מנועים כפולים. לחלופין, אתה יכול להשתמש במנהל התקן יחיד כדי לשלוט בשני מנועים בכל ערוץ, בתנאי שיש לו מספיק יכולת זרם מקסימאלית לטפל בכולם.

בשטח שטח, אולי אפילו תרצה לעלות עד שישה גלגלים, אך תצטרך שלדה ארוכה יותר כדי להכיל אותם. אתה יכול להוסיף מסלולי זחל לקבלת אחיזה נוספת, או אפילו מערכת נדנדה כפי שהיא מוצגת ברובד מאדים של נאס"א.

אמנם ניתן לקבל גלגלים הניתנים לניהול באמצעות סרוו כדי לסובב אותם ואת המנועים שלהם, אך השיטה הנפוצה ביותר להיגוי רובוט היא פשוט להריץ גלגלים בצד אחד מהר יותר מהצד השני.

אפשרות מעניינת נוספת היא שימוש בגלגלי Mecanum, שגלגליהם המיוחדים מאפשרים להם לנוע הצידה כאשר ארבעת הגלגלים מסובבים בתבנית מסוימת. נהדר לחניה מקבילה!

6. כּוֹחַ

הקישור של הרובוט לשקע חשמל יהיה מעט מגביל, כך שתזדקק למקור כוח נייד. ישנן שתי שיטות עיקריות:

1. השתמש במקורות כוח נפרדים עבור המנועים והאלקטרוניקה.
2. השתמש במקור כוח יחיד המחובר לשניהם באמצעות BEC (מעגל סילוק סוללות). לוח נהגי המנוע שלך עשוי לכלול BEC.

בכל אפשרות שתבחר, מקורות חשמל אפשריים כוללים בנקי כוח USB, חבילות סוללות (למשל 4x AA), וסוללות LiPo. רק וודא שאתה מספק את המתחים והרמות הנוכחיות הנכונים. לוחות נהגים רבים מציעים הגנה מפני קוטביות יתר וזרם יתר.

7. חיישנים

אמנם ניתן לתכנת את הרובוט שלך לנוע בתבנית קבוצה או לשלוט בו באופן ידני ממכשיר מרוחק, אך הוספת חיישנים תאפשר לו לפעול באופן אוטונומי.

חיישן מרחק קולי, כגון HC-SR04, יאפשר לרובוט לחוש קיר או חסימה אחרת לפניו כדי שיוכל לנקוט בפעולות התחמקות.

לגרום לרובוט ללכת בשביל על הרצפה היא אפשרות פופולרית נוספת. חיישן אחד או יותר שעוקב אחר קו IR המותקן בחזית מאפשר לו לזהות קו כהה על הרצפה ולנווט לאורכו.

אתה יכול אפילו לתת לרובוט שלך 'עיניים' בתוספת מצלמה קטנה. ניתן לפרש תמונות באמצעות ספריית ראיית מחשב כמו OpenCV כדי לזהות אובייקטים או אפילו פנים.

בנה רובוט אוטונומי משלך: הצלחה

כעת יש לך סקירה כיצד לבנות רובוט גלגלים משלך. אנו מקווים שזה נתן לך השראה לעשות את הגיחה הראשונה שלך לעולם הנפלא של הרובוטיקה. לאחר שבניתם את הרובוט הראשון שלכם, כדאי לכם ליצור סוג אחר, כמו כזה עם רגליים או זרוע רובוטית.

דפדפן האינטרנט האפל הטוב ביותר למכשיר שלך

רוצה לגשת לרשת החשוכה? עליך להשתמש בדפדפן אינטרנט כהה שיכול להוביל אותך לשם ולהגן גם על פרטיותך.

קרא הבא

על הסופר