Lacné ovládanie bojového robota Arduino: 10 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Oživenie Battlebotov v štátoch a Robot Wars vo Veľkej Británii opäť oživilo moju lásku k bojovej robotike. Našiel som teda miestnu skupinu staviteľov robotov a ponoril som sa dnu.

Bojujeme na britskej stupnici hmotnosti mravcov (hmotnostný limit 150 gramov) a rýchlo som si uvedomil tradičný spôsob, ako vybudovať RC zariadenie zahŕňajúce robota: drahý RC vysielač, objemný alebo drahý prijímač a ESC (elektronické regulátory rýchlosti), ktoré sú magickými boxmi ktorý zvládne oveľa viac prúdu, než je potrebné pre robota tejto veľkosti.

Keď som v minulosti používal Arduino, chcel som skúsiť robiť veci inak a stanoviť si za cieľ systém Arduino, ktorý dokáže prijímať bojový právny signál a ovládať dva hnacie motory za približne 5 USD (polovica nákladov na lacný ESC)

Aby som dosiahol tento cieľ, remixoval som toto RC auto podľa pokynov, znížil som hmotnosť/náklady na prijímač a vygeneroval 4 signály PWM na spustenie lacného čipu h-bridge

Tento návod sa zameria na riadiaci systém Arduino, ale pridám ďalšie informácie, ktoré pomôžu novým ľuďom zostaviť ich prvého robota

Zrieknutie sa zodpovednosti:

Aj v malom meradle môže byť stavba/boj robota nebezpečný, robte to na vlastné riziko

Krok 1: Čo potrebujete

Materiály:

Pre riadiaci systém:

• 1x Arduino pro mini 5v (1,70 USD)
• 1x modul nRF24L01 (1,14 dolára)
• 1x modul regulátora 3,3 V (0,32 USD)
• 1x dvojitý modul h-bridge* (0,90 USD)

Pre zvyšok základného klinového robota:

• 2x mikro prevodový motor ** (lacná verzia, spoľahlivá verzia)
• 1x 2s lítium -polymérová batéria
• 1x balančná nabíjačka
• 1x lipo nabíjací vak
• 1x prepínač
• 1x konektor pre batériu
• rôzny drôt (použil som prepojovacie vodiče Arduino, okolo ktorých som ležal)
• malé skrutky
• (voliteľné) epoxidové
• (voliteľné) hliník (z plechovky od nealkoholických nápojov)
• (voliteľné) extra LED diódy

Základný ovládač:

• 1x Arduino pro mini 5v
• 1x modul nRF24L01
• 1x modul regulátora 3,3 V
• 1x joystick Arduino

Náradie:

• Skrutkovač
• Spájkovačka
• Kliešte
• 3D tlačiareň (voliteľné, ale uľahčuje život)

*pri pohľade na moduly h-bridge vyhľadajte modul so všetkými 4 vstupmi signálu vedľa seba, čo uľahčí neskoršie pripojenie k Arduinu

** Pozrite sa v poslednom kroku na niekoľko tipov na výber otáčok motora

Krok 2: Vytlačte podvozok

Predtým, ako začnete s riadiacim systémom, pozrite sa na dizajn robota, ktorý má byť postavený. Vždy je najlepšie navrhnúť robota zo zbrane. Pre začiatočníkov navrhujem začať so základným klinom, sú navrhnuté tak, aby boli robustné a vytláčali protivníkov z cesty, čo znamená, že je menšia pravdepodobnosť, že vás v prvom zápase zničia, a navyše si ľahšie urobíte pocit z jazdy, keď sa O aktívnu zbraň sa nemusíte starať.

Navrhol som klinový robot: „Mierne surový“, ktorý bol v bitke testovaný ako pancierový, tak aj neozbrojený. Je to dobrý prvý robot, ľahko sa tlačí a dá sa zostaviť pomocou 8 skrutiek. Pozrite sa na Thingiverse, kde nájdete iný špičkový dizajn

Ak nevlastníte 3D tlačiareň, vyskúšajte miestnu knižnicu, hackerský priestor alebo priestor pre tvorcov

Pridanie ďalšieho brnenia sa dá z tlačiarne ľahko vykonať, brúsiť klin a nealkoholický nápoj z hliníka kurzovým brúsnym papierom, zotrieť prípadný brúsny prach, na plast a hliník naniesť epoxid, držať spolu so svorkami alebo gumičkami po dobu 12-24 hodín

V súčasnej dobe nemám verejný dizajn kolies, pretože som používal gumové pneumatiky zo vzdelávacej súpravy pre robotiku cez 3D tlačené náboje. V najbližších týždňoch budem navrhovať náboj, ktorý bude používať O-krúžky na uchopenie. Akonáhle sú kolesá hotové, aktualizujem túto stránku a stránku Thingiverse

Krok 3: Pripravte H-mostík

Rôzne ovládače motora h-bridge sú dodávané v rôznych zostavách, ale modul prepojený v počiatočnom zozname obsahuje ako výstup 2 svorkovnice. Tieto svorkovnice sú ťažké a objemné, preto je najlepšie ich odstrániť.

Najjednoduchším spôsobom je zahriať obe podložky súčasne spájkovačkou a bloky opatrne vymotať kliešťami.

Predtým, ako sa pohnete ďalej, rozhodnite sa, či chcete mať možnosť vymeniť motory vo svojom nastavení. Ak je to tak, prepojovacie káble Arduino je možné spájkovať s výstupom modulu, potom je možné k motoru pripájať opačný kábel, čím sa podľa potreby odstránia.

Krok 4: Zapojenie modulov

Zapojenie modulov je možné vykonať 3 rôznymi spôsobmi, a preto je krok návrhu kritický. Voľba zbrane ovplyvní tvar robota a výber elektroinštalácie.

tieto 3 možnosti sú:

1. Uvoľnené drôty (ľahké, ale krehkejšie) (obrázok 1)
2. Perfboard (ťažší ako 1, ale robustnejší s väčším pôdorysom) (obrázok 2)
3. Pripájaný dizajn dosky plošných spojov (ťažší ako 1, ale robustný s malým rozmerom) (obrázok 3)

bez ohľadu na vykonanú voľbu sú skutočné spojenia rovnaké.

Nasledujúce zapojenia vykonajte dvakrát (raz pre ovládač a raz pre prijímač)

nRF24L01 (obrázok číslovania pinov 4 **):

• Pin 1 -> GND
• Pin 2 -> výstupný kolík modulu 3,3 V
• Pin 3 -> Arduino pin 9
• Pin 4 -> Arduino pin 10
• Pin 5 -> Arduino pin 13
• Kolík 6 -> Kolík Arduino 11
• Pin 7 -> Arduino pin 12

Modul 3,3 V:

• Vin pin -> Vcc*
• Výstupný pin -> pin 2 nRF (ako vyššie)
• Pin GND -> GND

Arduino:

• Piny 9-13 -> pripojte sa k nRF, ako je uvedené vyššie
• Surový -> Vcc*
• GND -> GND

Na rozlíšenie ovládača a prijímača urobte raz nasledujúce prepojenia

Pre kontrolóra:

Joystick:

• +5v -> Arduino 5v
• vrx -> Arduino pin A2
• vry -> Arduino pin A3
• GND -> GND

Pre prijímač:

h-bridge modul:

• Vcc -> Vcc*
• B -IB -> Arduino pin 2
• B -IA -> Arduino pin 3
• A -IB -> Arduino pin 4
• A -IA -> Arduino pin 5
• GND -> GND

To sa najľahšie robí tak, že nahradíte kolíky pre Vcc a GND drôtom, potom prevrátite dosku hore nohami a spájkujete kolíky priamo do Arduina, čo zjednoduší spájkovanie a vytvorí spoľahlivé upevnenie pre ovládač motora.

*aby bol bojový robot legálny, musí byť medzi batériu a obvod pridaný izolačný bod (vypínač alebo odnímateľné prepojenie). To znamená, že kladný pól batérie musí byť pripojený k prepínaču, potom prepínač pripojený k Vcc

** obrázok z https://arduino-info.wikispaces.com/Nrf24L01-2.4GHz-HowTo, ktorý je skvelým zdrojom pre modul nRF24L01

Krok 5: Nastavenie ovládača

Akonáhle je všetko spojené, je čas na nejaký kód.

Počnúc ovládačom sú potrebné niektoré hodnoty potenciometra, aby sa zaistilo, že presný pripojený joystick bude fungovať s vysielacím kódom.

Vložte kód „joystickTestVals2“. Tento kód sa používa na čítanie hodnôt potenciometra a ich zobrazenie prostredníctvom sériového čísla

Keď je kód spustený a sériové okno je otvorené, začnite pozeraním sa na hodnotu „UP“, zatlačte joystick do polohy úplne dopredu, hodnota „UP“pravdepodobne preskočí medzi niekoľko veľkých čísel, vyberte najmenšiu z hodnôt, ktoré vidíte., odpočítajte od neho 10 (tým zaistíte, že úplné zatlačenie palice poskytne plný výkon) a zapíšte si ho ako „Up Max“, aby joystick vyskočil späť do stredu. Teraz vyberte najväčšiu hodnotu, ktorú vidíte, pridajte k nej 20 a zapíšte ju ako „UpRestMax“. Opakujte postup zatlačením páčky nadol a obrátením sčítania/odčítania zaznamenaných hodnôt ako „UpMin“a „UpRestMin“

Celý postup zopakujte znova pre ľavú a pravú stranu, začnite zatlačením páčky doprava, nahrajte „SideMax“, potom „SideRestMax“, ako sa vráti späť, a zatlačením doľava zaznamenajte „SideMin“a „SideRestMin“

Tieto hodnoty sú veľmi dôležité, najmä všetky hodnoty obsahujúce slovo „Odpočinok“. tieto hodnoty vytvárajú v strede palice „mŕtvu zónu“, takže sa robot nepohne, keď palica leží v strede, uistite sa, že keď je palica vycentrovaná, hodnoty klesnú medzi „restMin“a „restMax“pre obe osi

Krok 6: Kód

Uvedený kód robí všetko pre základný klinový robot so štruktúrou, ktorá umožňuje odoslanie aj hodnoty pwm zbrane.

Potrebné knižnice:

• Knižnica nRF24L01 odtiaľto: GitHub
• Softvér PWM odtiaľto: Google Code

Nastavte ovládač:

otvorte kód txMix a zmeňte limitné hodnoty stick na hodnoty, ktoré ste si zapísali v poslednom kroku. Zaistíte tak, aby kód správne reagoval na váš joystick (obrázok 1)

Prispôsobiť potrubie:

Aby ste sa ubezpečili, že na vašej akcii nezasahujete do nikoho iného, budete musieť vymeniť rádiové potrubie. Toto je v skutočnosti identifikátor a prijímač bude pôsobiť iba na signály zo správneho potrubia, preto nezabudnite zmeniť potrubie v oboch kódoch na to isté.

Na obrázku sú zvýraznené 2 hexadecimálne číslice potrubia. Toto sú dve číslice, ktoré je potrebné zmeniť, aby bolo možné prispôsobiť potrubie. Zmeňte „E1“na ľubovoľnú inú 2 -miestnu hexadecimálnu hodnotu a zapíšte si ju, aby ste ju mohli pri udalosti ľahko skontrolovať proti potrubiu súpera.

Odovzdať:

• txMix k ovládaču
• prijímať do modulu prijímača

Zníženie kódu:

txMix:

Kód sa číta v polohe joysticku ako hodnota „NAHOR“a „vedľajšia“hodnota. tieto hodnoty sa obmedzia na základe poskytnutej maximálnej hodnoty, aby sa zaistilo, že plný výkon bude daný pri maximálnom postavení tyče.

Tieto hodnoty sa potom skontrolujú, aby sa zaistilo, že sa páčka posunula z neutrálnej polohy, ak nemá nuly, sú odoslané nuly.

Hodnoty sa potom jednotlivo zmiešajú do dvoch premenných, jednej pre otáčky ľavého motora a jednej pre pravé otáčky motora. V týchto premenných sa záporná hodnota používa na označenie pohybu motora dozadu, pretože zjednodušuje miešanie.

Hodnoty rýchlosti vľavo a vpravo sú potom rozdelené na štyri hodnoty pwm, pre každú jednu: motor vpravo dopredu, motor vľavo dopredu, motor vpravo dozadu, motor vľavo dozadu.

Štyri hodnoty pwm sú potom odoslané do prijímača.

dostať:

Jednoducho prijíma signály z regulátora, kontroluje, či signál neobsahuje hodnoty pwm pre dopredu a dozadu na jednom motore, potom aplikuje pwm.

Prijímač taktiež zlyhá v vypnutí trezorov motorov, keď signál nie je prijatý z ovládača

Krok 7: Odskrutkujte všetko dohromady

Spájkujte konektory k motorom alebo spájkujte motory priamo k h-mostíku. (Preferujem konektory, aby som mohol jednoducho vymeniť zástrčky, ak som nesprávne pripojil motory)

Zapájajte kladný vodič z konektora batérie na stredný kolík spínača a jeden z vonkajších kolíkov spínača na Vcc pripojených modulov.

Zapájajte záporný vodič z konektora batérie na GND pripojených modulov.

(Voliteľné) pridajte ďalšie diódy LED medzi Vcc a GND. Všetky bojové roboty vyžadujú svetlo, ktoré je zapnuté, kým je systém napájaný, v závislosti od komponentov, ktoré má tento systém LED na Arduine, module 3,3 V a mostíku h, pokiaľ je aspoň jeden z nich viditeľný zvonku toto pravidlo je splnené. Na zaistenie dodržania tohto pravidla a prispôsobenie vzhľadu je možné použiť ďalšie diódy LED

Mierne surový sa dá ľahko priskrutkovať, najskôr priskrutkujte držiaky motora na miesto, pridajte elektroniku, potom zaskrutkujte veko na miesto, malé množstvo suchého zipsu pomôže držať spínač na veku.

Ovládač môžete navrhnúť a vytlačiť. Na testovanie používam pripojený ovládač, ktorý bol upravený z ovládača BB8 V3 Jamesa Brutona

Krok 8: Slovo o pravidlách boja proti robotom

Rôzne krajiny, štáty a skupiny organizujú robotické bojové akcie s rôznymi pravidlami.

Vytvoril som tento systém a napísal som, že môže byť čo najvšeobecnejší pri dodržaní hlavných pravidiel, ktoré sa týkajú RC systémov (predovšetkým by mal byť systém 2,4 GHz digitálny a mal by mať bod izolácie batérie). Na spustenie tohto systému alebo navrhnutie vlastného prvého robota je najlepšie spojiť sa s miestnou skupinou a získať kópiu ich pravidiel.

Pravidlá, ktoré používa vaša miestna skupina, sú absolútne. Neberte ma v tomto návode na pravidlá vašej skupiny.

Pretože je tento systém Arduino v komunite novinkou, pravdepodobne ho pred použitím na udalosti požiadate o otestovanie. Tento systém som opakovane testoval proti štandardnému RC vybaveniu a proti sebe bez akýchkoľvek problémov s rušením, takže by mal prejsť akýmkoľvek testom, avšak posledné slovo majú organizátori na vašom miestnom podujatí, rešpektujte ich rozhodnutie. Ak odmietnu jeho použitie, opýtajte sa, či existuje pôžičkový robot, s ktorým môžete bojovať, alebo požiadajte o objasnenie, prečo bol zamietnutý, a pokúste sa problém vyriešiť na nasledujúcej udalosti.

Krok 9: Ďalšie informácie o motoroch

Mikroprevodové motory používané v triede mravcov prichádzajú s veľkým počtom rýchlostí a sú označené buď otáčkami alebo prevodovým pomerom. Nasleduje hrubá konverzia.

Väčšina robotov používa motory medzi 75: 1 a 30: 1 (s niektorými výnimkami pri použití 10: 1). Roboti s veľkými rotujúcimi zbraňami môžu ťažiť z pomalších motorov 75: 1, pretože nižšia rýchlosť umožňuje väčšiu kontrolu. Šikovné kliny, zdvíhače a plutvy sú najlepšie na 30: 1 v rukách skúseného vodiča. Na prvé súboje odporúčam motory 50: 1 v kline, aby ste si zvykli na systém a jazdu

• 12 000 2 000 ot / min (alebo 6 V 1 000 ot / min) -> 30: 1
• 6V 300 otáčok za minútu -> 50: 1

Krok 10: Aktualizácie a vylepšenia

Je to pár rokov, čo som uverejnil túto správu, a veľa som sa o tomto systéme naučil, takže je načase ich tu aktualizovať. Najdôležitejšie je výber komponentov, pôvodné komponenty fungovali relatívne dobre, ale niekedy počas boja zlyhali. Dvaja veľkí páchatelia sú H-Bridge a modul nrf24l01, pretože som vyberal absolútne najlacnejšie diely, aké som mohol nájsť. Tieto môžu byť opravené:

• Inovácia 0,5A H-mostíka na 1,5A H-mostíka, ako je tento: 1,5A H-mostík
• Inovácia modulu nrf24l01 na plne SMD dizajn: Otvorte smart NRF24l01

Spolu s novými aktualizáciami komponentov som navrhol niekoľko nových PCB, ktoré pomáhajú kompaktovať RX a pridávajú do TX ďalšie funkcie.

Chystajú sa aj niektoré zmeny kódu, takže ich sledujte