Vzdelávanie v robotike krok za krokom so súpravou: 6 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Po niekoľkých mesiacoch budovania vlastného robota (pozrite sa na všetky tieto) a potom, čo sa dvakrát pokazili diely, som sa rozhodol urobiť krok späť a premyslieť svoju stratégiu a smer.

Niekoľkomesačná skúsenosť bola miestami veľmi obohacujúca a mnohokrát veľmi frustrujúca, veľmi ťažká a veľmi sklamaním. Mnohokrát to vyzeralo ako dva kroky vpred, jeden vzad.

A myslím, že je to kvôli kombinácii niekoľkých vecí.

Mojím cieľom bolo postaviť „skutočného“robota - nie hračku. Veľký, výkonný robot s robustnými časťami a množstvom dostupnej energie z batérie, ktorý môže bežať (celý deň?) A byť tiež autonómny. Že môže bezpečne navigovať po celom mojom byte bez toho, aby (sebe alebo komukoľvek / čomukoľvek) spôsobil škodu.

Aj keď som veľmi pomaly napredoval, množstvo výskumu, pokusov a omylov, vyskúšajte toto, vyskúšajte to, bolo veľmi časovo náročné a zabralo to veľa mentálnej / emocionálnej energie.

Potom, čo rovnaké diely dvakrát zlyhajú, by bolo šialenstvo jednoducho ich znova vymeniť a pokračovať.

S ťažkým srdcom som sa rozhodol nechať súčasný projekt „Wallace“vrátiť sa na poličku, najmä preto, že som bol tak blízko začleneniu IMU do operačného softvéru robotov.

Čo teda robiť teraz

Tak sa stalo, že počas posledného týždňa môjho projektu robota „urob si sám“som v práci absolvoval online kurz softvéru. Kurz je irelevantný - urobilo na mňa dojem, aké dobré bolo. Inštruktor prakticky viedol diváka za ruku, krok za krokom, a mohol nasledovať, pozastaviť video, urobiť problém s programovaním (iba malý kúsok po kúsku) a potom vidieť, ako sa jeho riešenie zhoduje s riešením inštruktora.

A - ešte lepšie - celá séria sa točí okolo skutočného softvérového projektu, ktorý je v skutočnosti ľahko užitočný pre obchodné potreby webových stránok v reálnom svete.

Bolo to tak obohacujúce, NIE JE to stresujúce, aby som sa nemusel čudovať, „čo sa mám ďalej naučiť? Ako by som pokračoval v robení / učení sa„ X ““?

Medzi tým, čo sa deje v práci, a časťami, ktoré doma zlyhávajú, a tým, že som bol taký vyčerpaný množstvom úsilia, že som si želal niečo podobné online kurzu, ktorý som absolvoval do práce - ale že to bude kvôli učeniu robotiky..

Čo som nechcel, je zopakovať posledných pár mesiacov. Nechcel som si kúpiť ďalšiu robotickú súpravu a potom sa potulovať ďalej, aby robil to, čo chcem. A tiež som nechcel úplne postavené, pripravené riešenie, pretože čo sa potom naučím? „Zostavte-svojho-prvého-robota“som už urobil.

Krok 1: Robotika je …

Problém skutočne sa učiacej robotiky je ten, že je toho veľa. Je to priesečník najmenej (ak nie viacerých) týchto:

• mechanické inžinierstvo
• elektrotechnika / elektronika
• softvérové inžinierstvo

Každý z vyššie uvedených je možné ďalej rozpracovať (čo tu nebudem robiť). Ide o to, že sa musíte veľa učiť.

Rozhodol som sa ísť dvojakým prístupom, a teda týmto „pokynom“, aby ste to čitateľ zvážil. Rozhodol som sa riešiť alebo začať v dvoch rôznych, ale navzájom sa dopĺňajúcich smeroch súčasne.

• Skontrolujte / vylepšite zapnutie / učenie / rozbalenie analýzy obvodov DC a AC
• Nájdite kurz / program, ktorý je kombináciou teórie / prednášky a praktického cvičenia a ktorý sa točí okolo súpravy robota.

Krok 2: DC a AC elektrotechnika

Dôvod, prečo chcem tráviť čas učením sa a preskúmaním tejto oblasti, je ten, že časti robota pravdepodobne zlyhali kvôli tomu, že v určitých oblastiach neposkytujem správnu ochranu obvodov. Ak si prečítate inštrukcie súvisiace s robotmi, stále si myslím, že sú veľmi dobré a užitočné, dokonca aj teraz. Neúspešný bol iba určitý segment dielov, a to až po určitom čase.

Aby som bol konkrétny, robot obsahoval povrch najvyššej úrovne, na ktorom sa nachádzalo to, čo nazývam „podporné obvody“. Jedná sa o obvody rozširujúce port GPIO a súvisiace so snímačmi, oddeľovacie dosky, čipy, distribúcia energie a kabeláž potrebné na monitorovanie a ovládanie všetkých druhov senzorov, aby bol robot bezpečný a autonómny.

Zlyhalo iba niekoľko z týchto častí - ale Zlyhali.

Napísal som na strojárske fórum a dostal som odpovede. Bolo to množstvo podrobností a úroveň odpovedí, ktoré ma skutočne zasiahli, že nie som pripravený na úroveň roboty, ktorú mám na mysli.

Je veľký rozdiel medzi malou súpravou robota, ktorá má dva lacné motory, možno 2/3 Amp motorový ovládač, možno pár senzorov, ktoré môžete nosiť v jednej ruke - a tým, ktorý váži viac ako 20 libier a má veľmi výkonné motory 20A a viac ako 15 senzorov, ktoré môžu v prípade chyby spôsobiť skutočnú škodu.

Takže bolo načase sa znova pozrieť na DC a AC elektroniku. A našiel som túto stránku:

Matematický učiteľ DVD. Názov bol považovaný za trochu vtipný a zastaraný. Už roky som nevidel ani CD alebo DVD. Správny?

Ale pozrel som sa na to. A nakoniec sa prihlásil na odber a teraz môžem streamovať videá celý deň, ak si to želám. Všetko za 20 USD mesačne. Zatiaľ som pokryl 1. zväzok.

Predstavte si, že budete v triede s profesorom vpredu, s tabuľou, predstavíte predmety, rozpracujete ich a potom je to prax, prax, prax. A o tom je táto stránka.

Nakoniec sme museli zasiahnuť maticovú algebru, pretože obvody mali príliš veľa simultánnych rovníc s rovnakým počtom neznámych. Ale to je v poriadku. Prejde algebrou len toľko, aby sa dostal cez problémy. Ak chce študent viac, existujú aj samostatné kurzy fyziky matematiky. Bol to zatiaľ veľmi dobrý program.

Dúfam, že kým tieto kurzy absolvujem, dospejem k odpovediam na svoje problémy so zlyhaním svojich súčiastok a budem pripravený na budúcu robotiku v oblasti elektroniky.

Krok 3: Školenie a projekt robotiky

Ale tu je tá najlepšia časť. Predchádzajúci krok môže byť možno trochu suchý a nevhodný. (Aj keď ste v určitom bode, BUDETE si môcť vybrať vlastné súčiastky, navrhnúť vlastný obvod a postaviť čokoľvek, čo chcete. Povedzme, že ste chceli postaviť (len pre zábavu) rádiový vysielač a prijímač. Povedzte, že chcete, aby to zodpovedalo vášmu výberu frekvencie a protokolu. Vedeli by ste, ako navrhnúť vlastné obvody.)

Zároveň je potrebné urobiť aj niečo iné: kurz robotiky. Skutočný kurz robotiky.

(Ak chcete, aby doska mikrokontroléra vykonávala svoju vlastnú činnosť (zostavujem sériu inštrukcií, ktoré by mohli byť nápomocné), samotná vývojová doska MSP432 je relatívne lacná za približne 27 USD. Môžete sa obrátiť na Amazon, Digikey, Newark, Element14 alebo Mouser.)

Stáva sa, že spoločnosť Texas Instruments nedávno vytvorila taký komplexný kurz. Učebná sada robotických systémov TI. Nenechajte sa zmiasť časťou „súpravy“. Toto je viac ako len „zostrojenie ďalšej malej robotickej súpravy“. Vážne sa pozrite na ten odkaz.

Za kompletnú súpravu ma to stálo 200 USD. Môžete si tiež pozrieť priložené video, ktoré som k tomuto kroku vložil.

Pozrite sa na všetky tieto vzdelávacie moduly:

• Začíname
• Modul 1 - Spustenie kódu na LaunchPade pomocou CCS (moje pozorovania z Laboratória 1)
• Modul 2 - Napätie, prúd a výkon (pokyny pre generátor signálu a kapacitu vypracované z laboratória 2)
• Modul 3 - ARM Cortex M (tu sú poznámky k Lab 3, pokyny - porovnanie montáže s „C“)
• Modul 4 - Software design using MSP432 (video of Lab 4 notes, video #2 of Lab 4)
• Modul 5 - Regulácia batérie a napätia
• Modul 6 - GPIO (pozrite si časť Lab 1, časť 2, časť 2 a časť 3, ale so zameraním na programovanie zostavy)
• Modul 7 - Konečné stroje (zostava Lab 7, časť 1)
• Modul 8 - Rozhranie vstupu a výstupu
• Modul 9 - Časovač SysTick
• Modul 10 - Ladenie systémov v reálnom čase
• Modul 11 - Displej z tekutých kryštálov
• Modul 12 - DC motory
• Modul 13 - Časovače
• Modul 14 - Systémy v reálnom čase
• Modul 15 - Systémy získavania údajov
• Modul 16 - Tachometer
• Modul 17 - Riadiace systémy
• Modul 18 - Sériová komunikácia
• Modul 19 - Bluetooth s nízkou spotrebou energie
• Modul 20 - Wi -Fi
• Súťažte o výzvy

Toto video od TI môže povedať, čo som chcel vyjadriť, oveľa lepšie, ako môžem.

Krok 4: Použite osnovy robotiky ako východiskový bod

Aj keď to nie je ľahké, alebo nie je to tak, ako je predpísané, môžete rozšíriť prednášky, laboratóriá, aktivity atď., Ktoré učebné osnovy ponúkajú.

Napríklad som prepojil niektoré ďalšie inštrukcie s týmto (pozri predchádzajúci krok so zoznamom všetkých vzdelávacích modulov), kde som sa pokúsil buď rozšíriť prácu s elektronikou (kondenzátory), alebo sa pokúsiť napísať kód v zostave v okrem napísania v C.

Čím viac sa vyznáte v programovaní zostáv, tým lepší programátor jazykov na vyššej úrovni môžete byť; lepšie možnosti, ktoré v projektoch urobíte.

Krok 5: Arduino Vs MSP432 (pracuje sa)

V tej dobe som to nevedel s istotou, ale mal som taký dojem … tu je úryvok z článku, ktorý to môže vyjadriť lepšie, ako môžem:

Rozdiely medzi Arduino a MSP432401R: Teraz uvidíme, prečo sme si vybrali MSP432 na rozdiel od veľmi populárneho Arduina. Program Arduino môže byť celkom jednoduchý na programovanie a prototypovanie kvôli všetkým dostupným API, ale pokiaľ ide o lepšiu kontrolu hardvéru, MSP432 má výhodu. S pomocou CCS môžeme nielen získať prístup k adresnému priestoru MSP432, ale aj môže meniť hodnoty rôznych registrov, čo vhodne ovplyvní rôzne nastavenia. Arduino nie je len mikrokontrolér, je to prakticky ako obal okolo mikrokontroléra. Arduino je ako varený koláč, zatiaľ čo MSP432 je ako surový pomaranč, ktorý si musíme sami uvariť. Našťastie sa tým objasňujú rôzne aplikácie oboch. Na začiatku je možné použiť Arduino, ale keď je výkon kritický, TI MSP432 funguje oveľa lepšie vďaka kontrole hardvéru.

Tento úryvok je prevzatý odtiaľto.

Krok 6: Raspberry Pi 3 B Vs MSP432 (pracuje sa)

Porovnanie nie je skutočne spravodlivé, pretože Pi je skutočne mikropočítač a MSP je mikrořadič.

Avšak s T. I. Kurz robotickej súpravy sa používa ako mozog robota.

Pi má evidentne oveľa viac pamäte.

Pi, ktorý je dodávateľom Raspbian, nie je operačným systémom v reálnom čase. Táto nevýhoda by mohla prísť do úvahy, ak by ste mali záujem o presné merania (načasovanie) zo senzora.

MSP na vývojovej doske obsahuje dve LED diódy na všeobecné použitie (najmenej jedna, možno obe, sú RGB) a doska obsahuje aj dve univerzálne okamžité tlačidlové prepínače.