Jak zbudować zdalnie sterowanego robota: 14 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: Gilbert Ryder | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 17:39

Wiele osób uważa robota za maszynę, która może działać autonomicznie. Jeśli jednak nieco poszerzysz definicję „robota”, zdalnie sterowane obiekty można uznać za robota. Możesz pomyśleć, że zbudowanie zdalnie sterowanego robota jest trudne, ale w rzeczywistości jest to proste, jeśli wiesz jak. Uczniowie szkół średnich i gimnazjów budowali roboty bez wcześniejszego doświadczenia. W tym artykule wyjaśnimy, jak zbudować zdalnie sterowanego robota.

Kroki

Krok 1. Rozpoznaj, co będziesz budować

Nie będziesz w stanie zbudować pełnowymiarowego, dwunożnego, humanoidalnego robota, który wykona wszystkie twoje obowiązki. Nie zbudujesz też robota z wieloma pazurami, które mogą sięgnąć i podnieść ciężarki o wadze 100 funtów. Musisz zacząć budować robota, który będzie mógł poruszać się do przodu, do tyłu, w lewo i w prawo od Ciebie, sterując nim bezprzewodowo. Jednak po zapoznaniu się z podstawami i zbudowaniu tego prostego robota zwykle można na nim dodawać i modyfikować. Na przykład wysięgnik i łyżka jak ładowacz czołowy. Zwykle powinieneś kierować się zasadą, że żaden robot nigdy nie jest skończony. Zawsze można go zmodyfikować i ulepszyć.

Krok 2. Zaplanuj swojego robota

Przed zbudowaniem robota, nawet przed zamówieniem części. Musisz zaprojektować swojego robota. Dla swojego pierwszego robota powinieneś wybrać prostą konstrukcję tylko dwóch serwosilników na płaskim kawałku plastiku. Ten projekt jest naprawdę prosty i zwykle pozostawia dodatkowe miejsce na dodanie dodatkowych rzeczy po zbudowaniu. Planuj zbudować coś około 15 cm. o 20 cm. W przypadku tak prostego robota powinieneś być w stanie po prostu narysować go na papierze za pomocą linijki. Narysuj go na papierze w takim samym rozmiarze, jaki powinien być w rzeczywistości, ponieważ robot jest tak mały. Kiedy wejdziesz w większe, bardziej złożone roboty, powinieneś zacząć uczyć się obsługi CAD lub podobnego do niego programu, takiego jak Google Sketchup.

Krok 3. Wybierz swoje części

Jeszcze nie czas na zamawianie części. Ale powinieneś wybrać je teraz i wiedzieć, gdzie je kupić. Staraj się zamawiać z jak najmniejszej liczby stron, a czasami możesz zaoszczędzić pieniądze na wysyłce. Potrzebny będzie materiał na podwozie, dwa silniki „serwo”, akumulator, nadajnik i odbiornik.

• Wybór serwomotoru: Aby przesunąć robota, musisz użyć silników. Jeden silnik będzie napędzał jedno koło, a jedno drugie. W ten sposób możesz skorzystać z najprostszej metody kierowania, napędu różnicowego. Oznacza to, że aby jechać do przodu oba silniki obracają się do przodu, aby jechać do tyłu, oba silniki obracają się do tyłu, a obrót jednego silnika jedzie, a jeden silnik pozostaje nieruchomy. Silnik serwo różni się od podstawowego silnika prądu stałego, ponieważ silnik serwo jest przekładnią, może obracać się tylko o 180 stopni i może przesyłać dane z powrotem do swojej pozycji. Ten projekt będzie wykorzystywał serwomotory, ponieważ jest to łatwiejsze i nie musisz kupować drogiego „regulatora prędkości” ani osobnej skrzyni biegów. Po zrozumieniu, jak zbudować zdalnie sterowanego robota, możesz chcieć zrobić innego (lub zmodyfikować pierwszego), aby używał silników prądu stałego zamiast silników serwo. Są cztery podstawowe rzeczy, o które musisz się martwić przy zakupie serwomotorów. Są to prędkość, moment obrotowy, rozmiar/masa i czy są one 360 Modyfikowalne. Ponieważ serwosilniki obracają się tylko o 180 stopni, twój robot byłby w stanie posunąć się do przodu tylko trochę. Jeśli silnik można modyfikować o 360 stopni, można go zmodyfikować, aby obracał się w sposób ciągły. Upewnij się, że silnik można modyfikować w zakresie 360 stopni. Rozmiar/waga nie jest bardzo ważna w tym projekcie, ponieważ prawdopodobnie i tak pozostanie dużo miejsca. Postaraj się uzyskać coś średniej wielkości. Moment obrotowy to siła silników. Do tego służą koła zębate. Jeśli nie ma biegów, a moment obrotowy jest niski, prawdopodobnie nie pozwoli robotowi ruszyć do przodu, ponieważ nie ma siły. Potrzebujesz wysokiego momentu obrotowego, ale im wyższy moment obrotowy, tym niższa prędkość. W przypadku tego robota postaraj się uzyskać dobrą równowagę prędkości i momentu obrotowego. Po zakończeniu budowy zawsze możesz kupić i podłączyć mocniejszy lub szybszy serwomechanizm. Do pierwszego robota RC zaleca się zaopatrzenie się w serwo Hitec HS-311. Ten serwo ma świetną równowagę prędkości i momentu obrotowego, jest niedrogi i ma dobry rozmiar dla tego robota. Serwo HiTec HS-311 można kupić tutaj.

  Ponieważ serwo może normalnie obracać się tylko o 180 stopni, musisz go zmodyfikować, aby miał ciągły obrót. Modyfikacja serwa spowoduje unieważnienie gwarancji, ale trzeba to zrobić

• Wybierz baterię Będziesz potrzebował czegoś do zasilania swojego robota. Nie próbuj używać prądu zmiennego (tj. podłączać go do ściany). Powinieneś używać prądu stałego (tj. baterii).

  • Wybierz typ baterii. Istnieją 3 główne typy baterii, z których będziemy wybierać. Są to polimery litowo-polimerowe (Lipo), NiMH, NiCad i alkaliczne.

    • Baterie Lipo to najnowsze baterie, które możesz zdobyć i są niezwykle lekkie. Są jednak niebezpieczne, drogie i wymagają specjalnej ładowarki. Używaj tego typu baterii tylko wtedy, gdy masz doświadczenie w robotach i chcesz wydać więcej pieniędzy na swojego robota.
    • Baterie niklowo-kadmowe są powszechnie stosowanymi akumulatorami. Są one używane w wielu robotach. Największym problemem z tymi bateriami jest to, że jeśli ładujesz je, gdy nie są całkowicie rozładowane, nie będą działać tak długo po pełnym naładowaniu.
    • Akumulatory NiMH są bardzo podobne do akumulatorów NiCad pod względem wielkości, wagi i ceny, ale mają lepszą ogólną wydajność i są to akumulatory zwykle zalecane do projektów dla początkujących.
    • Baterie alkaliczne to popularne baterie, których nie można ładować. Te baterie są powszechne (prawdopodobnie masz jakieś), tanie i łatwe do zdobycia. Jednak szybko umierają i trzeba je kupować w kółko. Nie używaj ich.
  • Wybierz specyfikacje baterii. Musisz wybrać napięcie dla swojego akumulatora. Najczęściej spotykane w robotach to 4,8V i 6,0V. Większość serw będzie działać dobrze na każdym z nich. Zwykle zaleca się korzystanie z 6.0V (jeśli twoje serwa sobie z tym poradzą, co większość może), ponieważ pozwoli ci to na szybsze działanie serwosilnika i większą moc. Teraz musisz poradzić sobie z pojemnością akumulatora twojego robota. Są one oznaczone jako mAh. Im wyżej jedziesz, tym lepiej, ale drożej i zwykle cięższy. Dla wielkości robota, który budujesz, zaleca się około 1800 mAh. Jeśli musisz wybrać pomiędzy baterią 1450 mAh lub baterią 2000 mAh o tym samym napięciu i wadze, wybierz 2000 mAh. Będzie droższy o kilka dolarów, ale jest to lepsza bateria do zdobycia. Upewnij się, że masz ładowarkę do ładowania akumulatora.
• Wybierz materiał dla swojego robota. Robot potrzebuje podwozia, do którego można podłączyć całą elektronikę. Większość robotów tej wielkości jest wykonana z plastiku lub aluminium. Początkującym zaleca się użycie tworzywa sztucznego o nazwie HDPE. Ten plastik jest łatwy w obróbce i tani. Decydując o grubości, jaką chcesz uzyskać, zwiększ grubość około 1/4 cala. Decydując o wielkości arkusza, powinieneś prawdopodobnie uzyskać dość duży arkusz na wypadek bałaganu przy cięciu. Zwykle zaleca się, aby uzyskać co najmniej dwukrotność rozmiar twojego robota. Jednak prawdopodobnie powinieneś dostać więcej. Kawałek HDPE 1/4" 24"X24" można kupić online lub w sklepie z narzędziami.
• Wybierz nadajnik/odbiornik. To będzie najdroższa część twojego robota. Można ją też uznać za najważniejszą, bo bez niej robot nie może nic zrobić. Zdecydowanie zaleca się zakup dobrego nadajnika/odbiornika na początek, ponieważ jest to rzecz, która będzie limitem tego, ile możesz założyć. Tani nadajnik/odbiornik dobrze poruszy twojego robota, ale nie będziesz w stanie nic do niego dodać. Nadajnik może być również używany do innych robotów, które możesz zbudować w przyszłości. Więc zamiast kupować teraz tanią, a później droższą, po prostu kup teraz lepszą. Na dłuższą metę pozwoli Ci to zaoszczędzić pieniądze. W każdym razie jest kilka częstotliwości, których możesz użyć. Najpopularniejsze to 27 MHz, 72 MHz, 75 MHz i 2,4 GHz. 27 MHz może być używany do samolotów lub samochodów. Najczęściej stosuje się go w tanich zabawkach zdalnie sterowanych. 27 MHz nie jest zalecane do niczego poza małymi projektami. 72 MHz może być używany tylko w samolotach. Ponieważ częstotliwość 72 MHz jest zwykle używana w dużych modelach samolotów, używanie w pojazdach naziemnych jest nielegalne. Jeśli używasz 72 MHz, nie tylko łamiesz prawo, ale możesz przeszkadzać w locie dużego, drogiego modelu samolotu. Może to spowodować awarię i może kosztować dużo pieniędzy na naprawę lub, co gorsza, zderzyć się z osobą i zranić ją lub nawet zabić. 75 MHz jest przeznaczony tylko do użytku powierzchniowego, więc możesz użyć tego. Jednak najlepsze jest 2,4 GHz. Ma mniej zakłóceń niż jakakolwiek inna częstotliwość. Zaleca się wydanie dodatkowych kilku dolarów i zakup nadajnika i odbiornika 2,4 GHz. Po tym, jak zdecydujesz, jakiej częstotliwości będziesz używać, musisz zdecydować, ile "kanałów" chcesz uzyskać na nadajniku/odbiorniku. Kanały to w zasadzie liczba rzeczy, które możesz kontrolować w swoim robocie. Do tego robota potrzebujesz co najmniej dwóch. Jeden kanał pozwoli robotowi poruszać się do przodu/do tyłu, a drugi na lewo/prawo. Zaleca się jednak, aby zdobyć co najmniej 3. Dzieje się tak, ponieważ po zbudowaniu robota możesz chcieć dodać do niego kolejną rzecz. Jeśli uzyskasz 4, zwykle masz dwa joysticki. Z czterokanałowym nadajnikiem/odbiornikiem możesz ewentualnie dodać pazur. Jak wspomniano wcześniej, powinieneś teraz kupić najlepszy nadajnik/odbiornik, na który pozwala Twój budżet, więc nie musisz później kupować lepszego. Możesz ponownie użyć nadajnika, a nawet odbiornika, na innych robotach, które możesz zbudować. Spectrum DX5e 5-kanałowy system radiowy 2,4 GHz Mode 2 i AR500 można kupić razem.
• Wybierz koła. Wybierając koła, trzy najważniejsze rzeczy, o które musisz się martwić, to średnica, przyczepność i to, czy łatwo przyczepią się do silników. Średnica to długość koła z jednej strony, przez punkt środkowy, na drugą stronę. Im większa średnica koła, tym szybciej jedzie i tym więcej może się wspinać, ale tym mniejszy będzie miał moment obrotowy. Jeśli masz mniejsze koło, może nie być w stanie łatwo się wspinać lub jechać bardzo szybko, ale będzie miało większą moc. Przyczepność to jak dobrze koła trzymają się powierzchni. Upewnij się, że masz kółka z gumowym lub piankowym pierścieniem wokół nich, aby się nie ślizgały. Większość kółek, które są przystosowane do mocowania do serw, będzie w stanie po prostu przykręcić do nich, więc nie musisz się o to tak bardzo martwić. Zaleca się zaopatrzenie w koło o średnicy od 3 do 5 cali z gumowym pierścieniem wokół nich. Będziesz potrzebował 2 kół. Precyzyjne koła tarczowe można kupić tutaj.

Krok 4. Teraz, gdy już wybrałeś swoje części, śmiało zamów je online

Staraj się zamawiać je z jak najmniejszej liczby stron, ponieważ możesz zaoszczędzić pieniądze na wysyłce w ten sposób, jeśli zamówisz wszystko w tym samym czasie.

Krok 5. Zmierz i wytnij podwozie

Wyjmij linijkę i ostrzałkę i zmierz długość i szerokość podwozia na materiale, którego używasz do podwozia. Rozważ około 15 cm na około 20 cm. Teraz zmierz go ponownie i upewnij się, że linie nie są krzywe i są tak długie, jak chcesz. Pamiętaj, mierz dwa razy, tnij raz. Teraz możesz ciąć. Jeśli używasz HDPE, powinieneś być w stanie ciąć go w taki sam sposób, jak tniesz kawałek drewna tego rozmiaru.

Krok 6. Złóż robota

Teraz, gdy masz już wycięte wszystkie materiały i podwozie, musisz je po prostu złożyć. To może być najłatwiejszy krok, jeśli dobrze zaprojektujesz robota.

1. Zamontuj serwomotory na spodzie kawałka plastiku z przodu. Powinny być ustawione na boki, tak aby wałek/róg (część serwomechanizmu, która się porusza) był skierowany na boki. Upewnij się, że jest wystarczająco dużo miejsca na zamontowanie kół.
2. Przymocuj koła do serwomechanizmu za pomocą śrub dołączonych do serwomechanizmu.
3. Przyklej kawałek rzepu do odbiornika, a drugi do akumulatora.
4. Umieść dwa kawałki przeciwległego rzepu na robocie i przyklej do niego odbiornik i akumulator.

5. Powinieneś teraz mieć robota, który ma dwa koła z przodu i opada do tyłu. W tym robocie nie będzie „trzeciego koła”, zamiast tego tył będzie po prostu ślizgał się po podłodze.

   

   Krok 7. Podłącz przewody

   Teraz, gdy masz już zmontowany robot, wystarczy podłączyć wszystko do odbiornika. Podłącz baterię do miejsca, w którym jest napisane „bateria” na odbiorniku. Upewnij się, że podłączasz go we właściwy sposób. Teraz podłącz serwa do pierwszych dwóch kanałów w odbiorniku, gdzie jest napisane "kanał 1" i "kanał 2".

   

   Krok 8. Naładuj go

   Odłącz akumulator od odbiornika i podłącz go do ładowarki. Poczekaj, aż bateria się ładuje. Może to zająć pełne 24 godziny, więc bądź cierpliwy.

   

   Krok 9. Baw się tym Teraz wszystko powinno być gotowe

   Śmiało, naciśnij do przodu na nadajniku. Zbuduj dla niego tor przeszkód, baw się z kotem i psem i każ im go ścigać. Teraz, gdy skończyłeś się z tym bawić. Dodaj do tego trochę rzeczy!.

   Porady

   • Spróbuj umieścić na nim swój stary smartfon i używać go jako nadajnika wideo, jeśli ma aparat. Możesz go używać w połączeniu z Google Hangouts jako link do czatu wideo między robotem a komputerem lub innym urządzeniem, aby sterować robotem spoza pokoju!
   • Być może trzeba będzie kupić przejściówkę, która pozwoli podłączyć baterię do ładowarki.
   • Możesz użyć akumulatora rowerowego 12VDC, aby mógł mieć wysoki moment obrotowy i prędkość
   • Jeśli naciśniesz w prawo, a robot pójdzie w lewo, spróbuj zmienić wejście, do którego podłączyłeś serwa w odbiorniku. tzn. jeśli podłączyłeś prawy serwo do kanału 1, a lewy do kanału 2, zamień je i podłącz prawy do kanału 2, a lewy do kanału 1.
   • Dodaj rzeczy. Jeśli masz dodatkowy kanał w nadajniku/odbiorniku, możesz dodać kolejny serwomotor, aby zrobić coś dodatkowego. Jeśli masz jeden dodatkowy kanał, spróbuj zrobić pazur, który może się zamknąć. Jeśli masz dwa dodatkowe kanały, spróbuj zrobić pazur, który może się otwierać/zamykać i poruszać się w lewo i prawo. Użyj swojej wyobraźni.
   • Upewnij się, że zakupiony nadajnik i odbiornik mają tę samą częstotliwość. Upewnij się również, że odbiornik ma taką samą lub więcej kanałów co nadajnik. Jeśli w odbiorniku jest więcej kanałów niż w nadajniku, dostępna będzie tylko najmniejsza liczba kanałów.

   Ostrzeżenia

   • Używanie akumulatora 12VDC może wysadzić silnik, jeśli silnik nie jest 12VDC
   • Korzystanie z akumulatora 12VDC na silniku 110-240VAC powoduje, że dymi i wkrótce zawodzi
   • Nie używaj częstotliwości 72 MHz, chyba że budujesz samolot. Jeśli użyjesz go na pojeździe nawodnym, nie tylko jest to nielegalne, ale możesz zranić lub nawet zabić kogoś.
   • Początkujący nie powinni próbować używać zasilania prądem przemiennym (tj. Podłączonego do gniazdka elektrycznego) do żadnego domowego projektu. Zasilanie prądem zmiennym jest niezwykle niebezpieczne.