Rpibot – 로봇 공학 학습 정보

이것은 학습과 확장을 위해 설계된 간단하고 저렴한 모바일 로봇 플랫폼입니다. 제 개념과 제가 해결한 문제를 설명했습니다.

저는 독일 자동차 회사의 임베디드 소프트웨어 엔지니어입니다. 임베디드 시스템을 위한 학습 플랫폼으로 이 프로젝트를 시작했습니다. 프로젝트는 일찍 취소되었지만 너무 좋아서 여가 시간에 계속했습니다. 결과는...

다음과 같은 요구 사항이 있었습니다.

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단순한 하드웨어(초점은 소프트웨어임)

저렴한 하드웨어(약 100유로)

확장 가능(일부 옵션은 이미 설명의 일부임)

단일 5V 소스(파워뱅크)의 모든 구성 요소에 대한 공급 전압

사실 배우는 것 외에는 목표가 없었습니다. 플랫폼은 학습, 감시, 로봇 대회 등에 사용할 수 있습니다. …

초보자 튜토리얼이 아닙니다. 다음에 대한 기본 지식이 필요합니다.

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프로그래밍(Python)

기본 전자 장치(적절한 전압으로 모듈을 함께 연결하기 위해)

기본 제어 이론(PID)

마지막으로 당신은 아마도 나처럼 문제에 직면하게 될 것입니다. 약간의 호기심과 인내심을 가지고 프로젝트를 진행하고 문제를 해결할 수 있습니다. 내 코드는 가능한 한 간단하며 중요한 코드 라인은 힌트를 제공하기 위해 주석 처리됩니다.

전체 소스 코드와 파일은 https://github.com/makerobotics/RPIbot

에서 확인할 수 있습니다.

용품:

역학

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1x 합판(A4 크기, 두께 4mm)

3x M4 x 80 나사 및 너트

엔코더용 보조 출력 샤프트가 있는 2x 기어 모터. 바퀴.

1x 무료 휠

1x 팬 및 틸트 카메라 장착(옵션)

전자제품

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헤더와 카메라가 있는 Raspberry Pi Zero 1개

1x PCA 9685 서보 제어

2x 광학 인코더 휠 및 회로

1x 암 점퍼 와이어

1x USB 보조 배터리

DRV8833 듀얼 모터 드라이버 1개

카메라 팬 및 틸트용 마이크로 서보 SG90 2개(옵션)

1x MPU9250 IMU(옵션)

1x HC-SR04 초음파 거리 센서(옵션)

1x 천공 보드 및 납땜 와이어, 헤더, …

1단계:섀시 만들기

나는 좋은 메카닉 디자이너가 아닙니다. 또한 프로젝트 목표는 섀시에서 너무 많은 시간을 보내지 않는 것입니다. 어쨌든 다음 요구 사항을 정의했습니다.

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저렴한 재료

빠른 조립 및 분해

확장 가능(예:센서 추가 공간)

전자 제품의 에너지 절약을 위한 가벼운 소재

쉽고 저렴한 섀시는 합판으로 만들 수 있습니다. 프렛쏘와 핸드 드릴로 쉽게 가공할 수 있습니다. 작은 나무 부품을 접착하여 센서와 모터용 홀더를 만들 수 있습니다.

결함 부품의 교체 또는 전기 디버깅에 대해 생각하십시오. 주요 부품은 교체 가능한 나사로 고정해야 합니다. 핫 글루건은 간단할 수 있지만 섀시를 만드는 가장 좋은 방법은 아닐 것입니다. 부품을 쉽게 분해할 수 있는 쉬운 개념을 생각하는 데 많은 시간이 필요했습니다. 3D 프린팅은 좋은 대안이지만 비용과 시간이 많이 소요될 수 있습니다.

프리 휠은 마침내 매우 가볍고 장착하기 쉽습니다. 대안은 모두 무겁거나 마찰로 가득 차 있었습니다(나는 마지막 것을 찾기 전에 몇 가지를 시도했습니다). 저는 메인 휠을 장착한 후 테일 프리 휠의 수평을 맞추기 위해 나무 스페이서를 자르기만 하면 되었습니다.

휠 속성(소프트웨어 계산용)

둘레:21.5cm
펄스:20펄스/회전.
해상도:1,075cm(최종적으로 1펄스는 약 1cm로 소프트웨어 계산에 용이함)

2단계:전자 제품 및 배선

프로젝트는 다이어그램과 같이 다른 모듈을 사용하고 있습니다.

라즈베리 파이 제로 메인 컨트롤러입니다. 센서를 읽고 PWM 신호로 모터를 제어하는 ​​것입니다. Wi-Fi로 원격 PC와 연결됩니다.

DRV8833 듀얼 모터 H 브리지입니다. 모터에 충분한 전류를 제공하고 있습니다(출력이 일부 mA만 전달할 수 있으므로 Raspberry Pi는 할 수 없음).

광학 인코더 빛이 인코더 휠을 통과할 때마다 사각형 모양의 신호를 제공합니다. 신호가 토글될 때마다 정보를 얻기 위해 Raspberry Pi의 HW 인터럽트를 사용합니다.

pca9695 서보 제어 보드입니다. I2C 직렬 버스로 통신 중입니다. 이 보드는 캠의 팬 및 틸트를 위한 서보를 제어하는 ​​PWM 신호 및 공급 전압을 제공합니다.

MPU9265 3축 가속도, 3축 각회전 속도, 3축 자속 센서입니다. 주로 나침반 방향을 얻는 데 사용할 것입니다.

다른 모듈은 모두 점퍼 와이어로 함께 연결됩니다. 브레드보드 디스패처 역할을 하며 공급 전압(5V 및 3.3V) 및 접지를 제공합니다. 연결은 모두 연결 테이블에 설명되어 있습니다(첨부 참조). 5V를 3.3V 입력에 연결하면 칩이 파손될 수 있습니다. 전원을 공급하기 전에 모든 배선을 주의하고 두 번 확인하십시오(여기서 특히 인코더를 고려해야 함). 모든 보드를 연결하기 전에 멀티미터로 디스패치 보드의 주 전원 전압을 측정해야 합니다. 모듈은 나일론 나사로 섀시에 고정되었습니다. 또한 여기에서 나는 그것들을 고정할 수 있어서 기뻤지만 오작동에 대비해 제거할 수도 있습니다.

마지막으로 유일한 납땜은 모터와 브레드보드 및 헤더였습니다. 솔직히 말해서, 나는 점퍼 와이어를 좋아하지만 연결이 느슨해질 수 있습니다. 어떤 상황에서는 일부 소프트웨어 모니터링이 연결 분석을 지원할 수 있습니다.

출처:Rpibot – 로봇 공학 학습 정보