ሮቦቲክ ክንድ ጄንሰን 4 ደረጃዎች

2024 ደራሲ ደራሲ: John Day | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-30 07:32

ጄንሰን ከቻርልስ ቢ ማልኮች ፣ ፒኤችዲ በምክር ስር እንደ 1 የብድር ነፃ ፕሮጀክት ሆኖ በአእምሮአዊ የእንቅስቃሴ ዕቅድ ላይ በማተኮር በአርዱዲኖ መድረክ ላይ የተገነባ የሮቦት ክንድ ነው። እጁን በእጅ በማንቀሳቀስ በፕሮግራም የተከናወኑ ተከታታይ እንቅስቃሴዎችን ማባዛት ይችላል። እኔ በ UMass Amherst M5 አምራች ቦታ ውስጥ የተገነቡ ሌሎች ሮቦቶች እጆችን በማየቴ እሱን ለማነሳሳት አገኘሁ። በተጨማሪም ፣ የ CAD ሶፍትዌሮችን እንዴት እንደሚጠቀሙ ለመማር ፈለግኩ እና የላቀ የአርዱዲኖ ፕሮጀክት መሥራት ፈልጌ ነበር። እነዚህን ነገሮች ሁሉ ለማድረግ እንደ አጋጣሚ አየሁት።

ደረጃ 1 የመጀመሪያው ንድፍ እና ወሰን

ለዚህ ፕሮጀክት ለመማር የመረጥኩት የ CAD ሶፍትዌር OnShape ነበር ፣ እና እኔ የቀረፅኩት የመጀመሪያው ነገር HiTec HS-422 አናሎግ ሰርቪስ ነበር። ሰርቪሱን መርጫለሁ ምክንያቱም በአካባቢው ለእኔ ስለነበረ እና ተመጣጣኝ ዋጋ ነበር። የራሴን ክፍሎች ዲዛይን ከማድረግዎ በፊት OnShape ን ለመማር እንደ ጥሩ ልምምድ አገልግሏል። በፕሮጀክቱ በዚህ መጀመሪያ ነጥብ ላይ ፣ ክንድ እንዲችል የምፈልገውን አጠቃላይ ሀሳብ ነበረኝ። ጨዋ የሆነ የእንቅስቃሴ ክልል እና ነገሮችን ለማንሳት የሚይዝ እንዲኖረው ፈልጌ ነበር። በ CAD ውስጥ መቅረቤን ስቀጥል እነዚህ አጠቃላይ ዝርዝሮች ንድፉን አሳውቀዋል። በዚህ ጊዜ አንድ ሌላ የንድፍ እገዳ በእኔ 3 ዲ አታሚ ላይ ያለው የህትመት አልጋው መጠን ነበር። ለዚህም ነው ከላይ በፎቶው ላይ የሚያዩት መሠረት በአንጻራዊነት ጥንታዊ ካሬ ነው።

በዚህ የፕሮጀክቱ ደረጃ ላይ እኔ ደግሞ ክንድን ለመቆጣጠር እንዴት እንደምፈልግ በአዕምሮዬ እያሰብኩ ነበር። በፈጠራው ቦታ ውስጥ ያነሳሳኝ አንድ ሮቦት ክንድ ለቁጥጥር የአሻንጉሊት ክንድ ተጠቀመ። ሌላው በተጠቃሚው እጅ ወደ ተለያዩ ቦታዎች የተዛወረበትን የሚታወቅ የመንገድ መርሃ ግብር ዘዴን ተጠቅሟል። ከዚያ ክንድ በእነዚያ ቦታዎች በኩል ወደ ኋላ ይመለሳል።

የእኔ የመጀመሪያ ዕቅድ የክንድ ግንባታን መጨረስ እና ከዚያ ሁለቱንም የቁጥጥር ዘዴዎች ተግባራዊ ማድረግ ነበር። ከዚያ በኋላ በተወሰነ ጊዜ ለመቆጣጠር የኮምፒተር ትግበራ ለማድረግ ፈልጌ ነበር። ምናልባት እርስዎ እንደሚሉት ፣ የዚህን የፕሮጀክቱ ገጽታ ስፋት በመቀነስ አበቃሁ። በእነዚያ በመጀመሪያዎቹ ሁለት የመቆጣጠሪያ ዘዴዎች ላይ መሥራት ስጀምር ፣ አስተዋይ የሆነ የመንገድ መርሃ ግብር አንድ ከሚያስበው የበለጠ የተወሳሰበ መሆኑን በፍጥነት አገኘሁ። ያኔ ትኩረቴ እንዲሆን እና ሌሎቹን የመቆጣጠሪያ ዘዴዎች ላልተወሰነ ይዞታ ላይ ለመጣል ወሰንኩ።

ደረጃ 2 - ይቆጣጠሩ

እኔ የመረጥኩት የቁጥጥር ዘዴ እንደዚህ ይሠራል -ክንድዎን በእጆችዎ ወደ ተለያዩ ቦታዎች ያንቀሳቅሱ እና እነዚያን ቦታዎች ‹ያድኑ›። እያንዳንዱ አቀማመጥ በእጁ አገናኝ መካከል ስላለው አንግል መረጃ አለው። ቦታዎችን ማስቀመጥ ከጨረሱ በኋላ የመልሶ ማጫዎቻ ቁልፍን መታ ያድርጉ እና ክንድ ወደ እያንዳንዱ የእነዚያ አቀማመጥ በቅደም ተከተል ይመለሳል።

በዚህ የመቆጣጠሪያ ዘዴ ውስጥ ብዙ የሚታወቁ ነገሮች ነበሩ። እያንዳንዱ ሰርቪስ ወደ ተቀመጠ አንግል እንዲመለስ በመጀመሪያ እነዚያን ማዕዘኖች በሆነ መንገድ “ማዳን” ነበረብኝ። ይህ የእያንዳንዱን ሰርቪስ የአሁኑን ማእዘን ለመቀበል እንዲችል እየተጠቀምኩበት የነበረው አርዱዲኖ ኡኖ እኔ ያስፈልገኝ ነበር። ይህንን የቁጥጥር ዘዴ የሚጠቀም ሮቦት ክንድ የሠራው ጓደኛዬ ጄረሚ ፓራዲ የእያንዳንዱን የትርፍ ጊዜ ማሳለፊያ ሰርቪስ ውስጣዊ ፖታቲሞሜትር ለመጠቀም ጠቆመኝ። ይህ ሰርቪው ማእዘኑን ለማቀናጀት ራሱን የሚጠቀምበት ፖታቲሞሜትር ነው። እኔ የሙከራ servo ን መርጫለሁ ፣ ሽቦውን ወደ ውስጠኛው ፖታቲሞሜትር መካከለኛ ፒን ሸጥኩ ፣ እና ሽቦውን ከውጭ ለመመገብ በግቢው ውስጥ ቀዳዳ ቆፍሬያለሁ።

በ potentiometer መካከለኛ ፒን ላይ ያለውን ቮልቴጅ በማንበብ አሁን የአሁኑን አንግል መቀበል እችል ነበር። ሆኖም ፣ ሁለት አዳዲስ ችግሮች ነበሩ። በመጀመሪያ ፣ ከመካከለኛው ፒን በሚመጣው ምልክት ላይ በ voltage ልቴጅ መልክ ጫጫታ ነበር። ይህ ችግር በኋላ ላይ እውነተኛ ጉዳይ ሆነ። በሁለተኛ ደረጃ ፣ አንግል ለመላክ እና አንግል ለመቀበል የእሴቶች ክልል የተለያዩ ነበሩ።

ከ 0 እስከ 180 ዲግሪዎች መካከል ወደ አንዳንድ አንግል እንዲዘዋወሩ የትርፍ ጊዜ ማሳለፊያ ሞተሮችን (ሞተርስ) መንገር ከፍ ያለ አንግል ጋር የሚዛመድ የ PWM ምልክት መላክን ያካትታል። በተቃራኒው ፣ በ 0 እና በ 180 ዲግሪዎች መካከል ያለውን የ servo ቀንድ በሚንቀሳቀስበት ጊዜ በፖታቲሞሜትር መካከለኛ ፒን ላይ ያለውን ቮልቴጅ ለማንበብ የአርዱዲኖ የአናሎግ ግብዓት ፒን በመጠቀም የተለየ የእሴቶች ክልል ይመልሳል። ስለዚህ የተቀመጠውን የግብዓት እሴት ወደ ተጓዳኙ የ PWM ውፅዓት እሴት ለመተርጎም አንዳንድ ሂሳብ አስፈላጊ ነበር።

የእኔ የመጀመሪያ ሀሳብ ለእያንዳንዱ የተቀመጠ አንግል ተጓዳኝ ውፅዓት PWM ን ለማግኘት ቀለል ያለ የክልል ካርታ መጠቀም ነበር። ይህ ሠርቷል ፣ ግን በጣም ትክክለኛ አልነበረም። በእኔ ፕሮጀክት ሁኔታ ፣ ከ 180 ዲግሪ ማእዘን ክልል ጋር የሚዛመደው የ PWM ከፍተኛ የጊዜ እሴቶች ክልል ከአናሎግ ግብዓት እሴቶች ክልል በጣም ይበልጣል። በተጨማሪም ፣ እነዚህ ሁለቱም ክልሎች ቀጣይ አልነበሩም እና በቁጥር ቁጥሮች ብቻ የተዋቀሩ ናቸው። ስለዚህ የተቀመጠ የግብዓት ዋጋን ወደ የውጤት እሴት ካርታ ሳደርግ ትክክለኛነት ጠፋ። አገልጋዮቼ በሚፈልጉበት ቦታ ለማግኘት የቁጥጥር ዑደት እንደሚያስፈልገኝ ያሰብኩት በዚህ ጊዜ ነበር።

ግብዓቱ የመካከለኛ ፒን ቮልቴጅ ሆኖ ውጤቱ የ PWM ውፅዓት ለነበረበት ለፒአይዲ ቁጥጥር loop ኮድ ጻፍኩ ፣ ግን እኔ አጠቃላይ ቁጥጥር ብቻ እንደሚያስፈልገኝ በፍጥነት ተረዳሁ። በዚህ ሁኔታ ፣ ውፅዓት እና ግብዓቱ ሁለቱም ማዕዘኖችን ይወክላሉ ፣ ስለዚህ ተመጣጣኝ እና የመነሻ ቁጥጥርን ማከል ከመጠን በላይ እንዲወርድ ወይም የማይፈለግ ባህሪ እንዲኖረው ያደርግ ነበር። ዋናውን ቁጥጥር ካስተካከሉ በኋላ አሁንም ሁለት ችግሮች ነበሩ። በመጀመሪያ ፣ አሁን ባለው እና በሚፈለገው ማእዘን መካከል ያለው የመጀመሪያ ስህተት ትልቅ ከሆነ ፣ ሰርቪው በጣም በፍጥነት ያፋጥናል። ለዋናው ቁጥጥር የማያቋርጥ መቀነስ እችላለሁ ፣ ግን ያ አጠቃላይ እንቅስቃሴው በጣም ቀርፋፋ ነበር። በሁለተኛ ደረጃ ፣ እንቅስቃሴው ቀልድ ነበር። ይህ በአናሎግ የግብዓት ምልክት ላይ የጩኸት ውጤት ነበር። የመቆጣጠሪያ ቀለበቱ ይህንን ምልክት በተከታታይ እያነበበ ነበር ፣ ስለሆነም የቮልቴጅ ፍንጣቂዎች የጅብ እንቅስቃሴን አስከትለዋል። (በዚህ ጊዜ እኔ ደግሞ ከአንድ የሙከራ ሰርቪዬ ወደ ላይ ወደተመለከተው ስብሰባ ተዛወርኩ። እኔ ደግሞ በሶፍትዌሩ ውስጥ ላለው ለእያንዳንዱ ሰርቪስ የመቆጣጠሪያ ዑደት ነገር ሠራሁ።)

ከመጠን በላይ ክብደት ያለው የሚንቀሳቀስ አማካይ (EWMA) ማጣሪያን በውጤቱ ላይ በማስቀመጥ ከመጠን በላይ ፈጣን የማፋጠን ችግርን ፈታሁ። ውጤቱን በአማካይ በመለየት በእንቅስቃሴ ላይ ያሉት ትላልቅ ጫፎች ቀንሰዋል (ጫጫታውን ከጩኸቱ ጨምሮ)። ሆኖም ፣ በግብዓት ምልክቱ ላይ ያለው ጫጫታ አሁንም ችግር ነበር ፣ ስለዚህ ቀጣዩ የፕሮጀክቴ ደረጃ ያንን ለመፍታት እየሞከረ ነበር።

ደረጃ 3 - ጫጫታ

ከላይ ሥዕል

በቀይ: የመጀመሪያው የግቤት ምልክት

በሰማያዊ: የግብዓት ምልክት ከሂደቱ በኋላ

በግብዓት ምልክት ላይ ያለውን ጫጫታ ለመቀነስ የመጀመሪያው እርምጃ ምክንያቱን መረዳት ነበር። በ oscilloscope ላይ ምልክቱን መፈተሽ የቮልቴጅ ፍንጣሪዎች በ 50Hz ፍጥነት እየተከናወኑ መሆናቸውን ገልጧል። እኔ ወደ አገልጋዮቹ የሚላከው የ PWM ምልክት እንዲሁ በ 50Hz ፍጥነት መሆኑን ስለማውቅ የ voltage ልቴጅ ጫፎች ከዚያ ጋር የሚያገናኘው ነገር እንዳለ ገመትኩ። እኔ የ servos እንቅስቃሴ በሆነ መንገድ በ potentiometers V+ ፒን ላይ የቮልቴጅ ፍንጣቂዎችን እየፈጠረ ነበር ብዬ ገምቼ ነበር ፣ ይህ ደግሞ በመካከለኛው ፒን ላይ ንባቡን እያበላሸ ነበር።

ጫጫታውን ለመቀነስ የመጀመሪያ ሙከራዬን ያደረግሁት እዚህ ነው። እያንዳንዱን ሰርቪዮን እንደገና ከፍቼ በፖታቲሞሜትር ላይ ከ V+ ፒን የሚወጣ ሽቦ ጨመርኩ። እኔ አርዱዲኖ ኡኖ ከነበራቸው የበለጠ ለማንበብ ብዙ የአናሎግ ግብዓቶች ያስፈልጉኝ ነበር ፣ ስለሆነም እኔ በዚህ ጊዜ ወደ አርዱዲኖ ሜጋ ተዛወርኩ። በእኔ ኮድ ውስጥ ፣ የመካከለኛው ፒን ላይ ያለውን የቮልቴጅ አናሎግ ንባብ ከመሆን አንግል ግቤን ቀይሬ በመካከለኛ ፒን ላይ ባለው ቮልቴጅ በ V+ ፒን ላይ ባለው ቮልቴጅ መካከል ያለውን ሬሾ ቀየርኩ። ተስፋዬ በፒንኖቹ ላይ የቮልቴጅ መጨናነቅ ቢኖር ፣ በሬሾው ውስጥ ይሰረዛል።

ሁሉንም ነገር መል together አሰባስቤ ፈት testedዋለሁ ፣ ግን ጫፎቹ አሁንም እየሆኑ ነበር። በዚህ ጊዜ ማድረግ የነበረብኝ መሬቴን መመርመር ነበር። በምትኩ ፣ ቀጣዩ ሀሳቤ ፖታቲዮሜትሮቹን በተለየ የኃይል አቅርቦት ላይ ሙሉ በሙሉ ማኖር ነበር። በአርዱዲኖ ላይ ከአናሎግ ግብዓቶች የ V+ ገመዶችን አቋረጥኩ እና ከተለየ የኃይል አቅርቦት ጋር አያያዝኳቸው። ፒኖቹን ከዚህ በፊት መርምሬ ስለነበር እነሱን በየትኛው ቮልቴጅ ላይ ኃይል እንደሚሰጣቸው አውቅ ነበር። እኔ በእያንዳንዱ መቆጣጠሪያ ውስጥ በመቆጣጠሪያ ሰሌዳው እና በ V+ ፒን መካከል ያለውን ግንኙነት አጠፋለሁ። ሁሉንም ነገር አንድ ላይ አደረግኩ ፣ የማዕዘን ግቤት ኮዱን ከዚህ በፊት ወደነበረበት መለስኩ ፣ እና ከዚያ ሞከርኩት። እንደተጠበቀው በመግቢያው ፒን ላይ ተጨማሪ የቮልቴጅ ፍንጮች አልነበሩም። ሆኖም ፣ አዲስ ችግር ነበር - ፖታቲዮሜትሮቹን በተለየ የኃይል አቅርቦት ላይ ማድረጉ የ servos ውስጣዊ መቆጣጠሪያ ቀለበቶችን ሙሉ በሙሉ አበላሽቷል። ምንም እንኳን የ V+ ፒኖች ልክ እንደበፊቱ ተመሳሳይ voltage ልቴጅ ቢቀበሉም ፣ የአገልጋዮቹ እንቅስቃሴ የተዛባ እና ያልተረጋጋ ነበር።

ይህ ለምን እየሆነ እንዳለ ስላልገባኝ በመጨረሻ በ servos ውስጥ የመሬት ግንኙነቴን ሞከርኩ። በመሬት ላይ በአማካይ 0.3 ቮልት ያህል አማካይ የቮልቴጅ ጠብታ ነበር ፣ እና ሰርቪዎቹ የአሁኑን ሲጎትቱ የበለጠ ከፍ ብሏል። ያኔ ለእኔ ግልጽ ሆነልኝ እነዚያ ካስማዎች ከአሁን በኋላ እንደ “መሬት” ሊቆጠሩ አይችሉም ፣ እና በተሻለ “ማጣቀሻ” ፒኖች ተብለው ሊገለጹ ይችላሉ። በ servos ውስጥ ያሉት የመቆጣጠሪያ ቦርዶች በቪ+ እና በማጣቀሻ ፒኖች ላይ ካለው የቮልቴታሜትር መካከለኛ ፒን ላይ ያለውን ቮልቴጅ መለካት አለባቸው። ፖታቲሞሜትሮችን ለብቻው ማሰራጨት ያንን አንፃራዊ ልኬት አበላሽቷል ምክንያቱም አሁን በሁሉም የፒን ላይ የቮልቴጅ መንቀጥቀጥ ከመከሰቱ ይልቅ በማጣቀሻው ፒን ላይ ብቻ ተከሰተ።

የእኔ አማካሪ ዶ / ር ማሎክ ይህንን ሁሉ ለማረም የረዳኝ ሲሆን በመካከለኛው ፒን ላይ ያለውን ቮልቴጅ ከሌሎቹ ካስማዎች አንፃር እንድለካ ሐሳብ አቀረበልኝ። የማዕዘን ግቤትን ጫጫታ ለመቀነስ ለሶስተኛ እና ለመጨረሻ ሙከራዬ ያደረግሁት ያ ነው። እኔ እያንዳንዱን ሰርቪስ ከፍቼ ፣ ያጠፋሁትን ሽቦ እንደገና አያያዝኩ ፣ እና በፖታቲሞሜትር ላይ ካለው የማጣቀሻ ፒን የሚመጣ ሶስተኛ ሽቦ ጨመርኩ። በእኔ ኮድ ውስጥ ፣ የማዕዘን ግብዓቱን ከሚከተለው አገላለጽ ጋር እኩል አደረግሁ ((መካከለኛ ፒን - የማጣቀሻ ፒን) / (V+pin - የማጣቀሻ ፒን)። እኔ ሞክሬዋለሁ እና የቮልቴጅ ፍንጮችን ውጤቶች በተሳካ ሁኔታ ቀንሷል። በተጨማሪም ፣ እኔ በዚህ ግቤት ላይ የ EWMA ማጣሪያ አደረግሁ። ይህ የተከናወነ ምልክት እና የመጀመሪያው ምልክት ከላይ በምስል ቀርበዋል።

ደረጃ 4 - ነገሮችን መጠቅለል

በችሎታዬ ሁሉ የጩኸት ችግር በመፈታቱ ፣ የንድፍ የመጨረሻዎቹን ክፍሎች ስለማስተካከል እና ስለማድረግ እዘጋጃለሁ። ክንድ በመሠረቱ ላይ ባለው ሰርቪው ላይ በጣም ብዙ ክብደት እየጫነ ነበር ፣ ስለሆነም ትልቅ መያዣን በመጠቀም የእጅን ክብደት የሚደግፍ አዲስ መሠረት ሠራሁ። እኔ ደግሞ መያዣውን ታትሜ እንዲሠራ ትንሽ አሸዋ አደረግኩ።

በመጨረሻው ውጤት በጣም ተደስቻለሁ። ሊታወቅ የሚችል የእንቅስቃሴ ዕቅድ በተከታታይ ይሠራል እና እንቅስቃሴው ሁሉንም ነገር ከግምት ውስጥ በማስገባት ለስላሳ እና ትክክለኛ ነው። ሌላ ሰው ይህንን ፕሮጀክት ለመሥራት ቢፈልግ ፣ መጀመሪያ ቀለል ያለ ስሪት እንዲያደርጉ አጥብቄ አበረታታቸዋለሁ። በቅድመ -እይታ ፣ የትርፍ ጊዜ ማሳለፊያ ሞተር ሞተሮችን በመጠቀም እንደዚህ ያለ ነገር መሥራት በጣም የዋህነት ነው ፣ እና እሱን ለመሥራት ያገኘሁት ችግር ያንን ለማሳየት ነው። ክንድ እንደሰራው ሁሉ እንደ ተአምር እቆጥረዋለሁ። አሁንም ከኮምፒዩተር ጋር የሚገናኝ ፣ የበለጠ ውስብስብ ፕሮግራሞችን የሚያከናውን እና በትክክለኛ ትክክለኛነት የሚንቀሳቀስ ሮቦት ክንድ መሥራት እፈልጋለሁ ፣ ስለዚህ ለሚቀጥለው ፕሮጀክትዬ ያንን አደርጋለሁ። እኔ ከፍተኛ ጥራት ያለው ዲጂታል ሮቦቲክስ ሰርቪስ እጠቀማለሁ ፣ እናም በዚህ ፕሮጀክት ውስጥ ያጋጠሙኝን ብዙ ችግሮች እንዳስቀርልኝ ተስፋ አደርጋለሁ።

CAD ሰነድ;

cad.onshape.com/documents/818ea878dda7ca2f…