ربات چرخدار بزرگ

0
368
ربات چرخدار بزرگ

در این پروژه قصد داریم که یک ربات چرخدار بزرگ طراحی کنیم. این ربات از یک میکروکنترلر آردوینو Nano و یک درایور موتور L298 استفاده می کند. برای حرکت از دو چرخ با قطر ۲۵۰mm  و تایر مناسب آن استفاده می کنیم. چرخدنده های خورشیدی را با استفاده از پرینتر سه بعدی چاپ می کنیم و سپس آنها را به چرخ ها وصل می کنیم. باتری ها که بر روی برد قرار گرفته اند، دو باتری ۱۲ ولت SLA هستند که به صورت سری بهم متصل شده اند تا ۲۴ ولت مورد نیاز موتورها را فراهم کنند.

 این ربات همچنین یک برد رسپبری پای و یک وب کم دارد تا از محیط پیرامون خود فیلم بگیرد و داده های سنسورها را هنگامیکه در حال حرکت است، وارد سیستم کند. ما در این پروژه از یک ماژول بلوتوث HC-05 متصل به برد رسپبری پای استفاده می کنیم تا از یک فرستنده خانگی برای کنترل ربات استفاده کنیم.

مرحله ۱ – طراحی مکانیکی ربات چرخدار بزرگ

ویژگی اصلی ربات چرخدار بزرگ ، دو چرخ بزرگ با قطر ۲۵۰mm و تایرهای لاستیکی آن است. چرخ ها را با کمک هاب موتور که با پرینتر سه بعدی چاپ شده به یک شافت وصل می کنیم و با مهره آن را قفل می کنیم. صفحه شاسی دارای بلبرینگ هایی است که با پرینتر سه بعدی چاپ شده اند و برای محافظت از شافت به کار رفته اند. دو عدد موتور گیربکس ۲۴ ولت DC برای حرکت ربات به چرخ ها وصل شده است. موتور دارای یک چرخدنده می باشد که به قسمت خارجی شافت متصل است و چرخ ها را با کمک چرخدنده خورشیدی که به چرخ ها متصل است، به حرکت در می آورد. تصویر زیر چرخدنده خورشیدی به کار رفته در پروژه را نشان می دهد.

چرخدنده خورشیدی

موتورها و بلبرینگ ها به یک صفحه شاسی متصل هستند. برای اتصال صفحه باتری به شاسی از پیچ و مهره استفاده کرده ایم. تصویر زیر فریم ربات را نشان می دهد.

فریم ربات چرخدار بزرگ

ما مقادیر مختلفی را برای نسبت دنده در نظر گرفتیم تا بتوانیم به راحتترین شکل چرخدنده ها را پرینت بگیریم. در نهایت برای اینکه فاصله لبه ها بزرگتر باشد و در نتیجه چرخها بزرگتر شوند، کمترین مقدار نسبت دنده را در نظر گرفتیم و به همین علت سرعت ربات نیز کاهش پیدا می کند. شکل زیر این مساله را بیان می کند.

سرعت چرخش موتور

همانطور که گفتیم برق ربات را از طریق دو باتری ۱۲ ولت سری تأمین می کنیم. ما ابتدا تصور می کردیم که با دو چرخ بزرگ به تعادل می رسد ولی در طول پروژه متوجه شدیم که به یک چرخ کوچک در عقب ربات نیاز است تا تعادل آن حفظ شود. چرخ سوم را مطابق شکل زیر به عقب ربات متصل می کنیم.

چرخ عقب ربات

مرحله ۲ – الکترونیک ربات چرخدار بزرگ

همانطور که گفته شد در این پروژه از یک میکروکنترلر آردوینوNano  و یک درایور موتور L298 برای کنترل موتورها استفاده کرده ایم. آردوینو داده ها را از دو سنسور آلتراسونیک و سنسور ژیروسکوپ و شتاب سنج سه محوره MPU6050 IMU دریافت می کند. تصویر زیر دیاگرام مدار را در این بخش نشان می دهد.

دیاگرام مدار ربات چرخدار بزرگ
دیاگرام مدار ربات چرخدار بزرگ

همچنین ربات چرخدار بزرگ را می توان به صورت بی سیم کنترل کرد که برای این کار یک ماژول بلوتوث HC-05 را به برد رسپبری پای متصل کردیم. برای کنترل ربات، خودمان یک فرستنده ساختیم تا ضبط فیلم را به صورت بی سیم روشن یا خاموش کنیم و از راه دور کنترل شود. همچنین این گیرنده یک صفحه نمایشگر ۲٫۲″ TFT دارد که می توان با آن جهت حرکت ربات را مشخص کرد.

مرحله ۳ – برنامه نویسی

داده هایی که از سنسورها دریافت می شود وارد میکروکنترلر می شود و با توجه به دستوری که از کنترلر دریافت می کند، حرکت می کند. در واقع کنترلر مختصات x و y حرکت را به پورت ماژول HC-05 می فرستد و همچنین بر روی صفحه نمایشگر این مختصات نمایش داده می شود. کد کنترلر در زیر آمده است.

کد بالا بیشتر برای نمایش داده ها بر روی نمایشگر TFT می باشد که با فراخوانی کتابخانه Adafruit به راحتی انجام می شود.

رسپبری پای داده ها را از ماژول HC-05 دریافت کرده و با استفاده از زبان پایتون داده ها را به سمت میکروکنترلر آردوینو ارسال می کند. سپس آردوینو سرعت چرخ ها را با توجه به مختصات داده شده، محاسبه می کند. ربات چرخدار بزرگ همچنین داده ها را از سنسورهای آلتراسونیک و MPU6050 دریافت می کند.

آردوینو داده ها را به رسپبری پای می فرستد. هر زمان که رسپبری پای داده ها را دریافت کند، ربات شروع به ضبط فیلم می کند. کد آردوینو را در زیر برای دانلود قرار داده ایم.

ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید