वाईफ़ाई के माध्यम से नियंत्रित टेलीप्रेज़ेंस रोबोट बनाएं: 11 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

यह परियोजना एक ऐसे रोबोट के निर्माण के बारे में है जो दूरस्थ वातावरण से बातचीत कर सकता है और वाईफाई का उपयोग करके दुनिया के किसी भी हिस्से से नियंत्रित किया जा सकता है। यह मेरा अंतिम वर्ष का इंजीनियरिंग प्रोजेक्ट है और मैंने इलेक्ट्रॉनिक्स, IoT और प्रोग्रामिंग के बारे में बहुत कुछ सीखा है। यह परियोजना गतिहीन विकलांग लोगों पर केंद्रित है क्योंकि उन्हें घूमने-फिरने में कठिनाई होती है इसलिए टेलीप्रेज़ेंस रोबोट उनकी आसानी से सहायता कर सकता है।

इसे सफल बनाने के लिए परियोजना के भीतर 2 प्रणालियाँ हैं। रोबोटिक हाथ और मोबाइल ऐप को स्थानांतरित करने के लिए अपने हाथ की गति नियंत्रण जो मोटर के आधार को नियंत्रित करता है।

नीचे Telepresence V1 का दस्तावेज़ और प्रस्तुतिकरण दिया गया है ताकि आपको अधिक गहन समझ प्राप्त हो सके।

इसे बनाने का समय!

आपूर्ति

इस परियोजना के लिए बहुत सारे उपकरणों और घटकों की आवश्यकता है। इसने मुझे लगभग १००० AED (२७०$) खर्च किया, इसलिए सुनिश्चित करें कि आपके पास वह बजट है। यहां वे घटक हैं जिनकी आपको आवश्यकता होगी: -

1. नोड एमसीयू x 3
2. L298N डीसी मोटर चालक x 1
3. 12 वी बिजली की आपूर्ति x 1
4. LM2596 स्टेप-डाउन वोल्टेज रेगुलेटर x 1
5. MPU9250 IMU सेंसर x 2
6. सर्वो मोटर्स (10-20 किग्रा टॉर्क) x 4
7. हल्की लकड़ी 1x1m
8. 8M पिरोया धातु की छड़ें 1m x 2
9. 3D प्रिंटर (30x30cm)
10. लकड़हारा और ड्रिलर
11. बिजली के तार, जम्पर तार और ब्रेडबोर्ड
12. फुल आर्म स्लीव
13. 12V डीसी मोटर (25kg.cm) x 2
14. 3 इंच का ढलाईकार पहिया x 1
15. स्क्रू माउंट x 2. के साथ 6 सेमी रबर व्हील
16. सोल्डरिंग किट

चरण 1: यह कैसे काम करता है?

यह संचार प्रवाह चार्ट आपको यह समझाने के लिए है कि घटक एक दूसरे के साथ कैसे संचार कर रहे हैं। हम एक IoT प्लेटफॉर्म के रूप में PubNub नामक डेटा ट्रांसफर नेटवर्क का उपयोग कर रहे हैं जो केवल 0.5 सेकंड में रीयल-टाइम संदेश भेज सकता है! यह सबसे तेज़ प्रतिक्रिया है जो हमें मिल सकती है और यह हमारी परियोजना में और भी महत्वपूर्ण है क्योंकि हम वास्तविक समय में रोबोट की भुजा को नियंत्रित करने के लिए अपने हाथ का उपयोग करेंगे।

सभी Nodemcu का उपयोग डेटा भेजने और प्राप्त करने के लिए किया जाता है। यहाँ 2 व्यक्तिगत प्रणालियाँ शामिल हैं जहाँ Nodemcu ऑन आर्म PubNub को मोशन सेंसर डेटा भेजता है और यह Nodemcu द्वारा रोबोटिक आर्म पर प्राप्त किया जाता है। बेस मूवमेंट के लिए, मोबाइल ऐप जॉयस्टिक से x, y कोऑर्डिनेट के लिए डेटा भेजता है और जो Nodemcu द्वारा बेस पर प्राप्त किया जाता है जो ड्राइवर के माध्यम से मोटर को नियंत्रित कर सकता है। अभी के लिए इतना ही।

चरण 2: डिजाइन

उपरोक्त डिज़ाइन आपको एक विचार देगा कि संरचना कैसी दिखती है। बेहतर लुक के लिए आप कैड फाइल्स को डाउनलोड कर सकते हैं। रोवर का आधार 3 पहियों द्वारा समर्थित है जहां 2 पीछे डीसी मोटर और सामने एक ढलाईकार पहिया है। रोबोटिक भुजा की गति के कारण, मैंने आधार पर अस्थिरता देखी, इसलिए आप आगे 2 ढलाईकार पहियों को जोड़ने पर विचार कर सकते हैं। नीचे और ऊपर की लकड़ी के आधार को थ्रेडेड रॉड्स द्वारा समर्थित किया जाता है जो नट्स द्वारा सैंडविच होते हैं। सुनिश्चित करें कि आप लॉक नट का उपयोग करते हैं क्योंकि इससे यह लंबे समय तक स्थायी रूप से तंग हो जाएगा।

डिज़ाइन स्रोत फ़ाइल डाउनलोड करें - टेलीप्रेज़ेंस डिज़ाइन

चरण 3: आर्म और टॉर्क कैलकुलेशन की 3डी प्रिंटिंग

टेलीप्रेज़ेंस रोबोट की भुजा बॉक्स के आकार में एक साधारण डिज़ाइन है ताकि इसे न्यूनतम मात्रा में फिलामेंट के साथ आसानी से 3 डी प्रिंट किया जा सके। इसकी लंबाई करीब 40 सेंटीमीटर है जो इंसान की बांह जितनी लंबी है। रोबोटिक आर्म की लंबाई सर्वो मोटर्स द्वारा उठाए गए टॉर्क पर आधारित होती है। आप उपरोक्त छवि पर टोक़ गणना के साथ-साथ सर्वो मोटर के चश्मे के साथ पा सकते हैं जिसका मैंने उपयोग किया था ताकि आप अपनी आवश्यकताओं के लिए डिज़ाइन को अनुकूलित कर सकें। लेकिन सर्वो मोटर के अधिकतम टॉर्क का उपयोग करने से बचें क्योंकि इससे लंबे समय में मोटर को नुकसान होगा।

नीचे दी गई 3डी प्रिंटिंग फाइलें डाउनलोड करें, इसे प्रिंट करें और आगे बढ़ते रहें।

चरण 4: आधार का निर्माण और संयोजन

यहाँ वे चरण दिए गए हैं जिनका आप निर्माण के लिए अनुसरण कर सकते हैं: -

1. आरी का उपयोग करके थ्रेडेड धातु की छड़ को मध्य बिंदु पर काटें
2. 40x30cm. के 2 लकड़ी के टुकड़े बनाने के लिए वुडकटर का उपयोग करें
3. उपरोक्त ड्राइंग की तरह ऊपर और नीचे के आधार पर आवश्यक छेद ड्रिल करें
4. डीसी मोटर और ढलाईकार पहियों को नीचे के आधार पर संलग्न करना प्रारंभ करें
5. शीर्ष आधार पर एक आयत छेद बनाने के लिए, पहले ड्रिलर के साथ एक गोलाकार छेद बनाएं और फिर छेद के माध्यम से वुडकटर डालें और इसे एक आयत बनाने के लिए किनारों पर ट्रिम करें।

यदि आप सोच रहे हैं कि दाएं-शीर्ष छेद को पीछे की ओर क्यों रखा गया है, तो ऐसा इसलिए है क्योंकि मुझे यकीन नहीं था कि मैं केंद्र में दाएं कोने पर रोबोटिक हाथ रखूंगा। वजन संतुलन के कारण इसे बीच में रखना एक बेहतर विकल्प था।

चरण 5: रोबोटिक आर्म की असेंबली

रोबोटिक आर्म की असेंबली पर विशेष ध्यान देने की आवश्यकता है। मैकेनिकल असेंबली के अलावा, आपको यह सुनिश्चित करना होगा कि सर्वो मोटर सही कोण पर है जब इसे इकट्ठा किया जाता है। उपरोक्त आरेख का पालन करके आपको यह पता चलता है कि शीर्ष पर कुछ भी असेंबल करने से पहले सभी मोटरों पर सर्वो मोटर को किस कोण पर सेट किया जाए। इस भाग को ठीक करने का प्रयास करें अन्यथा आप इसे फिर से जोड़ना समाप्त कर देंगे।

Arduino या Nodemcu का उपयोग करके सटीक सर्वो कोण सेट करने के लिए नीचे दिए गए कोड टेम्पलेट का उपयोग करें। इस बारे में पहले से ही बहुत सारी जानकारी ऑनलाइन है, इसलिए मैं इसके बारे में विस्तार से नहीं बताऊंगा।

#शामिल

सर्वो सर्वो;

इंट पिन =; // पिन नंबर डालें जहां arduino पर सर्वो डेटा पिन जुड़ा हुआ है

व्यर्थ व्यवस्था() {

सर्वो.अटैच (पिन);

}

शून्य लूप () {

अंतर कोण =; // कोण जिस पर आपको सेट करने की आवश्यकता है

सर्वो.लिखें (कोण);

}

चरण 6: आर्म कंट्रोलर का सर्किट

आर्म कंट्रोलर असेंबली करना आसान है। मैंने एक लंबी आस्तीन का इस्तेमाल किया और सिलाई के साथ सेंसर, Nodemcu और ब्रेडबोर्ड संलग्न किया। सुनिश्चित करें कि सेंसर का ओरिएंटेशन उसी दिशा में है जिस दिशा में उपरोक्त नियंत्रक छवि है। अंत में, सर्किट आरेख का पालन करें और नीचे दिए गए कोड को डाउनलोड करें।

चरण 7: टेलीप्रेज़ेंस रोबोट का सर्किट

उसी तरह सर्किट आरेख का पालन करें। शॉर्ट सर्किट से बचने के लिए आप जिस बिजली की आपूर्ति का उपयोग कर रहे हैं, उसके पिनआउट को क्रॉस-चेक करें। हिरन कन्वर्टर आउटपुट वोल्टेज को 7V पर सेट करें क्योंकि यह सभी सर्वो मोटर्स का औसत वोल्टेज है। एकमात्र स्थान जिसे आप मिलाप कर सकते हैं, वह है बेस डीसी मोटर का टर्मिनल क्योंकि यह बहुत अधिक करंट की खपत करता है इसलिए इसे थोड़े मोटे बिजली के तार से कसने की जरूरत है। एक बार सर्किट पूरा हो जाने पर, बाद में आप 'arm_subscriber.ino' को Nodemcu पर अपलोड करेंगे जो आर्म से जुड़ता है और 'base.ino' को आधार Nodemcu पर अपलोड किया जाएगा।

चरण 8: मोबाइल ऐप

यह हरकत को नियंत्रित करने वाला मोबाइल है। जब आप जॉयस्टिक को स्थानांतरित करते हैं, तो यह X, Y को जॉयस्टिक सर्कल पर Pubnub को भेजता है और आधार पर Nodemcu द्वारा प्राप्त किया जाता है। यह X, Y निर्देशांक कोण में परिवर्तित हो जाता है और इसका उपयोग करके हम यह पता लगा सकते हैं कि रोबोट किस दिशा में जाएगा। दो मोटरों के चालू/बंद और दिशा परिवर्तन द्वारा आंदोलन किया जाता है। यदि कमांड आगे है तो दोनों मोटर पूरी गति से आगे बढ़ती है, यदि बायीं ओर चलती है तो बायीं मोटर उलट जाती है और दाहिनी मोटर आगे जाती है इत्यादि।

उपरोक्त कार्य केवल जॉयस्टिक के बजाय बटन के साथ भी किया जा सकता है लेकिन मैं मोटर की गति को नियंत्रित करने के लिए जॉयस्टिक को भी चुनता हूं। हालाँकि, मेरा सक्षम पिन Nodemcu के साथ काम नहीं करता था इसलिए मैंने वह हिस्सा छोड़ दिया। मैंने एक टिप्पणी के रूप में बस base.ino में एक गति नियंत्रण कोड जोड़ा है।

आप स्रोत फ़ाइल.aia नीचे प्राप्त कर सकते हैं जिसे MIT ऐप आविष्कारक का उपयोग करके संपादित किया जा सकता है। ऐप में आपको एक बेसिक कॉन्फिगरेशन करना होगा जो मैं अगले स्टेप में बताऊंगा।

चरण 9: पबनब पर खाता बनाएं और कुंजी प्राप्त करें

अब अंतिम चरण करने का समय है जो आपके IoT प्लेटफॉर्म को कॉन्फ़िगर करना है। पबनब सबसे अच्छा है क्योंकि डेटा ट्रांसफर रीयल-टाइम में होता है और ट्रांसफर होने में केवल 0.5 सेकंड लगते हैं। इसके अलावा, आप प्रति माह 1 मिलियन डेटा पॉइंट भेज सकते हैं, इसलिए यह मेरा व्यक्तिगत पसंदीदा प्लेटफॉर्म है।

PubNub पर जाएं और अपना अकाउंट बनाएं। फिर बाएं मेनू में ऐप्स मेनू पर जाएं और दाईं ओर "+नया ऐप बनाएं" नामक बटन पर क्लिक करें। अपने ऐप का नामकरण करने के बाद, आपको प्रकाशक और ग्राहक कुंजी की उपरोक्त छवि दिखाई देगी। यही हम उपकरणों को जोड़ने के लिए उपयोग करेंगे।

चरण 10: कोड में कुंजी जोड़ें और अपलोड करें

हमें 4 चीजों की आवश्यकता है ताकि डिवाइस एक दूसरे के साथ संचार कर सके: - पबकी, सबकी, चैनल और वाईफाई।

pubkey और उपकुंजी सभी Nodemcu और मोबाइल ऐप पर समान रहेंगे। एक दूसरे से संचार करने वाले 2 उपकरणों का चैनल नाम समान होना चाहिए। चूंकि मोबाइल ऐप और आधार संचार कर रहे हैं, इसलिए नियंत्रक और रोबोटिक हाथ के लिए समान चैनल नाम समान होगा। अंत में, आपको प्रत्येक Nodemcu पर वाईफाई क्रेडेंशियल डालना होगा ताकि यह शुरुआत में वाईफाई से जुड़ सके। मैंने पहले ही चैनल का नाम जोड़ दिया है, इसलिए वाईफाई और पब/सब कुंजी वही है जो आपको अपने खाते से जोड़नी होगी।

नोट: - Nodemcu केवल वाईफाई से जुड़ सकता है जिसे बिना वेबपेज के इंटरमीडिएट के रूप में एक्सेस किया जा सकता है। यहां तक कि अपनी अंतिम प्रस्तुति के लिए भी मुझे मोबाइल हॉटस्पॉट का उपयोग करना पड़ा क्योंकि विश्वविद्यालय वाईफाई खींच रहा था।

चरण 11: निष्कर्ष

अगर आप यहाँ तक पहुँच गए हैं तो बहुत बढ़िया! मुझे आशा है कि आपने इस लेख से कुछ महत्वपूर्ण प्राप्त किया है। इस परियोजना की छोटी-छोटी सीमाएँ हैं जो मैं आपको इसे क्रियान्वित करने से पहले बताना चाहता हूँ। यहाँ कुछ नीचे दिए गए हैं:-

रोबोटिक आर्म का अचानक मूवमेंट:-

रोबोटिक आर्म की अचानक से काफी हलचल होती है। यह सेंसर की जानकारी को सर्वो आंदोलन के रूप में स्थानांतरित करने के लिए 0.5 सेकंड के अंतराल के कारण है। मैंने 2 सर्वो मोटर को भी क्षतिग्रस्त कर दिया है, इसलिए अपनी बांह को बहुत तेज़ी से न हिलाएं। आप सुचारू गति बनाने के लिए मूल गति के बीच मध्यवर्ती चरणों को जोड़कर इस समस्या को हल कर सकते हैं।

बेस मूवमेंट पर रोक नहीं:-

जब मैं मोबाइल ऐप के माध्यम से रोबोट को एक दिशा में ले जाता हूं, तो मेरी उंगलियां उठाने पर भी रोबोट उसी दिशा में चलता रहता है। यह कष्टप्रद था क्योंकि मुझे आंदोलन को रोकने के लिए हमेशा बिजली बंद करनी पड़ती थी। मैंने ऐप में स्टॉपिंग कोड डाला लेकिन यह अभी भी काम नहीं किया। यह ऐप में ही एक समस्या हो सकती है। शायद आप इसे हल करने का प्रयास कर सकते हैं और मुझे बता सकते हैं।

कोई वीडियो फ़ीड नहीं:-

रोबोट से व्यक्ति तक वीडियो फ़ीड के बिना, हम कभी भी उपयोगकर्ता से दूर पर तैनात नहीं कर सकते हैं। मैं इसे शुरू में जोड़ना चाहता था लेकिन इसके लिए अधिक समय और निवेश की आवश्यकता होगी इसलिए इसे छोड़ दिया।

आप लोग उपरोक्त समस्या का समाधान कर इस परियोजना को आगे बढ़ा सकते हैं। जब आप करते हैं तो मुझे बताएं। बिदाई

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रोबोटिक्स प्रतियोगिता में उपविजेता