वॉकिंग स्ट्रैंडबीस्ट, जावा/पायथन और ऐप नियंत्रित: 4 कदम (चित्रों के साथ)

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

लेखक द्वारा और अधिक का पालन करें:

यह स्ट्रैंडबेस्ट किट थियो जेन्सन द्वारा आविष्कार किए गए स्ट्रैंडबेस्ट पर आधारित एक DIY काम है। प्रतिभाशाली यांत्रिक डिजाइन से चकित होकर, मैं इसे पूर्ण गतिशीलता से लैस करना चाहता हूं, और अगला, कंप्यूटर इंटेलिजेंस। इस निर्देशयोग्य में, हम पहले भाग, गतिशीलता पर काम करते हैं। हम क्रेडिट कार्ड आकार के कंप्यूटर के लिए यांत्रिक संरचना को भी कवर करते हैं, ताकि हम कंप्यूटर दृष्टि और एआई प्रसंस्करण के साथ खेल सकें। निर्माण कार्य और ईन्स को सरल बनाने के लिए, मैंने arduino या इसी तरह के प्रोग्राम योग्य कंप्यूटर का उपयोग नहीं किया, इसके बजाय, मैं एक ब्लूटूथ हार्डवेयर नियंत्रक का निर्माण करता हूं। रोबोटिक हार्डवेयर के साथ इंटरैक्ट करने वाले टर्मिनल के रूप में काम करने वाले इस नियंत्रक को अधिक शक्तिशाली सिस्टम द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जैसे कि एंड्रॉइड फोन ऐप या रास्पबेरीपी, आदि। नियंत्रण या तो मोबाइल फोन यूआई नियंत्रण, या पायथन या जावा भाषा में प्रोग्राम करने योग्य नियंत्रण हो सकता है। प्रत्येक प्रोग्रामिंग भाषा के लिए एक एसडीके ओपन-सोर्स है जो https://github.com/xiapeiqing/m2robots.git में उपलब्ध कराया गया है।

चूंकि मिनी-स्ट्रैंडबेस्ट उपयोगकर्ता मैनुअल बिल्डिंग चरणों की व्याख्या करने में काफी स्पष्ट है, इस निर्देश में, हम आमतौर पर उपयोगकर्ता मैनुअल में शामिल नहीं की गई जानकारी के टुकड़ों और इलेक्ट्रिकल / इलेक्ट्रॉनिक भागों पर ध्यान केंद्रित करेंगे।

यदि हमें इस किट के यांत्रिक संयोजन पर अधिक सहज ज्ञान युक्त विचार की आवश्यकता है, तो विधानसभा विषय पर कुछ अच्छे वीडियो उपलब्ध हैं, जैसे कि

आपूर्ति

इस स्ट्रैंडबेस्ट के यांत्रिक भाग के निर्माण और सभी विद्युत कनेक्शन बनाने के लिए, यदि 3डी प्रिंट के लिए प्रतीक्षा समय की गणना नहीं की जाती है, तो इसे पूरा होने में 1 घंटे से भी कम समय लगना चाहिए। इसके लिए निम्नलिखित भागों की आवश्यकता होती है:

(1) 1x मानक स्ट्रैंडबीस्ट किट (https://webshop.strandbeest.com/ordis-parvus)

(2) गियर बॉक्स के साथ 2x डीसी मोटर (https://www.amazon.com/Greartisan-50RPM-Torque-Re…)

(3) 1x ब्लूटूथ कंट्रोलर (https://ebay.us/Ex61kC?cmpnId=5338273189)

(४) १x लीपो बैटरी (३.७ वी, एमएएच में क्षमता की आपकी पसंद)

(५) १२x M2x5.6mm लकड़ी के पेंच

(६) २ मिमी व्यास कार्बन या बांस की छड़

निम्नलिखित भागों को 3D प्रिंट करें:

(1) 1x रोबोटिक्स मुख्य निकाय

(केवल ब्लूटूथ नियंत्रक के साथ 3डी प्रिंट डिज़ाइन फ़ाइल डाउनलोड करें)

(अतिरिक्त OrangePi नैनो डाउनलोड के साथ 3डी प्रिंट डिज़ाइन फ़ाइल)

(2) 2x ड्राइव शाफ्ट निकला हुआ किनारा (3 डी प्रिंट डिजाइन फ़ाइल डाउनलोड)

(३) २x पावर सिस्टम फिक्स्चर (३डी प्रिंट डिज़ाइन फ़ाइल डाउनलोड)

अन्य:

एंड्रॉइड मोबाइल फोन। Google playstore पर जाएं, कृपया M2ROBOTS खोजें और कंट्रोल ऐप इंस्टॉल करें।

यदि Google playstore तक पहुंचना मुश्किल है, तो वैकल्पिक ऐप डाउनलोड विधि के लिए मेरे व्यक्तिगत होमपेज पर जाएं

चरण 1: भागों का संगठन

इस चरण में, हम सभी भागों को इकट्ठा करने के लिए व्यवस्थित करेंगे। चित्र एक। स्ट्रैंडबीस्ट मॉडल के निर्माण के लिए हमारे द्वारा उपयोग किए जाने वाले सभी आउट-ऑफ-बॉक्स प्लास्टिक भागों को दिखाता है। वे इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा बनाए जाते हैं, जो अन्य मशीनिंग निर्माण विधियों जैसे 3 डी प्रिंट या मिलिंग की तुलना में बहुत अधिक कुशल है। इसलिए हम बड़े पैमाने पर उत्पादित उत्पाद का अधिकतम लाभ उठाना चाहते हैं, और केवल कम से कम भागों को अनुकूलित करना चाहते हैं।

जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है, प्लास्टिक बोर्ड के प्रत्येक टुकड़े में एक लेबल वाला अक्षर होता है, अलग-अलग भाग में लेबलिंग नहीं होती है। एक बार जब उन्हें अलग कर दिया जाता है, तो कोई और लेबलिंग नहीं होती है। इस समस्या को हल करने के लिए, हम एक ही प्रकार के भागों को अलग-अलग बक्सों में रख सकते हैं, या बस कागज के एक टुकड़े में कई क्षेत्रों को चिह्नित कर सकते हैं और एक प्रकार के भागों को एक क्षेत्र में रख सकते हैं, चित्र 3 देखें।

बड़े असेंबली प्लास्टिक बोर्ड से प्लास्टिक के हिस्से को काटने के लिए कैंची और चाकू उतने कुशल और सुरक्षित नहीं हो सकते जितने चित्र 4 और 5 में दिखाए गए सरौता के रूप में सुरक्षित हैं।

यहां सब कुछ प्लास्टिक से बना है, पैर की उंगलियों की सामग्री को छोड़कर रबर है, चित्र 6 देखें। हम पहले से तैयार कट के अनुसार काट सकते हैं। रबर सामग्री की नरम प्रकृति स्ट्रैंडबेस्ट का बेहतर मनोरंजक प्रदर्शन प्रदान करती है। ढलान पर चढ़ते समय यह विशेष रूप से सच है। बाद के विषयों में, हम रबर पैर की उंगलियों के साथ और बिना विभिन्न ढलान कोण पर चढ़ने की इसकी क्षमता का परीक्षण कर सकते हैं। जब कोई पर्ची नहीं होती है, इसे स्थैतिक घर्षण कहा जाता है। एक बार जब यह पकड़ खो देता है, तो यह गतिज घर्षण बन जाता है। घर्षण का गुणांक प्रयुक्त सामग्री पर निर्भर करता है, इसलिए हमारे पास रबर के पैर की उंगलियां हैं। एक प्रयोग कैसे डिजाइन करें, अपना हाथ उठाएं और बोलें।

अंतिम चित्र में "ईसीयू", "पावर ट्रेन" और इस मॉडल स्ट्रैंडबेस्ट के चेसिस शामिल हैं।

चरण 2: मैकेनिकल असेंबली के दौरान ध्यान देने योग्य बिंदु

मिनी-स्ट्रैंडबीस्ट में काफी अच्छा उपयोगकर्ता पुस्तिका है। मैनुअल का पालन करना और असेंबली को पूरा करना एक आसान काम होना चाहिए। मैं इन सामग्री को छोड़ दूंगा और हमारे ध्यान देने योग्य कुछ दिलचस्प बिंदुओं पर प्रकाश डालूंगा।

Fig.1 में, रबर के पैर की उंगलियों को पकड़े हुए स्लॉट का एक पक्ष 90-डिग्री का कोना है, जबकि दूसरी तरफ 45-डिग्री ढलान है, जिसे आधिकारिक तौर पर चम्फर कहा जाता है। इस तरह की ढलान रबर के पैर की अंगुली को प्लास्टिक के पैर में फिट करने के लिए मार्गदर्शन करती है। चम्फर के साथ पैर की उंगलियों को स्थापित करने का प्रयास करें, चित्र 2 देखें, फिर दूसरी तरफ प्रयास करें। अंतर बहुत ध्यान देने योग्य है। Fig.3 का दाहिना भाग हमारे स्ट्रानबीस्ट में क्रैंक है। यह एक इंजन, कार इंजन, मोटरसाइकिल इंजन में क्रैंक के समान है, सभी समान संरचना साझा करते हैं। स्ट्रैंडबीस्ट में, जब क्रैंक मुड़ता है, तो यह पैरों को चलने के लिए प्रेरित करता है। एक इंजन के लिए, यह क्रैंक को चालू करने के लिए पिस्टन की गति है। एक सर्कल में इस तरह के 120-डिग्री अलगाव से तीन चरण मोटर या जनरेटर भी होता है, विद्युत शक्ति 120-डिग्री अलग होती है, जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है। एक बार जब हमारे पास बाएँ और दाएँ पक्ष के सभी यांत्रिक भाग इकट्ठे हो जाते हैं, तो अब हम उन भागों पर काम करना शुरू करते हैं जिन्हें हम Strandbeest में जोड़ते हैं, चित्र 5 देखें। Fig.6 वह कदम है जिसे हम 3-डी प्रिंटेड मोटर क्लैंप का उपयोग करके मोटर को 3-डी प्रिंटेड चेसिस से जोड़ते हैं। इस चरण में, चाल यह है कि मोटर की स्थिति को समायोजित करने से पहले किसी भी पेंच को कड़ा नहीं किया जाना चाहिए ताकि चेसिस की साइड की सतह मोटर की सतह के समान हो। एक बार जब हम संरेखण से संतुष्ट हो जाते हैं, तो हम सभी शिकंजा कस सकते हैं। Fig.7 पर आगे बढ़ें, हम निकला हुआ किनारा युग्मन की स्थापना पर काम करते हैं, मोटर आउटपुट को क्रैंक से जोड़ते हैं। क्रैंक साइड कनेक्शन की तुलना में मोटर साइड को स्थापित करना अधिक कठिन है, चित्र 8 देखें। इसलिए हम पहले मोटर साइड निकला हुआ किनारा जोड़ते हैं। एक बार दोनों मोटर्स के लिए निकला हुआ किनारा युग्मन स्थापित हो जाने के बाद, जैसा कि चित्र 9 में दिखाया गया है, हम चेसिस और बाएं / दाएं चलने की संरचना को जोड़ने के लिए 2 मिमी व्यास कार्बन रॉड के दो टुकड़ों का उपयोग करते हैं। यह FIg.10 में हो रहा है। कुल मिलाकर, हम इन संस्थाओं को जोड़ने के लिए कार्बन रॉड के 3 टुकड़ों का उपयोग करते हैं। लेकिन इस चरण में, हम इनमें से केवल दो को जोड़ते हैं, क्योंकि हमें क्रैंक को चालू करने और निकला हुआ किनारा और क्रैंक के बीच कनेक्शन को फिट करने की आवश्यकता होती है। यदि कार्बन रॉड के 3 टुकड़े जगह में हैं, तो सापेक्ष स्थिति को समायोजित करना और उन्हें जोड़ना कठिन होगा। अंत में, हमारे पास Fig.11 में अंतिम असेंबल की गई यांत्रिक प्रणाली है। अगला कदम, चलो इलेक्ट्रॉनिक्स पर काम करते हैं।

चरण 3: विद्युत कनेक्शन

सभी इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों को बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता होती है। हम एक 1-सेल बैटरी को किसी सुविधाजनक स्थान पर रख सकते हैं, उदाहरण के लिए, चित्र 1 में सर्किटरी बोर्ड के नीचे। बिजली आपूर्ति की ध्रुवीयता इतनी महत्वपूर्ण है कि यह चर्चा करने के लिए एक समर्पित आंकड़े के योग्य है। Fig.2 बैटरी कनेक्शन पर प्रकाश डालता है। नियंत्रक बोर्ड में, ध्रुवता को "+" और "जीएनडी" द्वारा चिह्नित किया जाता है, चित्र 3 देखें। जब बैटरी का रस खत्म हो जाता है, तो बैटरी को रिचार्ज करने के लिए USB केबल का उपयोग किया जाता है, चित्र 4 देखें। जब बैटरी फिर से भर जाती है तो एलईडी "रिचार्ज इन प्रोसेस" को स्वचालित रूप से बंद कर देगी। अंतिम चरण मोटर आउटलेट को नियंत्रक बोर्ड में मोटर कनेक्टर से जोड़ना है। Fig.3 में नंबर 16 द्वारा लेबल किए गए 3 मोटर कनेक्टर मौजूद हैं। Fig.5 में, बाईं मोटर PWM12 के साथ लेबल किए गए सबसे बाएं कनेक्टर से जुड़ी है, और दायां मोटर मध्य कनेक्टर से जुड़ा है। वर्तमान में, टैंक (डिफरेंशियल ड्राइविंग व्हीकल) को बाईं ओर मोड़ना PWM12 मोटर पोर्ट से जुड़ी मोटर इनपुट पावर की कमी के रूप में हार्ड-कोडेड है। इसलिए PWM12 पोर्ट से जुड़ी मोटर को बाएं पैर चलाना चाहिए। मैं बाद में सभी मिक्सिंग फंक्शन को यूजर कॉन्फिगर करने योग्य बना दूंगा। जैसा कि मोटर कनेक्टर की पसंद को स्वैप करके, या मोटर कनेक्टर की दिशा को उल्टा करके, हम समस्या को ठीक कर सकते हैं जैसे कि स्ट्रैंडबेस्ट को पीछे की ओर ले जाना जब आगे बढ़ने का आदेश दिया जाता है, गलत दिशा को मोड़ते हुए, याद रखें कि डीसी मोटर अपनी कताई दिशा बदल देती है यदि इनपुट तार है उल्टे क्रम में नियंत्रण शक्ति से जुड़ा।

चरण 4: ऐप सेटिंग और संचालन

हम सबसे पहले गूगल प्ले स्टोर से एक एंड्रॉइड ऐप डाउनलोड करते हैं, चित्र 1 देखें। इस ऐप में कई अन्य कार्यात्मकताएं हैं जिन्हें हम इस निर्देश में शामिल नहीं कर सकते हैं, हम केवल स्ट्रैंडबेस्ट के लिए सीधे संबंधित विषयों पर ध्यान केंद्रित करेंगे।

हार्डवेयर ब्लूटूथ नियंत्रक चालू करें, यह खोज उपकरणों की सूची में दिखाई देगा। लॉन्ग क्लिक हमें बाद में "निर्देश योग्य" होने के लिए ओवर-द-एयर डाउनलोड सुविधा में लाएगा। इससे पहले कि हम क्लिक करें और नियंत्रण शुरू करें, आइए पहले ऊपरी दाएं कोने "सेटिंग्स" पर क्लिक करके कुछ कॉन्फ़िगरेशन करें। Fig.2 में, यह … आइकन के नीचे छिपा हुआ है। Fig.3 कई सेटिंग श्रेणियां दिखाता है। ऐप में कॉन्फ़िगर की गई इन सेटिंग्स को तीन तरीकों से क्रियान्वित किया जाता है: 1) कुछ सेटिंग्स केवल ऐप के संचालन को प्रभावित करती हैं, जैसे अंकगणित प्रत्येक मोटर के पावर कंट्रोल कमांड को आपके स्टीयरिंग और थ्रॉटल कमांड से प्राप्त करने के लिए। वे ऐप में रहते हैं। बाद के कुछ अनुदेशों में, हम दिखाएंगे कि कैसे हम उन्हें अपने पायथन/जावा प्रोग्राम से बदलते हैं। 2) कुछ सेटिंग हवा में नियंत्रण प्रोटोकॉल के हिस्से के रूप में हार्डवेयर को भेजी जाती है, जैसे कि प्रत्यक्ष नियंत्रण के बीच स्विच (सर्वो बिल्कुल कोण को आदेशित करता है) और तार नियंत्रण द्वारा उड़ना (स्वायत्त नियंत्रक फ़ंक्शन मॉड्यूल में निर्मित सर्वो संचालित करता है) चैनल यूजर कमांड और करंट एटिट्यूड के अनुसार) 3) कुछ सेटिंग हार्डवेयर कंट्रोलर में नॉन-वोलेटाइल मेमोरी को भेजी जाएगी। इसलिए हार्डवेयर हर बार कॉन्फ़िगर किए बिना चालू होने पर इन सेटिंग्स का पालन करेगा। एक उदाहरण डिवाइस का ब्लूटूथ प्रसारण नाम होगा। इस प्रकार की सेटिंग्स को प्रभावी होने के लिए एक शक्ति-चक्र की आवश्यकता होती है। पहली श्रेणी जिसमें हम गोता लगाते हैं, वह है Fig.4 में "सामान्य सेटिंग्स"। Fig.5 में "ऐप कंट्रोल फंक्शन" परिभाषित करता है कि यह ऐप किस भूमिका निभा रहा है, सीधे ब्लूटूथ कनेक्शन पर हार्डवेयर डिवाइस के लिए एक नियंत्रक; टेलीप्रेज़ेंस नियंत्रण के लिए इंट्रानेट/इंटरनेट पर पुल; और आदि। अगला, चित्र 6 में "HW प्रकार" पृष्ठ ऐप को बताता है कि आप एक अंतर ड्राइविंग वाहन के साथ काम कर रहे हैं, इसलिए "टैंक" मोड का चयन करने की आवश्यकता है। हमारे पास कुल 6 पीडब्लूएम आउटपुट उपलब्ध हैं। स्ट्रैंडबीस्ट के लिए, हमें चित्र 7 के अनुसार चैनल 1 से 4 को कॉन्फ़िगर करने की आवश्यकता है। प्रत्येक पीडब्लूएम चैनल निम्नलिखित में से एक मोड में संचालित होता है: 1) सर्वो सामान्य: आरसी सर्वो 1 से 2 एमएमएस पीडब्लूएम सिग्नल द्वारा नियंत्रित 2) सर्वो रिवर्स: नियंत्रक इसके आउटपुट के लिए उपयोगकर्ता नियंत्रण को उलट देगा 3) डीसी मोटर कर्तव्य चक्र: एक डीसी मोटर या कुछ बिजली विद्युत उपकरण, कर्तव्य चक्र मोड में संचालित किया जा सकता है, 0% टर्न-ऑफ है, 100% हमेशा चालू रहता है। 4) डीसी मोटर कर्तव्य चक्र रिवर्स: फिर से नियंत्रक अपने आउटपुट के लिए उपयोगकर्ता नियंत्रण को उलट देगा चूंकि हम डीसी मोटर का उपयोग करते हैं और हार्डवेयर वायरिंग ऑर्डर द्वारा मोटर कताई दिशा का ख्याल रखते हैं, हम चैनल 1 के लिए "डीसी मोटर कर्तव्य चक्र" चुनेंगे 4, चित्र 8 देखें। हमें 2 पीडब्लूएम चैनलों को 1 एच-ब्रिज में मर्ज करने की भी आवश्यकता है, ताकि द्वि-दिशात्मक नियंत्रण को सक्षम किया जा सके। यह चरण चित्र 9 में दिखाया गया है। "२ पीडब्लूएम चैनल से १ एच-ब्रिज" मोड में, चैनल १, ३, और ५ का उपयोग संबद्ध दोनों चैनलों को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। यह अपने डिफ़ॉल्ट चैनल 2 से चैनल 3 तक जॉयस्टिक के थ्रॉटल नियंत्रण, अप-डाउन नियंत्रण को फिर से मैप करने की आवश्यकता का परिचय देता है। यह Fig.10 सेटिंग्स में हासिल किया गया है। जैसा कि चित्र 11 में दिखाया गया है, प्रत्येक चैनल को एक मनमाना इनपुट स्रोत लेने के लिए कॉन्फ़िगर किया गया है।

बिंगो, अब हमने न्यूनतम आवश्यक कॉन्फ़िगरेशन पूरा कर लिया है, और हम दृश्यमान ब्लूटूथ डिवाइस दिखाने वाले पृष्ठ पर वापस आ सकते हैं और इसे कनेक्ट कर सकते हैं। चित्र 12 में, जॉयस्टिक बजाने का प्रयास करें, और हम इस स्ट्रैंडबीस्ट के साथ मज़े कर सकते हैं। कुछ ढलान पर चढ़ने की कोशिश करें, सामग्री प्रकारों के बीच घर्षण के विश्लेषण को याद रखें, और उड़ान नियंत्रक अनुमानित रवैया पढ़ें, जो "आरपीवाई (डिग्री)" के साथ लेबल वाली पंक्ति में दिखाया गया है, इस पंक्ति में चार प्रविष्टियां रोल, पिच, यॉ कोण हैं जहाज पर जाइरोस्कोप और एक्सेलेरोमीटर द्वारा अनुमानित; अंतिम प्रविष्टि झुकाव-मुआवजा कंपास आउटपुट है।

भविष्य का काम: निम्नलिखित निर्देशों में, हम धीरे-धीरे इसके प्रोग्रामिंग इंटरफ़ेस को कवर करेंगे, स्ट्रैंडबेस्ट के साथ बातचीत करने के लिए आपकी पसंदीदा भाषा जावा या पायथन चुनेंगे, और अब मोबाइल फोन स्क्रीन से स्ट्रैंडबेस्ट की स्थिति को नहीं पढ़ेंगे। हम अधिक उन्नत प्रोग्रामिंग विषयों के लिए रास्पबेरीपी टाइप लिनक्स कंप्यूटर में प्रोग्रामिंग भी शुरू करेंगे, अंतिम चित्र देखें। अगर आप तुरंत शुरू करना चाहते हैं तो एसडीके और उदाहरण कोड के लिए 3डी प्रिंट मैकेनिकल पार्ट्स और https://github.com/xiapeiqing/m2robots.git के लिए चेकआउट https://xiapeiqing.github.io/doc/kits/strandbeest/roboticKits_strandbeest/. मुझे बताएं कि आपकी वांछित प्रोग्रामिंग भाषा क्या है यदि जावा या पायथन नहीं है, तो मैं एसडीके का नया संस्करण जोड़ सकता हूं।

हैकिंग के साथ मज़े करें और निम्नलिखित निर्देशों के लिए बने रहें।