रिमोट नियंत्रित 6WD ऑल टेरेन रोबोट: 10 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

मैंने अब तक जितने भी रोबोट बनाए हैं, उनमें से अधिकांश चार पहियों वाले रोबोट हैं जिनकी भार क्षमता कई किलोग्राम है। इस बार मैंने एक बड़ा रोबोट बनाने का फैसला किया जो अपने रास्ते में आने वाली विभिन्न बाधाओं को आसानी से पार कर लेगा और कम से कम एक दर्जन किलो भार के साथ आगे बढ़ने में सक्षम होगा। मैंने यह भी मान लिया था कि रोबोट को रेत, बर्फ और मलबे जैसे कठिन इलाकों में सामना करने में सक्षम होना चाहिए। इसे संभव बनाने के लिए, मैंने पर्याप्त उच्च शक्ति और उपयुक्त मोटर चालक और बिजली की आपूर्ति के 6 मोटरों से लैस 6-पहिया चेसिस का निर्माण किया। मैं यह भी चाहता था कि मेरे रोबोट को लंबी दूरी (कम से कम 200 मीटर) से नियंत्रित किया जाए, इसलिए मैंने अच्छी गुणवत्ता वाले 2.4GHz ट्रांसमीटर और रिसीवर का उपयोग किया।

एक बार जब उपरोक्त सभी आवश्यकताएं पूरी हो गईं और पहला परीक्षण सफल हो गया, तो मैंने एक जोड़तोड़ और दो कैमरों के साथ परियोजना का विस्तार करने का निर्णय लिया। कैमरे से छवि के लिए धन्यवाद, आप रोबोट को नियंत्रित कर सकते हैं, भले ही वह दृष्टि से बाहर हो। यह सुविधा रोबोट ऑपरेटर को उन क्षेत्रों में दूरस्थ निरीक्षण कार्य करने की अनुमति देती है जहां पहुंचना मुश्किल है या जो मनुष्यों के लिए खतरनाक हैं।

इस परियोजना के विवरण से आप सीखेंगे कि कैसे:

• कम से कम एक दर्जन किलो का परिवहन करने में सक्षम 6 पहियों वाला रोबोट चेसिस बनाएं

  • आपको भारी वस्तुओं के परिवहन की अनुमति देता है
  • संभव व्यावसायिक उपयोग और न केवल एक खिलौने के रूप में एक रोबोट!

• ऐसे रोबोट को दूर से ही नियंत्रित करें

  • एक रिसीवर के साथ 2.4 गीगाहर्ट्ज ट्रांसमीटर बांधें
  • Arduino के माध्यम से 2.4 GHz रिसीवर से कमांड पढ़ें
  • रोबोट की स्थिति का नियंत्रण

• अपने कंप्यूटर या स्मार्टफोन पर कैमरों से पूर्वावलोकन सेट करें

  5.8 गीगाहर्ट्ज़ पर वायरलेस लंबी दूरी के वीडियो प्रसारण का कार्यान्वयन

रोबोट पैरामीटर (मूल संस्करण):

• बाहरी आयाम (एलएक्सडब्ल्यूएक्सएच): 405x340x120 मिमी
• कुल वजन: 5 किलो
• ग्राउंड क्लीयरेंस: 45 मिमी

विस्तारित संस्करण (एक जोड़तोड़ और एक कैमरों के साथ):

• बाहरी आयाम (LxWxH): 405x340x220 मिमी (परिवहन के लिए तैयार रोबोट)
• कुल वजन: 6.5 किलो

चरण 1: भागों और सामग्रियों की सूची

रोबोट की चेसिस पूरी तरह से एल्युमिनियम और ड्यूरालुमिन से बनी है। इस परियोजना में मैंने १२५ मिमी के व्यास के साथ ६ मॉन्स्टर ट्रक पहियों का इस्तेमाल किया, जिससे छोटी बाधाओं को दूर करना आसान हो जाता है। रोबोट धातु गियर के साथ 6 उच्च शक्ति वाले 12 वी ब्रश डीसी मोटर्स (180 आरपीएम, 27 किग्रा-सेमी) द्वारा संचालित होता है। एक मोटर चालक के रूप में आप किसी भी ऐसे ड्राइवर का उपयोग कर सकते हैं जो प्रति मोटर कम से कम 10A की निरंतर धारा प्रदान करने में सक्षम हो जैसे: VNH2SP30, BTS7960B।

इस परियोजना में आवश्यक भागों:

1. उच्च टोक़ गियर रेड्यूसर डीसी मोटर 12V 180RPM x6
2. 6 मिमी हेक्स डीसी गियर मोटर कनेक्टर x6
3. आपातकालीन स्टॉप स्विच X1
4. स्टेनलेस स्टील पावर पुश बटन स्विच x2
5. 7.4V 2700mAh 10C लाइपो बैटरी X1
6. 11.1V 5500mAh 3S 45C लाइपो बैटरी x1
7. मोटर चालक जैसे: VNH2SP30 x6 या BTS7960B x2
8. अरुडिनो मेगा 2560 x1
9. व्हील रिम और टायर एचएसपी 1:10 मॉन्स्टर ट्रक x2
10. माइक्रो यूएसबी बोर्ड x1

नियंत्रण:

1. FrSky TARANIS Q X7 2.4GHz 7CH ट्रांसमीटर X1
2. FrSky V8FR-II 2.4GHz रिसीवर X1

सामग्री (चेसिस):

1. Duralumin शीट 2 मिमी मोटी (LxW): 345x190 मिमी x2
2. एल-आकार का एल्यूमीनियम कोण ब्रैकेट 2 मिमी मोटा: 190x40x20 मिमी x2
3. सी-आकार का एल्यूमीनियम कोण ब्रैकेट 2 मिमी मोटा: 341x40x20 मिमी x2

4. नट और बोल्ट:

   • M3 10 मिमी x10
   • M2 6 मिमी x8

उपकरण:

हिल्डा इलेक्ट्रिक मिनी ड्रिल

विस्तारित संस्करण:

1. रनकैम स्प्लिट कैमरा X1
2. 2 अक्ष जिम्बल x1
3. रोबोटिक आर्म x1
4. रोबोट मेटल ग्रिपर X1
5. VL53L0X लेजर ToF सेंसर X1

चरण 2: रोबोट चेसिस को असेंबल करना

रोबोट चेसिस को असेंबल करना काफी आसान है। सभी चरणों को ऊपर की तस्वीरों में दिखाया गया है। मुख्य संचालन का क्रम इस प्रकार है:

1. साइड एल्यूमीनियम प्रोफाइल में 13 मिमी के व्यास के साथ 3 छेद ड्रिल करें (मोटर शाफ्ट के लिए छेद)
2. साइड एल्यूमीनियम प्रोफाइल में 3 मिमी के व्यास के साथ 6 छेद ड्रिल करें (छेद जो प्रोफाइल में मोटर्स को जकड़ते हैं)
3. डीसी मोटर्स को साइड एल्यूमीनियम प्रोफाइल में पेंच करें
4. डीसी मोटर्स के साथ साइड एल्यूमीनियम प्रोफाइल को आधार पर पेंच करें
5. आगे और पीछे के प्रोफाइल को आधार पर स्क्रू करें
6. आवश्यक बिजली स्विच और अन्य इलेक्ट्रॉनिक घटक स्थापित करें (अगले भाग में देखें)

चरण 3: इलेक्ट्रॉनिक भागों का कनेक्शन

इस इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम में मुख्य नियंत्रक Arduino Mega 2560 है। छह मोटर्स को नियंत्रित करने में सक्षम होने के लिए मैंने दो BTS7960B मोटर ड्राइवर्स (H-Bridges) का उपयोग किया। प्रत्येक तरफ तीन मोटर एक मोटर चालक से जुड़े होते हैं। प्रत्येक मोटर चालक को ४३ए तक के करंट से लोड किया जा सकता है जो उबड़-खाबड़ इलाकों में चलने वाले मोबाइल रोबोट के लिए भी पर्याप्त शक्ति प्रदान करता है। इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम दो शक्ति स्रोतों से लैस है। एक DC मोटर्स और सर्वो (LiPo बैटरी 11.1V, 5500 mAh) की आपूर्ति के लिए और दूसरा Arduino, ब्लूटूथ मॉड्यूल, fpv कैमरा और सेंसर (LiPo बैटरी 7.4V, 2700 mAh) की आपूर्ति के लिए।

इलेक्ट्रॉनिक मॉड्यूल के कनेक्शन निम्नलिखित हैं:

BTS7960 -> Arduino मेगा 2560

• MotorRight_R_EN - 22
• MotorRight_L_EN - 23
• MotorLeft_R_EN - 26
• MotorLeft_L_EN - 27
• आरपीएम 1 - 2
• एलपीडब्ल्यूएम1 - 3
• आरपीएम 2 - 4
• एलपीडब्ल्यूएम2 - 5
• वीसीसी - 5वी
• जीएनडी - जीएनडी

FrSky V8FR-II 2.4GHz रिसीवर -> Arduino मेगा 2560

• ch2 - 7 // ऐलेरॉन
• ch3 - 8 // लिफ्ट
• वीसीसी - 5वी
• जीएनडी - जीएनडी

2.4 GHz रिसीवर और Arduino के बीच वायर्ड कनेक्शन ऊपर वायरिंग आरेख में दिखाए गए हैं। Arduino से 5V और GND बिजली के तारों को क्रमशः रिसीवर के पिन + (VCC) और - (GND) से कनेक्ट करें। इसके अलावा, आपको उपयोग किए गए रिसीवर चैनल (ch2 और ch3) को Arduino डिजिटल पिन से कनेक्ट करना होगा (उदाहरण के लिए, प्रोग्राम की तरह ही 7 और 8)। यदि आप अभी इलेक्ट्रॉनिक्स सीखना शुरू कर रहे हैं और आप नहीं जानते कि बिजली की आपूर्ति, स्विच और मोटर चालक को कैसे जोड़ा जाए, तो मेरी इसी तरह की परियोजना से यह वायरिंग आरेख मददगार होगा। 2.4 GHz Taranis Q X7 2.4GHz ट्रांसमीटर से रोबोट का नियंत्रण शुरू करने से पहले आपको पहले ट्रांसमीटर को रिसीवर से बांधना चाहिए। मेरे वीडियो में बाध्यकारी प्रक्रिया का विस्तार से वर्णन किया गया है।

चरण 4: Arduino मेगा कोड

मैंने निम्नलिखित नमूना Arduino प्रोग्राम तैयार किए हैं:

• आरसी 2.4GHz रिसीवर टेस्ट
• 6WD रोबोट नियंत्रण

पहला प्रोग्राम "RC 2.4GHz रिसीवर टेस्ट" आपको Arduino से जुड़े 2.4 GHz रिसीवर को आसानी से शुरू करने और जांचने की अनुमति देगा, दूसरा "6WD रोबोट कंट्रोल" रोबोट की गति को नियंत्रित करने की अनुमति देता है। नमूना कार्यक्रम को संकलित और अपलोड करने से पहले, सुनिश्चित करें कि आपने "Arduino Mega 2560" को लक्ष्य प्लेटफॉर्म के रूप में चुना है जैसा कि ऊपर दिखाया गया है (Arduino IDE -> Tools -> Board -> Arduino Mega या Mega 2560)। Taranis Q X7 2.4 GHz ट्रांसमीटर से कमांड रिसीवर को भेजे जाते हैं। रिसीवर के चैनल 2 और 3 क्रमशः Arduino डिजिटल पिन 7 और 8 से जुड़े हैं। Arduino मानक पुस्तकालय में हम "pulseIn ()" फ़ंक्शन पा सकते हैं जो माइक्रोसेकंड में पल्स की लंबाई लौटाता है। हम इसका उपयोग रिसीवर से PWM (पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन) सिग्नल को पढ़ने के लिए करेंगे जो ट्रांसमीटर के झुकाव के समानुपाती है नियंत्रण छड़ी। पल्सइन () फ़ंक्शन तीन तर्क लेता है (पिन, मान और टाइमआउट):

• पिन (int) - उस पिन की संख्या जिस पर आप पल्स पढ़ना चाहते हैं
• मान (int) - पढ़ने के लिए पल्स का प्रकार: या तो उच्च या निम्न
• टाइमआउट (int) - पल्स के पूरा होने की प्रतीक्षा करने के लिए माइक्रोसेकंड की वैकल्पिक संख्या

रीड पल्स लेंथ वैल्यू को फिर -255 और 255 के बीच के मान पर मैप किया जाता है जो आगे/पीछे ("मूववैल्यू") का प्रतिनिधित्व करता है या दाएं/बाएं ("टर्नवैल्यू") गति को चालू करता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, यदि हम कंट्रोल स्टिक को पूरी तरह से आगे बढ़ाते हैं तो हमें "मूववैल्यू" = 255 प्राप्त करना चाहिए और पूरी तरह से पीछे की ओर "मूववैल्यू" = -255 प्राप्त करना चाहिए। इस प्रकार के नियंत्रण के लिए धन्यवाद, हम पूरी सीमा में रोबोट की गति को नियंत्रित कर सकते हैं।

चरण 5: मोबाइल रोबोट का परीक्षण

ये वीडियो पिछले खंड (Arduino Mega Code) के प्रोग्राम के आधार पर मोबाइल रोबोट के परीक्षण दिखाते हैं। पहला वीडियो मेरे कमरे में 6WD रोबोट के परीक्षण दिखाता है। यह रोबोट कई किलो का भार बड़ी ही आसानी से ढोने में सक्षम है, वीडियो में यह 12 किलो के बराबर 8 बोतल पानी ले जाता है। रोबोट अपने रास्ते में आने वाली बाधाओं को भी आसानी से दूर कर सकता है जैसे कि पार्किंग पर अंकुश जो आप दूसरे वीडियो में देख सकते हैं। इस निर्देश की शुरुआत में आप यह भी देख सकते हैं कि यह कठिन इलाके में कितनी अच्छी तरह सामना करता है।

चरण 6: डिजाइन में सुधार के उदाहरण

आप इस परियोजना को अतिरिक्त घटकों के साथ बढ़ा सकते हैं जैसे:

• रोबोट ग्रिपर
• रोबोटिक आर्म (इस निर्देश में वर्णित)
• कैमरे के साथ जिम्बल

ऊपर आपको उल्लिखित सुधारों को प्रस्तुत करने वाले दो वीडियो मिलेंगे। पहला वीडियो दिखाता है कि टैरनिस क्यू X7 2.4GHz ट्रांसमीटर और FrSky V8FR-II रिसीवर का उपयोग करके पैन-टिल्ट कैमरा और रोबोट ग्रिपर को कैसे नियंत्रित किया जाए। अगला वीडियो एक त्वरित परिचय दिखाता है कि 2.4 GHz पर ट्रांसमीटर और रिसीवर के एक ही सेट का उपयोग करके 2 अक्ष जिम्बल को कैसे कनेक्ट और नियंत्रित किया जाए।

चरण 7: रोबोट आर्म ट्यूनिंग

मैंने पहले रोबोट भुजा बनाई और इस निर्देश में इसका वर्णन किया। हालांकि, मैंने मूल परियोजना को थोड़ा संशोधित करने और स्वतंत्रता की एक और डिग्री (सबसे पहले) और एफपीवी कैमरा जोड़ने का फैसला किया। रोबोट में वर्तमान में 4 रोटरी जोड़ हैं:

• विर्स्टा
• कोहनी
• कंधा
• आधार

4 अक्षों में घूमने से रोबोट के कार्यक्षेत्र में वस्तुओं को आसानी से पकड़ने और हेरफेर करने की सुविधा मिलती है। कलाई की भूमिका निभाने वाला एक घूमने वाला ग्रिपर आपको विभिन्न कोणों पर रखी वस्तुओं को लेने की अनुमति देता है। यह निम्नलिखित भागों से बना था:

• LF 20MG 20 KG डिजिटल सर्वो X1
• सर्वो ब्रैकेट X1
• 4 मिमी की मोटाई और 50 मिमी. के व्यास के साथ ड्यूरालुमिन सिलेंडर
• Duralumin शीट 36x44 मिमी और 2 मिमी. की मोटाई
• बोल्ट और नट्स M3 x4
• FPV कैमरा - रनकैम OWL प्लस X1

कैमरा को ग्रिपर के ठीक ऊपर रखा गया है ताकि ऑपरेटर के लिए छोटी वस्तुओं को भी पकड़ना आसान हो सके।

चरण 8: रोबोट की स्थिति की जाँच करना और परिवहन की तैयारी

रोबोट आर्म और कैमरा स्टैंड को फोल्ड किया जाता है, जिससे रोबोट ट्रांसपोर्ट बहुत आसान हो जाता है। रोबोट का पिछला पैनल 3 एलईडी से लैस है। उनमें से दो इलेक्ट्रॉनिक्स, मोटर्स और सर्वो (चालू या बंद) की बिजली की स्थिति दिखाते हैं। तीसरा आरजीबी एलईडी बैटरी की स्थिति और विफलता को दर्शाता है। आसान प्रोग्रामिंग के लिए, रोबोट एक माइक्रो यूएसबी पोर्ट से लैस है। यह समाधान रोबोट आवास को हटाने की आवश्यकता के बिना परीक्षण को बहुत आसान बनाता है।

चरण 9: Wifi और Fpv कैमरों से परीक्षण पूर्वावलोकन

रोबोट में दो कैमरे लगाए गए थे। वाईफ़ाई कैमरा रोबोट के पीछे एक समायोज्य एल्यूमीनियम धारक पर रखा गया था। रोबोट ग्रिपर के ठीक ऊपर एक छोटा fpv कैमरा लगाया गया था।

इस परीक्षण में प्रयुक्त कैमरे:

• रनकैम ओडब्लूएल प्लस
• जिओमी वाईआई वाईफाई कैमरा

पहले वीडियो में दोनों कैमरों के टेस्ट को दिखाया गया है। वाईफाई कैमरे से दृश्य स्मार्टफोन पर प्रदर्शित होता है और लैपटॉप पर fpv कैमरे से दृश्य प्रदर्शित होता है। जैसा कि हम वीडियो में देख सकते हैं, पूर्वावलोकन विलंब छोटा है और वाईफ़ाई कैमरे के लिए यह विलंब थोड़ा बड़ा है।

दूसरे वीडियो में, मैंने आपको चरण दर चरण दिखाया कि कैसे अपने कंप्यूटर पर 5.8 GHz fpv कैमरे से पूर्वावलोकन प्राप्त करें। कैमरे से छवि ट्रांसमीटर से 5.8 GHz रिसीवर को भेजी जाती है। फिर यह एक यूएसबी पोर्ट के माध्यम से लैपटॉप से जुड़े एक वीडियो धरनेवाला के पास जाता है और अंत में वीएलसी प्लेयर पर प्रदर्शित होता है।