किट के साथ रोबोटिक्स में चरण-दर-चरण शिक्षा: 6 चरण

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:19

अपना खुद का रोबोट बनाने के कुछ महीनों के बाद (कृपया इन सभी को देखें), और दो बार पुर्जे विफल होने के बाद, मैंने एक कदम पीछे हटने और अपनी रणनीति और दिशा पर फिर से विचार करने का फैसला किया।

कई महीनों का अनुभव कई बार बहुत फायदेमंद होता है, और कई बार बहुत निराशाजनक, बहुत कठिन, बहुत निराशाजनक। कई बार ऐसा लगा कि दो कदम आगे, एक कदम पीछे।

और मुझे लगता है कि यह कई चीजों के संयोजन के कारण है।

मेरा लक्ष्य एक "असली" रोबोट बनाना था - खिलौना नहीं। एक बड़ा, शक्तिशाली रोबोट, मजबूत भागों और उपलब्ध बैटरी ऊर्जा के साथ, जो (पूरे दिन?) चल सकता है और स्वायत्त भी हो सकता है। कि यह (खुद को या किसी को / कुछ भी) नुकसान पहुंचाए बिना मेरे पूरे अपार्टमेंट को सुरक्षित रूप से नेविगेट कर सके।

जबकि मैं बहुत धीरे-धीरे प्रगति कर रहा था, अनुसंधान की मात्रा, परीक्षण-और-त्रुटि, यह कोशिश करो, कोशिश करो, बहुत समय लेने वाला था और बहुत सारी मानसिक / भावनात्मक ऊर्जा ली।

एक ही हिस्से के दो बार विफल होने के बाद, उन्हें एक बार फिर से बदलना और चलते रहना पागलपन होगा।

यह भारी मन से था कि मैंने वर्तमान "वालेस" परियोजना को शेल्फ पर वापस जाने देना चुना, खासकर जब से मैं रोबोट के ऑपरेटिंग सॉफ्टवेयर में एक आईएमयू को शामिल करने के बहुत करीब था।

तो अब क्या करना है

ऐसा हुआ कि अपने "खुद करें" रोबोट-प्रोजेक्ट के आखिरी सप्ताह के दौरान, मैं काम पर एक ऑनलाइन सॉफ्टवेयर कोर्स कर रहा था। पाठ्यक्रम अप्रासंगिक है - जिस चीज ने मुझ पर प्रभाव डाला वह कितना अच्छा था। प्रशिक्षक व्यावहारिक रूप से हाथ से, चरण-दर-चरण दर्शकों का नेतृत्व करता है, और कोई भी साथ चल सकता है, वीडियो को रोक सकता है, प्रोग्रामिंग समस्या (एक समय में केवल एक छोटा टुकड़ा) कर सकता है, और फिर देखें कि किसी का समाधान प्रशिक्षक से कैसे मेल खाता है।

और - और भी बेहतर - पूरी श्रृंखला एक वास्तविक सॉफ्टवेयर प्रोजेक्ट के इर्द-गिर्द घूमती है, जो वास्तव में वास्तविक दुनिया की वेबसाइट व्यवसाय की जरूरतों के लिए आसानी से उपयोगी है।

यह इतना फायदेमंद था, इसलिए तनावपूर्ण नहीं था, मुझे आश्चर्य नहीं होना चाहिए कि "मुझे आगे क्या सीखना चाहिए? मैं 'X' करने/सीखने के बारे में कैसे जाउंगा"?

तो, काम पर क्या चल रहा था, और घर पर विफल होने वाले हिस्सों और मेरे प्रयासों की मात्रा से इतना थक गया कि मैं काम के लिए ऑनलाइन पाठ्यक्रम के समान कुछ चाहता था - लेकिन यह रोबोटिक्स सीखने के लिए हो.

मैं जो नहीं चाहता था, वह पिछले कुछ महीनों को दोहराना है। मैं अभी तक एक और रोबोट किट नहीं खरीदना चाहता था, और फिर इसे करने के लिए कुछ और चक्कर लगाता हूं जो मैं चाहता हूं कि वह करे। और मैं पूरी तरह से निर्मित, तैयार समाधान भी नहीं चाहता था क्योंकि तब मैं क्या सीखूंगा? मैंने पहले ही "इकट्ठा-आपका-पहला-रोबोट" कर लिया है।

चरण 1: रोबोटिक्स है …

वास्तव में रोबोटिक्स सीखने में समस्या यह है कि इसमें बहुत कुछ शामिल है। यह कम से कम (यदि अधिक नहीं) का प्रतिच्छेदन है:

• मैकेनिकल इंजीनियरिंग
• इलेक्ट्रिकल / इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग
• सॉफ्टवेयर इंजीनियरिंग

उपरोक्त में से प्रत्येक को और विस्तृत किया जा सकता है (जो मैं यहाँ नहीं करूँगा)। मुद्दा यह है: सीखने के लिए बहुत कुछ है।

मैंने दोतरफा दृष्टिकोण के साथ जाने का फैसला किया, और इस प्रकार यह "निर्देश योग्य", आपके लिए पाठक को विचार करना चाहिए। मैंने दो अलग-अलग लेकिन पूरक दिशाओं में एक साथ निपटने या शुरू करने का फैसला किया।

• डीसी और एसी सर्किट विश्लेषण की समीक्षा / सुधार / सीखें / विस्तार करें
• एक ऐसा पाठ्यक्रम/कार्यक्रम खोजें जो सिद्धांत/व्याख्यान और व्यावहारिक का संयोजन हो और एक रोबोट किट के इर्द-गिर्द घूमता हो।

चरण 2: डीसी और एसी इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग

मैं इस क्षेत्र को सीखने और समीक्षा करने में समय बिताना चाहता हूं क्योंकि कुछ क्षेत्रों में उचित सर्किट सुरक्षा प्रदान करने में मेरी कमी के कारण रोबोट के हिस्से सबसे अधिक विफल हो गए हैं। यदि आप रोबोट से संबंधित अनुदेशों की समीक्षा करते हैं, तो मुझे अभी भी लगता है कि वे अब भी बहुत अच्छे और उपयोगी हैं। यह केवल कुछ हिस्सों का एक निश्चित खंड था जो विफल हो रहा था, और केवल कुछ समय के बाद।

विशिष्ट होने के लिए, रोबोट में एक शीर्ष-स्तरीय सतह शामिल थी जिस पर मैं "सहायक सर्किटरी" कहता था। ये GPIO पोर्ट-विस्तार और सेंसर-संबंधित सर्किट, ब्रेकआउट बोर्ड, चिप्स, बिजली-वितरण, और सभी प्रकार के सेंसर की निगरानी और नियंत्रण के लिए आवश्यक केबलिंग हैं, ताकि रोबोट सुरक्षित और स्वायत्त हो।

यह उन भागों में से केवल कुछ ही विफल रहा था - लेकिन वे असफल हो रहे थे।

मैंने एक इंजीनियरिंग फोरम को लिखा और मुझे जवाब मिला। यह विवरण की मात्रा और उत्तरों का स्तर था जो वास्तव में मेरे साथ घर पर आया था कि मैं रोबोट के स्तर के लिए तैयार नहीं हूं जो मेरे दिमाग में है।

एक छोटी रोबोट किट के बीच अंतर की दुनिया है जिसमें दो सस्ती मोटरें हैं, शायद 2/3 एम्प मोटर नियंत्रक, शायद कुछ सेंसर, जिन्हें आप एक हाथ में ले जा सकते हैं - और एक जिसका वजन 20 एलबीएस से ऊपर है और है बहुत शक्तिशाली 20A मोटर्स, और 15 सेंसर से ऊपर, जो कुछ गलत होने पर वास्तविक नुकसान कर सकते हैं।

तो, डीसी और एसी इलेक्ट्रॉनिक्स पर एक और नज़र डालने का समय आ गया था। और मुझे यह साइट मिली:

गणित ट्यूटर डीवीडी। मैंने शीर्षक को थोड़ा खोखला और पुराना पाया। मैंने वर्षों से सीडी या डीवीडी भी नहीं देखी है। सही?

लेकिन मैंने इस पर एक नजर डाली। और अंत में सब्सक्राइब किया और अब मैं चाहूं तो दिन भर वीडियो स्ट्रीम कर सकता हूं। सभी $20 USD प्रति माह के लिए। अब तक मैंने वॉल्यूम 1 को कवर किया है।

एक कक्षा में सबसे आगे एक प्रोफेसर के साथ, एक व्हाइटबोर्ड के साथ, विषयों का परिचय, उन पर विस्तार से विचार करें, और फिर यह अभ्यास, अभ्यास, अभ्यास है। और यही यह साइट है।

हमें अंततः मैट्रिक्स बीजगणित को हिट करना पड़ा क्योंकि सर्किट में अज्ञात की संख्या के साथ एक साथ कई समीकरण थे। किन्तु वह ठीक है। वह समस्याओं से निपटने के लिए पर्याप्त बीजगणित पर जाता है। यदि छात्र अधिक चाहता है, तो अलग गणित भौतिकी पाठ्यक्रम भी हैं। यह अब तक बहुत अच्छा कार्यक्रम रहा है।

मेरी आशा है कि जब तक मैं इन पाठ्यक्रमों के माध्यम से प्राप्त कर लूंगा, तब तक मैं अपनी समस्याओं के उत्तर तक पहुंच जाऊंगा, मेरे हिस्से विफल हो जाएंगे, और इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में भविष्य के रोबोटिक्स के लिए तैयार हो जाएंगे।

चरण 3: रोबोटिक्स प्रशिक्षण और परियोजना

लेकिन यहाँ सबसे अच्छा हिस्सा है। पिछला चरण शायद थोड़ा सूखा हो सकता है और फायदेमंद नहीं हो सकता है। (हालांकि, एक बार जब आप एक निश्चित बिंदु से आगे निकल जाते हैं, तो आप अपने हिस्से का चयन करने में सक्षम होंगे, अपना खुद का सर्किट डिजाइन कर सकते हैं, और जो कुछ भी आप चाहते हैं उसका निर्माण कर सकते हैं। मान लें कि आप एक रेडियो ट्रांसमीटर और एक रिसीवर बनाना चाहते थे। कहें कि आप चाहते थे कि आवृत्ति और प्रोटोकॉल की अपनी पसंद के साथ हो। आपको पता होगा कि अपने स्वयं के सर्किट कैसे डिज़ाइन करें।)

एक ही समय में करने के लिए कुछ और है: एक रोबोटिक्स कोर्स। एक वास्तविक रोबोटिक्स पाठ्यक्रम।

(यदि आप केवल माइक्रो-कंट्रोलर बोर्ड को अपना काम करना चाहते हैं (मैं इंस्ट्रक्शंस की एक श्रृंखला की रचना कर रहा हूं जो मददगार हो सकती है), MSP432 डेवलपमेंट बोर्ड अपने आप में लगभग $ 27 USD में अपेक्षाकृत सस्ता है। आप Amazon, Digikey से जांच कर सकते हैं, नेवार्क, एलिमेंट 14, या मूसर।)

ऐसा होता है कि हाल ही में, टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स ने इतना व्यापक पाठ्यक्रम तैयार किया है। TI रोबोटिक्स सिस्टम लर्निंग किट। कृपया "किट" भाग को मूर्ख मत बनने दो। यह सिर्फ "एक और छोटी रोबोट किट बनाने" से कहीं अधिक है। कृपया उस लिंक पर गंभीरता से विचार करें।

एक पूर्ण किट के लिए मुझे $200 USD का खर्च आया। आप मेरे द्वारा इस चरण के लिए लगाए गए संलग्न वीडियो को भी देख सकते हैं।

इन सभी लर्निंग मॉड्यूल्स को देखें:

• शुरू करना
• मॉड्यूल 1 - सीसीएस का उपयोग करके लॉन्चपैड पर रनिंग कोड (लैब 1 के मेरे अवलोकन)
• मॉड्यूल 2 - वोल्टेज, करंट और पावर (सिग्नल जनरेटर और कैपेसिटेंस इंस्ट्रक्शंस लैब 2 से विस्तृत)
• मॉड्यूल ३ - एआरएम कॉर्टेक्स एम (यहां लैब ३ नोट्स निर्देश योग्य हैं - असेंबली की तुलना "सी" से)
• मॉड्यूल ४ - एमएसपी४३२ का उपयोग कर सॉफ्टवेयर डिजाइन (लैब ४ नोट्स का वीडियो, लैब ४ का वीडियो #२)
• मॉड्यूल 5 - बैटरी और वोल्टेज विनियमन
• मॉड्यूल 6 - GPIO (एक लैब 6 इंस्ट्रक्शनल पार्ट 1, पार्ट 2 और पार्ट 3 देखें लेकिन असेंबली प्रोग्रामिंग पर ध्यान दें)
• मॉड्यूल 7 - परिमित राज्य मशीनें (लैब 7 भाग 1 विधानसभा)
• मॉड्यूल 8 - इनपुट और आउटपुट इंटरफेसिंग
• मॉड्यूल 9 - SysTick टाइमर
• मॉड्यूल 10 - रीयल-टाइम सिस्टम डीबग करना
• मॉड्यूल 11 - लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले
• मॉड्यूल 12 - डीसी मोटर्स
• मॉड्यूल 13 - टाइमर
• मॉड्यूल 14 - रीयल-टाइम सिस्टम
• मॉड्यूल 15 - डेटा अधिग्रहण प्रणाली
• मॉड्यूल 16 - टैकोमीटर
• मॉड्यूल 17 - नियंत्रण प्रणाली
• मॉड्यूल 18 - सीरियल संचार
• मॉड्यूल 19 - ब्लूटूथ कम ऊर्जा
• मॉड्यूल 20 - वाई-फाई
• चुनौतियों का मुकाबला करें

TI का यह वीडियो वह कह सकता है जो मैं जितना कह सकता था उससे कहीं बेहतर व्यक्त करना चाहता था।

चरण 4: शुरुआती बिंदु के रूप में रोबोटिक्स पाठ्यक्रम का उपयोग करें

जबकि यह आसान नहीं है, या जैसा कि निषिद्ध नहीं है, आप व्याख्यान, प्रयोगशालाओं, गतिविधियों आदि पर विस्तार कर सकते हैं, जो पाठ्यक्रम प्रदान करता है।

उदाहरण के लिए, मैंने कुछ अन्य इंस्ट्रक्शंस को इसमें जोड़ा है (पिछले चरण को सभी लर्निंग मॉड्यूल को सूचीबद्ध करते हुए देखें) जहां मैंने या तो इलेक्ट्रॉनिक्स (कैपेसिटर) के साथ और अधिक करके विस्तार करने की कोशिश की, या असेंबली में कोड लिखने का प्रयास किया। सी में लिखने के अलावा।

आप असेंबली प्रोग्रामिंग से जितना अधिक परिचित होंगे, आप उतने ही बेहतर उच्च-स्तरीय भाषा प्रोग्रामर बन सकते हैं; आप परियोजनाओं में बेहतर विकल्प चुनेंगे।

चरण 5: Arduino बनाम MSP432 (कार्य प्रगति पर है)

उस समय मैं वास्तव में इसे किसी निश्चितता के साथ नहीं जानता था, लेकिन मुझे वह आभास था … यहाँ एक लेख का एक अंश है जो इसे मुझसे बेहतर तरीके से व्यक्त कर सकता है:

Arduino और MSP432401R के बीच अंतर: अब, हम देखेंगे कि हमने बहुत लोकप्रिय Arduino के विपरीत MSP432 को क्यों चुना। सभी उपलब्ध एपीआई के कारण Arduino प्रोग्राम और प्रोटोटाइप के लिए काफी सरल हो सकता है, लेकिन जब हार्डवेयर के बेहतर नियंत्रण की बात आती है, तो MSP432 का फायदा होता है। CCS की मदद से, हम न केवल MSP432 के एड्रेस स्पेस तक पहुँच सकते हैं, बल्कि हम विभिन्न रजिस्टरों के मूल्यों को बदल सकता है जो विभिन्न सेटिंग्स को उचित रूप से प्रभावित करेगा। Arduino केवल एक माइक्रोकंट्रोलर नहीं है, यह वस्तुतः एक माइक्रोकंट्रोलर के चारों ओर एक आवरण की तरह है। Arduino पके हुए पाई की तरह है जबकि MSP432 कच्चे संतरे की तरह है जिसे हमें खुद पकाना है। उम्मीद है, यह उन दोनों के विभिन्न अनुप्रयोगों को स्पष्ट करता है। शुरुआती चरणों के लिए Arduino का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन जब प्रदर्शन महत्वपूर्ण हो जाता है, तो TI MSP432 हार्डवेयर पर नियंत्रण के कारण बहुत बेहतर काम करता है।

वह अंश यहाँ से लिया गया है।

चरण 6: रास्पबेरी पाई 3 बी बनाम एमएसपी 432 (कार्य प्रगति पर है)

तुलना वास्तव में उचित नहीं है, क्योंकि पाई वास्तव में एक माइक्रो कंप्यूटर है और एमएसपी एक माइक्रो नियंत्रक है।

हालांकि, टी.आई. रोबोटिक्स किट कोर्स, इसे रोबोट के लिए दिमाग के रूप में इस्तेमाल किया जा रहा है।

जाहिर है, पाई में बहुत अधिक मेमोरी है।

पाई, रनिंग स्टॉक रास्पियन, रीयल-टाइम ओएस नहीं है। यदि आप एक सेंसर से सटीक माप (समय) प्राप्त करने में रुचि रखते हैं तो यह कमी चल सकती है।

विकास बोर्ड पर एमएसपी में दो सामान्य-उद्देश्य वाले एलईडी (कम से कम एक, शायद दोनों, आरजीबी हैं) शामिल हैं, और बोर्ड में दो सामान्य-उद्देश्य क्षणिक पुश-बटन स्विच भी शामिल हैं।