Robot Rover: 10 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

Hai, saya Proxy303, seorang spesialis robotika. Dalam tutorial ini, saya akan mengajari Anda cara membuat robot Anda sendiri seperti robot saya.

Saya tidak sedang membicarakan salah satu mobil kendali jarak jauh yang dimuliakan orang-orang yang disebut robot. Salah satu definisi robot adalah tidak dapat dikendalikan dari jarak jauh. Robot yang akan Anda buat hari ini adalah robot yang Anda buat, sambungkan, dan program. Kemudian otonom. Itu berarti tidak dikendalikan secara eksternal. Ia mengontrol dirinya sendiri. Setelah dibangun dan diprogram, robot melakukan segala sesuatunya sendiri.

Ada lima komponen utama dari setiap robot:

• Sasis, yang merupakan badan robot Anda. Anda dapat membeli ini secara online pra-rakitan, atau Anda dapat membuatnya sendiri dari kit atau dari awal.
• Mikrokontroler, yang merupakan "otak" robot Anda. Ini adalah sirkuit serbaguna yang dapat diprogram untuk melakukan hampir semua hal.
• Beberapa motor, yang memungkinkan robot Anda bergerak. Anda tidak dapat mengontrol motor secara langsung secara efektif dengan pengontrol mikro, jadi Anda perlu…
• Driver motor, yang memungkinkan Anda untuk mengontrol motor tegangan tinggi dengan sinyal logika tegangan rendah.
• Sumber kekuatan, yang memberi kekuatan pada segalanya. Untuk robot portabel atau yang bergerak, gunakan baterai. Jika tidak, Anda dapat menggunakan modul catu daya, seperti modul dari komputer.

Perlengkapan

Anda akan perlu:

• Sasis robot (saya sarankan Actobotics Runt Rover Whippersnapper, karena memiliki begitu banyak aspek bagus, seperti dudukan pengontrol mikro universal, atau dudukan sensor, atau fakta bahwa semuanya terpasang begitu saja.) Bahan apa pun berfungsi, jadi cobalah plastik, kayu, atau bahkan karton. Berhati-hatilah saat menggunakan logam, karena dapat menyebabkan hubungan pendek pada sambungan solder di bawah papan sirkuit, tetapi jika Anda tahu apa yang Anda lakukan, lanjutkan dan cobalah. Sasis robot bisa sangat mahal, mulai dari 15 hingga beberapa ratus dolar.
• Mikrokontroler (saya menggunakan Arduino Mega 2560, tetapi Raspberry Pi juga berfungsi dengan baik.) Ini dapat dibeli di toko elektronik, toko hobi, online, atau tempat lain yang menjual suku cadang robot. Meskipun mereka adalah salah satu bagian terpenting dari sebuah robot, mereka sebenarnya cukup murah, berkisar antara 10-40 dolar.
• Driver motor (saya menggunakan driver motor ganda L298N) Ini bisa agak mahal, jadi perlakukan Anda dengan hati-hati. Anak-anak nakal ini dirancang untuk memompa banyak daya ke motor, sehingga mereka banyak panas. Pastikan yang Anda beli memiliki heatsink, atau jika tidak, tempelkan. Anda tentu tidak ingin pengemudi motor menjadi terlalu panas dan rusak, dengan biaya mulai dari 20 hingga beberapa ratus dolar untuk yang baru.
• Beberapa kabel papan tempat memotong roti. Tidak banyak penjelasan yang diperlukan di sini, karena Anda dapat menemukan ini cukup banyak di mana saja.
• Beberapa kabel M-F DuPont. Daripada kabel papan tempat memotong roti, yang memiliki "jarum" logam di kedua ujungnya, ini memiliki "jarum" di satu ujung, dan soket di ujung lainnya.
• Segenggam sekrup pemasangan. Sekali lagi, tidak perlu banyak penjelasan. Dapatkan sekrup kepala Phillips kecil, ukuran standar.
• Sumber daya utama untuk menyalakan mikrokontroler (Anda dapat menemukan baterai lithium-ion isi ulang yang cukup murah secara online. Saya biasanya menggunakan bank daya yang digunakan untuk mengisi daya ponsel.)
• Sumber daya motor (6 baterai AA akan bekerja dengan baik untuk ini, tetapi Anda dapat menggunakan sumber daya lain jika Anda mau. JANGAN gunakan baterai 9V; mereka tidak memiliki arus untuk hal semacam ini. Simpan mengingat bahwa mereka dirancang untuk menjalankan detektor asap, bukan robot.) Jika memungkinkan, cobalah untuk mendapatkan sumber daya yang dapat diisi ulang. Ini sedikit lebih mahal pada awalnya, tapi percayalah. Jika Anda menggunakan baterai sekali pakai, Anda akan mengalaminya dengan sangat cepat, dan biaya baterai sebanyak itu dengan cepat mengalahkan biaya beberapa baterai yang dapat diisi ulang.

Anda mungkin ingin:

• Sebuah sensor ultrasonik. Biarkan robot Anda melihat objek di depannya.
• Beberapa motor servo. Daripada terus berputar, motor yang berguna ini dapat diprogram untuk bergerak ke sudut tertentu dan tetap di sana.
• Beberapa LED. Tidak diperlukan penjelasan. Anda dimasukkan ke dalam kekuasaan, mereka menyala. Sederhana.
• Atau lampiran lainnya. Mengapa tidak menambahkan lengan robot? Atau sensor lainnya?

Langkah 1: Bangun Sasis Robot

Pasang sasis robot yang Anda beli. Pastikan semuanya terpasang dengan benar.

Dengan Runt Rover Whippersnapper, semuanya menyatu. Jika sasis Anda disatukan dengan sekrup, pastikan sekrup tersebut kencang, dan bot Anda kokoh. Percayalah, tidak ada yang lebih buruk dari proyek Anda yang berantakan - terkadang secara harfiah! Juga, pastikan ada ruang di dalam sasis. Bayangkan membeli semuanya, menghabiskan lebih dari 70 dolar, hanya untuk menemukan bahwa salah satu komponen utama Anda tidak muat di dalam bot!

Juga, pastikan motor terpasang dengan benar dan dapat berputar dengan bebas. Terkadang, bagian sasis yang mencuat dapat menghalangi motor, jadi pastikan tidak ada yang dapat menghentikan putaran motor.

Langkah 2: Pengkabelan Dasar

Hubungkan motor sisi kiri satu sama lain, secara paralel. Lakukan hal yang sama untuk motor yang tepat. Pastikan kabel merah sisi kiri dikelompokkan dengan kabel hitam sisi kiri, dan sama untuk sisi kanan. Hubungkan kabel merah ke kedua kabel MERAH di sisi kanan. Hubungkan kabel merah lain ke kedua kabel HITAM di sisi kiri (saya tahu, sepertinya terbalik di sisi kiri, tapi ini untuk mengakomodasi fakta bahwa motor sisi berlawanan berputar ke arah yang berlawanan.) Ulangi untuk kabel hitam. Pastikan untuk menjaga kabel untuk sisi-sisinya dikelompokkan bersama. Juga, pastikan motor sisi KIRI dibalik dari cara Anda biasanya menghubungkannya.

Langkah 3: Hubungkan Driver Motor

Sebelum Anda menggunakan driver motor, Anda PERLU mengetahui cara kerjanya. JIKA ANDA SALAH SAMBUNG, ANDA DAPAT MENGHANCURKAN MICRO-CONTROLLER DAN/ATAU DRIVER MOTOR!

Driver motor adalah jenis pengontrol sirkuit terisolasi, yang berarti bahwa tidak ada koneksi fisik antara area daya motor dan area kontrol logika. Kebanyakan yang bagus dirancang untuk menghindari kebocoran listrik ke mikrokontroler (yang dapat merusak atau menghancurkannya.) Juga, yang paling bagus biasanya setidaknya $15, jadi jika Anda melihat yang $2 secara online, jangan membelinya! Saya pribadi menemukan yang seperti itu, dan hanya sebagai percobaan, saya menempelkan heatsink di atasnya dan menghubungkannya. Penjual mengatakan pengemudi diberi peringkat 12V. Saya menghubungkannya ke 9V, dan mulai merokok. Ternyata, chip yang mereka gunakan hanya berperingkat 3V!

Driver motor memiliki 2 area input: Input daya dan input logika. Ini juga memiliki dua area keluaran: sisi kanan dan kiri. Berikut adalah semua pin dan fungsinya:

• Masukan logika:

  • Ini mengambil sinyal logika 3.3v dan menggunakannya untuk mengontrol motor. Jangan pernah menghubungkan tegangan tinggi ke pin ini.
  • Hubungkan ini ke output logika digital pada mikrokontroler.

• Masukan daya:

  • Pin Power In, digunakan untuk menyalakan motor. Jumlah daya yang Anda masukkan di sini adalah jumlah daya yang akan dipompa pengemudi ke motor.
  • Pin GND, digunakan sebagai koneksi ground bersama. Digunakan baik untuk daya dan sebagai pengembalian untuk input logika. Pin GND biasanya disambungkan dengan dioda, untuk mencegah kebocoran listrik ke pin logika dan pin daya.
  • Pin 5V, digunakan untuk menyalakan jenis motor tertentu. Ini OUTPUT 5 volt, jadi jangan salah mengartikannya sebagai input daya. Yang diperlukan hanyalah satu semburan daya ke pin yang salah pada mikrokontroler Anda untuk menghancurkannya secara diam-diam dan seketika.

• Outputnya:

  • 1A dan 1B, untuk satu motor atau satu set motor.
  • 2A dan 2B, untuk motor atau set lainnya.

Driver motor memungkinkan Anda mengontrol motor tegangan tinggi dengan sinyal logika tegangan rendah. Alasan ada dua input per motor adalah agar Anda juga dapat mengontrol arahnya.

Hubungkan output 1A dan 1B dari driver motor Anda ke motor sisi kanan. Hubungkan output 2A dan 2B ke motor sisi kiri (Ingat! Mundur!)

Pasang baterai motor di suatu tempat di dalam sasis robot Anda, dan sambungkan ke input daya driver motor Anda, dengan + ke input daya dan - ke GND.

Jika Anda menggunakan modul pra-rakitan, maka Anda baik-baik saja.

Jika Anda hanya menggunakan IC, pastikan kabelnya terpasang dengan benar, dan pastikan untuk memasang heatsink! Chip ini sangat panas, itulah sebabnya sebagian besar driver yang baik memiliki heatsink.

Langkah 4: Pasang Micro-controller

Pasang pengontrol mikro Anda ke robot. Saya menggunakan Arduino Uno Rev3. Hubungkan empat output digital dari mikrokontroler ke input logika dari driver motor. Hubungkan pin ground mikrokontroler ke slot GND driver motor. Jangan sambungkan pin 5V pada driver motor ke mikrokontroler! Ini digunakan untuk memberi daya pada jenis motor tertentu, bukan sebagai input daya, dan tentu saja bukan untuk pengontrol mikro. Jika Anda melakukan ini, Anda dapat merusak mikrokontroler. Anda hanya harus menghubungkan pin logika dan pin ground bersama pada driver motor ke mikrokontroler.

Koneksi ini digunakan untuk mengontrol motor, menggunakan input logika dari driver.

Langkah 5: Pastikan Semuanya Baik

Kembali dan pastikan semuanya baik-baik saja. Periksa kabel Anda, pastikan motor kiri terhubung ke belakang, pastikan output 5V Anda pada pengontrol mikro tidak terhubung ke 5V pada driver motor, dan periksa masalah lainnya. Pastikan semua sekrup Anda kencang, kabel Anda terpasang, motor Anda tidak terhalang, dan tidak ada kabel yang putus.

Jika semuanya baik-baik saja, lanjutkan ke langkah berikutnya.

Langkah 6: Pasang Baterai

Masukkan baterai ke dalam sasis robot. Jika jatuh, mereka dapat memperlambat atau menghentikan robot Anda, jadi pastikan untuk mengamankannya di dalam sasis. Gunakan braket pemasangan, lem, atau rekatkan saja jika Anda berencana untuk sering melepasnya. Juga, pastikan koneksi baterai Anda baik. Saya pernah memiliki robot yang menolak untuk bergerak, dan saya berputar-putar selama berjam-jam, memeriksa pemrograman saya, memasang kembali motor, dan tidak dapat menemukan masalahnya. Saya bahkan akhirnya membeli mikrokontroler baru, hanya untuk menemukan bahwa salah satu kabel ke baterai motor saya terlepas di dalam sasis. Ini adalah contoh sempurna mengapa Anda harus selalu memeriksa masalah lain sebelum mengganti suku cadang!

Langkah 7: Lampirkan Semuanya

Gunakan sekrup pemasangan kecil untuk memasang semuanya dengan aman. Pasang driver motor dan mikro-kontroler ke sasis robot, dan pastikan motornya kencang. Pastikan papan tempat memotong roti juga terpasang dengan aman.

Gunakan ikatan zip atau selotip kecil untuk mengatur kabel Anda. Anda tidak perlu melakukan ini, tetapi itu pasti membuat robot terlihat lebih baik, dan memudahkan untuk melacak kabel mana yang terhubung ke kabel apa. Juga, jika Anda tidak memiliki ikatan zip, atau perlu mengganti kabel dengan mudah, Anda dapat mengelompokkannya berdasarkan warna. Misalnya, Anda dapat menggunakan kabel hijau dari mikrokontroler ke driver motor, kabel merah untuk daya, kabel hitam untuk GND, dan kabel biru dari driver motor ke motor.

Langkah 8: Program

Hubungkan pengontrol mikro ke komputer dan programkan. Mulailah dari yang sederhana, dan jangan membebani diri Anda sendiri. Mulailah dengan sesuatu yang sederhana seperti membuat robot bergerak maju. Bisakah Anda mengubahnya? Mundur? Berputar dalam lingkaran? Hati-hati, pemrograman membutuhkan banyak kesabaran, dan biasanya memakan waktu paling lama. Lihat grafik di atas.

Terserah kamu!

Langkah 9: Lampiran

Sekarang setelah Anda memiliki robot sederhana, saatnya menambahkan beberapa fitur tambahan. Pasang sensor ultrasonik untuk memungkinkan robot menghindari rintangan. Atau motor servo, dengan sesuatu yang keren di atasnya. Atau beberapa LED berkedip untuk mencerahkan bot. Ingat, itu robot Anda, jadi terserah Anda!

Langkah 10: Anda Selesai

Selamat! Anda sekarang memiliki robot yang berfungsi! Silakan posting di komentar jika Anda membuatnya, dan lampiran apa yang Anda tambahkan.

Jika ada yang tidak beres, silakan merujuk ke bantuan pemecahan masalah di bawah ini:

Robotnya tidak menyala sama sekali

Anda tahu bahwa robot menyala karena sebagian besar pengemudi motor dan pengontrol mikro memiliki lampu yang menunjukkan bahwa mereka hidup. Jika mereka tidak menyala, maka:

• Baterai utama mungkin lemah atau kosong. Jika Anda menggunakan baterai yang dapat diisi ulang, maka isi dayanya. Jika Anda menggunakan baterai biasa, maka gantilah.
• Kabel mungkin salah terhubung. Periksa koneksi Anda. Satu kabel yang salah tempat dapat memutus daya untuk seluruh robot.
• Kabel mungkin putus. Sepertinya sesuatu yang tidak Anda harapkan untuk ditemukan, tetapi saya telah menemukan bahwa kabel yang putus sebenarnya cukup umum. Cari insulasi yang rusak atau berjumbai, "jarum" logam kecil yang mencuat dari soket kawat (ketika pin di ujung kabel terlepas dan tersangkut), atau kabel yang terbelah.
• Mungkin ada masalah dengan driver motor atau mikrokontroler. Cacat manufaktur dapat menyebabkan sistem tidak menyala. Dalam hal ini, ganti mikrokontroler atau driver motor. Ini adalah pilihan terakhir, karena pengontrol mikro dan terutama pengemudi motor terkadang bisa agak mahal.

Robotnya hidup tapi tidak bergerak

Jika Anda telah memastikan bahwa robot hidup, tetapi tidak bergerak sama sekali, maka:

• Sumber daya motor mungkin rendah atau kosong. Ganti baterai. Menurut pengalaman saya, baterai ini cepat habis, karena dibutuhkan banyak arus untuk menjalankan motor.
• Mungkin ada masalah kabel. Lihat bagian di atas dan periksa kabel yang salah tempat atau putus.
• Motor mungkin korsleting atau terbakar. Ini cukup umum, jadi layak untuk dicari. Terapkan daya langsung ke motor dan lihat apakah mereka bergerak.
• Pengemudi motor mungkin rusak. Periksa tegangan pada output. Jika lampu pada driver mati, itu tandanya unit rusak. PASTIKAN UNTUK MEMERIKSA SEMUA YANG LAIN! Selain sasis, driver motor biasanya merupakan bagian robot yang paling mahal.
• Mungkin ada masalah pemrograman. Bagi saya, ini adalah masalah yang paling umum. Dalam bahasa C yang peka huruf besar-kecil (digunakan di Arduino), satu kesalahan dapat merusak seluruh program Anda. Python (bahasa Raspberry Pi) juga dapat memiliki beberapa masalah.
• Mikrokontroler mungkin rusak. Terkadang, sinyal logika bahkan tidak mencapai driver motor (ada alasan untuk tidak langsung menyimpulkan driver yang buruk). Dalam hal ini, ganti saja.

Robot menyala tetapi bergerak dengan cara yang tidak normal

Jika robot menyala, tetapi mulai bergerak dengan cara yang tidak diinginkan (misalnya, berputar-putar saat seharusnya bergerak maju), maka:

• Mungkin ada masalah kabel. PERIKSA INI PERTAMA! Apakah Anda ingat untuk memasang satu sisi terbalik?
• Mungkin ada kesalahan pemrograman. Periksa kode Anda untuk masalah.
• Terkadang, mikrokontroler yang rusak bisa menjadi gila, berulang kali mengirimkan sinyal acak. Jika mikrokontroler melakukan ini, maka jangan repot-repot mencoba memperbaikinya. Ini adalah tanda yang jelas dari sebuah chip yang rusak tidak dapat diperbaiki, jadi lanjutkan saja dan ganti semuanya. Percayalah, chip itu dibuat oleh robot di laboratorium. Mereka tidak bisa diperbaiki oleh manusia.
• Sebuah motor mungkin rusak. Jika motor tidak berjalan, atau berjalan dengan kecepatan lebih lambat, maka robot akan perlahan "melayang" ke satu sisi saat bergerak. Ada tiga cara untuk menyelesaikan ini. Jika Anda bisa, cukup naikkan voltase ke motor tertentu untuk membawanya ke kecepatan yang sama seperti yang lainnya. Jika tidak, maka coba pasang resistor pada semua motor kecuali yang rusak. Ini memperlambat motor lain ke kecepatan yang rusak. Akhirnya, Anda bisa menggantinya. Motor gear robot cenderung cukup murah, biasanya seharga 2-3 dolar. Bandingkan dengan pengemudi motor, yang harganya bisa berkisar antara 10-200 dolar.

Jika robot tidak merespon sensor

Jika robot menyala dan bergerak dengan cara normal, tetapi tidak "mendengarkan" sensor atau tidak merespons dengan cara yang benar, itu hampir selalu salah satu dari dua hal.

• Mungkin ada kesalahan pemrograman. Sensor harus dikalibrasi dan diprogram dengan hati-hati. Saya pernah memiliki robot berputar tak terkendali, hanya untuk menemukan bahwa saya secara tidak sengaja mengaturnya untuk berputar ketika melihat sesuatu dalam jarak 100 meter, bukan 100 sentimeter. Itu terus-menerus melihat dinding, membuatnya terus berputar.
• Masalah lain yang paling umum adalah kabel yang buruk. Bahkan satu kabel yang hilang dapat membuat sensor tidak berfungsi.

Untuk bantuan lain, lihat bagian di atas atau google masalah spesifik yang Anda miliki. Juga, Anda dapat menghubungi saya di [email protected] jika Anda memiliki pertanyaan.

Silakan berkomentar tentang itu!