Bangun Robot Telepresence yang Dikendalikan Melalui Wifi: 11 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Proyek ini adalah tentang membangun robot yang dapat berinteraksi dengan lingkungan jarak jauh dan dikendalikan dari belahan dunia mana pun menggunakan Wifi. Ini adalah proyek rekayasa tahun terakhir saya dan saya belajar banyak tentang elektronik, IoT, dan pemrograman. Proyek ini difokuskan pada penyandang disabilitas penggerak karena mereka kesulitan bergerak sehingga robot telepresence dapat membantu mereka dengan mudah.

Ada 2 sistem dalam proyek untuk membuatnya sukses. Kontrol gerak tangan Anda untuk menggerakkan tangan robot dan aplikasi seluler yang mengontrol dasar motor.

Di bawah ini adalah dokumen dan presentasi Telepresence V1 sehingga Anda akan mendapatkan pemahaman yang lebih mendalam.

Saatnya Membangunnya!

Perlengkapan

Banyak alat dan komponen yang dibutuhkan untuk proyek ini. Harganya sekitar 1000 AED (270$) jadi pastikan Anda memiliki anggaran itu. Berikut adalah komponen yang Anda perlukan: -

1. Simpul MCU x 3
2. Driver Motor DC L298N x 1
3. Catu daya 12V x 1
4. Regulator Tegangan Step-Down LM2596 x 1
5. Sensor IMU MPU9250 x 2
6. Motor Servo (Torsi 10-20kg) x 4
7. kayu ringan 1x1m
8. 8M batang logam berulir 1m x 2
9. Pencetak 3D (30x30cm)
10. penebang kayu dan pengebor
11. Kabel listrik, kabel jumper, dan papan tempat memotong roti
12. Lengan lengan penuh
13. Motor DC 12V (25kg.cm) x 2
14. Roda kastor 3 inci x 1
15. Roda karet 6cm dengan dudukan sekrup x 2
16. Perangkat solder

Langkah 1: Bagaimana Cara Kerjanya?

Ini adalah diagram alur komunikasi untuk membuat Anda memahami bagaimana komponen berkomunikasi satu sama lain. Kami menggunakan Jaringan Transfer Data yang disebut PubNub sebagai platform IoT yang dapat mengirim pesan waktu nyata hanya dalam 0,5 detik! Itu adalah respon tercepat yang bisa kami dapatkan dan ini bahkan lebih penting dalam proyek kami karena kami akan menggunakan tangan kami untuk mengontrol lengan robot secara real-time.

Semua Nodemcu digunakan untuk mengirim dan menerima data. Ada 2 sistem individu yang terlibat di sini di mana Nodemcu di lengan mengirimkan data sensor gerak ke PubNub dan itu diterima oleh Nodemcu di lengan robot. untuk gerakan dasar, aplikasi seluler mengirimkan data untuk koordinat x, y dari joystick dan itu diterima oleh Nodemcu di pangkalan yang dapat mengontrol motor melalui driver. Itu saja untuk saat ini.

Langkah 2: Desain

Desain di atas akan memberi Anda gambaran tentang seperti apa strukturnya. Anda dapat mengunduh file cad untuk mendapatkan tampilan yang lebih baik. Dasar rover ditopang oleh 3 roda dimana 2 adalah motor DC di belakang dan satu roda kastor di depan. Karena pergerakan lengan robot, saya melihat ketidakstabilan di pangkalan sehingga Anda dapat mempertimbangkan untuk menambahkan 2 roda kastor di depan. Dasar kayu bawah dan atas didukung oleh batang berulir yang diapit oleh mur. Pastikan Anda menggunakan mur pengunci karena itu akan membuatnya kencang secara permanen untuk jangka panjang.

Unduh File Sumber Desain - Desain Telepresence

Langkah 3: Pencetakan 3D Perhitungan Lengan dan Torsi

Lengan robot telepresence adalah desain sederhana berbentuk kotak sehingga dapat dicetak 3d dengan mudah dengan jumlah filamen minimal. Panjangnya sekitar 40cm yang sepanjang lengan manusia. Panjang lengan robot didasarkan pada torsi yang diangkat oleh motor servo. Perhitungan torsi dapat Anda temukan pada gambar di atas beserta spesifikasi motor servo yang saya gunakan sehingga Anda dapat menyesuaikan desain dengan kebutuhan Anda. Namun hindari penggunaan torsi maksimum motor servo karena pada akhirnya akan merusak motor dalam jangka panjang.

Unduh file Pencetakan 3D di bawah ini, cetak dan terus maju.

Langkah 4: Fabrikasi & Perakitan Basis

Berikut adalah langkah-langkah yang dapat Anda ikuti untuk fabrikasi: -

1. Potong batang logam berulir di titik tengah menggunakan gergaji
2. Gunakan penebang kayu untuk membuat 2 potong kayu berukuran 40x30cm
3. Bor lubang yang diperlukan di dasar atas dan bawah seperti gambar di atas
4. Mulai pasang motor DC & roda kastor di alas bawah
5. Untuk membuat lubang persegi panjang di alas atas, pertama buat lubang melingkar dengan bor lalu masukkan penebang kayu melalui lubang & rapikan di tepinya untuk membuat persegi panjang.

jika Anda bertanya-tanya mengapa lubang kanan-atas ditempatkan mundur, maka itu karena saya tidak yakin apakah saya akan menempatkan lengan robot di sudut kanan di tengah. Menempatkannya di tengah adalah pilihan yang lebih baik karena keseimbangan berat.

Langkah 5: Perakitan Lengan Robot

Perakitan Lengan Robot membutuhkan perhatian khusus. Selain perakitan mekanis, Anda harus memastikan bahwa motor servo berada pada sudut yang benar saat dirakit. Ikuti diagram di atas untuk memberi Anda gambaran tentang sudut mana motor servo diatur pada semua motor sebelum merakit apa pun di atas. Cobalah untuk memperbaiki bagian ini jika tidak, Anda akan memasangnya kembali.

Gunakan template kode di bawah ini untuk mengatur sudut servo yang tepat menggunakan Arduino atau Nodemcu. Sudah ada banyak informasi tentang ini secara online jadi saya tidak akan membahasnya secara detail.

#termasuk

Servo servo;

int pin =; // masukkan nomor pin tempat pin data servo terpasang di arduino

batalkan pengaturan() {

servo.attach(pin);

}

lingkaran kosong() {

int sudut =; //sudut di mana Anda perlu mengatur

servo.menulis(sudut);

}

Langkah 6: Sirkuit Pengontrol Lengan

Perakitan pengontrol lengan mudah dilakukan. Saya menggunakan lengan panjang dan memasang sensor, Nodemcu & papan tempat memotong roti dengan menjahit. Pastikan orientasi sensor searah dengan gambar pengontrol di atas. Terakhir, ikuti diagram rangkaian dan unduh kode di bawah ini.

Langkah 7: Rangkaian Robot Telepresence

Ikuti diagram sirkuit dengan cara yang sama. Periksa silang pinout catu daya yang Anda gunakan untuk menghindari korsleting. Atur tegangan output konverter buck ke 7V karena itu adalah tegangan rata-rata semua motor servo. Satu-satunya tempat yang mungkin Anda solder adalah terminal motor DC dasar karena mengkonsumsi banyak arus sehingga perlu dikencangkan dengan kabel listrik yang sedikit lebih tebal. Setelah rangkaian selesai, nanti Anda akan mengunggah 'arm_subscriber.ino' ke Nodemcu yang terhubung dengan lengan dan 'base.ino' untuk diunggah di basis Nodemcu.

Langkah 8: Aplikasi Seluler

Ini adalah ponsel untuk mengontrol penggerak. Saat Anda menggerakkan joystick, ia mengirimkan koordinat X, Y pada lingkaran joystick ke Pubnub dan diterima oleh Nodemcu di pangkalan. Koordinat X, Y ini diubah menjadi sudut dan dengan menggunakannya kita dapat menemukan arah yang akan dituju robot. Gerakan dilakukan dengan menghidupkan/mematikan & mengubah arah kedua motor. Jika perintahnya Maju maka kedua motor maju dengan kecepatan penuh, jika kiri maka motor kiri akan mundur dan motor kanan maju dan seterusnya.

fungsi di atas bisa dilakukan dengan tombol juga bukan joystick tapi saya memilih joystick untuk mengontrol kecepatan motor juga. Namun, pin aktifkan saya tidak berfungsi dengan Nodemcu jadi saya meninggalkan bagian itu. Saya telah menambahkan kode kontrol kecepatan di base.ino untuk berjaga-jaga sebagai komentar.

Anda bisa mendapatkan file sumber.aia di bawah ini yang dapat diedit menggunakan MIT app inventor. Anda harus melakukan konfigurasi dasar di aplikasi yang akan saya ceritakan di langkah berikutnya.

Langkah 9: Buat Akun di Pubnub & Dapatkan Kuncinya

Sekarang saatnya untuk melakukan langkah terakhir yaitu mengkonfigurasi platform IoT Anda. Pubnub adalah yang terbaik karena transfer data terjadi secara real-time dan hanya membutuhkan 0,5 detik untuk mentransfer. Selain itu, Anda dapat mengirim 1 juta poin data per bulan sehingga ini adalah platform favorit pribadi saya.

Buka PubNub dan buat akun Anda. Lalu buka menu Aplikasi di menu sebelah kiri dan klik tombol bernama "+Buat Aplikasi Baru" di sebelah kanan. Setelah memberi nama aplikasi Anda, Anda akan melihat gambar penerbit dan kunci pelanggan di atas. Itulah yang akan kita gunakan untuk menghubungkan perangkat.

Langkah 10: Tambahkan Kunci ke Kode dan Unggah

Kami membutuhkan 4 hal agar perangkat dapat berkomunikasi satu sama lain: - pubkey, subkey, saluran & wifi.

pubkey & subkey akan tetap sama di semua Nodemcu dan aplikasi seluler. 2 perangkat yang saling berkomunikasi harus memiliki nama saluran yang sama. Karena aplikasi dan basis seluler berkomunikasi sehingga akan memiliki nama saluran yang sama mirip untuk pengontrol dan tangan robot. Terakhir, Anda harus meletakkan kredensial wifi di setiap Nodemcu agar dapat terhubung ke wifi di awal. Saya telah menambahkan nama saluran jadi wifi dan pub/sub key adalah yang harus Anda tambahkan dari akun Anda.

Catatan: - Nodemcu hanya dapat terhubung dengan wifi yang dapat diakses tanpa halaman web sebagai perantara. Bahkan untuk presentasi terakhir saya, saya harus menggunakan hotspot seluler karena wifi universitas seret.

Langkah 11: Kesimpulan

Jika Anda sampai di sini maka LUAR BIASA! Saya harap Anda mendapatkan sesuatu yang berharga dari artikel ini. Proyek ini memiliki keterbatasan kecil yang ingin saya sampaikan kepada Anda sebelum Anda menjalankannya. Berikut adalah beberapa di bawah ini:-

Gerakan Tiba-tiba Lengan Robot: -

Ada banyak gerakan tiba-tiba dari lengan robot. Ini karena lag 0,5 detik agar informasi sensor dapat ditransfer sebagai gerakan servo. Saya bahkan merusak 2 motor servo jadi jangan gerakkan lengan Anda terlalu cepat. Anda dapat memecahkan masalah ini dengan menambahkan langkah-langkah perantara antara gerakan asli untuk membuat gerakan halus.

Tidak ada penghentian gerakan dasar: -

ketika saya membuat robot bergerak ke satu arah melalui aplikasi seluler, robot terus bergerak ke arah yang sama bahkan ketika saya mengangkat jari saya. Ini menjengkelkan karena saya selalu harus mematikan daya untuk menghentikan gerakan. Saya memasukkan kode penghentian di aplikasi tetapi masih tidak berfungsi. Ini bisa menjadi masalah di aplikasi itu sendiri. Mungkin Anda bisa mencoba menyelesaikannya dan beri tahu saya.

Tidak Ada Umpan Video:-

Tanpa umpan video yang datang dari robot ke orang, kami tidak akan pernah bisa menyebarkan jauh dari pengguna. Saya ingin menambahkan ini pada awalnya tetapi akan membutuhkan lebih banyak waktu dan investasi jadi tinggalkan saja.

Kalian dapat mengambil proyek ini lebih jauh dengan memecahkan masalah di atas. Ketika Anda melakukannya, beri tahu saya. Selamat tinggal

Untuk proyek lainnya, kunjungi situs web portofolio saya

Runner Up dalam Kontes Robotika