Neeg Hlau De Tracción Diferencial (Sib Txawv Tsav): 10 Kauj Ruam

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:29

La robótica de enjambre se inspira en insectos que actúan colaborativamente. Es una disciplina basada en conjuntos de robots que se coordinan para realizar tareas grupales. Los cov neeg hlau tib neeg deben ser capaces de sensar y actuar en un ambiente tiag. Entre las instituciones que poseen plataformas para probar robótica de enjambre están Georgia Tech (Estados Unidos), Aalborg University (Dinamarca), y EPFL (Suiza). El neeg hlau consta de actuadores (llantas), el módulo de potencia, un conjunto de sensores (módulo de instrumentación electrónica) y un módulo de comunicación inalámbrica.

El neeg hlau muaj feem cuam tshuam nrog rau tus nqi sib raug zoo ntawm cov khoom lag luam, de aproximadamente $ 167, sib piv nrog lwm cov kev lag luam plataformas que pueden costar más de $ 1000. El diseño es modular, escalable, y fue realizado por estudiantes de la Universidad del Valle de Guatemala, durante el año 2017.

Kauj Ruam 1: Módulos Del Robot Y Listado De Materiales

Cov neeg hlau tau faib ua ob pawg:

1. Estructura thiab potencia eléctrica
2. Instrumentación electrónica (sensores y la programación que los gobierna)
3. Kev sib txuas lus sib txuas (WiFi)

Para la elaboración del robot se requiere disponibilidad de las siguientes herramientas:

• luam tawm 3D
• cortadora loj
• fresadora tsib circuitos.

Nyob rau hauv no cas tsis muaj cuente con ellas, se pueden solicitar servicios en línea como pcbcart para PCB, o sculpteo para impresión 3D y corte láser.

Se adjunta un archivo de Excel con los materiales necesarios para fabricar el robot. El precio calculado de $ 167 por robot se calculó sin incluir el costo ni materiales para la impresora 3D, cortadora, y fresadora.

En el listado hay materiales que se adquirieron en línea (mouser, adafruit, robotshop), por lo que se debe tomar en cuenta el tiempo de envío previo a la fabricación del neeg hlau.

Kauj Ruam 2: Fabricación De Los Circuitos Impresos (PCB)

Cov neeg hlau suav nrog PCB. Se adjuntan los archivos Gerber para su fabricación.

1. Placa de potencia y tswj de motores, dos capas. Fabricación PCB zog
2. Placa de control de sensores ultrasónicos, dos capas (Gerber PCB tswj ultrasonicos kawg.zip)
3. Placa de módulos WiFi, Teensy, IMU*, una capa (Gerber PCB modulos final.zip)

* La IMU yog xaiv tau. Se recomienda utilizar una de 9 grados de libertad con acelerómetro, giroscopio y magnetómetro. Se realizaron pruebas con una de 6 DOF y no se obtuvieron resultados txaus siab.

Si no se cuenta con una fresadora de circuitos, se debe tomar en cuenta el tiempo de fabricación y de envío de un servicio en línea.

Si se desea modificar las placas antes de mandarlas a fabricar, se adjuntan los archivos para modificar las placas.

Cov lus pom zoo:

Soldar de primero los componentes SMD mas pequeños hasta los mas grandes.

Siv cov cuab yeej siv rau kev tsim cov khoom lag luam SMD.

Github del proyecto

Kauj Ruam 3: Impresión De Piezas 3D Y Corte Láser

Para el robot son necesarias las siguientes piezas (Entre paréntesis se indica la cantidad):

Impresora 3D:

1. puag ultradonicos1)
2. porta hloov y fusible (1)
3. espaciadores largos de placa de potencia y placa de sensores ultrasónicos (2)
4. espaciadores cortos de placa de potencia (4)
5. pob caster (1)*

Cortadora tus lej:

1. ntoo MDF (2)
2. MDF puag (1)
3. Tapa tsib acrílico (1)

*El Ball caster se compone de una pieza impresa y una canica que funcionará como la tercera rueda.

Se adjuntan los archivos necesarios para la impresora 3D de cada pieza y para el corte de cada pieza 2D. Solo deben de ser exportados a stl desde inventor 2018 o sacar los archivos.stl y.pdf de la carpeta llamadafabricar.

Se adjunta también el ensamblaje en tus neeg tsim khoom (sib dhos finalultimaversion) rau poder entender mejor la estructura o por si se desea modificar.

Piezas 3D y 2D

Kauj Ruam 4: Soldadura De Componentes En Los PCB

Primero se hace la soldadura de componentes de superficie, del más pequeño al más grande. Luego se hace la soldadura de componentes throug-hole.

Se recomienda siv pasta y tsis muaj flux. La limpieza del PCB usando acetona solo remueve la pasta.

Qhov tseem ceeb tshaj li niaj zaus kev ntsuas kub ntawm cov khoom lag luam SMD, tsis muaj cov khoom lag luam.

Recomendaciones adicionales para cada placa:

1. Placa de potencia: Siv cov xaim hluav taws xob uas tsis muaj peev xwm que soporten al menos 1.5 amperios de carga continua para el switch de nueve polos. Antes de colocar las baterías lipo probar si no hay corto circuito. Consultar siempre los esquemáticos de la PCB o los diagramas de conexiones adjuntos para saber donde colocar cada componente. Mas detalles en: Fabricación de neeg hlau
2. Placa de sensores ultrasónicos: Los header macho de pines largos que interconectan con la placa de potencia deben ser soldados en la hauv qab txheej, en la top txheej debe quedar solo la parte de plástico con la menor cantidad posible de metal del pin. Los sensores ultrasónicos van montados sobre headers hembra, tsis muaj sueldan directamente en el PCB. Si no se tienen vías, se recomienda soldarlas con cable y estaño, removiendo después las puntas con un alicate.
3. Placa de módulos: El diseño del PCB tiene headers adicionales que son opcionales. Se recomienda solo soldar los headers hembra para el teensy, rau el WiFi y headers hembra de pines largos para la interconexión con el PCB de sensores ultrasónicos. (La IMU se deja opcional). Hay espacio para colocar headers que dan acceso a otros pines del Teensy, m ads adelante se muestra un diagram de ellos.

Kauj Ruam 5: Armar La Estructura

Yees duab instruccional:

Yees duab

Kauj Ruam 6: Conexiones Eléctricas En La Placa De Potencia

Conexiones eléctricas de los motores, baterías y encoders

A los encoders se les debe retirar la resistencia R4 y en su lugar colocar estaño o un trozo de alambre, para que funcione con 3.3V.

En el diagrama se muestra la distribucución de cómo deben ir las conexiones. Los encoders utilizados poseen redundancia en la conexión de GND y 3.3V. En la placa de potencia solo hay dos pines de 3.3V y dos de GND, uno para cada encoder. Lo más tseem ceeb es el orden de las señales de los encoders en la placa de potencia. Si se desea otro orden, se debe cambiar la programación del mirocontrolador.

También yog qhov tseem ceeb la conexión de motores, ya que si se intercambian las posiciones - y +, el robot irá en sentido contrario. Esto se puede arreglar modificando la programación del microcontrolador.

Conexión del switch de 9 polos y fusible

También se agrega un diagram para conectar el switch de 9 polos a la placa de potencia, al igual que la conexión del fusible. Este hloov qhov tseem ceeb, ya que en una de las posiciones ON coloca en paralelo a las baterías para permitir la carga. En la otra posición ON, las baterías se colocan en serie y alimentan los reguladores de voltaje de 5V y 3.3V, que distribuyen energía a todo el robot. Por eso es clave conectarlo adecuadamente.

En la línea que pasa por el pin 9 del switch (ver diagrama) se agrega el fusible de protección de 1A.

Kauj Ruam 7: Ensamblar La Parte Superior (Sensores, WiFi Y Teensy)

1. Colocar los seis sensores ultrasónicos en su puag.
2. Introducir los sensores, sosteniendo la base, en los headers hembra que se soldaron en la placa hexagonal.
3. Colocar el Teensy y el WiFi ESP8266 en la placa de módulos. Si se desea, también se debe introducir la IMU en los lub taub hau.
4. Introducir la placa de módulos en la placa de sensores ultrasónicos, cuidando que los headers hembra de patas largas no se doblen.
5. Introducir la parte superior en las barras roscadas, verificando que hiav txwv la orientación correcta. Solo de una forma los 12 headers macho de patas largas de la parte superior encajan con los 12 headers hembra de la placa de potencia.

Kauj Ruam 8: Calibración De Encoders Y Verificación De Señales

Antes de iniciar las pruebas es tseem ceeb calibrar los encoders.

Para ello se tienen los potenciómetros de los encoders, que ajustan la sensibilidad. Con un osciloscopio se debe observar dos señales cuadradas en cada encoder, desfasadas 90 °. Al girar la llanta phau ntawv qhia kev hacia adelante, una señal aparece antes que la otra. Al girar la llanta hacia atrás, la señal que antes aparece antes, ahora aparece después.

Otra forma de calibrar los encoders, aunque es menos eficiente y puede demorar más tiempo, es leyendo el contador de cada llanta desde la computadora.

Se adjunta el diagramas de pines de la placa de módulos, a la que se le soldaron headers hembra como puntos de prueba para verificar las señales con un osciloscopio.

Kauj Ruam 9: Cargar El Firmware Del Robot

Para realizar pruebas con algoritmos de tswj, se recomienda cargar el firmware que se adjunta. Es un script de arduino que envía datos a la computadora y recibe instrucciones de ella, v WiFia WiFi (con el módulo ESP8266).