Acest robot este capabil să se deplaseze cu o viteză de 12 km / h la o distanță de 200 m de computerul de control. Bateriile sale reîncărcabile dau 1,5 ore de funcționare full-time. Linkul Wi-Fi vă permite să utilizați un punct de acces între robot și computer, ceea ce vă permite să măriți distanța de lucru de mai multe ori. Acest lucru poate fi utilizat în tuneluri, conducte și în zone protejate, unde este imposibil de penetrat datorită riscului ridicat.
Construcție și caracteristici presupuse
Descrierea proiectului
Această cifră oferă un scurt răspuns la întrebarea "CUM FUNCȚIONEAZĂ?" Computerul de control și routerul (router din seria WRT) instalate pe robot sunt conectate prin TCP / IP. Router-ul primește și trimite semnale de control și comunică cu microcontrolerul prin comunicație serială. Camera este conectată la router și este instalată și pe robot. Pe măsură ce este utilizată o cameră IP, care se rotește 360 ° în sensul acelor de ceasornic și în sens contrar acelor de ceasornic.
Acest proiect a fost dezvoltat în mai multe etape:
Creați o rețea Wi-Fi:
- Hack router-ul (adăugați un port serial).
- Firmware Upgrade.
- Testarea portului serial adăugat.
- Dezvoltarea serverului mașinii (scrierea și instalarea într-un router).
- Dezvoltarea interfeței grafice cu utilizatorul (GUI).
Detectarea obstrucției:
- Metoda ultrasonică.
- Metoda IR.
Conexiune Wi-Fi
Pentru rețeaua Wi-Fi, am folosit Linksys WRT54GL v1.1. Acest router funcționează ca un server și comunică cu laptopul de management. Motivul pentru utilizarea acestui router este că este foarte ușor pentru un hack. Acesta este un router open source care vă permite să lucrați cu furnizori terți și să faceți mai multe hack-uri. Am făcut un port serial pe router, astfel încât să poată comunica cu microcontrolerul de pe mașină.
Cum se adaugă un port serial la router
Trebuie să adăugăm un port serial, deoarece routerul va fi conectat la microcontroler și va comunica cu acesta prin comunicație serială prin acesta. Microcontrolerul primește un semnal serios de la router și controlează circuitul mașinii.
Deoarece lipirea în această modificare nu este foarte dificilă, este potrivită pentru începători care doresc să câștige experiență. Partea electronică nu este atât de complicată, dar rezultatul poate fi foarte util pentru controlul electronicii externe sau ca o consolă serială. În această modificare, corpul se schimbă, ceea ce îl face puțin mai complicat decât un simplu proiect de lipire.
demontare:
Scoateți eticheta de garanție! Deșurubați cele două antene Wi-Fi. Panoul frontal albastru din față este o parte separată a carcasei și se fixează. Pentru a le separa, este necesar să depunem eforturi. Așezați degetele pe laturile panoului albastru și, în timp ce țineți carcasa neagră, faceți clic pe panou pentru a le separa.
După îndepărtarea carcasei, deșurubați șuruburile care fixează cardul pe fundul plastic pentru ao elibera.
Conector de lipire JP2:
Localizați conectorul JP2 de pe placa de rutare. Punctul său de conectare:
Modificări în circuit:
Router-ul utilizează 3.3V / GND ca niveluri de semnal consecutive. Trebuie să folosim un convertor de nivel de semnal care convertește 3.3V / GND la +/- 12V, standard pentru tensiunea de comunicare serial RS232. Din punct de vedere tehnic, acest proiect utilizează corect chipul MAX3232, dar am folosit jetoanele MAX232 și MAX233 și ele funcționează bine. Puteți utiliza oricare dintre aceste 3 jetoane. MAX233 este bun în măsura în care nu necesită condensatori externi.
Firmware pentru această hack
În procesul descris aici, porturile seriale vor fi verificate utilizând X-WRT, o distribuție Linux pentru WRT54GL, care are o interfață web bună. Pentru a afla cum să instalați firmware-ul pe router, consultați secțiunea "Actualizarea firmware-ului" de mai jos. Aceste porturi ar trebui să funcționeze normal pe alte distribuții.
Testarea TTYS / 0 (Consola Port / Mama DB9):
1. Conectați cablul serial cu conectorul mamă DB9 la computer. De obicei, un astfel de cablu în magazine este numit un cablu încrucișat.
2. Creați o legătură în HyperTerminal utilizând parametrii afișați (115200,8 N1)
3. Reporniți routerul.
4. Ar trebui să vedeți o grămadă de mesaje kernel. Apăsați Enter pe terminal și veți vedea ecranul de mai jos.
Testarea TTYS / 1 (portul pe care îl vom folosi / tata DB9):
1. Conectați un cablu de modem nul între conectorul TTS / 1 DB9 și PC.
2. Creați o legătură către HyperTerminal folosind parametrii afișați (9600.8 N1).
3. Conectarea prin SSH la router (numele de utilizator „root“, parola pe care ați setat mai devreme.) CHIT este un program bun pentru conexiunea SSH în Windows.
4. Introduceți comanda: echo "hello world"> / dev / tts / 1
5. Dacă vedeți "hello world" în consola seria HyperTerminal, înseamnă că hack-ul funcționează bine. Uită-te la aceste fotografii pentru ajutor.
Diagramă cu microcontroler
Acest proiect utilizează un microcontroler PIC16F628A. Acesta este un microcontroler ușor accesibil, ușor de utilizat și ieftin. Microcontrolerul este conectat la router, iar atunci când routerul recepționează semnalul de comandă, îl transmite MC, care îl procesează apoi. Microcontrolerul compară valoarea primită cu valorile deja scrise în ea și efectuează acțiunea corespunzătoare. De exemplu, dacă se obține o valoare de 8, acesta dă "1" contactului care este responsabil pentru mutarea robotului înainte.
Pentru testare, 3.3V care rulează de la router, au fost convertite la 12V, iar acum acest semnal nu poate fi alimentat direct la microcontroler, trebuie să-l transforme înapoi, care din nou este utilizat MAX232 și conector „tata“ DB9, așa cum se arată în diagrama de mai sus.
Receptor Microcip
Computerul se conectează la router, routerul se conectează la microcontroler, iar microcontrolerul se conectează la microcipul receptorului și îi dă comenzi. Dezasamblați mașina și găsiți cipul receptorului. De obicei, pentru acest lucru se utilizează un cip Realtek. Găsiți pe Internet documentația pentru microcircuitul dvs. și găsiți pe acesta concluziile FORWARD BACK RIGHT LEFT. Iată pinui microcircuitului de la mașina mea:
Conectați cele patru contacte (înainte, înapoi, dreapta, stânga) ale microcontrolerului la pinii corespunzători ai acestui cip.
Firmware Upgrade
Linksys vă permite să actualizați firmware-ul și să instalați un firmware neoriginal, ceea ce ne oferă opțiuni suplimentare, dar după instalarea firmware-ului non-original, garanția este pierdută. Am folosit extensia grafică X-WRT pentru OPENWRT white Russian v0.9. Pentru a instala acest firmware, mergeți la această pagină. Puteți descărca fișierul imagine X-WRT de aici.
De ce să folosiți firmware-ul non-original? Răspunsul la această întrebare este că numai firmware-ul non-original vă permite să setați codul dorit în memoria routerului și, astfel, să-l potriviți scopurilor noastre. În al doilea rând, pentru a utiliza portul serial, a fost necesar să se facă unele modificări în fișierul de boot utilizat de router, pentru care a fost utilizat openwrt-xwrt.
Crearea unei mașini server
Pentru a opera aparatul, avem nevoie de următorul software: Robotul WiFi VB6 Client (care rulează pe Windows), o mașină server care rulează pe un router care rulează X-WRT și microcontrolerul firmware.
Instalarea mașinii server în router:
În primul rând, routerul trebuie să fie conectat pentru a efectua această operațiune, așa că mai întâi conectați-vă la Internet.
Conectați prin SSH la router utilizând PUTTY: (Nu scrie un hash #)
# cd / tmp
# wget www.jbprojects.net/projects/wifirobot/carserver_1_mipsel.ipk
# ipkg install ./carserver_1_mipsel.ipk
Dezvoltarea interfeței pentru PC
Interfața computerului este în Visual Basic 6.0. Utilizează comunicația TCP / IP pentru a transmite semnale de control către router. Nu am folosit UDP, deoarece nu controlează fluxul de date și, de asemenea, pentru că TCP este protocolul standard pentru Wi-Fi. Au fost adăugate funcții suplimentare de comunicare serială pentru a controla mișcarea camerei.
De asemenea, clientul oferă o opțiune de rotire a camerei, așa cum se va scrie în secțiunea corespunzătoare.
Detectarea obstrucționării
Am implementat două metode diferite, ultrasonice și infraroșii. Ambele metode au argumente pro și contra.
Metoda ultrasonică de detectare a obstacolelor:
Senzorii ultrasonici funcționează pe baza unui principiu radar sau sonar care detectează o țintă, interpretând ecouri de la unde radio sau sonore. Senzorii ultrasonici generează unde de sunet de înaltă frecvență și estimează ecourile obținute de senzori. Senzorii calculează intervalul de timp dintre trimiterea și primirea unui răspuns pentru a determina distanța față de obiect.
Detectorul de obstacole dezvoltat de noi funcționează la o frecvență de 40 kHz. Se utilizează două traductor ultrasonic special fabricat, un traductor emite 40kHz sunet și 40kHz alte primește sunet și o transformă într-un curent electric variabil cu aceeași frecvență.
Două dinamici ultrasonice tx rx similare cu cele cu o frecvență de 40 kHz sunt disponibile în magazin.
Iată o diagramă pentru combinarea modulului de detectare a obstacolelor cu robotul. Acest circuit întrerupe semnalul direct când se observă un obstacol.
Metoda de detecție a obstacolelor prin infraroșu:
Receptorul este format din timer integral 555 care funcționează ca un generator cu o frecvență de aproximativ 38 kHz (de asemenea, funcționează la o frecvență de la 40kHz la 36kGts) care trebuie reglat prin 10k rezistență variabilă. Ca modul receptor în infraroșu folosit ascuțite. Atunci când fasciculul infraroșu de la emițător cade pe modulul IR, apare tensiunea de ieșire, releul este închis, iar când fasciculul lovește un obstacol, acesta este deschis.
Contactele releului pot fi utilizate pentru a alimenta întreruperile microcontrolerului, a porni iluminarea etc. Un rezistor variabil de 10kΩ trebuie ajustat până când receptorul IR detectează fasciculul IR. Când nu există nimic înaintea lor, fasciculul IR nu reflectă modulul IR, iar circuitul nu funcționează. Cu toate acestea, atunci când robotul se apropie de obiect, fasciculul se reflectă și cade pe modulul IR, iar circuitul este declanșat.
LED-urile trebuie îndreptate în aceeași direcție cu modulul IR și plasate la același nivel.
LED-urile trebuie să fie acoperite în mod corespunzător cu un material reflectorizant, cum ar fi sticla sau folie de aluminiu, pentru a se evita răspândirea razei IR și fasciculul primi cu acuratețe concentrat.
Rotirea camerei
Întoarcerea camerei este, de asemenea, o caracteristică funcțională a acestui proiect, precum și găsirea de obstacole și reacția la lumină. Puteți cumpăra pur și simplu un IP aparat de fotografiat mobil pentru a avea posibilitatea, dar ele sunt un pic cam scump, asa ca am dat seama cum să folosească un emițător și un receptor radio pentru transmiterea și recepționarea semnalelor de rotație și furnizează aceste semnale motorul, care este fixat camera.
Iată o diagramă bloc care arată ce trebuie să faceți pentru a roti camera:
Transmițătorul și receptorul pot fi obținute de la orice mașină de jucărie mică. Transmițătorul este din consola ei, iar receptorul și circuitul de comandă al motorului aparțin mașinii.
Veți avea nevoie de un microcontroler, am folosit Atmel 89C51, cu firmware. Conectați microcontroler la portul COM al PC-ului, care va trebui să utilizați un convertor de semnal niveluri MAX232, așa cum am făcut mai devreme cu PIC16F628A.
Clientul mașinii are toate comenzile pentru comunicarea serială cu microcontrolerul. Acum, conectați 2 ieșiri ale microcontrolerului la 2 contacte de pe consolă din consola mașinii de jucărie. Lipiți contactele care se închid atunci când apăsați butoanele. Deșurubați consola și veți înțelege despre ce vorbesc.
Partea de transmisie este gata și puteți trimite secvențial semnale de la portul COM al calculatorului la microcontroler, care le transmite la circuitul de transmisie, care transmite apoi semnalul fără fir.
Acum, receptorul trebuie să fie plasat pe robot, iar când primește un semnal de care aveți nevoie pentru a alimenta motoarele, utilizate de circuit H-pod care vă permite să rotiți motorul în ambele direcții, ca motorul are nevoie de o sursă puternică și circuitul de pod permite utilizarea de baterii de mari dimensiuni. Vă recomandăm folosind aceeași baterie aici, care este deja în uz pentru router.
Schema H-pod
-ve și + ve contacte pentru baterii 12V.
Două blocuri - releu 6V.
Acționare electrică - motor DC.
Cablul COM trebuie conectat la circuitul GND al receptorului și al mașinii de jucărie.
Conectați cele două fire (care au fost atașate anterior la motoarele mașinii) de la circuit la cele două bobine.
Instalați camera pe acest motor. Trebuie remarcat faptul că cablul de cameră trebuie să fie suficient de lung, pe măsură ce acesta se rotește. Acum, podul tău H funcționează!
Nutrition este un punct important, ca router-ul și aparatul foto va consuma o cantitate mare de energie, așa că a fost necesar să se facă o sursă de alimentare fiabilă și reîncărcabilă, astfel încât robotul poate fi controlat fără fir pentru o lungă perioadă de timp.
Mai jos sunt sursele de energie folosite în acest proiect.
Posibile îmbunătățiri în viitor
Există diferite îmbunătățiri pe care le puteți adăuga la acest proiect în viitor. Ele nu numai că își sporesc funcționalitatea, ci și extind domeniul de aplicare al aplicației.
Detector de metale:
Detectorul de metale poate fi adăugat robotului, deoarece cu acesta robotul este mai potrivit pentru scopuri militare, de securitate și de recunoaștere.
Punct de acces:
Utilizând punctul de acces, distanța de lucru a acestui robot poate fi mărită la orice dorință, va fi foarte bună atunci când se utilizează un robot în scopuri de cercetare.
Returul automat:
Aceasta este o altă caracteristică pe care le puteți adăuga la acest robot și face să funcționeze chiar și mai flexibil și reduce riscul de pierdere a controlului în locuri dificile, și nu trebuie să se întoarcă manual la robot în sine, acesta se va face în mod automat pe calea veche.
Senzor de temperatură:
Senzorii de temperatură pot fi adăugați, de asemenea, pentru a măsura temperatura în locuri greu accesibile. Depinde de aplicarea robotului.
Rezultate și concluzii
rețea WiFi este mai flexibilă și unul bun pentru a fi utilizat ca un robot de comunicare canal de control în comparație cu comunicarea radio, deoarece utilizarea WiFi poate crește distanța de lucru a robotului prin utilizarea punctului de acces, și, pe de altă parte, se poate integra cu Internet și utilizând consola web.
Viteza maximă:
Am efectuat un test de viteză între două puncte specifice și am văzut timpul petrecut de robot pentru a acoperi această distanță. Distanța era de 5 metri, iar robotul a fost de 0,8 secunde.
Viteză = distanță / timp
Viteza = 3 m / 0,9 s = 3,3 m / s sau 12 km / h
Distanța de lucru:
Am testat acest robot într-un câmp deschis pentru a estima distanța maximă de lucru. Este egal cu
200m, după această distanță conexiunea cu robotul este pierdută și comenzile nu pot fi trimise