Vzdělávání v robotice krok za krokem se sadou: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

Po několika měsících stavby vlastního robota (podívejte se prosím na všechny tyto) a poté, co dvakrát selhaly části, jsem se rozhodl udělat krok zpět a znovu promyslet svoji strategii a směr.

Několikiměsíční zkušenost byla chvílemi velmi obohacující a mnohokrát velmi frustrující, velmi těžká a velmi zklamáním. Mnohokrát to vypadalo jako dva kroky vpřed, jeden krok vzad.

A myslím, že je to kvůli kombinaci několika věcí.

Mým cílem bylo postavit „skutečného“robota - nikoli hračku. Velký, výkonný robot s robustními součástmi a spoustou dostupné energie z baterie, který by mohl běžet (celý den?) A být také autonomní. Že dokáže bezpečně navigovat celý můj byt, aniž by způsobil (sobě nebo komukoli / čemukoli) škodu.

Zatímco jsem velmi pomalu dosahoval pokroku, množství výzkumu, pokusů a omylů, zkuste to, zkuste to, bylo to velmi časově náročné a vzalo to hodně mentální / emocionální energie.

Poté, co stejné součásti dvakrát selžou, by bylo šílenství je znovu vyměnit a pokračovat.

S těžkým srdcem jsem se rozhodl nechat současný projekt „Wallace“vrátit se na poličku, zejména proto, že jsem byl tak blízko začlenění IMU do operačního softwaru robotů.

Co tedy dělat nyní

Stalo se, že během posledního týdne mého robotického projektu „udělej si sám“jsem v práci absolvoval online softwarový kurz. Kurz je irelevantní - to, co na mě udělalo dojem, bylo, jak dobré to bylo. Instruktor prakticky vedl diváka za ruku krok za krokem a člověk mohl sledovat, pozastavit video, udělat problém s programováním (jen malý kousek po druhém) a pak zjistit, jak se něčí řešení shoduje s instruktorovým.

A - ještě lépe - celá série se točí kolem skutečného softwarového projektu, který je ve skutečnosti snadno užitečný pro obchodní potřeby webových stránek v reálném světě.

Bylo to tak obohacující, takže NENÍ stresující, abych nemusel přemýšlet „co bych se měl naučit příště?

Takže mezi tím, co se děje v práci, a částmi, které doma selhávají, a tím, že jsem byl tak vyčerpaný množstvím úsilí, že jsem si přál něco podobného jako online kurz, který jsem absolvoval do práce - ale že to bylo pro učení robotiky.

Nechtěl jsem opakovat posledních několik měsíců. Nechtěl jsem si koupit další robotickou soupravu a pak se potloukat kolem dalších, aby to dělalo to, co chci. A také jsem nechtěl úplně postavené, připravené řešení, protože co bych se potom naučil? Už jsem udělal „sestavit-svého-prvního-robota“.

Krok 1: Robotika je…

Problém opravdu se učící robotiky je, že je toho tolik. Je to průsečík alespoň (ne -li více) těchto:

• strojírenství
• elektrotechnika / elektronika
• softwarové inženýrství

Každý z výše uvedených lze dále rozpracovat (což zde nebudu dělat). Jde o to: je toho hodně, co se můžete naučit.

Rozhodl jsem se jít s dvojitým přístupem, a tedy s tímto „Instructable“, aby vás čtenář zvážil. Rozhodl jsem se řešit nebo začít ve dvou různých, ale vzájemně se doplňujících směrech současně.

• Zkontrolovat / vylepšit zapnuto / naučit se / rozšířit analýzu DC a AC obvodu
• Najděte kurz / program, který je kombinací teorie / přednášky a praktického cvičení a který se točí kolem robotické stavebnice.

Krok 2: DC a AC elektrotechnika

Důvodem, proč chci trávit čas učením a recenzováním této oblasti, je to, že části robota pravděpodobně selhaly kvůli mému nedostatku zajištění správné ochrany obvodu v určitých oblastech. Pokud si přečtete instruktážní dokumenty související s robotem, stále si myslím, že jsou velmi dobré a užitečné, dokonce i nyní. Selhal jen určitý segment částí, a to až po nějaké době.

Abych byl konkrétní, robot obsahoval povrch nejvyšší úrovně, na kterém bylo něco, čemu říkám „podpůrné obvody“. Jedná se o obvody rozšiřující port GPIO a související se senzory, rozbíjecí desky, čipy, distribuci energie a kabeláž potřebné k monitorování a ovládání všech druhů senzorů, aby byl robot bezpečný a autonomní.

Selhalo jen několik z těchto částí - ale BYLY selhávat.

Napsal jsem na inženýrské fórum a dostal jsem odpovědi. Bylo to množství detailů a úroveň odpovědí, které mě opravdu zasáhly, že nejsem připraven na úroveň robota, kterou mám na mysli.

Mezi malou sadou robotů, která má dva levné motory, možná 2/3 Amp motorový ovladač, možná pár senzorů, které můžete nosit v jedné ruce - a tím, který váží více než 20 liber a má velmi výkonné motory 20 A a více než 15 senzorů, které mohou způsobit vážné škody, pokud se něco pokazí.

Bylo tedy na čase se znovu podívat na DC a AC elektroniku. A našel jsem tento web:

Matematický učitel DVD. Zjistil jsem, že název je trochu vtipný a zastaralý. Už roky jsem neviděl ani CD nebo DVD. Že jo?

Ale podíval jsem se na to. A nakonec se přihlásil k odběru a nyní mohu streamovat videa celý den, pokud si přeji. Vše za 20 USD měsíčně. Zatím jsem pokryl svazek 1.

Představte si, že budete ve třídě s profesorem vpředu, s tabulí, představíte předměty, rozpracujete je a pak je to praxe, praxe, praxe. A o tom je tento web.

Nakonec jsme museli zasáhnout maticovou algebru, protože obvody měly příliš mnoho simultánních rovnic se stejným počtem neznámých. Ale to je v pořádku. Přejde algebru tak akorát, aby se dostal přes problémy. Pokud student chce více, existují také samostatné kurzy matematiky. Doposud to byl velmi dobrý program.

Doufám, že v době, kdy projdu těmito kurzy, dorazím k odpovědím na své problémy se selháním dílů a budu připraven na budoucí robotiku v oblasti elektroniky.

Krok 3: Školení a projekt robotiky

Ale tady je ta nejlepší část. Předchozí krok může být možná trochu suchý a nevděčný. (I když, jakmile jste za určitým bodem, BUDETE si moci vybrat vlastní díly, navrhnout vlastní obvod a postavit si, co chcete. Řekněme, že jste chtěli postavit (jen pro zábavu) rádiový vysílač a přijímač. Řekněte, že chcete, aby to bylo s vaší vlastní volbou frekvence a protokolu. Věděli byste, jak navrhnout vlastní obvody.)

Současně je třeba dělat něco jiného: kurz robotiky. Skutečný kurz robotiky.

(Pokud chcete, aby deska mikrokontroléru udělala svou vlastní věc (skládám řadu instrukcí, které by mohly být užitečné), samotná vývojová deska MSP432 je relativně levná kolem 27 USD. Můžete to zkontrolovat na Amazonu, Digikey, Newark, Element14 nebo Mouser.)

Stává se, že v poslední době společnost Texas Instruments vytvořila tak komplexní kurz. Výuková sada TI Robotics Systems. Nenechte se, prosím, oklamat částí „stavebnice“. To je waaaay víc než jen „postavit další malou robotickou stavebnici“. Podívejte se prosím na ten odkaz vážně.

Stálo mě to 200 USD za kompletní sadu. Můžete si také prohlédnout přiložené video, které jsem k tomuto kroku vložil.

Podívejte se na všechny tyto výukové moduly:

• Začínáme
• Modul 1 - Spuštění kódu na LaunchPadu pomocí CCS (moje pozorování z laboratoře 1)
• Modul 2 - Napětí, proud a výkon (generátor signálu a kapacitní pokyny zpracované z laboratoře 2)
• Modul 3 - ARM Cortex M (zde Lab 3 poznámky Instructable - porovnání sestavy s "C")
• Modul 4 - Software Design using MSP432 (video of Lab 4 notes, video #2 of Lab 4)
• Modul 5 - Regulace baterie a napětí
• Modul 6 - GPIO (podívejte se na Lab 6 Instructable, část 1, část 2 a část 3, ale se zaměřením na programování sestavení)
• Modul 7 - Konečné stroje (sestava Lab 7, část 1)
• Modul 8 - Propojení vstupu a výstupu
• Modul 9 - Časovač SysTick
• Modul 10 - Ladění systémů v reálném čase
• Modul 11 - Displej z tekutých krystalů
• Modul 12 - stejnosměrné motory
• Modul 13 - Časovače
• Modul 14 - Systémy v reálném čase
• Modul 15 - Systémy získávání dat
• Modul 16 - otáčkoměr
• Modul 17 - Řídicí systémy
• Modul 18 - Sériová komunikace
• Modul 19 - Bluetooth s nízkou spotřebou energie
• Modul 20 - Wi -Fi
• Soutěžte s výzvami

Toto video od TI může říci, co jsem chtěl vyjádřit mnohem lépe, než dokážu.

Krok 4: Použijte osnovy robotiky jako výchozí bod

I když to není snadné, nebo to není tak, jak je uvedeno, můžete rozšířit přednášky, laboratoře, aktivity atd., Které osnovy nabízejí.

Například jsem propojil některé další Instructables s tímto (viz předchozí krok se seznamem všech výukových modulů), kde jsem se pokusil buď rozšířit více s elektronikou (kondenzátory), nebo zkusit napsat kód v sestavení v kromě psaní v C.

Čím více se v programování sestavení vyznáte, tím lepším programátorem jazyků na vyšší úrovni můžete být; lepší možnosti, které v projektech uděláte.

Krok 5: Arduino Vs MSP432 (nedokončená výroba)

V té době jsem to opravdu nevěděl s jistotou, ale měl jsem ten dojem … tady je úryvek z článku, který to může vyjádřit lépe, než já:

Rozdíly mezi Arduino a MSP432401R: Nyní uvidíme, proč jsme vybrali MSP432 na rozdíl od velmi populárního Arduina. Programování a prototypování Arduina může být docela jednoduché díky všem dostupným API, ale pokud jde o lepší ovládání hardwaru, MSP432 má tu výhodu. S pomocí CCS můžeme nejen přistupovat k adresnímu prostoru MSP432, ale také my může měnit hodnoty různých registrů, což vhodně ovlivní různá nastavení. Arduino není jen mikrokontrolér, je to prakticky jako obal kolem mikrokontroléru. Arduino je jako vařený koláč, zatímco MSP432 je jako syrový pomeranč, který si musíme sami uvařit. Naštěstí to vyjasňuje různé aplikace obou z nich. V počátečních fázích lze použít Arduino, ale když se výkon stane kritickým, TI MSP432 funguje mnohem lépe díky kontrole hardwaru.

Tento úryvek je převzat odtud.

Krok 6: Raspberry Pi 3 B Vs MSP432 (nedokončená výroba)

Porovnání není opravdu spravedlivé, protože Pi je opravdu mikropočítač a MSP je mikrořadič.

Nicméně s T. I. Kurz Robotics Kit, používá se jako mozek robota.

Pi má evidentně mnohem více paměti.

Pi, který má Raspbian, není OS v reálném čase. Tato nevýhoda by mohla vstoupit do hry, pokud byste měli zájem o přesné měření (načasování) ze senzoru.

MSP na vývojové desce obsahuje dvě LED diody pro všeobecné použití (alespoň jedna, možná obě, jsou RGB) a deska také obsahuje dva univerzální momentové tlačítkové spínače.