Proiektu hau 3D-n inprimaturiko piezas osaturiko eta wifi bidez kontrolaturiko robot humanoide batean oinarritzen da. Arduino NANO baten bidez kontrolatzen da, beraz programatzeko Arduino IDE erabiltzen da.
Proiektuari buruzko informazio guztia GitHub-en.
Ikasturte honetan ere ikasleek proiektu ikusgarriak egin dituzte. Proiektu hauek bi urtetako ikasketen ondorioak dira eta bertan ikusten dira elektronikako ikasleek lortzen dituzten doai ezberdinak. Zorionak guztioi, sekulako lana.
En este vídeo se muestran los proyectos que se han realizado los alumnos de 2020-2021. Estos proyectos son el resultado de dos años de aprendizaje y en ellos podemos ver las diferentes habilidades que adquieren los alumnos de electrónica.
Bideoaren azalpenean, proiektuen sekuentzia eta azalpen linkak dituzue. En la descripción del vídeo mostramos la secuencia del vídeo y los links de los proyectos.
.
Ondoren, proiektuaren memoria irakurri ahal izango duzue eta nahi izanez gero, fitxategiak deskargatu ahal izango dira.
.
.
1. LABURPENA
.
.
2. PROIEKTUAREN PLANGINTZA
1. Teknologia ezberdinen alternatibak
a. Komunikazioa ezberdinak
b. Sentsoreak
2. Erabaki hartzea
3. Programazioaren garapena
a. Python
b. Arduino
4. Zirkuituaren probak
5. Datu basearekiko konexioa
6. Dronaren emisoraren konfigurazioa
7. Misio autonomoaren probak
8. PCB-aren diseinua
a. Eskemaren diseinua
b. PCB-are diseinua
c. PCB-aren fabrikazioa
9. Prototipoaren konstrukzioa
a. Kokapena eta soldaketa
b. Abiaraztea
.
.
3. TEKNOLOGIAREN EGOERA
Raspberry Pi 2:
ErleBrain:
GPS-brujula (UBLOX):
Sentsoreak:
Proiektu honen funtsa sentsoreetan dago. Helburua neurketa zehatzagoak egitea delako, drona erabiliz negutegiko puntu ezberdinetan datuak hartuz.
Erabilitako sentsoreak negutegi batean funtsezkoak diren parametroak neurtzen dituztelako aukeratu dira.
..
4. PROIEKTUAREN DEFINIZIOA
Proiektu hau hasieratik bi zatitan banatuta egon da:
1. Lehenengo zatian sentsoreen neurketak hartzen direnetik hauek interneteko base datura bidali arteko prozesua da. Sentsoreak ATmega328-ra pinetara konektatuak daude. Hauek dira erabilitako sentsoreak:
a. Tenperatura eta hezetasun sentsorea
b. Erradiazio sentsorea
c. Argitasun sentsorea
d. CO2 sentsorea
.
.
5. AURREKONTUA
.
.
6. PROTOTIPOAREN GARAPENA
Atal honetan prototipoa garatzeko garaian jarraitu diren urratsak azalduko dira:
6.1. Simulazioak
.
6.2. Material bilketa
• 1 x Arduino UNO
• 3 x Potentziometro
• 1 x Tenperatura/Hezetasun sentsorea
• 1 x Argitasun sentsorea
• 1 x Erradiazioa sentsorea
• 1 x CO2 sentsorea
• 1 x USB adaptadorea
6.3. Kableatu eta programazio frogak
Aurrerago aipatu den bezala, proiektu hau bi zatitan bana daiteke (sentsoreen irakurketarena eta internetera bidaltzekoarena). Ondorioz, programatzeko bi hizkuntza erabili behar izan dira. Hala nola, Arduino programatzeko bere hizkuntza erabili da eta Raspberry programatzeko berriz, Python eta ROS hizkuntzak erabili dira.
6.3.1. Sentsoreen irakurketa Arduino bidez
Simulazioak ondo funtzionatu arren, oso garrantzitsua da zirkuitu guztia muntatzea. Horretarako, protoboard batean proiektuan erabiliko diren osagai guztiekin.
Programazioari dagokionez, Arduinoko programa ondo ulertzeko helburuarekin, ondorengo fluxu diagrama aurkezten da:
Zati honetan erabilitako erreminta «Arduino Sketch» programa izan da.
.
6.3.2. Internetera datuak bidaltzea Raspberry bidez
.
6.3.2.1. ROS
ROS siglek Robot Operative System esan nahi dute ingelesez. Kode irekiko meta-sistema eragile bat da eta Open Source Robotics Foundation (OSRF) erakundeak mantentzen du. Ondorengo zerbitzuak eman ditzake:
.
ROS erabili ahal izateko urrats garrantzitsuenetako bat, aurrez ezarritako karpeta estruktura bat sortzea da.
Hainbat instrukzioen bitartez egiten da, baina hau ikusi ahal izateko, deskargatu memoria osoa proiektuaren Site-an. Ondoren, Raspberryko programaketaren planteamendua egin da. Hiru zati izango dira:
Proiektu honetan, erregularitate rally bateko kontrol puntuen datuak irakurtzeko eta denbora basera bidaltzeko rezeptore eta emisore bat sortuko dugu. GSM teknologia erabiliz datuak base batera bidaliko ditu, datua izatean.
.
Gizakia sortu zenetik, edo pentsatzeko eta arrazoitzeko gaitasuna lortu zuenetik behar asko asetzeko lana egin izan du urte guzti hauetan. Gizakiaren sorreran, behar horiek subsistentzia beharrak ziren (osasuna, elikadura…), beraien eiza estrategiak eta landatze sistemak hobetzen joan ahala beraien artean babes beharra sustatu zen.
Gizakiaren existentzia luzatu den heinean beharrak handitzen joan dira, botere sistema oso garatuak sortuz, familiaren behar sentimendu handi bat …
Behar edo nahi guzti hauen azpitik pertsona askoren griña mugitzen duen behar bat dago, kronometrajearena. Gizakiak denbora kalkulatzeko eskala sortu zuenetik milaka txapelketa egin dira. Txapelketa horietan denbora da balio duen bakarra, ez dira beraien artean lehiatzen, denboraren kontra baizik, partaide bakoitzak ahal duen denbora honenean egin behar du bere zeregina, partaide guztiek bukatzean, denborak hartu eta sailkatu egiten dira. Sistema hau kirol desberdinetan erabiltzen da, kirol edo txapelketa bakoitzaren ezaugarriak oso desberdinak direnez kronometraje sistemak ezaugarri horietara moldatu egin behar dira.
Aurrean dugun proiektua, erregulartasun rally baten baliza sistema sortzearena da. Proiektu honen ideia, rallytan dauden GPS- en exaktitude faltarengaik eta denboren kudeaketa txarrarengaitik sortua izan da.
Gaur egun, denboren zehaztasun oso zehatza izatea oso garrantzitsua da irabazleak zeintzuk diren jakiteko. Akatsik txikiena emaitzak gaizki ematea egin dezake.
Erabiltzen den GPS teknologiak 1-3 metroko errorea du, teknologia militarra erabiltzen duelako; horregatik sistema erabiliena, posizio eta denbora gestiorako balizak dira. Ideia sistema hau erabiltzea da, GSM teknologia baliatuz, baina aldaketak eginez eta hobetuz.
Gaur egun erabiltzen den sistema nahiko bakuna da; baliza hartzaile bat erabiltzen da, beste balizak “baliza tonta” bezala ezagutzen dira, beraien funtzioa denborak gordetzearena delako, transmititu behar gabe.
Proiektua ez da 0 tik hasiko, teknologia asmatuta dagoelako, baina ez hobetuta. Teknologiaren abantailak aprobetxatuz, hobetzea eta zehaztazun handiagokoa egitea espero dugu. Hobekuntzak aurrera eramateko hasieratik hasiko gara.
Lehendabizi, dagoen teknologia kopiatu egingo da hobeto ulertzeko; esan beharra dago aurreko urtean poiektu honekin hasi zirela eta informazioa lortzeko erraztasuna daukagula. GPS-rekin hasi baino lehen baliza sistema egin behar dugu, orain arte egon den teknologia ulertzeko.
Baliza egin ondoren, datuen transmisioa egiten saiatuko gara GSM tekonologia baliatuz. Datu hauek, balizatik kontrol ordenadorera iritsi behar dira.
Honen ondoren, segurtasun sistema bat gehituko zaio, istripuen kontrola izateko eta beharrezkoa izanez gero pilotuarekin komunikazioan jarriko gaituen irrati sistema bat edukiz.
Istripu bat izanez gero, txapelketaren zuzendariari mezu batekin abisatuko zaio noiz eta non izan den istripua, beharrezkoak diren neurriak hartzeko. Honetarako abisu (ohar) aplikazio bat sortuko dugu.
Hardware guzti hau kotxe barruan egongo da, bere baitan, kronometrajea eta sarrera-irteerako datuak programatuta edukiko dituen ARDUINO NANO bat izango du. Baita ere, infrarrojo sistema eta GSM txartela eramango du.
Balizaren paretik pasatu ondoren kotxeak denbora gordeko du eta GSM bidez, informazio hori txapelketaren kontrol taldeari bidaliko dio.
.
Proiektu honetan murgildu baino lehen, bukaeran lortu nahi dugun emaitzaren analisi bat beharrezkoa dugu;
.
2.1. Emaitzak
Proiektu hau bukatu ondoren izan ditzazkeen eraginak denbora luzean eta motzean:
– Karreren gestioaren aldaketa handia.
– Datoak transmititzeko orduan segurtasun handiagoa.
– Istripu baten kasuan, asistentzia eta laguntza hobekuntza.
– Mundu mailan sistema garrantzitsu baten hobekuntza.
.
2.2. zereginak
Proiektu hau aurrera eraman ahal izateko zeregin batzuk bete behar dira:
-Teknologiari buruzko informazioa aurkitu (ikertu)
-Merkatuaren balorazioa, proiektuaren bideragarritasuna aurkituz, prezioa ahalik eta gehien jeitsiz.
-Teknologia ahalik eta gehien hobetuz, ahal den denbora zehatzena lortuz.
-Asistentzia hobetu istripu batean.
.
2.3. Helburua
Hauek izango dira gure proiektua egiterakoan lortu nahi ditugun herburuak, rally-en baldintzetarako sentsore aproposa izateko.
2.3.1. Zehaztasuna
Gure mikokontroladorearen erlojua erabiliko dugu, gure denbora sistema ahalik eta zehaztasun handiena izateko.
2.3.2. Flexibiltatea
Gure sistema flexibilitatea izango du. Hu da partaideak, kontrol puntuak edo denbora lortzea martxarekin konfigurablea izan behar du. baita ere lasterketa hasia egotean dena konfigurablea izatea.
3.3.3. Malgutasuna
Sistema fidagarria izan behar du. GSM teknologia erabiliko dugunez, gerizpe guneak egongo den tokietan ezingo ditugu balizak jarri, hori dela eta, lasterketa izan baino lehen GSM teknologiarentzako seinale ona non dagoen ikusi beharko dugu.
Honetaz gain, gure balizak eta hartzaileak eramango dituzten bateriak kalkulatu beharko ditugu arazorik ez egoteko.
2.3.4. Operatibitatea
Gure sistema, karretera ondoan dauden balizak eta kotxean eramango diren hartzaileak sortzen dute. Autoa balizatik pasatzean, atxabitxi-aren izpiaren seinalearen sarrera eta irteera hartuko du. Guk nahiko dugun debora, horien arteko media izango da. Metodo honekin neurketa erroreak saihestuko ditugu.
.
Gure proiektua aurrera eramateko, atal desberdinetan banatuko dugu, produktuaren erabilpenaren garrantziaren arabera. Lehendabizi sortu behar ditugun produktuak, kontrol puntua eta hartzailea dira, gero mezua bidali beharko dugu, piramidean dokumentatu dugun bezala. Beraz deskribapen teknikoa piramidean bezala ordenatuko dugu.
.
3.1. Kontrol puntua
Atal hau egiteko, ATMEGA328 batekin egingo dugu, eta seinalea igorle infragorri batekin sortuko dugu. PCB-a ere sortu beharko dugu gure balizarentzako.
Baliza, tramoan zehar ipiniko da trafiko seinale baten atzean, beraz bere tamaina seinalearen postearen atzean kamuflatzeko egokia izan beharko da.
.
3.2. Hartzailea
Gure hatzailea sortzeko, beste ATMEGA328 bat erabiliko dugu. Baina kasu honetan, GSM shield-a gehituko diogu, gure auto partaidea kontrol puntutik pasatzerakoan, hatzaileak momentuan autoak daraman denborarekin mezu bat bidaltzeko kontrol ordenagailura.
3.2.2. Mezua bidali
GSM shield-ren bidez, gure hatzailea autoaren denbora jakitean, komunikazio mugikorretako sistema orokoretik (GSM) denbora hori mezu bezela bidaliko du gure ordenagailura. Ordenagailu hori telefono batetara konektatuta egon beharko du.
Informazio gehiago eskuratu ahal izateko, azpian aurkitu dezakezuten link-ean sartu.
https://sites.google.com/a/fpdonbosco.com/15-16-2me3-taldea4/home/rally-precisions
Proiektu honen helburua jendetza handiko jazoeratan iragarkiak ahalik eta jende gehienari iritsi ahal izatea da, baina baita ere ingurugiroko datuak hartu eta imaginak denbora errealean gure Android gailura bidaltzea.
Zeppelina Wifi bidez dago konektaturik Android gailu mugikorrera. Android gailuan Zeppelina kontrolatzeko sortutako aplikazio bat egozten da, aplikazio honen bidez Zeppelinarekin interaktuatu ahal izango dugu.
Aplikazio honek Zeppelinaren kontrolaz gain beste ainbat datu ere erreztuko dizkigu, horietatik garrantzitsuena denbora errealean jasotako bideoa da.
RaspZeppelinaren egituran Raspberry Pi bat dago kontrolaz arduraturik. Raspberry Pi bat, Hardware libreko SBC bat da eta Linuxen oinarrituriko sistema eragilea erabiltzen du. Sofwar hau librea denez, proiektu honentzako aproposa da gure nahietara egoki baitezakegu. Raspberriaren funtzio nagusiak ondorengoak dira: Arduino mikrokontrolatzaileari egin beharrekoa adieraztea, Acces Point bezela jokatzea gailu mugikorrarekin wifi konexioa lortzeko eta kamararen kontrolaz arduratzea. Wifi konexia lortzeko Wi-Pi wifi moduloa erabili da.
Raspberry Piaren aginduak Arduino Mega plakara doaz. Arduino Mega ATmega2560 mikrokontrolagailu batetan oinarrituriko plaka bat da. Plaka honek agindu bakoitzeko irteera bat edo beste aktibatuko du bere barnean duen programari esker.
Arduino plakak azkenik aktuadoreei bidaliko die agindua. Aktuadoreak RaspZeppelinaren norabidea eta kameraren kontrola erregulatuko dute. 5V-ko bi servomotorek kameraren angelua eta propultsio servoen angelua kontrolatuko dute. 5V-ko ak direnez zuzenean lotu daitezke Arduino Megarekin. Beste bi brushless motore RaspZeppelinaren propulsioaz arduratuko dira. Hauek Arduino plaka eta beraien artean control etapa bat dute, ESC zirkuito elektroniko bat. Azkenik RaspZeppelinaren norabidea kontrolatzeko DC-ko 5v-ko motore bat hau isatsan dagoenez RaspZeppelina altuera konstate batean geldirik egonik bere Z ardatzarekiko biratzea ahalbidetzen du. Zuzenki polarizatzen denean zentzu batean biratzen du eta alderantziz polarizatzean beste alderuntz biratzen du.
Hurrengo lerroetan proiektua gartzeko eman ditugun pausuak:
1. Eskemaren edizioa eta Zirkuituaren simulazioa:
RaspZeppelinaren Arduinoko programa simulatzeko, Isis-en sortutako eskema bat beharrezkoa da programan egon daitezkeen akatsak aurrez topatzeko. Isis-eko programak serboak zuzenean konektatzea onartzen duen arren, brushless motoreen eta Arduinoaren artean, ESC etapa bat beharrezkoa da.
2. PCB-aren fabrikazioa:
Areseko PCB-a método mekaniakoren bidez eraiki da. Areseko artxiboa, .LYT izeneko extensioa dauka, baina extensio hau irakurezina da Board Master programan. Artxiboa egokitzeko CircuitCam-en .LMD extensiora pasa da, Board Master-ek irakur ahal dezan. Board Masterren LPKF-aren lan sistema konfiguratzen da eta fresatu beharrekoa adierazten zaio LPKF-ari.
Lehenik eta behin zuloak egiten dira metalizatu ahal izateko, metalizatu prosezua pasa eta gero, berriz LPKF-ra eramaten dugu plaka, bi aldeetako pistak egiteko.
3. Konponenteen kokapena eta soldadura:
Behin PCBaren plaka eraikita, konponenteak jarri eta soldatu dira, ondorengo argazkian eraikitako Shiedaren irudi bat.
4. Arduinoren programazioa:
#include <Servo.h>
Servo servokamera; //altuera kontrolatzeko servoa
Servo servoaltuera; //kamera kontrolatzeko servoa
Servo esc7; //nombramos el esc7. Aurrera
Servo esc8; //nombramos el esc8. Aurrera
int motor1=6; //Direccion
int motor2=5; //Direccion
float bateria=A1; //asignamos al pin A1 la entrada de la bateria
int estadobateria=0;
int ledbateriabaja=4; //asignamos el pin 4 a los led bateriabaja
float estadobateriav;
int F=’J’;
int kamerakontrol =500; //Poner servo de camara en posición «0»
void setup (){
servoaltuera.attach(10); //asignamos el pin 10 al servoaltuera
servokamera.attach(9); //asignamos el pin 9 al servokamera
esc7.attach(7); //asignamos el pin 7 al esc11
esc8.attach(8); //asignamos el pin 8 al esc12
pinMode(motor1, OUTPUT); //Direccion
pinMode(motor2, OUTPUT); //Direccion
pinMode (A1,INPUT); //pin analogico para control bateria
pinMode (4,OUTPUT); //pin para encender leds de aviso
esc7.write(0); //Armamos el esc11 enviandole «0»
esc8.write(0); //Armamos el esc12 enviandole «0»
delay (1000);
esc7.write (20); //Le enviamos «20» y se escucha un pitido
esc8.write (20); //Le enviamos «20» y se escucha un pitido
delay(1000);
Serial.begin (9600);
digitalWrite(ledbateriabaja,LOW);
}
void loop(){
estadobateria = analogRead(bateria); //leer bateria y escribir en estadobateria
estadobateriav = estadobateria * (5.0 / 1023.0); //conversión de lectura
if(estadobateriav < 4.18){
digitalWrite(ledbateriabaja,HIGH);
//mandar informacion a raspi
}
else{
digitalWrite(ledbateriabaja,LOW);
}
Serial.print( » «);
Serial.println( » «);
Serial.print(estadobateriav); //escribe en purto serial valor de la bateria
if (Serial.available() > 0) {
F = Serial.read();
}
switch(F){
case ‘A’:
mover(90,40,40,0,0); //A letra ASCII, gora juteko
break;
case ‘B’:
mover(180,40,40,0,0); //B letra ASCII, behera juteko
break;
case ‘C’:
mover(45,40,40,0,0); //C letra ASCII, aurrera juteko
break;
case ‘D’:
mover(135,40,40,0,0); //D letra ASCII, atzera juteko
break;
case ‘E’:
mover(0,20,20,255,0); //E letra ASCII, eskubira juteko
break;
case ‘F’:
mover(0,20,20,0,255); //F letra ASCII, ezkerrera juteko
break;
case ‘G’:
mov_camara(1,50); //G letra ASCII, kamera behera juteko
break;
case ‘H’:
mov_camara(0,50); //H letra ASCII, kamera gora juteko
break;
case ‘I’:
mov_camara(1,0); //I letra ASCII, kamera GERATU
break;
case ‘J’:
mover(0,20,20,0,0); //J letra ASCII, dena gelditzeko
break;
}
}
/************************************************************
funcion para control del movimiento del Zepellin
Le pasamos 5 parametros:
ang_motores (0-180)
vel_esc7 (20-180)
vel_esc8 (20-180)
motor_cola_izq (0-255)
motor_cola_dch (0-255)
***********************************************************/
void mover(int ang_motores,int vel_esc1,int vel_esc2,int motor_cola_izq,int motor_cola_dch ){
servoaltuera.write(ang_motores);
esc7.write(vel_esc1); //Damos marcha al motot a «90»
esc8.write( vel_esc2); //Damos marcha al motot a «90»
analogWrite(motor1, motor_cola_izq); //Direkzioa 0ra
analogWrite(motor2, motor_cola_dch); //Direkzioa 0ra
}
/***********************************************************
función para control del movimiento de la camara
Le pasamos dos parametro:
direccion (1 –> suma , 0 –> resta)
var_angulo (0 a 50)
************************************************************/
void mov_camara (int direccion, int var_angulo) {
if(direccion==1){
kamerakontrol = kamerakontrol + var_angulo;
}
else{
kamerakontrol = kamerakontrol – var_angulo;
}
servokamera.writeMicroseconds (kamerakontrol);
delay (500);
}
4. Android Aplikazioa:
Eclipse programa erabiliz, edozein mugikor edo tabletekin Zeppelina guidatu ahal izateko aplikazio bat garatu dugu. Tablet bertatik Zeppelina guztiz gidatzeaz gain, bideoa ikusi daiteke eta argazkiak atera ere bai.
5. Materialen metaketa:
• Arduino mega 2560
• Raspberry-py
• Raspberry-ren kamera
• 2xBrushless motore
• 2xESC
• Servo Motor
• Micro Servo
• Arduino megarentzat Shield-a
• 3xDiodo led
• 1xInterruptore
• 1xResistencia 10K
• 3xResistencia 330 ohm.
• 2xBaterias lipo de tres celdas y 2200mA
• H Zubia
6. Prototipoaren kableaketa eta froga:
Behin servo guztiak eta korronte zuzenezko motorea kontrolatutak dauzkagunean, denak elkarrekin frogatzera pasako gara.
7. 3D Osagaien diseinu eta fabrikazioa:
3D inpresoran sortutako konponenteak asko izan dira RaspZeppelinean. Serboen kontrolarako engranaiak, brushlessak eje transmisorera lotzeko piezak, zeppelinaren hegalak, isatseko motorraren gurutze hegalak, elektronika sartzeko gondola, gondolaren ankak eta kamera lotzeko kutxa.
Diseinatu ditugun pieza guztien .stl artxiboak blog-aren bukaerako link-aren barruan daude.
8. Heliorekin betetzea:
Heliorekin puzteko orduan, kontuz ibili behar da helio botilak presio handia duelako barruan eta gaizki erabiltzea oso arriskutsua delako.
9. Lehenengo hegalaldiak:
Azkenik, frogatzeko hegalaldi frogak egin ditugu funtzionamendua ona delako bermatzeko.
Deskargatu proiektuko artxiboak.
RSS blog