Kreiranje robotske ruke ili Arduino robota za praćenje linije: Vodič za DIY entuzijaste

studenoga 06, 2024

S robotikom je moguće izgraditi razne zanimljive projekte, a među najpopularnijima su robotska ruka i robot za praćenje linije. Ovi projekti idealni su za entuzijaste u elektronici i robotici, jer pružaju priliku za učenje osnovnih principa poput upravljanja motorima, senzora i osnovnog programiranja mikrokontrolera. U ovom vodiču detaljno ćemo objasniti korake potrebne za izradu robotske ruke i robota za praćenje linije.

1. Robotska ruka: Osnove i planiranje

Robotska ruka je vrsta manipulatora koji može pomaknuti predmete ili izvoditi radnje slično ljudskoj ruci. Za početak, bitno je razumjeti osnovne dijelove robotske ruke:

Osnovne komponente robotske ruke

Servo motori: Osiguravaju precizno upravljanje svakim zglobom robotske ruke.
Mikrokontroler (npr. Arduino): Koristi se za programiranje i upravljanje radom ruke.
Struktura ruke: Obično se izrađuje od plastike, aluminija ili 3D printanih materijala.
Izvor napajanja: Obično se koriste baterije ili adapteri kako bi se napajali servo motori i mikrokontroler.

Planiranje strukture robotske ruke

Prije nego što započnete s izradom, odlučite koliko zglobova želite dodati. Tipična robotska ruka ima najmanje tri stupnja slobode (pokreti zapešća, lakta i ramena). Na raspolaganju su gotovi modeli, ali također možete kreirati i vlastitu strukturu koristeći materijale poput akrila, aluminija ili čak Lego kocki za osnovne projekte.

2. Izrada robotske ruke

Korak 1: Priprema potrebnih materijala i alata

Za izradu osnovne robotske ruke trebat će vam:

Arduino Uno ili sličan mikrokontroler
3–5 servo motora (ovisno o broju zglobova)
Napajanje (obično 5V za servo motore)
Konstrukcijski materijal (plastika, aluminij ili 3D isprintani dijelovi)
Lemilica, žice, vijci i odvijač

Korak 2: Sastavljanje konstrukcije

Prvo sastavite osnovu ruke koja će služiti kao stabilna osnova. To može biti obična ploča na koju ćete pričvrstiti motore.
Spojite servo motore za svaki zglob. Na primjer, jedan motor za rotaciju baze, jedan za pokret lakta, a jedan za zapešće.
Provjerite stabilnost konstrukcije i testirajte može li podnijeti težinu ruke.

Korak 3: Povezivanje servomotora s Arduinom

Svaki servo motor ima tri žice: napajanje, uzemljenje i signal. Spojite napajanje na 5V na Arduinu, uzemljenje na GND, i signalne žice na odgovarajuće digitalne pinove na Arduinu (npr. pinove 9, 10 i 11 za tri serva).

Korak 4: Programiranje robotske ruke

Otvorite Arduino IDE i unesite osnovni kod za upravljanje servo motorima. Ovdje je primjer kako upravljati servom na osnovu signala.

cpp
#include <Servo.h>

Servo baseServo;
Servo elbowServo;
Servo wristServo;

void setup() {
  baseServo.attach(9);
  elbowServo.attach(10);
  wristServo.attach(11);
}

void loop() {
  baseServo.write(90);    // Postavi bazu na srednji položaj
  elbowServo.write(90);   // Postavi lakat na srednji položaj
  wristServo.write(90);   // Postavi zapešće na srednji položaj
  delay(1000);
  
  baseServo.write(45);    // Okreni bazu
  elbowServo.write(45);   // Savij lakat
  wristServo.write(45);   // Savij zapešće
  delay(1000);
}

Korak 5: Testiranje pokreta robotske ruke

Nakon učitavanja koda, robotska ruka bi se trebala kretati prema zadanim pozicijama. Možete eksperimentirati s različitim kutovima kako biste prilagodili pokrete.

3. Robot za praćenje linije: Osnove i planiranje

Robot za praćenje linije jednostavan je robot koji koristi senzore za praćenje crne linije na bijeloj podlozi. Ovaj projekt je savršen za učenje o senzorima, motorima i osnovnom programiranju robota.

Osnovne komponente robota za praćenje linije

Šasija robota: Osnova robota koja uključuje kotače i motore.
DC motori: Koriste se za kretanje kotača.
Senzori linije (IR senzori): Očitavaju kontrast između linije i površine.
Mikrokontroler (Arduino ili sl.): Koristi se za obradu podataka senzora i upravljanje motorima.
Napajanje: Baterije koje napajaju motore i mikrokontroler.

4. Izrada robota za praćenje linije

Korak 1: Priprema materijala i alata

Za izradu robota za praćenje linije trebat će vam:

Arduino Uno ili drugi mikrokontroler
Šasija s kotačima i motorima
IR senzori (dva senzora za jednostavni robot)
L298N modul za upravljanje motorima
Baterija (npr. Li-ion)
Žice, vijci i odvijač

Korak 2: Sastavljanje šasije robota

Montirajte motore na šasiju i povežite ih s kotačima.
Učvrstite IR senzore na prednju stranu robota tako da budu blizu tla (na visini od oko 1 cm).
Postavite mikrokontroler na šasiju i osigurajte da je sve stabilno povezano.

Korak 3: Povezivanje senzora i motora s Arduinom

Povežite senzore linije s Arduinom na analogne pinove (npr. A0 i A1). Signalna žica senzora ide na Arduino, dok su GND i VCC povezani s napajanjem.
Povežite motore s L298N motor driver modulom i spojite ga s digitalnim pinovima Arduina kako bi mikrokontroler mogao upravljati smjerom i brzinom motora.

Korak 4: Programiranje robota

Učitajte osnovni kod u Arduino za praćenje linije. Kod za robota prati stanje senzora i na temelju toga pokreće ili zaustavlja motore.

cpp
int leftSensor = A0;
int rightSensor = A1;
int motorLeftForward = 3;
int motorLeftBackward = 4;
int motorRightForward = 5;
int motorRightBackward = 6;

void setup() {
  pinMode(leftSensor, INPUT);
  pinMode(rightSensor, INPUT);
  pinMode(motorLeftForward, OUTPUT);
  pinMode(motorLeftBackward, OUTPUT);
  pinMode(motorRightForward, OUTPUT);
  pinMode(motorRightBackward, OUTPUT);
}

void loop() {
  int leftState = digitalRead(leftSensor);
  int rightState = digitalRead(rightSensor);

  if (leftState == HIGH && rightState == LOW) {
    // Skreni lijevo
    digitalWrite(motorLeftForward, LOW);
    digitalWrite(motorRightForward, HIGH);
  } else if (leftState == LOW && rightState == HIGH) {
    // Skreni desno
    digitalWrite(motorLeftForward, HIGH);
    digitalWrite(motorRightForward, LOW);
  } else {
    // Prati liniju
    digitalWrite(motorLeftForward, HIGH);
    digitalWrite(motorRightForward, HIGH);
  }
}

Korak 5: Testiranje robota

Postavite robota na stazu s crnom linijom na bijeloj podlozi. Robot bi trebao automatski pratiti liniju. Ako robot skreće s linije, prilagodite osjetljivost senzora ili brzinu motora u kodu.

5. Optimizacija i prilagodba robota

Nakon što osnovni sustav funkcionira, možete optimizirati i prilagoditi robota za bolje rezultate.

Optimizacija robota za praćenje linije

Povećanje broja senzora: Dodavanje dodatnih senzora može poboljšati preciznost.
Prilagodba brzine: Prilagodite brzinu motora tako da robot stabilno prati liniju.
Kalibracija senzora: Provjerite radi li svaki senzor ispravno i prilagodite prag osjetljivosti.

Prilagodba robotske ruke

Poboljšanje strukture: Koristite kvalitetnije materijale kako biste osigurali stabilnost.
Dodavanje dodatnih servo motora: Omogućuje složenije pokrete.
Razvoj korisničkog sučelja: Omogućuje lakšu kontrolu robotske ruke putem aplikacije ili daljinskog upravljanja.

6. Zaključak

Kreiranje robotske ruke i robota za praćenje linije odličan je način za ulazak u svijet robotike. Oba projekta nude mnogo prilika za eksperimentiranje i učenje o radu motora, senzorima i programiranju. Robotska ruka pruža priliku za rad s preciznim pokretima i kontrolom zglobova, dok je robot za praćenje linije sjajan primjer autonomnog vozila koje reagira na okolinu.

Ovi projekti, uz malo prilagodbe i optimizacije, mogu postati dio složenijih robotskih sustava. Uživajte u stvaranju, testiranju i prilagodbi robota, te istražite svijet DIY robotike!

Resonator