खरोंच से हेक्सापोड विकसित करें (भाग 6) - 3 डी प्रिंटिंग में संक्रमण

सभी को नमस्कार! हेक्सापॉड का विकास सक्रिय रूप से जारी है और यह फर्मवेयर के लिए डिजाइन और योजनाओं में मूलभूत परिवर्तन दिखाने का समय है। नए इलेक्ट्रॉनिक्स और आवास के लंबे डिजाइन के परिणामस्वरूप नए लेखों की रिहाई में एक बड़ा विराम था। सिद्धांत रूप में, यह लेख होगा, जैसा कि हमेशा बहुत सारी तस्वीरें होती हैं।

विकास के चरण:
भाग 1 - डिज़ाइन
भाग 2 - विधानसभा
भाग 3 - किनेमैटिक्स
भाग 4 - गणित के विषय और क्रम
भाग 5 - इलेक्ट्रॉनिक्स
भाग 6 - 3 डी प्रिंटिंग के लिए संक्रमण

कुछ सामान्य बिंदु

मैंने परियोजना को एक नया नाम दिया, क्योंकि वर्तमान में व्यावहारिक इसके बारे में कुछ भी नहीं बोलता है। वास्तव में, SKYNET एक आकाशीय नेटवर्क है, ठीक है, या ऐसा कुछ (आकाश - आकाश, शुद्ध - नेटवर्क)। इस मामले में, कोई नेटवर्क नहीं है, और इससे भी अधिक आकाश।

नया नाम AIWM (कृत्रिम बुद्धिमत्ता वॉकिंग मशीन) - कृत्रिम बुद्धिमत्ता वाली वॉकिंग मशीन है । बुद्धि की कीमत पर, यह बहुत जल्दी है, लेकिन अचानक मैं इस बिंदु पर रह सकता हूं :)

मैंने वर्तमान विशेषताओं के वर्णन के साथ एक छोटा डेमो किया (नए डिज़ाइन का पूर्वावलोकन 2 मिनट से शुरू होता है)।

क्रियात्मक परिवर्तन

रीडिज़ाइन के दौरान, कई विचार और जटिलताएँ पैदा हुईं। कई अनावश्यक भागों को हटा दिया गया और नई कार्यक्षमता जोड़ी गई। यहां उन बदलावों की एक सूची दी गई है जिन्हें लागू करने की योजना है:

1. मल्टीप्रोसेसर आर्किटेक्चर। वर्तमान में 3 MCU की योजना बनाई गई है: मशीन विज़न कंट्रोलर (ब्रॉडकॉम BCM2835), पावर कंट्रोलर (STM32F030), हेड कंट्रोलर (STM32F373);
   
   • मशीन विज़न कंट्रोलर रेडी-मेड रास्पबेरी पाई ज़ीरो मॉड्यूल है और यह कैमरे से वस्तुओं के संग्रह, प्रसंस्करण और मान्यता में संलग्न होगा। इसके लिए आवश्यक सभी हार्डवेयर इससे जुड़े हुए हैं। दास मोड में मोडबस प्रोटोकॉल का उपयोग करके संचार किया जाता है;
   • पावर कंट्रोलर एक शक्तिशाली (250W तक) DC-DC है जो संचार के माध्यम से मक्खी पर आउटपुट वोल्टेज को समायोजित करने की क्षमता रखता है। यह हेक्सापॉड के सभी इलेक्ट्रॉनिक्स को शक्ति प्रदान करता है और इसका दिल है। शायद भविष्य में यह 7.4V से ड्राइव की प्रत्यक्ष बिजली आपूर्ति पर स्विच करना संभव होगा, लेकिन अली पर भी ऐसे ड्राइव काफी महंगे हैं। दास मोड में मोडबस प्रोटोकॉल का उपयोग करके संचार किया जाता है;
   • इस आर्किटेक्चर में हेड कंट्रोलर लिंक है। वह गति प्रसंस्करण में लगा हुआ है और बाहरी दुनिया के साथ संचार के लिए एक इंटरफ़ेस प्रदान करता है। दास मोड (बाहरी दुनिया) और मास्टर (इंटरप्रोसेस संचार) में मॉडबस प्रोटोकॉल के अनुसार संचार किया जाता है;
2. यदि रास्पबेरी पाई ज़ीरो के पर्याप्त मुक्त संसाधन हैं, तो वीडियो स्ट्रीमिंग समर्थन, या दृष्टि की रेखा के बाहर नियंत्रण के लिए वाईफ़ाई छवि हस्तांतरण;
3. ब्लूटूथ पर नियंत्रण स्थानांतरित करने का निर्णय लिया गया (तैयार BLE-UART HM-10 पुल का उपयोग किया जाएगा), क्योंकि वीडियो पैनल को नियंत्रण कक्ष में प्रसारित करने के लिए WIFI पहले से ही सैद्धांतिक रूप से व्याप्त है। इसके अलावा, मैं दूरस्थ सर्वर से फ़्लाई पर फ़र्मवेयर या कॉन्फ़िगरेशन को अपडेट करने में सक्षम होना चाहता हूं, और यदि आप संचार के लिए वाईफ़ाई का उपयोग करते हैं, तो आप अब ऑनलाइन नहीं होंगे;
4. आरजीबी का प्रबंधन अंधेरे में रोशन करने के लिए सामने की ओर एलईडी करता है और साथ ही एफडब्ल्यू की स्थिति दिखाता है;
5. स्पर्श सेंसर पैरों की संरचना में एकीकृत होते हैं, जो अधिक बुद्धिमान आंदोलन एल्गोरिथ्म की अनुमति देगा;

हेड कंट्रोलर या कंट्रोल बोर्ड

मैं वर्तमान सैंडविच बोर्ड से थक गया था, और डिजाइन में नए नवाचारों को ध्यान में रखते हुए एक नया नियंत्रण बोर्ड तैयार करने का निर्णय लिया गया था। डिजाइन की प्रक्रिया में, डिस्प्ले को बाहर फेंक दिया गया (वास्तव में, इसके लिए क्या है, उसे वहां की जरूरत है) और एक अल्ट्रासोनिक रेंज मीटर (तब गुआनो)। रास्ते के साथ, मैंने अंततः Arduino से छुटकारा पाने के लिए STM32F373 में जाने का फैसला किया, और इस प्रोसेसर में FPU की उपस्थिति अच्छी तरह से थी, यह वास्तव में इसे स्थापित करने के लिए विचार करता है।

सर्किट और अनुरेखण को खींचने के एक सप्ताह के बाद, बोर्ड का एक इलेक्ट्रॉनिक प्रोटोटाइप दिखाई दिया। कुल मिलाकर, डिजाइन करने में 20 घंटे लगे। त्रुटियों के संभावित स्रोतों की संख्या को कम करने के लिए, नए इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक क्रमिक संक्रमण की योजना बनाई गई है। इस मामले में, पहला नियंत्रण योजना पुराने बिजली बोर्ड के साथ मिलकर शुरू की जाएगी।

वर्तमान एंड्रॉइड सॉफ़्टवेयर की संगतता के लिए, WIFI-UART पुल के तहत एक पदचिह्न प्रदान किया जाता है, जिसे अब प्रोटोटाइप में उपयोग किया जाता है। बोर्ड के स्क्रीनशॉट नीचे दिखाए गए हैं (WIFI-UART को 3D दृश्य में हटा दिया गया है, क्योंकि Altium किसी कारण से पूरी तरह से एक रंग में अपने मॉडल को प्रदर्शित करता है)। वास्तव में, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि संचार के लिए क्या उपयोग किया जाए - मुख्य बात यह है कि इंटरफ़ेस आउटपुट में UART है।




बोर्ड पर निम्नलिखित कनेक्टर प्रदान किए गए हैं:
- मुख्य बिजली की आपूर्ति प्रत्येक सेल के वोल्टेज की निगरानी की संभावना के लिए बैलेंसिंग कनेक्टर से 12 वी + संपर्क है, इसके आधार पर, आप बैटरी से जुड़े प्रकार (कोशिकाओं की संख्या) का भी निर्धारण कर सकते हैं;
- सर्वो के लिए पावर बोर्ड को सिग्नल संचारित करने के लिए एक कनेक्टर;
- मशीन विजन कंट्रोलर और पावर कंट्रोलर के लिए कनेक्टर्स;
- सामने आरजीबी एलईडी को नियंत्रित करने के लिए कनेक्टर;
- अंगों पर स्पर्श सेंसर के लिए कनेक्टर्स;
- पीजो एमिटर को जोड़ने के लिए एक कनेक्टर। यह माना जाता है कि ट्वीटर में पहले से ही एक नियंत्रण सर्किट है, और हम केवल शक्ति को स्विच करते हैं।

सब कुछ काफी सरल है और एसटीएम के लिए आगे बढ़ना दर्द रहित होना चाहिए। मैंने सफलतापूर्वक कोड डिजाइन किया है और यह परिधीय रजिस्टरों के साथ काम करने वाले ड्राइवरों को बदलने के लिए पर्याप्त है।

पावर कंट्रोलर

जैसा कि इलेक्ट्रॉनिक्स में मेरा अनुभव बढ़ा, परीक्षण और त्रुटि के एक समूह के माध्यम से, मैं आखिरकार डीसी-डीसी को समझने में सक्षम था। वास्तव में, वहाँ कुछ भी जटिल नहीं है, मुख्य बात यह जानना है कि कुंडल कैसे काम करता है और वास्तव में वहां इसकी आवश्यकता क्यों है।

एक शक्तिशाली भार को नियंत्रित करने के लिए, जो इस मामले में 12-15 ए की औसत खपत के साथ 18 ड्राइव है, साधारण डीसी-डीसी की तुलना में अधिक कुशल कुछ की आवश्यकता है। एक नियम के रूप में, उन में अड़चन डायोड है, जो उच्च धाराओं पर कमरे को गर्म करना शुरू कर देता है। ड्राइव की आपूर्ति वोल्टेज 12V तक के इनपुट वोल्टेज के साथ 6V है, इस मामले में डायोड ~ ~ 50% चक्र (वोल्टेज ड्रॉप और अन्य खुशियों को ध्यान में रखे बिना एक मोटा अनुमान) काम करेगा। तदनुसार, जब एक स्कोटी डायोड का उपयोग कर रहे हैं, तब भी इसके लिए आवंटित शक्ति गर्मी लंपटता के बारे में सोचना शुरू करने के लिए पर्याप्त होगी।

सिंक्रोनस डीसी-डीसी बचाव में आते हैं, जिसमें डायोड के बजाय एक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर का उपयोग किया जाता है। अच्छे ट्रांजिस्टर के साथ, चैनल प्रतिरोध काफी कम गर्मी उत्पादन के बिना बड़ी धाराओं को चलाने के लिए पर्याप्त है। एसिंक्रोनस DC-DC और सिंक्रोनस के बीच मुख्य अंतर नीचे दिखाए गए हैं:


सामान्य तौर पर, सूचना का एक गुच्छा पढ़ने के बाद, मैंने अंततः आवश्यकताओं पर फैसला किया:

• रेटेड मोड में 20A तक धाराओं को चलाने की क्षमता;
• सामान्य ऑपरेटिंग मोड के उल्लंघन में आपातकालीन मोड में संक्रमण: कॉइल की ओवरहिटिंग या संतृप्ति, पावर स्विच की ओवरहीटिंग, कम इनपुट वोल्टेज, शॉर्ट सर्किट, अपर्याप्त आउटपुट वोल्टेज और अन्य खुशियाँ;
• मापा मूल्यों को प्राप्त करने के लिए डीसी-डीसी के साथ संवाद करने की क्षमता: इनपुट और आउटपुट वोल्टेज, वर्तमान खपत, कुंडल तापमान और बिजली स्विच;
• पर्याप्त दक्षता;

मैंने STM32F030 माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करके डीसी-डीसी को डिजाइन करने का निर्णय लिया, इसमें एक पैसा खर्च होता है और मेरी समस्याओं को हल करने के लिए सभी बाह्य उपकरणों की आवश्यकता होती है। इस एमके का उपयोग करने का एकमात्र नुकसान 100kHz की आवृत्ति पर 25mV के कदम के साथ एक बल्कि कच्चे वोल्टेज का समायोजन है। उच्च सटीकता प्राप्त करने के लिए, आपको बोर्ड पर उच्च रिज़ॉल्यूशन टाइमर के साथ एमके का उपयोग करने की आवश्यकता है, या ट्रांजिस्टर की स्विचिंग आवृत्ति को कम करना होगा। मेरी आवश्यकताओं के लिए, वोल्टेज विनियमन का यह चरण काफी पर्याप्त है।

फिलहाल, पहले प्रोटोटाइप को डिज़ाइन और असेंबल किया गया, जिसने सर्किट की दक्षता को दिखाया। बोर्ड के डिबग कॉन्फ़िगरेशन में धाराओं के माध्यम से सुरक्षात्मक प्रतिरोधों (स्विचिंग ट्रांजिस्टर के बीच डेड-टाइम सेट करने के लिए आवश्यक) का उपयोग कर मोटे तौर पर माप के लिए रफ माप की वर्तमान क्षमता 87% है।

डीसी-डीसी के बारे में अधिक जानकारी थोड़ी देर बाद होगी, जब मैं इसे ध्यान में लाऊंगा। बहुत सारे दिलचस्प बिंदुओं, तले हुए शटर ड्राइवरों और एमके :) की गंध। वैसे, ट्रांजिस्टर इतने शक्तिशाली हो गए कि विफलता के परिणामस्वरूप, पासिंग करंट ने मुद्रित सर्किट बोर्ड को जला दिया और उसी समय ट्रांजिस्टर बरकरार रहे।

नए भवन के बारे में थोड़ा

इलेक्ट्रॉनिक्स बहुत दिलचस्प है, लेकिन आपको यांत्रिकी के बारे में भूलने की ज़रूरत नहीं है। अंत में, हेक्सापॉड ने एक पर्याप्त बंद मामले का अधिग्रहण किया है, जहां से मुद्रित सर्किट बोर्डों के तार और टुकड़े बाहर नहीं चिपकेंगे। यहाँ वह है

डिजाइन के दौरान, मैंने अंगों और शरीर के तत्वों के आकार से बचने से बचने की कोशिश की, क्योंकि पिछले संस्करण ने ड्राइव पर गति और भार के मामले में खुद को अच्छी तरह से दिखाया था। सामान्य तौर पर, पिछली इमारत से केवल पैरों और आकारों के स्थान का विचार बाकी था, बाकी को फिर से डिजाइन किया गया था।

डिजाइन का सबसे कठिन हिस्सा पतवार डिजाइन का विकास था। पहले, मैं कल्पना और वास्तविकता के बीच विसंगति के कारण कई बार इस व्यवसाय को छोड़ना चाहता था, लेकिन दिन के बाद सजावटी तत्व दिखाई देने लगे और यह भावना चली गई। आखिरकार, मूर्तिकार भी तुरंत अपनी रचना को नहीं पीसता है, और इस क्षण को बस अनुभव करने की आवश्यकता होती है।

मामला एम 3 "बोल्ट" बोल्ट के साथ बाद की विधानसभा के लिए भागों का एक सेट है (कुछ स्थानों पर आप प्लास्टिक फास्टनरों का उपयोग कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, ऊपरी और निचले कवर के लिए) वजन कम करने के लिए। इस मामले में, बोल्ट पहले से कटे हुए धागे के साथ प्लास्टिक में सीधे छेद में खराब हो जाते हैं।

आधार को तीन अलग-अलग हिस्सों से खांचे का उपयोग करके इकट्ठा किया जाता है, इसके बाद बोल्ट लगाया जाता है। इसे भागों में विभाजित करने में कोई डिज़ाइन विचार नहीं है, यह प्रिंटर की भौतिक क्षमताओं (220x220) है और मैं वास्तव में इसका विस्तार नहीं करना चाहता हूं, इसलिए मुझे यह पता लगाना होगा कि इस स्थिति से कैसे बाहर निकलना है। इसका अपना प्लस है - किसी भी क्षति के मामले में, यह केवल क्षतिग्रस्त हिस्से को पुनर्मुद्रित करने के लिए पर्याप्त है, जो प्लास्टिक और मरम्मत के समय (परीक्षणों के दौरान कुछ भी हो सकता है) को बचाएगा।

सभी हिस्सों को एक साथ जोड़ने के बाद, ड्राइव और इलेक्ट्रॉनिक्स को स्थापित करने से, यह पूरी चीज 6 मिमी कवर के साथ बंद हो जाती है, जिसे उसी तरह बोल्ट के साथ जकड़ दिया जाता है। केंद्रीय कवर पर एक नियंत्रण बोर्ड स्थापित किया गया है, जो तब एक सजावटी पैनल के साथ बंद है।


शरीर की ताकत अखंडता का उल्लंघन किए बिना 0.5 मीटर ऊंचाई से ठोस सतह तक गिरने पर रखी गई है। वैसे, पतवार का प्लाईवुड संस्करण विमान पर लोड करने की कठोर परिस्थितियों से बच नहीं पाया, जबकि पतवार एक बड़े टक्कर में पैक किया गया था और परिणामस्वरूप पैर टूट गया था।

अंग नियंत्रण ड्राइव को फेमर में ले जाया गया था, जिसे फास्टनर हस्तांतरण और लीवर की शुरुआत के करीब इमदादी मोटर के बदलाव के परिणामस्वरूप TIBIA के वजन को कम करके लोड को कम करना चाहिए। और यह डिज़ाइन में बेहतर होगा यदि TIBIA और COXA को FEMUR भाग पर स्थापित किया गया है, और इसके विपरीत नहीं।



प्रारंभिक गणना के अनुसार, आवरण को प्रिंट करने में 670 ग्राम प्लास्टिक और 0.2 मिमी की परत के साथ 51 घंटे की निरंतर छपाई और 0.4 मिमी की नोजल की मोटाई लगेगी। सामान्य तौर पर, पैसे के लिए यह प्लाईवुड की तुलना में थोड़ा सस्ता हो जाता है, लेकिन डिजाइन तुलना करने के लिए और भी बेकार है और यह इसके लायक है।

पुनश्च

मुझे मामले पर किसी भी सुझाव पर खुशी होगी। इस लेखन के समय, मामला पहले ही मुद्रित हो चुका है, लेकिन शेष विवरणों में बदलाव करने के लिए अभी भी समय है। मैं इस पूरी परियोजना का एकमात्र डेवलपर हूं और कभी-कभी ऐसे दौर आते हैं जब नए विचार मेरे दिमाग में नहीं आते हैं - अब यह अवधि शुरू होती है :)