scenariusz nr 1 – Konstrukcja autonomicznego robota wraz z pełną dokumentacją
Trener: Patryk Piasecki
Cel zajęć:
- kształtowanie postawy twórczej
- rozwój języka angielskiego zawodowego
- rozwój umiejętności lutowania układów elektronicznych
- rozwój umiejętności montażu mechanicznego
- rozwój umiejętności programowania urządzeń
- rozwój umiejętności rozwiązywania problemów
- współpraca w zespole
Pomoce dydaktyczne:
- 3x laptop z połączeniem internetowym
- drukarka 3D
- kamerka internetowa (minimum 720p 30fps)
- projektor lub monitor wielkoformatowy
- statyw stołowy do kamery
- stół 6 osobowy
- drukarka
Narzędzia:
- grot 3mm
- grot minifala
- mata silikonowa
- mikroskop lutowniczy
- obcinaczki boczne precyzyjne
- odsysacz lutowniczy
- stacja lutownicza
- szczypce płaskie półokrągłe 100mm
- zestaw kluczy nasadowych
- zestaw kluczy inbusowych
- zestaw pęset
- zestaw wkrętaków precyzyjnych (PH0, PH00, PH1, płaskie 1mm, 1.5mm, 2mm)
- skalpel
- obieraczki czołowe
Akcesoria
- cyna 0.5mm
- cyna 1mm
- klej anaerobowy nr 1
- taśma izolacyjna
- taśma kaptonowa
- taśma rozlutownicza 2 mm
- topnik w żelu
- przedłużacz 3m 4 gniazda
- opaski zaciskowe plastikowe
Oprogramowanie
- Linux Ubuntu 20.04
- daVinci Resolve
- Fusion360 educational, lub podobne
- Microsoft Office w wersji minimum 2007
- ROS Noetic
- PrusaSlicer
Elementy do budowy robota autonomicznego:
- Akumulator Li-Pol 2S2P 5000mAh
- 2x Silnik DC z enkoderem Pololu
- RaspberryPi 3B+
- LIDAR RpLidar A1M8
- 2x przetwornica StepUp/Down
- Przewody z izolacją silikonową 22AWG
- Arduino Due
- Arduino Due protoshield
- 2x listwy GoldPin pojedyncze
- gniazda waflowe
- 2x dioda LED
- 2x rezystor 220Ohm
- 2x przełącznik dźwigienkowy
- sterownik silników L293
- złącza WAGO do druku
- inserty M2 oraz M3
- koła 70mm
- przedłużka do baterii
- 2kg filamentu PLA
|
Przebieg zajęć |
Nazwa i opis czynności |
Czas |
Uwagi |
|
1.Przygotowanie ergonomicznego stanowiska pracy |
– Ustawienie stołu – Podłączenie przedłużacza – Ustawienie statywu do kamery – Podłączenie przedłużacza – Rozłożenie laptopa z oprogramowaniem – Przygotowanie stacji lutowniczej z podstawką – Ułożenie maty silikonowek – Rozłożenie wkrętaków – Rozłożenie kluczy inbusowych – Rozwinięcie pęset – Przygotowanie cyny, topnika, odsysacza, taśmy izolacyjnej
|
45 minut |
Należy zwrócić uwagę na zręczność uczniów, stanowisko zazwyczaj przygotowuje się pod osoby praworęczne. Lutownica z topnikiem znajduje się po prawej stronie, mata na środku, nad matą wkrętaki i klucze. Cyna z lewej strony. Kamera powinna być zamocowana stabilnie na cały czas montażu. |
|
2.Montaż mechaniczny robota |
– Wybrany zespół dwóch uczniów montuje ramę robota posługując się instrukcją obsługi, kluczami inbusowymi oraz insertami. – Kolejna para uczniów dokonuje weryfkacji montażu ramy. – Uczniowie przystępują do montażu silników – Weryfikacja poprawności zamocowania silników |
120 minut |
Należy zwrócić uwagę na moment dokręcania śrub. Przy montażu silników uczniowie muszą zastosować śruby o odpowiedniej długości aby nie uszkodzić uzwojeń. |
|
3. Przygotowanie układu kontrolera silników |
– Uczniowie lutują złącza do arduino shield – Uczniowie mocują wstępnie zlutowany układ na arduino – Uczniowie złącza silników do kontrolera – Uczniowie mocują przewody do kontrolera |
60 minut |
Do każdego połączenia lutowanego używać topnika Po każdym połączeniu zmywać topnik z płytki |
|
4. Przygotowanie minikomputera i pierwsze testy |
– Uczniowie mocują raspberry Pi do ramy robota – Uczniowie mocują przewód komunikacyjny z raspberry do arduino – Uczniowie sprawdzają poprawność połączeń przed podłączeniem zasilania – Uczniowie podłączają akumulator – Uczniowie dokonują testu kierunku obrotów silników poprzez aplikację miniterm – Uczniowie dokonują zmian kierunku obrotu silników i enkoderów |
60 minut |
|
|
5. Montaż lidar |
– Uczniowie przykręcają laser do ramy – Uczniowie podłączają przewód USB do minikomputera – Uczniowie porządkują przewód |
45 minut |
Zwrócić uwagę na poprawność połączeń ze schematem przed podłączeniem zasilania.
|
|
6. Przygotowanie i testy |
– Uczniowie uruchamiają oprogramowanie ROS i sprawdzają topiki – wiadomość laser_scan oraz komunikacja z silnikami |
120 minut |
Robot powinien być uniesiony, aby koła nie dotykały ziemi |
|
7. Główne uruchomienie |
– Uczniowie uruchamiają program Rviz i sprawdzają poprawność wyświetlanych pomiarów lasera oraz spawnowania robota w przestrzeni – Uczniowie porównują ruchy robota z modelem |
60 minut |
|
|
9. Ostateczna parametryzacja oraz testy robota |
– Uczniowie wprowadzają ostatnie poprawki- sprawdzenie dokładności odometrii, sprawdzenie kolizyjności robota |
120 minut |
|
Сценарій 1 – Створення автономного робота з повною документацією
Тренер: Патрик Пясецький
Мета заняття:
- формування творчого підходу
- розвиток професійної англійської мови
- розвиток навичок пайки електронних схем
- розвиток навичок механічної збірки
- розвиток навичок програмування пристроїв
- розвиток навичок вирішення проблем
- робота в команді
Навчальні посібники:
- 3x ноутбук з підключенням до Інтернету
- 3D принтер
- веб-камера (мінімум 720p 30fps)
- широкоформатний проектор або монітор
- настільна підставка для камери
- 6-місний стіл
- принтер
- Інструменти:
- 3-міліметрове лезо
- міні-хвильове лезо
- силіконовий килимок
- паяльний мікроскоп
- прецизійні бокорізи
- витяжка для паяльника
- паяльна станція
- напівкруглі плоскі плоскогубці 100мм
- набір торцевих ключів
- набір накидних ключів
- набір пінцетів
- набір прецизійних викруток (PH0, PH00, PH1, плоскі 1мм, 1,5мм, 2мм)
- скальпель
- кусачки для обличчя
Аксесуари
- олово 0,5 мм
- олово 1мм
- анаеробний клей № 1
- ізоляційна стрічка
- каптонна стрічка
- 2мм паяльна стрічка
- гелевий флюс
- 3м подовжувач 4 розетки
- пластикові кліпси
Програмне забезпечення
- Linux Ubuntu 20.04
- daVinci Resolve
- Fusion360 освітній або аналогічний
- Microsoft Office 2007 мінімум
- ROS Noetic
- PrusaSlicer
Компоненти для побудови автономного робота:
- Li-Pol 2S2P 5000mAh акумулятор
- 2x двигун постійного струму з енкодером Pololu
- RaspberryPi 3B+
- RpLidar A1M8 LIDAR
- 2x StepUp / Down перетворювач
- Провід з силіконовою ізоляцією 22AWG
- Arduino Due
- Протошифт Arduino Due
- 2x одинарні смужки GoldPin
- гнізда для пластин
- 2x світлодіод
- 2x резистор 220 Ом
- 2x перемикач
- Контролер двигуна L293
- Роз’єми для друку WAGO
- Вставки M2 і M3
- колеса 70мм
- подовжувач акумулятора
- 2 кг нитки PLA
|
Порядок дій |
Назва та опис діяльності |
Час |
Коментарі |
|
1. Підготовка ергономічного робочого місця |
– Налаштування столу – Підключення подовжувача – Встановлення штатива для камери – Підключення подовжувача – Налаштування ноутбука з програмним забезпеченням – Підготовка паяльної станції з основою – Розкладка силіконового килимка – Встановлення викруток – Розкладаємо ключі інбуса – Розкладання пінцета – Підготовка олова, флюсу, присоски, ізоляційної стрічки |
45 хвилин |
Слід звернути увагу на спритність учнів, стенд зазвичай готують для правшів. Паяльник з флюсом знаходиться праворуч, килимок посередині, над килимком викрутки і гайкові ключі. Олово з лівого боку. Камера повинна бути закріплена стійко протягом усього монтажу. |
|
2. Механічна збірка робота |
– Обрана команда з двох учнів збирає каркас робота, використовуючи інструкцію, ключі та вставки. – Інша пара учнів перевіряє правильність складання каркасу. – Учні переходять до складання двигунів – Перевірка правильності встановлення двигунів |
120 хвилин |
Необхідно звернути увагу на момент затягування гвинтів. При складанні двигунів учні повинні використовувати гвинти достатньої довжини, щоб уникнути пошкодження обмоток. |
|
3. Підготовка макета контролера двигуна |
– Учні припаюють роз’єми до плати ардуїно – Учні приєднують попередньо розпаяну схему до ардуїно – Учні підключають двигуни до контролера – Учні приєднують дроти до контролера |
60 хвилин |
Використовуйте флюс для кожного паяного з’єднання Змивайте флюс з плати після кожного з’єднання |
|
4. Підготовка міні-комп’ютера та перші тести |
– Студенти прикріплюють raspberry Pi до рами робота – Учні під’єднують комунікаційний кабель від raspberry до arduino – Учні перевіряють правильність з’єднань перед підключенням джерела живлення – Учні під’єднують акумулятор – Учні тестують напрямок обертання двигунів за допомогою додатку miniterm – Учні вносять зміни у напрямок обертання двигунів та енкодерів |
60 хвилин |
|
|
5. Збірка лідара |
– Учні прикручують лазер до рами – Учні під’єднують USB-кабель до міні-комп’ютера – Учні прибирають кабель |
45 хвилин |
Перед підключенням джерела живлення переконайтеся, що з’єднання відповідають схемі. |
|
6. Підготовка та тестування |
– Студенти запускають програмне забезпечення ROS і перевіряють вершини – повідомлення laser_scan і зв’язок з двигуном |
120 хвилин |
Робот повинен бути піднятий так, щоб колеса не торкалися землі |
|
7. Основний запуск |
– Учні запускають Rviz і перевіряють правильність відображених лазерних вимірювань та зварювання робота в просторі – Учні порівнюють рухи робота з моделлю |
60 хвилин |
|
|
9. Остаточна параметризація та тестування робота |
– Учні виконують фінальні налаштування – перевіряють точність одометрії, перевіряють зіткнення робота |
120 хвилин |
|
