यह लेख एक साधारण बाधा निवारण रोबोट बनाने के चरणों के बारे में मार्गदर्शन देने के लिए है। यह सबसे सरल प्रकार का रोबोट है, क्योंकि इसे बनाने में बहुत कम सामग्री और लागत लगती है, और यह शुरुआती लोगों के लिए सबसे अच्छा प्रोजेक्ट है। चरणों में जाने से पहले, आइए रोबोटिक्स की एक संक्षिप्त परिभाषा जान लें।.

रोबोटिक्स इंजीनियरिंग की एक शाखा और अंतर्विषयक क्षेत्र है जो रोबोटों के डिजाइन, निर्माण, संचालन और उपयोग से संबंधित है। ये रोबोट प्रोग्राम करने योग्य या स्वायत्त (एआई नियंत्रित) हो सकते हैं और ऐसे विभिन्न कार्य करने में सक्षम होते हैं जो आमतौर पर मनुष्यों द्वारा किए जाते हैं। इंजीनियरिंग की यह शाखा यांत्रिक, विद्युत और कंप्यूटर इंजीनियरिंग को एकीकृत करती है।.

दूसरी ओर, बाधा निवारण रोबोट एक प्रकार का स्वायत्त रोबोट है जो सेंसर की सहायता से प्रभावी ढंग से काम करता है। यह मूल रूप से बाधाओं का पता लगाता है और फिर उनसे बचते हुए आगे बढ़ता है तथा अन्य कार्य भी करता है। इस प्रकार के रोबोट को अल्ट्रासोनिक सेंसर से प्राप्त रीडिंग के आधार पर बाधाओं से बचने या कुछ क्रियाएं करने के लिए प्रोग्राम किया जा सकता है। नीचे दी गई छवि बाधा निवारण रोबोट का एक उदाहरण है।.

चित्र 1. एक बाधा से बचने वाला रोबोट।.

यह लेख उन लोगों के लिए है जो पहली बार अपना रोबोट बनाना चाहते हैं, या फिर उन लोगों के लिए जो कोई बहुत ही सरल चीज़ बनाना चाहते हैं, जैसे कि बाधाओं से बचने वाला रोबोट। खैर, आप चाहे जिस भी श्रेणी में आते हों, यहां आपको अपना खुद का, विशेष रूप से एक स्वायत्त पहिएदार रोबोट बनाने की पूरी जानकारी मिलेगी। आवश्यक चरण नीचे दिए गए हैं और आगे विस्तार से बताए जाएंगे।.

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• अपना फ्रेम या बाड़ा बनाएं
• अपने रोबोट को असेंबल करें
• अपना प्रोग्राम लिखें और अपलोड करें

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अन्य सभी परियोजनाओं की तरह, रोबोट बनाने से पहले, इसके लिए आवश्यक सामग्रियों की पहचान करना और उन्हें जुटाना बेहद महत्वपूर्ण है। इससे आपको यह स्पष्ट जानकारी मिलती है कि रोबोट को साकार करने के लिए क्या संभव है और क्या नहीं। इस मामले में, मेरे साधारण बाधा निवारण रोबोट के लिए, आवश्यक सामग्रियों में यांत्रिक और विद्युत दोनों प्रकार की सामग्रियां शामिल हैं, और यहां इसके लिए आवश्यक सबसे बुनियादी सामग्रियां दी गई हैं।.

गियर मोटर (यांत्रिक):

ये मोटरें हैं जिनमें टॉर्क बढ़ाने के लिए कई गियर लगे होते हैं, जिससे अधिक शक्तिशाली गति प्राप्त होती है। इस मामले में, मुझे अपने स्वायत्त रोबोट की योजना के अनुरूप SG90 सर्वो मोटर में कुछ बदलाव करने पड़े।.

चित्र 2. गियर मोटर

सर्वो मोटर (यांत्रिक):

ये गियर वाले मोटरों के समान होते हैं, लेकिन इनमें पोटेंशियोमीटर लगा होता है और कुछ में एक सीमा भी होती है, जिसका अर्थ है कि ये मुख्य रूप से घूर्णन की डिग्री (180 डिग्री) तक सीमित होते हैं, हालांकि कुछ मोटर बिना रुके 360 डिग्री तक घूम सकते हैं। इस मामले में मैंने SG90 सर्वो मोटर जैसे एक सीमित प्रकार के मोटर का उपयोग किया। SG90 में 3 केबल होते हैं: VCC (लाल), सिग्नल (पीला या सफेद) और ग्राउंड (काला या भूरा)।.

चित्र 3. सर्वो मोटर SG90

विकास बोर्ड/नियंत्रक (विद्युत):

यह एक सर्किट बोर्ड है जिसमें माइक्रोप्रोसेसर या माइक्रोकंट्रोलर लगे होते हैं, जो आपको यांत्रिक, विद्युत और कंप्यूटर भाषाओं को आपस में जोड़ने में सक्षम बनाते हैं। इंजीनियरों, शौकिया लोगों और छात्रों के लिए यह अपने प्रोजेक्ट्स को तेजी से सीखने और परीक्षण करने का एक आसान तरीका है। उदाहरण के लिए, Arduino, Raspberry Pi, ESP32। इस उदाहरण में मैंने Arduino Uno का उपयोग किया है।.

चित्र 4. Arduino Uno

ब्रेडबोर्ड (इलेक्ट्रिकल):

यह एक खाली सर्किट बोर्ड है जिस पर आप प्रतिरोधक, पोटेंशियोमीटर, एलईडी और अन्य आवश्यक विद्युत घटकों को जोड़कर सर्किट कनेक्शन बना सकते हैं। यह पूरी तरह से वैकल्पिक है, क्योंकि इस प्रोजेक्ट के लिए बोर्ड के बिना भी कनेक्शन बनाए जा सकते हैं।.

चित्र 5. ब्रेडबोर्ड

अल्ट्रासोनिक सेंसर (विद्युत):

अल्ट्रासोनिक सेंसर एक ऐसा उपकरण है जो ध्वनि तरंगों का उपयोग करके दूरियों की माप लेता है और फिर उस कच्चे डेटा को डेवलपमेंट बोर्ड पर भेजता है, जिसे Arduino/कंप्यूटर भाषा इंटरफ़ेस द्वारा आवश्यक आउटपुट के लिए संसाधित किया जाता है। आउटपुट रोबोट को रोकने या शुरू करने या किसी अन्य गतिविधि के लिए हो सकता है। इस मामले में मैंने HC-SR04 का उपयोग किया है।.

चित्र 6. अल्ट्रासोनिक सेंसर HC-SR04

मोटर चालक (विद्युत):

मोटर ड्राइवर का उद्देश्य जम्पर तारों की सहायता से मोटरों को Arduino बोर्ड से जोड़ना है, जिससे मोटर पर नियंत्रण मिलता है, जैसे कि दिशा, गति और अन्य क्रियाएं।.

चित्र 7. मोटर ड्राइवर TB6612FNG

डीसी बैटरी (विद्युत):

यह पूरे सेटअप की विद्युत आपूर्ति है, जिसमें मुख्य रूप से दो लिथियम-आयन बैटरियों को श्रृंखला में जोड़ा गया है ताकि अधिक वोल्टेज प्राप्त हो सके। इस मामले में, मैंने दो 18650, 3.7 वोल्ट, 3200 mAh लिथियम-आयन बैटरियों का उपयोग किया है जिन्हें श्रृंखला में जोड़ा गया है।.

चित्र 8. डीसी 18650, 3.7 वोल्ट, 3200mAh, लिथियम-आयन बैटरी

डीसी-डीसी बक कनवर्टर (विद्युत):

यह एक स्टेप डाउन मॉड्यूल है जो आपको Arduino Uno, सर्वो मोटर्स, गियर मोटर्स, अल्ट्रासोनिक सेंसर और LCD जैसे कंपोनेंट्स के लिए उच्च वोल्टेज मान को कम वोल्टेज में बदलने में सक्षम बनाता है। सीरीज में जुड़ी दो बैटरियां कुल 7.4V वोल्टेज देती हैं, जबकि अधिकांश कंपोनेंट्स 5V से 6V के बीच वोल्टेज का उपयोग करते हैं। DC-DC बक कन्वर्टर का उपयोग करके वोल्टेज को कम करने से पहले बताए गए वोल्टेज संवेदनशील कंपोनेंट्स को नुकसान से बचाया जा सकता है।.

चित्र 9. डीसी-डीसी बक कनवर्टर, वोल्टेज स्टेपडाउन मॉड्यूल LM2596

16*2 आई2सी एलसीडी (इलेक्ट्रिकल):

यह आपके सेटअप के लिए एक डिस्प्ले यूनिट है, जो किसी भी समय रोबोट द्वारा की जाने वाली गतिविधि को दर्शाती है। कुछ मामलों में, एलसीडी के साथ एक बैकपैक भी आता है, जिसका उद्देश्य एलसीडी के पिनों (12 पिन) को घटाकर 4 पिन करना है ताकि इसे केवल 4 पिनों के माध्यम से Arduino Uno से जोड़ा जा सके।.

चित्र 10. 16*2 I2C एलसीडी

चित्र 11. 16*2 I2C एलसीडी और बैकपैक

जम्पर तार (विद्युत):

ये छोटे विद्युत तार हैं जिनमें मेल-मेल, फीमेल-मेल और फीमेल-फीमेल एंड पॉइंट होते हैं, ताकि एक कंपोनेंट से दूसरे कंपोनेंट को आसानी से जोड़ा जा सके। इस मामले में मैंने अलग-अलग कनेक्शन पॉइंट के लिए तीनों प्रकार के एंड पॉइंट वाले जम्पर तारों का उपयोग किया है।.

चित्र 12. मादा-मादा जम्पर तार

फ्रेम/आवरण (यांत्रिक):

यह एक चेसिस या संरचना है जो पूरे सेटअप को, जिसमें यांत्रिक और विद्युत दोनों घटक शामिल हैं, एक साथ रखती है। इस मामले में, मैंने सभी घटकों को रखने वाले आंतरिक चेसिस को 3डी प्रिंट किया और फिर पूरे सेटअप को एक आवरण दिया, जिससे इसका बाहरी रूप अधिक आकर्षक हो गया।.

चित्र 13. पहिएदार रोबोट फ्रेम

पहिए:

ये रोबोट की गतिशीलता के लिए छोटे टायरों का एक सेट है, जो आपकी पसंद के अनुसार दो (बॉल कैस्टर के साथ) या चार हो सकते हैं। इस मामले में मैंने दो 3डी प्रिंटेड पहियों और सपोर्ट के लिए एक बॉल कैस्टर का उपयोग किया है।.

चित्र 14. रोबोट के पहिए

अपना फ्रेम या घेरा बनाएं

अगला चरण आपके रोबोट का फ्रेम बनाना है, और यह इस बात पर निर्भर करता है कि आप किस प्रकार का रोबोट बनाना चाहते हैं। चूंकि हम एक स्वायत्त पहिएदार रोबोट की बात कर रहे हैं, इसलिए हम आवश्यक पुर्जे जोड़ने के बाद फ्रेम को असेंबल करते हैं और उसमें पहिया लगाते हैं। ये फ्रेम या तो किसी दुकान से तैयार खरीदे जा सकते हैं, या फिर आप खुद से रोबोट का फ्रेम बना सकते हैं। इस मामले में, मैंने न केवल एक कस्टम फ्रेम बनाया, बल्कि 3डी मॉडलिंग टूल (फ्यूजन 360) और 3डी प्रिंटिंग का उपयोग करके अपने स्वायत्त पहिएदार रोबोट के लिए एक आवरण भी बनाया। नीचे वे चरण दिए गए हैं जिनका मैंने इसके लिए पालन किया।.

कंपोनेंट की CAD फाइलों को 3D सॉफ्टवेयर में अपलोड करें:

पहला चरण है अपने 3D CAD सॉफ़्टवेयर को खोलना, जैसे SolidWorks , Fusion 360 या Onshape , जो भी आपके पास उपलब्ध हो। इस मामले में, मैंने Autodesk मैंने Fusion 360 का इस्तेमाल किया, क्योंकि प्रोजेक्ट बहुत ही सरल था और साथ ही मैं स्लीक एनक्लोजर के साथ सहजता चाहता था। मैंने आवश्यक घटकों (यांत्रिक और विद्युत दोनों) की CAD फ़ाइल आयात की।

चित्र 15. सर्वो मोटर्स की सीएडी फाइलें

चित्र 16. अन्य सीएडी घटक

घटकों के आधार पर मॉडलिंग:

अगला चरण कंपोनेंट की इम्पोर्ट की गई CAD फाइलों के आधार पर सरफेस और सॉलिड मॉडलिंग तकनीकों का उपयोग करके मॉडलिंग करना था। इससे मुझे असेंबली के दौरान टॉलरेंस संबंधी समस्याओं और कंपोनेंट के एनक्लोजर से टकराने से बचने में मदद मिली।.

चित्र 17. बाड़े का सतही प्रतिरूपण

चित्र 18. संलग्नक का सतही प्रतिरूपण (जारी)

चित्र 19. रोबोट हेड एनक्लोजर का निर्माण कार्य प्रगति पर है।

चित्र 20. रोबोट हेड एनक्लोजर का निर्माण कार्य प्रगति पर है।.

चित्र 21. 3डी मॉडल के अग्रभाग का अनुभागीय विश्लेषण

चित्र 22. 3डी मॉडल के पिछले हिस्से का अनुभागीय विश्लेषण

चित्र 23. पारदर्शी सामने का दृश्य

चित्र 24. पारदर्शी पिछला दृश्य

फ़ाइलें निर्यात करना और 3डी प्रिंटिंग:

3डी मॉडलिंग पूरी होने के बाद, मैंने फ्रेम और आवरण की अलग-अलग फाइलों को एसटीएल प्रारूप में निर्यात किया और उन्हें 3डी प्रिंटिंग के लिए तैयार किया।.

चित्र 25. एसटीएल फ़ाइल निर्यात प्रगति पर है

चित्र 26. 3डी प्रिंटिंग के लिए एसटीएल फ़ाइल को स्लाइस किया जा रहा है।

अपने रोबोट को असेंबल करें

3डी प्रिंटिंग प्रक्रिया पूरी होने के बाद, मैंने सबसे पहले फ्रेम या चेसिस को असेंबल किया और सभी मैकेनिकल और इलेक्ट्रिकल कंपोनेंट्स को एक साथ जोड़ा। सबसे पहले फ्रेम मॉड्यूल को जोड़ा गया, फिर मोटर और पहिए जैसे मैकेनिकल कंपोनेंट्स को, और उसके बाद Arduino Uno, DC-DC बक कन्वर्टर, मोटर ड्राइवर, अल्ट्रासोनिक सेंसर, LCD, बैटरी और जम्पर वायर्स जैसे इलेक्ट्रिकल कंपोनेंट्स को जोड़ा गया। नीचे असेंबली के मैकेनिकल और इलेक्ट्रिकल कनेक्शन की पूरी प्रक्रिया दी गई है।.

यांत्रिक और विद्युत संयोजन:

सबसे पहले मैंने 3डी प्रिंटेड फ्रेम को असेंबल किया और फिर उसमें मैकेनिकल और इलेक्ट्रिकल कंपोनेंट्स लगाए। नीचे दी गई तस्वीरें परिणाम दिखाती हैं।.

चित्र 27. घटकों का संयोजन

चित्र 28. संलग्नक संयोजन

विद्युत कनेक्शन:

इसके बाद मैंने सभी विद्युत कनेक्शन किए, जम्पर तारों का उपयोग करके सभी घटकों को आपस में जोड़ा। नीचे कनेक्शनों का आरेख दिया गया है।

चित्र 29. स्वायत्त पहिएदार बाधा निवारण रोबोट का योजनाबद्ध आरेख

वोल्टेज को 7.4V से 5V तक कम करने के लिए, DC-DC बक कन्वर्टर पर लगे पोटेंशियोमीटर को तब तक घुमाएँ जब तक आपके मल्टीमीटर पर 5V रीडिंग न आ जाए। पोटेंशियोमीटर बक कन्वर्टर पर नीले घनाकार भाग पर लगा स्क्रू हेड वाला हिस्सा है।

संलग्नक संयोजन:

असेंबली का अंतिम चरण पूरे सेटअप को 3डी प्रिंटेड आवरण से ढकना था। नीचे चित्र देखें।.

चित्र 30. 3डी रेंडर के साथ असेंबली का सामने से दृश्य। चित्र 31. असेंबली का पीछे से दृश्य।

कंप्यूटर भाषा प्रोग्राम लिखें और अपलोड करें

अंतिम चरण कंप्यूटर भाषा प्रोग्राम लिखना, चलाना और अपलोड करना है। इस मामले में, मैंने Arduino IDE का उपयोग किया, जो C++ या C# प्रोग्रामिंग भाषा पर आधारित कोड का उपयोग करता है। कोड को कंप्यूटर के एक निश्चित पोर्ट से जुड़े USB केबल के माध्यम से अपलोड किया गया था। नीचे स्वायत्त पहिएदार रोबोट के काम करने के चित्र देखें।.

चित्र 32. कंप्यूटर प्रोग्राम अपलोड करने की प्रक्रिया जारी है

चित्र 33. सक्रिय होने के लिए तैयार रोबोट

नीचे एक सामान्य Arduino कोड का उदाहरण दिया गया है, जिसे आप अपने Arduino IDE प्रोग्राम में कॉपी और पेस्ट कर सकते हैं:

// I2C LCD के साथ स्वायत्त पहिएदार रोबोट कोड // अपडेट किया गया: रिवर्स मोड और निष्क्रिय एनीमेशन जोड़ा गया #include<Servo.h> #शामिल करना<Wire.h> #शामिल करना<LiquidCrystal_I2C.h> // मोटर ड्राइवर पिन const int AIN1 = 7; const int AIN2 = 6; const int BIN1 = 4; const int BIN2 = 5; const int PWMA = 3;
  

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Oluwatobi Adeoye

टॉबी3डी स्टूडियोज के संस्थापक

Oluwatobi Adeoye टॉबी3डी स्टूडियोज के संस्थापक और प्रमुख औद्योगिक डिजाइनर हैं, और 3डी नोवा के संस्थापक और मैकेनिकल इंजीनियर हैं। वे इंजीनियरिंग विशेषज्ञता को रचनात्मक दृष्टिकोण के साथ मिलाकर नवीन उत्पाद और औद्योगिक डिजाइन समाधान प्रदान करते हैं।.

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