Người máy / Kiến thức cơ bản về thiết kế / Phần mềm thiết kế

Khi thiết kế robot của bạn, có rất nhiều chương trình để trợ giúp. Từ một công cụ đơn giản để in mã hóa bánh xe, thông qua các chương trình vẽ CAD cho đến các chương trình mô phỏng cơ học.

CAD 2D [ sửa ]

ví dụ: AutoCAD. Loại phần mềm này được sử dụng để biến một bản phác thảo thô thành một bản vẽ chuyên nghiệp đẹp mắt. Loại bản vẽ này được tiêu chuẩn hóa để dễ đọc. (Có nghĩa là mỗi loại đường khác nhau đều có một ý nghĩa cụ thể. Đường liền nét là các cạnh có thể nhìn thấy, đường đứt nét là các cạnh ẩn, đường thẳng gạch ngang là đường tâm. Tiêu chuẩn cũng bao gồm các phương pháp xác định kích thước và các loại hình chiếu được trình bày trong bản vẽ.) Tất nhiên, bạn có thể tự do sử dụng các tiêu chuẩn của riêng mình, nhưng sử dụng tiêu chuẩn công nghiệp, chẳng hạn như ANSI hoặc ISO, giúp bạn chia sẻ kế hoạch của mình với những người khác trên khắp thế giới dễ dàng hơn. Mặc dù có thể hơi tẻ nhạt hơn khi vẽ bằng phần mềm 2D, nhưng kết quả nhìn chung vẫn tốt hơn so với việc sử dụng phần mềm tạo mô hình rắn 3D. Các nhà lập mô hình rắn vẫn gặp sự cố khi dịch mô hình 3D sang bản vẽ 2D và thêm ký hiệu phù hợp vào tiêu chuẩn.

Phần mềm CAD miễn phí: CADstd
Phần mềm CAD chuyên nghiệp: AutoCAD

Phần mềm GPL CAD: QCad Wikipedia: QCad
Phần mềm vẽ vector GPL: Inkscape Wikipedia: Inkscape

Mô hình hóa rắn [ sửa ]

Đầu tiên

Inventor 5.3 Xoay một bộ phận

ví dụ: SolidWorks hoặc Pro / Engineer Pro / Engineer ( Wikipedia: Pro / ENGINEER). Một cách mới hơn để vẽ các bộ phận và máy móc. Với mô hình rắn, bạn "xây dựng" các bộ phận dưới dạng 3D, ghép chúng lại với nhau trong một bộ phận lắp ráp và sau đó để phần mềm tạo ra các bản vẽ 2D (nghe có vẻ khó hơn). Ưu điểm chính so với các chương trình CAD 2D là bạn có thể nhìn thấy bộ phận / máy hoàn chỉnh mà không thực sự xây dựng nó trong cuộc sống thực. Sai lầm dễ dàng tìm thấy và sửa chữa trong mô hình. Các mô hình 3D này vẫn chưa được tiêu chuẩn hóa hoàn toàn mặc dù có một tiêu chuẩn cho dữ liệu kỹ thuật số. Tại thời điểm này, các bản vẽ 2D mà phần mềm này tạo ra không hoàn toàn tuân theo các tiêu chuẩn công nghiệp. Bản vẽ giấy 2D vẫn là công cụ giao tiếp được ưa chuộng trong ngành công nghiệp và sự rõ ràng về ý định là rất quan trọng.

BRL-CAD c2: BrlCad Wikipedia: BRL-CAD
lignumCAD (GPL)

Mô phỏng khí nén & thủy lực [ sửa ]

Festo có phiên bản demo của cả chương trình mô phỏng khí nén và thủy lực. Tìm kiếm FluidSIM Pneumatiek và FluidSIM Hydraulica. (Chọn quốc gia; nhấp vào tự động hóa công nghiệp; và sử dụng trường tìm kiếm ở bên phải.)
Hạn chế: Không thể lưu cũng như in. Hầu hết các tài liệu giáo khoa không được bao gồm.

IRAI có phiên bản trình diễn miễn phí của phần mềm mô phỏng điện / khí nén và thủy lực: AUTOMGEN / AUTOMSIM. Đi tới Tải xuống / AUTOMGEN7.

Chụp giản đồ & PCB [ sửa ]

Chụp giản đồ đại bàng
Thiết kế bảng mạch in Eagle

Phần mềm vẽ giản đồ điện tử và thiết kế Bo mạch in (PCB). Các gói này chứa phần mềm để vẽ giản đồ, thư viện với các ký hiệu và phần mềm để vẽ PCB (với máy tính tự động).

Không theo thứ tự đặc biệt:

Phần mềm miễn phí: Eagle thường được người mới bắt đầu sử dụng cho các dự án của họ vì phiên bản giới hạn có sẵn miễn phí. Bộ công cụ được tích hợp tốt và có một lượng lớn người dùng theo sở thích. Tuy nhiên, một khi bạn tiến bộ hơn các thiết kế cơ bản, bạn cần phải trả tiền cho phiên bản đầy đủ.

Nguồn mở: Dự án gEDA mã nguồn mở đã tạo ra một bộ ứng dụng hoàn thiện cho thiết kế điện tử, bao gồm: chương trình chụp giản đồ, trình quản lý thuộc tính, netlister hỗ trợ hơn 20 định dạng netlist, mô phỏng tương tự và kỹ thuật số, bố cục PCB với máy tính tự động và trình xem Gerber . Dự án được bắt đầu vào năm 1997 để viết các công cụ EDA hữu ích cho các dự án robot cá nhân, nhưng kể từ khi viết bài này, các công cụ này cũng được sử dụng bởi những người yêu thích, sinh viên, nhà giáo dục và các chuyên gia cho nhiều nhiệm vụ thiết kế khác nhau. Bộ phần mềm này chạy tốt nhất trên Linux và OSX, mặc dù các cổng Windows của một số ứng dụng đã được tạo ra.

Nguồn mở: Kicad , wikipedia: Kicad bao gồm chụp sơ đồ và bố cục PCB

Nguồn mở: PCB miễn phí là một công cụ soạn thảo PCB mã nguồn mở dành cho Windows trưởng thành.

IntelligentCad.org có một số liên kết đến các công cụ thiết kế FPGA và PCB (GPL)

µControllers [ sửa ]

Ngôn ngữ lập trình [ sửa ]

Có nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau có sẵn cho µControllers:

Assembly: Mọi µcontroller đều có thể được lập trình trong Assembly. Tuy nhiên, sự khác biệt giữa các bộ điều khiển có thể rất lớn. Assembly cung cấp cho bạn sức mạnh tối đa của µcontroller nhưng sức mạnh này đi kèm với cái giá phải trả: Khó học và (hầu như) không sử dụng lại mã.
Mã hội về bản chất là mã máy được dịch. Nó chỉ cung cấp tập lệnh của bộ xử lý: cộng, trừ, có thể nhân, di chuyển dữ liệu giữa các thanh ghi và / hoặc bộ nhớ, các bước nhảy có điều kiện. Không có vòng lặp, lựa chọn phức tạp hoặc xây dựng trong I / O như trong C / C ++, Basic, Pascal, ...
Nhược điểm là bạn phải tự thực hiện mọi thứ (rất nhiều công việc ngay cả với những chương trình đơn giản nhất).
Ưu điểm là bạn phải tự thực hiện mọi thứ (các chương trình có thể được viết cực kỳ hiệu quả cả về tốc độ và kích thước).
Ngôn ngữ này dành cho người dùng nâng cao và thường chỉ được sử dụng để tối ưu hóa mã trong các vòng lặp chặt chẽ hoặc để đẩy hiệu suất của một thiết bị hạn chế đến mức có thể.

Những lý do để học nó:
- Hướng dẫn bạn cách máy tính hoạt động ở mức thấp nhất.
- Cung cấp mã tốc độ cao mà tiêu tốn ít bộ nhớ.
  
  Những lý do nên tránh:
- Sử dụng hạn chế.
- Không di động.
- rất khó để làm chủ.
  Phần mềm miễn phí: AVR

C: C cung cấp sức mạnh nhưng di động hơn nhiều so với Assembly. Đối với hầu hết các bộ điều khiển µ đều có sẵn trình biên dịch C. Sự khác biệt giữa các µcontrollers ở đây nhỏ hơn, ngoại trừ việc sử dụng phần cứng.
Học C dễ hơn nhiều so với học Assembly, C vẫn không phải là một ngôn ngữ dễ học từ đầu. Tuy nhiên ngày nay có những cuốn sách rất hay về chủ đề này.
- Phần mềm miễn phí: Công cụ GCC cho Phần mềm AVR Studio

Cơ bản: Đối với nhiều bộ điều khiển µ có sẵn các hương vị đặc biệt của Cơ bản. Đây là cách dễ nhất và nhanh nhất để viết mã µcontrollers, tuy nhiên bạn sẽ phải hy sinh một số sức mạnh. Các trình biên dịch cơ bản hiện đại vẫn có thể tạo ra mã rất ấn tượng.
- Phần mềm miễn phí / phần mềm trả phí có giới hạn: Bascom AVR Trình biên dịch cơ bản rất tốt cho AVR. Giới hạn ở các chương trình 4Kb. Ngoài ra còn có một phiên bản dành cho 8051 µcontrollers.
- Phần mềm miễn phí / phần mềm trả tiền có giới hạn: Trình biên dịch XCSB PIC Basic. Phiên bản Lite. Không hỗ trợ số nguyên 32 bit và dấu phẩy động. (OS / 2 WARP, Win95, Win98, Win2K, XP và Linux)
Forth:
- PFAVR (GPL) Cần RAM ngoài.
- ByteForth Dutch và hoạt động mà không cần RAM bên ngoài, cũng có một cuốn sách xây dựng (chỉ dành cho tiếng Hà Lan hiện tại) dành cho Ushi dự án robot của chúng tôi.

Python
- Pyastra
- PyMite

đọc thêm:

Hệ thống Nhúng / Giới thiệu Hệ thống Nhúng # Ngôn ngữ_Phương ngữ_Sẽ_This_Sách_Sử dụng?
Hệ thống nhúng / Lập trình PIC # Trình biên dịch.2C_Assemblers

Lập trình viên [ sửa ]

Sau khi bạn viết chương trình của mình, bạn cần đưa nó vào µcontroller. Nếu bạn sử dụng C hoặc Basic, bạn sẽ phải biên dịch nó. Sau đó, sử dụng một lập trình viên để tải mã lên µcontroller. Có một số phương pháp khác nhau cho bước cuối cùng này.

Lập trình viên bên ngoài: Đây là thiết bị được kết nối với PC. Bạn sẽ cắm IC µcontroller, EEPROM hoặc IC nhớ khác vào ổ cắm của nó và để PC tải lên mã. Sau đó, bạn cắm IC vào mạch của nó và kiểm tra nó. Có thể tốn thời gian khi cập nhật chương trình của bạn sau khi gỡ lỗi.
ISP Trong Lập trình Hệ thống: Bo mạch với µcontroller có một đầu nối đặc biệt để kết nối với PC. Kết nối cáp, tải xuống mã, kiểm tra và lặp lại. Phương pháp hiện đại hơn. Chỉ bất lợi: nó tiêu tốn một số không gian bảng. Không phải tất cả các bộ điều khiển µ đều hỗ trợ điều này.
Bootloader , còn được gọi là "tự lập trình": CPU chấp nhận một chương trình mới thông qua bất kỳ kết nối có sẵn nào với PC (không cần đầu nối đặc biệt), sau đó sẽ tự lập chương trình. Không phải tất cả các bộ điều khiển µ đều hỗ trợ điều này. Và bạn cũng cần một số phương pháp lập trình khác, để lập trình bộ nạp khởi động ban đầu (cho nó biết chính xác trình kết nối nào cần xem cho một chương trình mới, tốc độ truyền, v.v.).