Roboti i vizatimit për Arduino: 18 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:20

Shënim: Unë kam një version të ri të këtij roboti që përdor një tabelë qarku të shtypur, është më e lehtë për tu ndërtuar dhe ka zbulim të pengesave IR! Kontrolloni atë në

Unë e hartova këtë projekt për një punëtori 10-orëshe për ChickTech.org qëllimi i të cilit është të prezantojë gratë adoleshente me temat STEM. Qëllimet për këtë projekt ishin:

• Lehtë për tu ndërtuar.
• Lehtë për tu programuar.
• Bëri diçka interesante.
• Me kosto të ulët kështu që pjesëmarrësit mund ta marrin atë në shtëpi dhe të vazhdojnë të mësojnë.

Me ato qëllime në mendje, këtu ishin disa zgjedhje të projektimit:

• Arduino i pajtueshëm për lehtësinë e programimit.
• Fuqia e baterisë AA për koston dhe disponueshmërinë.
• Motorë stepper për lëvizje të saktë.
• Printuar 3D për lehtësinë e personalizimit.
• Stilolaps duke komplotuar me grafikë Turtle për dalje interesante.
• Burimi i Hapur në mënyrë që të krijoni një tuajin!

Këtu është roboti që iu afrua më shumë asaj që doja të bëja: https://mirobot.io. Unë nuk kam një prestar lazer dhe transporti nga Anglia ishte i ndaluar. Unë kam një printer 3D, kështu që mendoj se mund të shihni se ku po shkon. Me Me

Mos lejoni që mungesa e një printeri 3D t'ju pengojë. Ju mund të gjeni hobistë lokalë të gatshëm t'ju ndihmojnë në www.3dhubs.com

U desh shumë punë, por jam i kënaqur se si doli. Dhe, mësova shumë në këtë proces. Më tregoni se çfarë mendoni!

Hapi 1: Pjesët

Ka një numër mënyrash për të fuqizuar, drejtuar dhe kontrolluar robotët. Ju mund të keni pjesë të ndryshme në dorë që do të funksionojnë, por këto janë ato që unë kam provuar dhe kam gjetur të funksionojnë mirë:

Elektronikë:

• 1- Arduino UNO ose ekuivalent- adafruit.com/products/50

  Adafruit tani është Prodhimi Amerikan për Arduinos të Vërtetë! Merrni ato nga burimi

• 2- Stepper 5V i përshtatur- adafruit.com/products/858
• 1- ULN2803 Darlington Driver - adafruit.com/products/970
• 1- Pane buke me madhësi gjysmë- adafruit.com/products/64

• 12- Kërcyes meshkuj-meshkuj- adafruit.com/products/1956

  Të paktën dy duhet të jenë 6 ", pjesa tjetër mund të jetë 3"

• 1- Mikro servo- adafruit.com/products/169
• 1- Koka e kunjit për meshkuj- digikey.com/short/t93cbd
• 1- 2 x Mbajtëse AA- digikey.com/short/tz5bd1
• 1 -3 x Mbajtëse AA- digikey.com/short/t5nw1c
• Kondensator 1 -470 uF 25V-www.digikey.com/product-detail/en/ECA-1EM471/P5155-ND/245014
• Çelës rrëshqitës 1 -SPDT -www.digikey.com/product-detail/en/EG1218/EG1903-ND/101726
• 1- Kabllo mikro USB
• 5 - Bateri AA

Hardware:

• 2- 1 7/8 "ID x 1/8" O-unazë- mcmaster.com/#9452K96
• 1- Mbështjellës 5/8 "duke mbajtur- mcmaster.com/#96455k58/=yskbki
• 10- M3 x 8mm vidë me kokë tigan- mcmaster.com/#92005a118/=z80pbr
• 4- Vidë me kokë të sheshtë M3 x 6mm- mcmaster.com/#91420a116/=yskru0
• 12- Arrë M3- mcmaster.com/#90591a250/=yskc6u3D
• Fije 2 - 1/4 "që formon 4-20 vida

Pjesë të printuara (shikoni www.3dhubs.com nëse nuk keni qasje në një printer):

• https://www.thingiverse.com/thing:1091401

  • 1 x Rrota mbajtëse topi
  • 1 x Shasi
  • 2 x rrota
  • 2 x kllapa Stepper
  • 1 x Mbajtëse stilolapsi / kllapa servo
  • 1 x Jakë stilolapsi
• Unë përdor rezolucion të ulët, mbushje 100% dhe asnjë mbështetje. Kjo vlen rreth 4 orë printim.

Furnizimet:

• Vidë Phillips
• Armë me zam të nxehtë
• Multi-metër dixhital
• Thikë e mprehtë
• Shënuesit me ngjyrë Crayola

Hapi 2: Ndizni firmuerin

Para se të hyjmë shumë në ndërtim, le të ngarkojmë firmware -in e provës në mikrokontrollues. Programi i testimit vetëm vizaton për kuti, kështu që ne mund të kontrollojmë për drejtimin dhe dimensionin e duhur.

1. Shkarkoni programin Arduino nga www.arduino.cc/en/Main/Software
2. Hapni programin Arduino.

3. Shkarkoni skedarin zip të bashkangjitur dhe hapeni atë në vendndodhjen e skicave Arduino.

   Ju mund ta gjeni (ose ndryshoni) këtë vendndodhje në Arduino IDE: [Skedari] -> [Preferencat] -> "Vendndodhja e Sketchbook"

4. Ngarko skicën e provës: [Skedari] -> [Sketchbook] -> [TIRL_Arduino_TEST]
5. Bashkangjitni Arduino -n tuaj në kompjuterin tuaj me një kabllo USB.

6. Në Arduino IDE:

   1. Vendosni llojin e bordit: [Tools] -> [Board] -> Lloji i bordit tuaj.
   2. Vendosni portin tuaj serik: [Tools] -> [Port] -> Zakonisht e fundit e listuar.
7. Ngarko skicën duke përdorur ikonën e shigjetës.

Nëse keni ndonjë problem, referojuni www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting për ndihmë.

Hapi 3: Mbajtësja e stilolapsit dhe mbajtësit e baterisë

1. Futni arrat në anën e sipërme të shasisë (Imazhi 1). Ju mund të keni nevojë t'i shtypni ato.
2. Instaloni Mbajtësin e Pendës me Kllapën Servo në anën e sipërme të shasisë (Imazhi 2 & 3).

3. Bashkojini mbajtëset e baterisë në pjesën e poshtme të shasisë duke përdorur vida me kokë të sheshtë 3Mx6mm (Imazhi 4)

   • Ju duhet të paktën 5xAA për të fuqizuar siç duhet një Arduino përmes rregullatorit të tij në bord. Gjashtë do të funksiononin gjithashtu, kështu që unë kam përfshirë vrima për secilën madhësi në të dy anët.
   • Ju dëshironi që pesha të zhvendoset drejt rrotullës, kështu që vendosni 3xAA në anën e pasme.
   • Orientoni mbajtëset në mënyrë që prizat të jenë më afër kabllove drejtkëndëshe.
4. Kaloni kalimin e baterisë përmes kabllove drejtkëndëshe (Figura 4).
5. Përsëriteni për mbajtësin tjetër të baterisë.

Shënim: Nëse nuk specifikohet, pjesa e mbetur e vidhave janë vida me kokë tavani 3Mx8mm

Hapi 4: Stepper Backets

1. Futni një arrë në kllapën e hapjes dhe ngjitini ato në pjesën e sipërme të shasisë me një vidë (Imazhi 1).
2. Futeni hapin në kllapa dhe ngjiteni me vida dhe arra.
3. Përsëriteni për kllapën tjetër.

Hapi 5: Rrëshqitës

1. Futni kushinetën e topit në enë.

   Mos e futni me forcë ose do të prishet. Përdorni një tharëse flokësh ose armë ajri të nxehtë për të zbutur materialin nëse është e nevojshme

2. Bashkangjiteni enën në anën e poshtme të shasisë para mbajtësit të baterisë.

Kam provuar objekte të tjera të rrumbullakëta si mermere, por e lëmuar dhe e rëndë duket se funksionon mirë. Nëse keni nevojë për një diametër të ndryshëm, mund të redaktoni skedarin openScad (https://www.thingiverse.com/thing:1052674) për t'iu përshtatur asaj që keni në dorë.

Hapi 6: Breadboard dhe truri

1. Hiqni një nga binarët e energjisë duke përdorur një thikë të mprehtë, duke prerë ngjitësin e poshtëm (Imazhi 1).

   Njëra shina ka fuqi (të kuqe) në skajin e jashtëm, ato të tjera negative (blu). Unë po e mbaj të bashkangjitur të parën, dhe do të përputhet me skemat dhe fotot. Nëse përdorni tjetrën, thjesht rregulloni telat në përputhje me rrethanat

2. Duke mbajtur dërrasën e bukës mbi binarët e shasisë, shënoni se ku ata ndërpresin skajin (Figura 2).
3. Duke përdorur një skaj të drejtë (si hekurudha e hequr e energjisë), shënoni linjat dhe prerë pjesën e pasme (Figura 3).
4. Vendoseni tabelën e bukës në shasi me binarët që prekin ngjitësin e ekspozuar (Figura 4).
5. Bashkangjitni Arduino në anën tjetër të shasisë duke përdorur 4-20 vida (Figura 5).

Hapi 7: Kondensatori dhe Vendosja e Pjesës

1. Vendoseni shoferin darlington dhe ndizni energjinë në tabelën e bukës (Imazhi 1).

   • Kam shtuar pika portokalli për dukshmëri për të shënuar sa vijon:

     • Pin 1 i shoferit darlington
     • Kunja e baterisë e mikrotrollorit. Ndërprerësi i energjisë në pozicionin "ndezur".
2. Prisni prizat e kondensatorit nëse është e nevojshme (më e gjatë është negative) (Imazhi 2).
3. Futeni kondensatorin në binarët e duhur në pjesën e sipërme të tabelës së bukës (Figura 3).

Hapi 8: Fuqia

1. Me prizat e baterisë në të djathtë: Lidhni vijën e kuqe me kunjin e parë të çelësit të energjisë (Figura 1).
2. Lidhni prizën e zezë me një rresht bosh midis mikrokontrolluesit dhe çipit darlington (Imazhi 1).
3. Me prizat e baterisë në të majtë: Lidhni vijën e kuqe në të njëjtin rresht me prizën e zezë të baterisë tjetër (Figura 2).
4. Lidhni vijën e zezë me shinën negative të dërrasës së bukës (Imazhi 2).

5. Lidhni fuqinë me mikrokontrolluesin:

   1. Bluzë e kuqe nga shina pozitive në kunjin e baterisë (pika portokalli, Imazhi 3).
   2. Kërcyesi i zi nga shina negative në kunjin e shënuar "G" (Imazhi 4).
6. Instaloni bateritë dhe ndizni energjinë (Figura 5).
7. Ju duhet të shihni që dritat jeshile dhe të kuqe të kontrolluesit të ndizen (Figura 6).

Zgjidhja e problemeve:

• Nëse dritat e mikrokontrolluesit nuk ndizen, fikeni menjëherë energjinë dhe zgjidhni problemin:

  • Bateritë e instaluara në orientimin e duhur?
  • Kontrolloni dy herë pozicionimin e prizave të baterisë.
  • Çelësi i kontrollit të dyfishtë pozicionon drejtimin.
  • Përdorni një multi-metër për të kontrolluar tensionet e baterive.
  • Përdorni shumë metra për të kontrolluar tensionet e hekurudhës së energjisë.

Hapi 9: Stepper Power

Tani që e keni fuqinë te mikrokontrolluesi, le të përfundojmë fuqinë e instalimeve elektrike te stepat:

1. Lidhni një bluzë të zezë nga kunja e sipërme e majtë darlington në anën negative të shiritit të energjisë (Figura 1).
2. Lidhni një bluzë të kuqe nga kunja e majtë e majtë e poshtme e majtë në anën pozitive të shiritit të energjisë (Figura 1).
3. Lidhni një bluzë të kuqe nga kunja e ulët majtas darlington në një rresht djathtas të darlington (Imazhi 2).
4. Vendosni titujt e kunjave për lidhësit e bardhë JST të hapësit (Imazhi 2).

Hapi 10: Sinjalet e Kontrollit të Stepper

Mikrokontrolluesi siguron sinjale 5 volt në grupin darlington i cili nga ana tjetër, siguron VCC në mbështjelljet e hapave:

1. Filloni me kunj pranë kunjit të tokëzimit në drejtuesin darlington dhe instaloni telat portokalli, të verdhë, jeshile dhe blu në atë renditje (Imazhi 1).

2. Bashkangjitni kërcyesit në kunjat e mëposhtëm arduino (Imazhi 2):

   1. portokalli - Kunja dixhitale 4
   2. e verdhë - Kunja dixhitale 5
   3. jeshile - Kunja dixhitale 6
   4. blu - Kunja dixhitale 7

3. Kthehu në darlington, vazhdo kërcimin për hapin tjetër në anën e kundërt të të tjerëve:

   blu, jeshile, të verdhë dhe portokalli (Figura 3)

4. Bashkangjitni kërcyesit në kunjat e mëposhtëm arduino (Imazhi 4):

   1. blu - Kunja dixhitale 9 (kunja 8 e përdorur e fundit për servo).
   2. jeshile - Kunja dixhitale 10
   3. e verdhë - Kunja dixhitale 11
   4. portokalli - Kunja dixhitale 12

Hapi 11: Lidhjet e Steel Coil

Lidhësit e bardhë JST të stepper ngjiten në kokën e pin. Plumbi i kuq është fuqi dhe duhet të përputhet me kërcyesit e kuq të energjisë që kemi instaluar më herët (Figura 1).

Të gjitha ngjyrat duhet të përputhen me kërcyesit e mikrokontrolluesit në anën e kundërt të darlingtonit, me përjashtim të ngjyrës jeshile, e cila përputhet me telin rozë të hapësit (Figura 2).

Hapi 12: Servo

1. Instaloni servisin me servo të rrotulluar në drejtim të akrepave të orës deri te ndalesa dhe bri horizontal (Imazhi 1).
2. Bashkangjiteni servon në mbajtës dhe briri drejtohet në anën e djathtë të shkallës (Figura 1).
3. Bashkoni kërcuesit ngjyrë kafe (të tokëzuar), të kuq (fuqi 5V) dhe të bardhë (sinjal) në lidhësin servo, që përputhen me ngjyrat e telave servo (Figura 2).
4. Bashkangjitni kërcyesit e fuqisë dhe tokëzimit në tokë dhe kokën 5V në Arduino (Imazhi 3).
5. Lidhni telin e sinjalit të bardhë me Pin dixhital të Arduino 8 (Figura 4).

Hapi 13: Rrota

1. Vendosni unazën e gomës me gome rreth buzës së rrotës (Imazhi 1).

2. Nëse përshtatja e shpërndarësit në bosht është e lirshme, mund të përdorni një vidë 3M për ta mbajtur atë në vend (Imazhi 2).

   Mos e shtrëngoni shumë ose do ta zhveshni plastikën

Hapi 14: Testimi

Shpresoj se ju keni ngarkuar tashmë firmware -in në Hapin 2. Nëse jo, bëjeni tani.

Firmueri i testit vizaton një katror në mënyrë të përsëritur në mënyrë që të mund të kontrollojmë drejtimin dhe saktësinë.

1. Vendoseni robotin tuaj në një sipërfaqe të lëmuar, të sheshtë dhe të hapur.
2. Ndizeni energjinë.
3. Shikoni robotin tuaj të vizatojë katrorë.

Nëse nuk shihni drita në mikrokontrollues, kthehuni dhe zgjidhni problemin e energjisë si në Hapin 8.

Nëse roboti juaj nuk lëviz, kontrolloni dy herë lidhjet e energjisë me drejtuesin darlington në Hapin 9.

Nëse roboti juaj po lëviz në mënyrë të çrregullt, kontrolloni dy herë lidhjet e pin për mikrokontrolluesin dhe drejtuesin darlington në Hapin 10.

Hapi 15: Kalibrimi

Nëse roboti juaj po lëviz në një shesh të përafërt, është koha të vendosni pak letër dhe të vendosni një stilolaps në të.

Matni diametrin e rrotës tuaj (Imazhi 1) dhe bazën e rrotës (Imazhi 2) në milimetra.

Cilësimet tuaja të kalibrimit në kod janë:

rrota notuese_dia = 63; // mm (rritje = spirale jashtë)

rrota notuese_baza = 109; // mm (rritje = spirale në) int hapa_rev = 128; // 128 për kuti ingranazhi 16x, 512 për kuti ingranazhi 64x

Fillova me një diametër të matur të rrotës prej 65 mm dhe ju mund t'i shihni kutitë që rrotullohen nga jashtë ose në drejtim të akrepave të orës çdo hap (Figura 3).

Unë përfundimisht arrita në një vlerë prej 63 mm (Figura 4). Ju mund të shihni se ka ende një gabim të qenësishëm për shkak të goditjes së ingranazheve dhe të tjera. Mjaft afër për të bërë diçka interesante!

Hapi 16: Ngritja dhe Ulja e Pendës

Ne kemi shtuar një servo, por nuk kemi bërë asgjë me të. Kjo ju lejon të ngrini dhe ulni stilolapsin në mënyrë që roboti të lëvizë pa vizatuar.

1. Vendoseni jakën e stilolapsit në stilolaps (Figura 1).

   Nëse është e lirshme, ngjiteni në vend

2. Kontrolloni që të prekë letrën kur krahu servo të ulet.
3. Kontrolloni që të mos prekë letrën kur ngrihet.

Këndet e servo mund të rregullohen ose duke hequr bririn dhe duke e ri-pozicionuar atë, ose përmes softuerit:

int PEN_DOWN = 20; // këndi i servo kur stilolapsi është poshtë

int PEN_UP = 80; // këndi i servo kur stilolapsi është lart

Komandat e stilolapsit janë:

penup ();

pezull ();

Nëse dëshironi të përdorni madhësi të ndryshme stilolapsi, do t'ju duhet të modifikoni mbajtësen e stilolapsit (www.thingiverse.com/thing:1052725) dhe jakën e stilolapsit (www.thingiverse.com/thing:1053273) me diametrin e duhur.

Hapi 17: Argëtohuni

Shpresoj se keni arritur deri këtu pa shumë fjalë mallkimi. Më tregoni me çfarë keni luftuar në mënyrë që të përmirësoj udhëzimet.

Tani është koha për të eksploruar. Nëse shikoni skicën e provës, do të shihni që ju kam dhënë disa komanda standarde "Breshkë":

përpara (distanca); // milimetra

prapa (distanca); majtas (këndi); // gradë të drejtë (kënd); penup (); në pritje (); bërë (); // lëshoni stepper për të kursyer baterinë

Duke përdorur këto komanda, duhet të jeni në gjendje të bëni pothuajse gjithçka, nga vizatimi i thekonave të borës ose shkrimi i emrit tuaj. Nëse keni nevojë për ndihmë për të filluar, shikoni:

• https://code.org/learn
• https://codecombat.com/

Hapi 18: Platforma të tjera

A mund të bëhet ky robot me një?

Po! Kjo platformë është shumë fleksibël. Ju kryesisht do të duhet vetëm të modifikoni shasinë.

Unë e kam bërë atë me një Raspberry Pi (Imazhi 1) dhe një xhingël Adafruit (www.instructables.com/id/Low-Cost-Arduino-Compatible-Drawing-Robot/) (Imazhi 2).

Më tregoni se me çfarë keni dalë!