Robot vizatimi me kosto të ulët, të pajtueshëm me Arduino: 15 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:27

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 4xAA 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 për t'ju ndihmuar në

Ky projekt është i licencuar sipas Creative Commons dhe përdor pjesë 3D bazuar në modelet e të tjerëve (siç tregohet në seksionin tjetër), më kufizuesi i të cilave është rrota, e cila është Jo-Tregtare. Kjo do të thotë që ky projekt gjithashtu duhet të jetë jo-komercial. Mos u bej ky tip.

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- *Adafruit Pro Trinket 3V- adafruit.com/products/2010

  • Pajisje kompjuterike nën licencën CC BY-SA
  • Softuer (Bootloader) nën licencën GPL
• 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
• 16- Kërcyes meshkuj-meshkuj- adafruit.com/products/759
• 1- Mikro servo- adafruit.com/products/169
• 1 - Çelës rrëshqitës SPDT - adafruit.com/product/805 ose www.digikey.com/product-detail/en/EG1218/EG1903-ND/101726
• 1- Koka e kunjit për meshkuj- digikey.com/short/t93cbd
• 2- 2 x Mbajtëse AA- digikey.com/short/tz5bd1
• 1- Mikro kabllo USB
• 4- Bateri AA

*Shënim: Shihni hapin e fundit për një diskutim mbi përdorimin e tabelave të rregullta Arduino ose Raspberry Pi.

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- M3 Arrë- mcmaster.com/#90591a250/=yskc6u

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

• 1 x Rrota mbajtëse topi - thingiverse.com/thing:1052674 (bazuar në punën e onebytegone, CC BY -SA 3.0)
• 1 x Shasi - thingiverse.com/thing:1053269 (punë origjinale nga Maker Box, CC BY -SA 3.0)
• 2 x rrota - thingiverse.com/thing:862438 (bazuar në punën e Mark Benson, CC BY -NC 3.0*)
• 2 x kllapa Stepper - thingiverse.com/thing:1053267 (bazuar në punën e jbeale, CC BY -SA 3.0)
• 1 x Pen Holder / servo bracket - thingiverse.com/thing:1052725 (punë origjinale nga Maker's Box, CC BY -SA 3.0)
• 1 x Jakë stilolapsi - thingiverse.com/thing:1053273 (punë origjinale nga Maker Box, CC BY -SA 3.0)

* Shënim: CC BY-NC është një licencë jo-tregtare

Mjetet dhe 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.

Për të folur me Trinket Pro, do t'ju duhet:

1. Shofer nga
2. Softueri Arduino nga

Zonja Ada dhe ekipi Adafruit kanë krijuar një grup udhëzimesh shumë më të mirë në lidhjet e mësipërme sesa mund të siguroj. Ju lutemi përdorni ato nëse jeni të bllokuar.

Shënim: Një truk që e bën xhingël të ndryshëm nga Arduino i zakonshëm është që ju duhet të rivendosni tabelën para se të ngarkoni skicën.

Hapi 3: Mbajtësja e stilolapsit dhe mbajtësit e baterisë

1. Instaloni Mbajtësin e Pendës me Servo Bracket në anën më të shkurtër të shasisë (Imazhi 1).
2. Futni arrat në anën e sipërme të shasisë (Imazhi 2)
3. Bashkojini mbajtëset e baterisë në pjesën e poshtme të shasisë duke përdorur vida me kokë të sheshtë 3Mx6mm (Imazhet 3 & 4).
4. Kaloni kalimin e baterisë përmes kabllove drejtkëndëshe (Imazhi 4 & 5).
5. Përsëriteni për mbajtësin tjetër të baterisë.

Shënim: Nëse nuk specifikohet, pjesa e mbetur e vidhave janë vida me kapak 3Mx8mm.

Hapi 4: Rrota

1. Test përshtateni timonin tuaj në boshtin e hapit (Figura 1).

   1. Nëse është shumë e ngushtë, mund ta ngrohni shpërndarësin e rrotave me tharëse flokësh ose armë me ajër të nxehtë dhe pastaj futni boshtin.
   2. Nëse është shumë e lirshme, mund të përdorni një vidë 3Mx8mm për ta mbajtur atë kundër rrafshit të boshtit (Figura 2).
   3. Nëse jeni një perfeksionist, mund të kalibroni printerin tuaj dhe ta merrni atë siç duhet.
2. Vendoseni unazën e o-së rreth buzës së rrotës (Imazhi 3 & 4).
3. Përsëriteni për rrotën tjetër.

Hapi 5: Steets 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 6: Rrota

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.

Hapi 7: Breadboard

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

Hapi 8: Fuqia

1. Vendosni mikrokontrolluesin, shoferin e dashur dhe çelësin e energjisë në tabelën e bukës (Figura 1).

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

     • Pin 1 i shoferit darlington.
     • Kunja e baterisë së mikrotrollorit.
     • Ndërprerësi i energjisë në pozicionin "ndezur".

2. Me prizat e baterisë në të djathtë:

   1. Lidhni vijën e kuqe me kunjin e parë të ndërprerësit (Figura 2).
   2. Lidhni prizën e zezë me një rresht bosh midis mikrokontrolluesit dhe çipit darlington (Figura 2).

3. Me prizat e baterisë në të majtë:

   1. Lidhni vijën e kuqe me të njëjtin rresht si plumbi i zi i baterisë tjetër (Figura 3).
   2. Lidhni vijën e zezë me shinën negative të dërrasës së bukës (Figura 3).

4. Lidhni fuqinë me mikrokontrolluesin:

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

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

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

Hapi 9: Headers dhe Servo Wiring

Kunjat e kokës mashkullore na lejojnë të lidhim lidhësit 5-pin servo JST me energjinë dhe drejtuesin darlington (Imazhi 1):

1. Koka e parë me 5 kunja fillon një rresht para shoferit darlington.
2. Koka e dytë servo duhet të rreshtohet me fundin e shoferit darlington.

Para se tela të komplikohet, le të lidhim servo me tela:

1. Shtoni një kokë me 3 kunja për servo në skajin e djathtë të pjesës së përparme të pjatës (Figura 2).
2. Shtoni një bluzë të kuqe nga kunja qendrore në anën pozitive të shiritit të energjisë.
3. Shtoni një bluzë të zezë ose kafe nga kunja e jashtme në anën negative të shiritit të energjisë.
4. Shtoni një bluzë me ngjyrë nga kunja e brendshme në Pin 8 të mikrokontrolluesit.
5. Instaloni bririn e ndihmës me boshtin në pozicionin e plotë të orës dhe krahun që shtrihet në rrotën e djathtë (Imazhi 3)
6. Instaloni servo në mbajtësen e stilolapsit duke përdorur vidhat e servo (Figura 3).
7. Lidhni lidhësin e servo -së duke i rreshtuar ngjyrat (Figura 4).

Hapi 10: Kontrolli i Stepper

Koha për të lidhur energjinë për shoferin dhe stepat darlington, e cila do të nxitet direkt nga bateria:

1. Lidhni një bluzë të zezë ose kafe nga kunja e djathtë e poshtme e djathtë në anën negative të shiritit të energjisë (Figura 1).
2. Lidhni një bluzë të kuqe nga kunja e sipërme e djathtë darlington në anën pozitive të shiritit të energjisë.
3. Lidhni një bluzë të kuqe nga koka e sipërme e majtë e kunjit në anën pozitive të shiritit të energjisë (Figura 2).
4. Lidhni lidhësin e majtë të hapit me kokën e kunjit të anës së majtë me plumbin e kuq në anën e djathtë (Figura 3).
5. Lidhni lidhësin e djathtë të hapit me kokën e kunjës në anën e djathtë me plumbin e leximit në anën e majtë.

Shënim: Plumbi i kuq i lidhësit stepper është fuqia dhe duhet të përputhet me prizat e kuqe në dërrasën e bukës.

Hapi 11: Kontrolli i Stepper (Vazhdon)

Tani do të lidhim telat e sinjalit stepper nga mikrokontrolluesi në anën hyrëse të drejtuesit darlington:

1. Duke filluar me Pin 6 të mikrokontrolluesit, lidhni prizat për katër kërcyes kontrolli për motorin e majtë stepper (Imazhi 1).
2. Përputhni këto kërcyes me anën hyrëse të darlingtonit në të djathtë. Të gjitha ngjyrat duhet të përputhen me përjashtim të ngjyrës jeshile, e cila përputhet me telin rozë të hapësit (Figura 2).
3. Duke filluar me Pin 13 të mikrokontrolluesit, lidhni prizat për katër kërcyesit e kontrollit për motorin e duhur stepper (Imazhi (3).
4. Përputhni këto kërcyes me anën hyrëse të darlingtonit në të majtë. Të gjitha ngjyrat duhet të përputhen me përjashtim të ngjyrës së gjelbër, e cila përputhet me telin rozë të hapësit (Figura 3).

Hapi 12: Testimi dhe Kalibrimi

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.

Nëse roboti juaj po lëviz në një shesh të përafërt, është koha të vendosni pak letër dhe të vendosni një stilolaps në të (Imazhi 1).

Pikat tuaja të kalibrimit janë:

rrota notuese_dia = 66.25; // mm (rritje = spirale jashtë)

rrota notuese_baza = 112; // 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 65 mm dhe ju mund t'i shihni kutitë që rrotullohen brenda (Figura 2).

Unë e rrita diametrin në 67, dhe ju mund ta shihni që po rrotullohej nga jashtë (Figura 3).

Unë përfundimisht arrita në një vlerë prej 66.25 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 13: 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).
2. Nëse është e lirshme, ngjiteni në vend.
3. Kontrolloni që të prekë letrën kur krahu servo të ulet.
4. Kontrolloni që nuk e prek letrën kur ngrihet (Figura 2).

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

int PEN_DOWN = 170; // këndi i servo kur stilolapsi është poshtë

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

Komandat e stilolapsit janë:

penup ();

në pritje ();

Hapi 14: 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 15: Platforma të tjera

A mund të bëhet ky robot me një Arduino të rregullt? Po! Unë shkova me xhingël për shkak të kostos së ulët dhe madhësisë së vogël. Nëse rrisni gjatësinë e shasisë, mund të vendosni një Arduino të rregullt në njërën anë dhe tabelën e bukës në anën tjetër (Imazhi 1). Duhet të funksionojë pin-for-pin me skicën e provës, plus, tani mund të shkoni në tastierën serike për korrigjim!

A mund të bëhet ky robot me një Rasberry Pi? Po! Kjo ishte linja ime e parë e hetimit sepse doja të programoja në Python dhe të isha në gjendje ta kontrolloja atë në internet. Ashtu si Arduino me madhësinë e plotë, ju thjesht vendosni Pi në njërën anë dhe tabelën e bukës në anën tjetër (Imazhi 2). Energjia bëhet shqetësimi kryesor sepse katër AA nuk do ta ndërpresin atë. Duhet të siguroni rreth 1A rrymë në një 5V të qëndrueshme, përndryshe moduli juaj WiFi do të ndalojë së komunikuari. Kam zbuluar se Modeli A është shumë më i mirë në konsumin e energjisë, por ende jam duke punuar se si të furnizoj me energji të besueshme. Nëse e kuptoni, më tregoni!