רובוט ציור עבור Arduino: 18 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

הערה: יש לי גרסה חדשה של רובוט זה המשתמשת במעגל מודפס, קלה יותר לבנייה ובעלת זיהוי מכשולים IR! בדוק את זה ב

עיצבתי את הפרויקט הזה לסדנה בת 10 שעות עבור ChickTech.org שמטרתה היא להכיר לנשים בגיל העשרה נושאי STEM. המטרות לפרויקט זה היו:

• קל לבנייה.
• קל לתכנות.
• עשה משהו מעניין.
• בעלות נמוכה כדי שהמשתתפים יוכלו לקחת את זה הביתה ולהמשיך ללמוד.

מתוך מטרות אלה בחשבון, לפניכם כמה אפשרויות עיצוב:

• תואם Arduino להקל על התכנות.
• סוללת AA עבור עלות וזמינות.
• מנועי צעד לתנועה מדויקת.
• מודפס בתלת מימד להקלת ההתאמה האישית.
• עט משרטט עם גרפיקה של צב עבור פלט מעניין.
• קוד פתוח כך שתוכל ליצור אחד משלך!

הנה הרובוט שהגיע הכי קרוב למה שרציתי לעשות: https://mirobot.io. אין לי חותך לייזר ומשלוח מאנגליה היה אסור. יש לי מדפסת תלת מימד, אז אני מניח שאתה יכול לראות לאן זה הולך…

אל תתנו להיעדר מדפסת תלת מימד להרתיע אתכם. אתה יכול לאתר חובבים מקומיים שמוכנים לעזור לך בכתובת www.3dhubs.com

זה לקח הרבה עבודה, אבל אני מרוצה מאיך שזה יצא. וכן, למדתי לא מעט בתהליך. תגיד לי מה אתה חושב!

שלב 1: חלקים

ישנן מספר דרכים להפעיל, להניע ולשלוט ברובוטים. אולי יש בידך חלקים שונים שיעבדו, אבל אלה הם שניסיתי ומצאתי שהם עובדים טוב:

מכשירי חשמל:

• 1- Arduino UNO או שווה ערך- adafruit.com/products/50

  Adafruit היא כעת הייצור האמריקאי לארדואינים מקוריים! קח אותם מהמקור

• 2- צעד 5V-geared- adafruit.com/products/858
• 1- ULN2803 נהג דרלינגטון - adafruit.com/products/970
• 1- קרש לחם בגודל חצי- adafruit.com/products/64

• 12- מגשרים זכר-גבר- adafruit.com/products/1956

  לפחות שניים צריכים להיות בגודל 6 אינץ ', השאר יכול להיות 3 אינץ'

• 1- מיקרו סרוו- adafruit.com/products/169
• 1- כותרת סיכה זכר- digikey.com/short/t93cbd
• 1-2 x מחזיק AA- digikey.com/short/tz5bd1
• 1 -3 x מחזיק AA- digikey.com/short/t5nw1c
• קבל 1 -470 uF 25V-www.digikey.com/product-detail/en/ECA-1EM471/P5155-ND/245014
• מתג שקופיות 1 -SPDT -www.digikey.com/product-detail/en/EG1218/EG1903-ND/101726
• 1- כבל מיקרו USB
• 5 - סוללות AA

חוּמרָה:

• 2- 1 7/8 "מזהה x 1/8" טבעת O- mcmaster.com/#9452K96
• 1- גלגלית 5/8 "נושאת- mcmaster.com/#96455k58/=yskbki
• 10- M3 x 8 מ"מ ראש בורג- mcmaster.com/#92005a118/=z80pbr
• 4- M3 x 6mm בורג ראש שטוח- mcmaster.com/#91420a116/=yskru0
• 12- M3 אגוז- mcmaster.com/#90591a250/=yskc6u3D
• 2 - 1/4 "חוט היוצר 4-20 ברגים

חלקים מודפסים (בדוק www.3dhubs.com אם אין לך גישה למדפסת):

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

  • 1 x גלגלת נושאת כדורים
  • 1 x מארז
  • 2 x גלגלים
  • 2 x סוגר צעד
  • 1 x מחזיק עט / סוגר סרוו
  • 1 x צווארון עט
• אני משתמש ברזולוציה נמוכה, 100% מילוי, וללא תמיכה. מדובר בהדפסה של כ -4 שעות.

אספקה:

• מברג פיליפס
• אקדח דבק חם
• מוליטימטר דיגיטלי
• סכין חדה
• טושים בצבע קריולה

שלב 2: הבזק את הקושחה

לפני שנתקדם יותר מדי בבנייה, אפשר לטעון את קושחת הבדיקה אל המיקרו -בקר. תוכנית הבדיקה רק שואבת לארגזים כדי שנוכל לבדוק כיוון וממד תקינים.

1. הורד את תוכנת Arduino מ- www.arduino.cc/en/Main/Software
2. פתח את תוכנת Arduino.

3. הורד את קובץ ה- zip המצורף ופתח אותו למיקומו של ספר הסקיצות של Arduino.

   אתה יכול למצוא (או לשנות) את המיקום הזה ב- IDE של Arduino: [קובץ] -> [העדפות] -> "מיקום Sketchbook"

4. טען את סקיצת הבדיקה: [קובץ] -> [ספר רישומים] -> [TIRL_Arduino_TEST]
5. חבר את ה- Arduino למחשב באמצעות כבל USB.

6. ב- IDE של Arduino:

   1. הגדר את סוג הלוח שלך: [כלים] -> [לוח] -> סוג הלוח שלך.
   2. הגדר את היציאה הטורקית שלך: [כלים] -> [יציאה] -> בדרך כלל האחרונה שנרשמה.
7. העלה את הסקיצה באמצעות סמל החץ.

אם יש לך בעיות, עיין בכתובת www.arduino.cc/iw/Guide/Troubleshooting לקבלת עזרה.

שלב 3: מחזיק עט ומחזיקי סוללות

1. הכנס את האומים בצד העליון של המארז (תמונה 1). ייתכן שיהיה עליך ללחוץ עליהם פנימה.
2. התקן את מחזיק העט עם סוגר סרוו בצד העליון של המארז (תמונה 2 & 3).

3. חבר את מחזיקי הסוללות בחלק התחתון של המארז באמצעות ברגים 3 מ"מ 6 מ"מ (תמונה 4)

   • אתה צריך לפחות 5xAA כדי להפעיל Arduino כראוי באמצעות הרגולטור המשולב שלו. שישה יעבדו גם כן, כך שצירפתי חורים לכל גודל משני הצדדים.
   • אתה רוצה שהמשקל יועבר לכיוון הגלגלת, אז שים את 3xAA לכיוון האחורי.
   • כוון את המחזיקים כך שהלידים יהיו הקרובים ביותר לריצות הכבלים המלבניים.
4. השחילו את מוליכי הסוללה דרך ריצות הכבלים המלבניים (תמונה 4).
5. חזור על הפעולה עבור מחזיק הסוללה השני.

הערה: אלא אם כן צוין, שאר הברגים הם ברגים של ראש תבנית בגודל 3X8 מ מ

שלב 4: עקיפות צעדים

1. הכנס אגוז לתושבת המדרגות והצמד אותם לראש המארז בעזרת בורג (תמונה 1).
2. הכנס את המדרגה לתושבת והצמד אותה בעזרת ברגים ואומים.
3. חזור על הפעולה עבור הסוגר השני.

שלב 5: גלגלת

1. הכנס את מיסב הכדור לתוך הגלגל.

   אל תכריח אותו פנימה או שהוא יישבר. השתמש במיבש שיער או באקדח אוויר חם כדי לרכך את החומר במידת הצורך

2. חבר את הגלגל לצד התחתון של המארז מול מחזיק הסוללה.

ניסיתי אובייקטים עגולים אחרים כמו גולות, אבל נראה שחלק וכבד עובד טוב. אם אתה צריך קוטר אחר, תוכל לערוך את קובץ openScad (https://www.thingiverse.com/thing:1052674) כך שיתאים למה שיש לך בהישג יד.

שלב 6: לוח ולוח

1. הסר את אחת ממסילות החשמל בעזרת סכין חדה, וחתך את הדבק התחתון (תמונה 1).

   למעקה אחד יש כוח (אדום) בקצה החיצוני, האחרים שליליים (כחולים). אני שומר את הראשון המצורף, והוא יתאים לסכימות ולתמונות. אם אתה משתמש בשני, פשוט התאם את החוטים בהתאם

2. החזק את לוח הלחם מעל מסילות השלדה, סמן היכן הן חותכות את הקצה (תמונה 2).
3. בעזרת קצה ישר (כמו מסילת הכוח שהוסרה), סמן את הקווים וחתך את הגב (תמונה 3).
4. הנח את לוח הלחם על המארז כשהמסילות נוגעות בדבק החשוף (תמונה 4).
5. חבר את הארדואינו לצד השני של המארז באמצעות 4-20 ברגים (תמונה 5).

שלב 7: קבלים ומיקום חלק

1. הצב את מנהל ההתקן של darlington ואת מתג ההפעלה על לוח הלחם (תמונה 1).

   • הוספתי נקודות כתומות להראות כדי לסמן את הדברים הבאים:

     • סיכה 1 של מנהל ההתקן של דרלינגטון
     • סיכת הסוללה של המיקרו -רולר. מצב המתג "מופעל".
2. חתוך את מוליכי הקבלים במידת הצורך (ארוך יותר הוא שלילי) (תמונה 2).
3. הכנס את הקבל למסילות הנכונות בחלק העליון של לוח הלחם (תמונה 3).

שלב 8: כוח

1. עם מוליכי הסוללה הימנית: חבר את הקו האדום לפין הראשון של מתג ההפעלה (תמונה 1).
2. חבר את הכבל השחור לשורה ריקה בין המיקרו -בקר לשבב darlington (תמונה 1).
3. עם מוליכי הסוללה השמאלית: חבר את הקו האדום לאותה שורה כמו המוביל השחור של הסוללה השנייה (תמונה 2).
4. חבר את הקו השחור למעקה השלילי של לוח הלחם (תמונה 2).

5. חבר חשמל לבקר המיקרו:

   1. מגשר אדום ממעקה חיובי לסיכת הסוללה (נקודה כתומה, תמונה 3).
   2. מגשר שחור מהמעקה השלילי לסיכה המסומנת "G" (תמונה 4).
6. התקן סוללות והפעל את המתח (תמונה 5).
7. אתה אמור לראות את האורות הירוקים והאדומים של הבקר נדלקים (תמונה 6).

פתרון תקלות:

• אם הנורות של המיקרו -בקר אינן נדלקות, כבה מיד את המכשיר ופתור בעיות:

  • סוללות מותקנות בכיוון הנכון?
  • בדוק שוב את מיקום מוליכי הסוללה.
  • בדוק פעמיים מיקום מוביל מוביל.
  • השתמש במטר רב כדי לבדוק את המתח של הסוללות.
  • השתמש במספר מטרים כדי לבדוק את מתח הרכבת החשמלית.

שלב 9: כוח צעד

כעת, לאחר שיש לך כוח לבקר המיקרו, בוא נסיים את חיווט החשמל למדרגות:

1. חבר מגשר שחור מהפין הימני העליון של דרלינגטון לצד השלילי של מעקה החשמל (תמונה 1).
2. חבר מגשר אדום מהפין התחתון השמאלי של דרלינגטון לצד החיובי של מעקה החשמל (תמונה 1).
3. חבר מגשר אדום מהפין התחתון השמאלי של דרלינגטון לשורה אחת מימין לדארלינגטון (תמונה 2).
4. הכנס כותרות סיכה למחברי JST הלבנים של המדרגה (תמונה 2).

שלב 10: אותות בקרת צעדים

המיקרו -בקר מספק אותות 5 וולט למערך darlington, אשר מצידו מספק VCC לסלילי המדרגות:

1. התחל בסיכה ליד סיכה הקרקע בדרייברטון, והתקן חוטים כתומים, צהובים, ירוקים וכחולים בסדר זה (תמונה 1).

2. חבר את המגשרים לסיכות הארדואינו הבאות (תמונה 2):

   1. כתום - סיכה דיגיטלית 4
   2. צהוב - סיכה דיגיטלית 5
   3. ירוק - סיכה דיגיטלית 6
   4. כחול - סיכה דיגיטלית 7

3. חזרה לדארלינגטון, המשך בקופץ לשולחן השני בהפוך של האחרים:

   כחול, ירוק, צהוב וכתום (תמונה 3)

4. חבר את המגשרים לסיכות הארדואינו הבאות (תמונה 4):

   1. כחול - סיכה דיגיטלית 9 (סיכה 8 בשימוש האחרון עבור הסרוו).
   2. ירוק - סיכה דיגיטלית 10
   3. צהוב - סיכה דיגיטלית 11
   4. כתום - סיכה דיגיטלית 12

שלב 11: חיבורי סליל צעד

מחברי ה- JST הלבנים של המדרגה מתחברים לכותרת הסיכה. המוביל האדום הוא כוח, ועליו להתאים לקופצי הכח האדומים שהתקנו קודם לכן (תמונה 1).

כל הצבעים צריכים להתאים לקופצי הבקר המיקרו בצד הנגדי של הדרלינגטון, למעט ירוק, התואם את החוט הוורוד של המדרגה (תמונה 2).

שלב 12: סרוו

1. התקן את קרן הסרוו כשהשרוו מסובב בכיוון השעון עד העצירה והצופר אופקי (תמונה 1).
2. חבר את הסרוו למחזיק, והצופר הצביע לצד המדרגה הימני (תמונה 1).
3. חבר מחברים לסרוו מגשרים חומים (אדומים), אדומים (5V) ולבן (אות), בהתאמה לצבעי חוט הסרוו (תמונה 2).
4. חבר את מגשר הכוח והקרקע לאדמה ולכותרת 5V על הארדואינו (תמונה 3).
5. חבר את חוט האות הלבן לפין הדיגיטלי של Arduino 8 (תמונה 4).

שלב 13: גלגלים

1. מקם את טבעת הגומי מסביב לקצה הגלגל (תמונה 1).

2. אם התאמת הרכזת על הציר רופפת, תוכל להשתמש בבורג 3M כדי להחזיק אותו במקומו (תמונה 2).

   אין להדק אותו יותר מדי או שתפשט את הפלסטיק

שלב 14: בדיקה

אני מקווה שכבר העלת את הקושחה בשלב 2. אם לא, עשה זאת כעת.

קושחת הבדיקה פשוט מציירת ריבוע שוב ושוב כדי שנוכל לבדוק כיוון ודיוק.

1. הנח את הרובוט שלך על משטח חלק ושטוח ופתוח.
2. הפעל את המתח.
3. צפה ברובוט שלך מצייר ריבועים.

אם אינך רואה אורות על המיקרו -בקר, חזור אחורה ולטפל בעוצמה כמו בשלב 8.

אם הרובוט שלך אינו זז, בדוק שוב את חיבורי החשמל לנהג darlington בשלב 9.

אם הרובוט שלך נע בצורה לא יציבה, בדוק שוב את חיבורי הפינים של המיקרו -בקר ואת מנהל ההתקן של darlington בשלב 10.

שלב 15: כיול

אם הרובוט שלך נע בריבוע משוער, הגיע הזמן לשים קצת נייר ולשים בו עט.

מדוד את קוטר הגלגל שלך (תמונה 1) ואת בסיס הגלגל (תמונה 2) במילימטרים.

הגדרות הכיול שלך בקוד הן:

float wheel_dia = 63; // מ מ (עלייה = ספירלה החוצה)

בסיס גלגל צף = 109; // mm (עלייה = ספירלה ב) int steps_rev = 128; // 128 לתיבת הילוכים 16x, 512 לתיבת 64x

התחלתי בקוטר גלגל מדוד של 65 מ מ ואתה יכול לראות את הקופסאות מסתובבות כלפי חוץ או בכיוון השעון בכל שלב (תמונה 3).

בסופו של דבר הגעתי לערך של 63 מ מ (תמונה 4). אתה יכול לראות שעדיין יש איזו שגיאה אינהרנטית עקב קשירת הילוכים וכאלה. קרוב מספיק כדי לעשות משהו מעניין!

שלב 16: הרמה והורדה של העט

הוספנו סרוו, אבל לא עשינו עם זה כלום. זה מאפשר לך להרים ולהוריד את העט כך שהרובוט יוכל לזוז בלי לצייר.

1. הנח את צווארון העט על העט (תמונה 1).

   אם הוא רופף, הדביקו אותו במקומו

2. בדוק שהוא ייגע בנייר כאשר זרוע הסרוו יורדת.
3. בדוק שהוא לא יגע בנייר כשהוא מורם.

ניתן לכוונן את זוויות הסרו או על ידי הסרת הצופר ומיקומו מחדש, או באמצעות התוכנה:

int PEN_DOWN = 20; // זווית סרוו כשהעט למטה

int PEN_UP = 80; // זווית סרוו כשהעט למעלה

פקודות העט הן:

penup ();

תליון ();

אם ברצונך להשתמש בגדלי עט שונים, יהיה עליך לשנות את מחזיק העט (www.thingiverse.com/thing:1052725) ואת צווארון העט (www.thingiverse.com/thing:1053273) בקוטר הנכון.

שלב 17: תהנה

אני מקווה שעשית זאת עד כאן בלי יותר מדי מילות קללה. ספר לי במה נאבקת כדי שאוכל לשפר את ההוראות.

עכשיו הגיע הזמן לחקור. אם תסתכל על סקיצת הבדיקה, תראה שסיפקתי לך כמה פקודות סטנדרטיות של "צב":

קדימה (מרחק); // מילימטרים

לאחור (מרחק); שמאל (זווית); // מעלות ימינה (זווית); penup (); תליון (); בוצע(); // שחרר צעד כדי לחסוך בסוללה

באמצעות פקודות אלה, אתה אמור להיות מסוגל לעשות כמעט כל דבר, החל מציור פתיתי שלג או כתיבת שמך. אם אתה צריך עזרה בתחילת העבודה, בדוק:

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

שלב 18: פלטפורמות אחרות

האם ניתן לבצע את הרובוט הזה באמצעות?

כן! פלטפורמה זו גמישה מאוד. אתה רק צריך לשנות את השלדה.

עשיתי את זה עם פטל פטל (תמונה 1) ותכשיר Adafruit (www.instructables.com/id/Low-Cost-Arduino-Compatible-Drawing-Robot/) (תמונה 2).

ספר לי מה אתה מעלה!