רובוט ציור תואם Arduino בעלות נמוכה: 15 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

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 4xAA בעלות 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

פרויקט זה הינו בעל רישיון Creative Commons, ומשתמש בחלקים תלת-ממדיים המבוססים על עיצובים של אחרים (כפי שמצוין בסעיף הבא), כשהמגביל ביותר שבהם הוא הגלגל שאינו מסחרי. המשמעות היא שפרויקט זה חייב להיות גם לא מסחרי. אל תהיה הבחור הזה.

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

  • חומרה תחת רישיון CC BY-SA
  • תוכנה (Bootloader) ברישיון GPL
• 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
• 16- מגשרים-זכר-adafruit.com/products/759
• 1- מיקרו סרוו- adafruit.com/products/169
• 1 - מתג שקופיות SPDT - adafruit.com/product/805 או www.digikey.com/product-detail/en/EG1218/EG1903-ND/101726
• 1- כותרת סיכה זכר- digikey.com/short/t93cbd
• 2- 2 x מחזיק AA- digikey.com/short/tz5bd1
• 1- כבל מיקרו USB
• 4- סוללות AA

*הערה: עיין בשלב האחרון לדיון בשימוש בלוחות רגילים של Arduino או Raspberry Pi.

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/=yskc6u

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

• 1 x גלגלת נושאת כדורים - thingiverse.com/thing:1052674 (מבוססת על עבודה של onebytegone, CC BY -SA 3.0)
• 1 x מארז - thingiverse.com/thing:1053269 (יצירה מקורית של Maker's Box, CC BY -SA 3.0)
• 2 x גלגלים - thingiverse.com/thing:862438 (מבוסס על עבודות של מארק בנסון, CC BY -NC 3.0*)
• סוגר 2 x צעדים - thingiverse.com/thing:1053267 (מבוסס על עבודה של jbeale, CC BY -SA 3.0)
• 1 x מחזיק עט / סוגר סרוו - thingiverse.com/thing:1052725 (עבודה מקורית של Maker's Box, CC BY -SA 3.0)
• 1 x צווארון עט - thingiverse.com/thing:1053273 (יצירה מקורית של Maker's Box, CC BY -SA 3.0)

* הערה: CC BY-NC הוא רישיון לא מסחרי

כלים וציוד:

• 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.

כדי לדבר עם ה- Trinket Pro, תזדקק ל:

1. נהג מאת
2. תוכנת Arduino מ

ליידי עדה וצוות Adafruit יצרו מערך הוראות טוב בהרבה בקישורים שלמעלה ממה שאני יכול לספק. אנא השתמש בהם אם אתה תקוע.

הערה: הטריק היחיד שהופך את התכשיט לשונה מארדואינו רגיל הוא שעליך לאפס את הלוח לפני העלאת הסקיצה.

שלב 3: מחזיק עט ומחזיקי סוללות

1. התקן את מחזיק העט עם סוגר סרוו בצד הקצר יותר של המארז (תמונה 1).
2. הכנס את האומים בצד העליון של המארז (תמונה 2)
3. חבר את מחזיקי הסוללות בחלק התחתון של המארז באמצעות ברגים ראשיים בגודל 3 מ"מ 6 מ"מ (תמונות 3 ו -4).
4. השחילו את מוליכי הסוללה דרך ריצות הכבלים המלבניים (תמונה 4 & 5).
5. חזור על הפעולה עבור מחזיק הסוללה השני.

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

שלב 4: גלגלים

1. בדוק התאמת הגלגל שלך לפיר המדרגות (תמונה 1).

   1. אם הוא הדוק מדי, אתה יכול לחמם את רכזת הגלגלים בעזרת מייבש שיער או אקדח אוויר חם ולאחר מכן להכניס את הפיר.
   2. אם הוא רופף מדי, תוכל להשתמש בבורג בגודל 3X8 מ"מ כדי להחזיק אותו כנגד שטוח הפיר (תמונה 2).
   3. אם אתה פרפקציוניסט, תוכל לכייל את המדפסת שלך ולקבל אותה בדיוק.
2. הנח את טבעת ה- o סביב שפת הגלגל (תמונה 3 & 4).
3. חזור על הפעולה עבור הגלגל השני.

שלב 5: 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 6: 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.

שלב 7: לוח לחם

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

שלב 8: כוח

1. הצב את המיקרו -בקר, את מנהל ההתקן של darlington ואת מתג ההפעלה ללוח הלחם (תמונה 1).

   • הוספתי נקודות כתומות להראות כדי לסמן את הדברים הבאים:

     • סיכה 1 של מנהל ההתקן של דרלינגטון.
     • סיכת הסוללה של המיקרוטולר.
     • מתג ההפעלה "מופעל".

2. עם מוליכי הסוללה הימנית:

   1. חבר את הקו האדום לסיכה הראשונה של מתג ההפעלה (תמונה 2).
   2. חבר את הכבל השחור לשורה ריקה בין המיקרו -בקר לשבב darlington (תמונה 2).

3. עם מוליכי הסוללה השמאלית:

   1. חבר את הקו האדום לאותה שורה כמו המוביל השחור של הסוללה השנייה (תמונה 3).
   2. חבר את הקו השחור למעקה השלילי של לוח הלחם (תמונה 3).

4. חבר חשמל לבקר המיקרו:

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

פתרון בעיות: אם נורות הבקר של המיקרו לא נדלקות, כבה מיד את המכשיר ופתור בעיות:

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

שלב 9: כותרות וחיווט סרוו

סיכות כותרת זכר מאפשרות לנו לחבר את מחברי ה- JST סרוו 5 פינים לחשמל ואת מנהל ההתקן של darlington (תמונה 1):

1. הכותרת הראשונה של 5 פינים מתחילה שורה אחת מול הנהג של דרלינגטון.
2. לאחר מכן כותרת הסרוו השנייה אמורה להתיישר עם הקצה של מנהל ההתקן של דרלינגטון.

לפני שהחיווט מסתבך, אפשר לחבר את הסרוו:

1. הוסף כותרת 3 פינים לסרוו בקצה הימני של החלק הקדמי של לוח הלחם (תמונה 2).
2. הוסף מגשר אדום מהסיכה המרכזית לצד החיובי של מעקה הכוח.
3. הוסף מגשר שחור או חום מהסיכה החיצונית לצד השלילי של מעקה הכוח.
4. הוסף מגשר צבעוני מהסיכה הפנימית לפין 8 של המיקרו -בקר.
5. התקן את קרן הסרוו עם הפיר למצב מלא בשעון והזרוע המשתרעת לגלגל הימני (תמונה 3)
6. התקן את הסרוו במחזיק העט באמצעות ברגי הסרוו (תמונה 3).
7. חבר את מחבר הסרוו תוך יישור הצבעים (תמונה 4).

שלב 10: בקרת צעדים

הגיע הזמן לחבר חשמל לנהג ולצעדי הדרלינגטון, שיונעו ישירות מהסוללה:

1. חבר מגשר שחור או חום מהפין הימני התחתון של דרלינגטון לצד השלילי של מעקה החשמל (תמונה 1).
2. חבר מגשר אדום מהפין הימני העליון של דרלינגטון לצד החיובי של מעקה הכוח.
3. חבר מגשר אדום מכותרת הסיכה השמאלית העליונה לצד החיובי של מעקה החשמל (תמונה 2).
4. חבר את מחבר המדרגה השמאלי לכותרת הסיכה בצד שמאל כשהמוביל האדום בצד ימין (תמונה 3).
5. חבר את מחבר המדרגה הימני לכותרת הסיכה בצד ימין עם מוביל הקריאה בצד שמאל.

הערה: ההובלה האדומה של מחבר המדרגות היא העוצמה וצריכה להתאים למובילים האדומים בלוח הלחם.

שלב 11: בקרת צעדים (המשך)

כעת נחבר את חוטי האות המדרגים מהמיקרו -בקר לצד הקלט של מנהל ההתקן של darlington:

1. החל מפין 6 של המיקרו -בקר, חבר את ההובלות לארבעה מגשרים בקרה עבור מנוע הצעד השמאלי (תמונה 1).
2. התאם את המגשרים האלה לצד הקלט של הדארלינגטון מימין. כל הצבעים צריכים להתאים למעט ירוק, התואם את החוט הוורוד של המדרגה (תמונה 2).
3. החל מהפין 13 של המיקרו -בקר, חבר את ההובלות לארבעת מגשרים הבקרה עבור מנוע הצעד הימני (תמונה (3).
4. התאם את המגשרים האלה לצד הקלט של הדארלינגטון משמאל. כל הצבעים צריכים להתאים למעט ירוק, התואם את החוט הוורוד של המדרגה (תמונה 3).

שלב 12: בדיקה וכיול

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.

אם הרובוט שלך נע בריבוע משוער, הגיע הזמן לשים קצת נייר ולשים בו עט (תמונה 1).

נקודות הכיול שלך הן:

float wheel_dia = 66.25; // מ מ (עלייה = ספירלה החוצה)

בסיס גלגל צף = 112; // mm (עלייה = ספירלה ב) int steps_rev = 128; // 128 לתיבת הילוכים 16x, 512 לתיבת 64x

התחלתי בקוטר גלגל מדוד של 65 מ מ וניתן לראות את הקופסאות מסתובבות פנימה (תמונה 2).

הגדלתי את הקוטר ל -67, ואתה יכול לראות שהוא מסתובב כלפי חוץ (תמונה 3).

בסופו של דבר הגעתי לערך של 66.25 מ מ (תמונה 4). אתה יכול לראות שעדיין יש איזו שגיאה אינהרנטית עקב קשירת הילוכים וכאלה. קרוב מספיק כדי לעשות משהו מעניין!

שלב 13: 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).
2. אם הוא רופף, הדביקו אותו במקומו.
3. בדוק שהוא ייגע בנייר כאשר זרוע הסרוו יורדת.
4. בדוק שהוא לא ייגע בנייר כשהוא מורם (תמונה 2).

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

int PEN_DOWN = 170; // זווית סרוו כשהעט למטה

int PEN_UP = 80; // זווית סרוו כשהעט למעלה

פקודות העט הן:

penup ();

תליון ();

שלב 14: 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 15: פלטפורמות אחרות

האם ניתן לבצע את הרובוט הזה עם ארדואינו רגיל? כן! הלכתי עם ה- Trinket בגלל העלות הנמוכה והגודל הקטן. אם תגדיל את אורך השלדה, תוכל להתאים ארדואינו רגיל בצד אחד ולוח הלחם בצד השני (תמונה 1). זה אמור לעבוד סיכה פין עם סקיצת הבדיקה, בנוסף, כעת תוכל להגיע לקונסולה הטורקית לצורך איתור באגים!

האם ניתן לבצע את הרובוט הזה בעזרת פטל Rasberry? כן! זה היה קו החקירה הראשון שלי מכיוון שרציתי לתכנת בפייתון ולהיות מסוגל לשלוט בו ברשת. כמו הארדואינו בגודל מלא למעלה, אתה רק מניח את הפי בצד אחד, ואת לוח הלחם בצד השני (תמונה 2). כוח הופך לדאגה העיקרית מכיוון שארבעה AA לא הולכים לחתוך אותו. אתה צריך לספק בערך 1A של זרם ב 5V יציב, אחרת מודול ה- WiFi שלך יפסיק לתקשר. גיליתי שדגם A הרבה יותר טוב בצריכת החשמל, אבל אני עדיין בוחן כיצד לספק כוח אמין. אם אתה מבין את זה, הודע לי!