בסיס רובוט רב תכליתי ומגן מנוע: 21 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

שלום לכולם, לאחרונה התחלתי לעבוד על פרויקטים של רובוטיקה באמצעות Arduino. אבל לא היה לי בסיס מתאים לעבוד עליו, התוצאה הסופית לא נראתה נהדר והדבר היחיד שיכולתי לראות הוא שכל הרכיבים שלי מסתבכים בחוטים. בעיות באיתור כל שגיאה שנהגו לקחת כמו לנצח ולחבר דברים שוב ושוב היה לפעמים מתסכל. אז החלטתי להכין רובוט רב תכליתי יחד עם נהג מנוע שעליו אוכל לחבר את הרכיבים האחרים שלי בקלות מבלי ליצור בלגן ולהרכיב ולפרק אותו בקלות לכל שינוי.

אם אתה מתחיל ורוצה להתחיל עם רובוטיקה או אפילו אם אתה מתכנן ליצור אב טיפוס לפרויקט רובוט גדול יותר בהיקף קטן, בסיס אב טיפוס תמיד יועיל.

מדריך זה מכסה את כל התהליך של הכנת בסיס האקריליק שלך, הוספת מנועים, גלגלים וגם יצירת מגן מנוע DIY על ידי ייצור לוח PCB דו צדדי בבית. בסוף יהיה פרוייקט בסיסי לבדיקה האם הכל נעשה כראוי ולתת מושג גס על מה אתה יכול לעשות עם הרובוט שלך. לאחר הבנייה, תוכל לנסות כמה מהרובוטים הבסיסיים ביותר כגון אלה:

1. רובוט פשוט בשלט רחוק (קווי)
2. קו בעקבות רובוט
3. מכשול הימנעות מרובוט
4. רובוט מבוקר בלוטות '
5. רובוט אלחוטי בשלט רחוק (באמצעות משדר ומקלט RF / שלט IR)

זו ההנחיה הראשונה שלי אז סלח לי על כל הטעות וביקורת בונה תתקבל בברכה.

שלב 1: אסוף את הכלים והחומרים שלך

מכיוון שמדובר במבנה דו -חלקי 1. המארז ו- 2. מנוע מגינים על רשימת הכלים והחלקים מחולקים לשני חלקים בהתאמה.

לשלדה:

כלים:

• גישה לחותך לייזר (אתה יכול לחפש אחד במרחב יצרנית בקרבת מקום או לחפש באינטרנט ספקי שירותי חיתוך לייזר מקומיים)
• מברג
• קאטר
• מלחם + חוט

חלקים:

• 3 מ"מ אקריליק (בכל צבע שתבחר)
• מנועים עם הילוכים (100 עד 200 סל"ד) x 2
• גלגלים x 2
• גלגל גלגלים x1
• אגוזים וברגים M3 x 10 מ"מ x 20 (או יותר אם מאבדים כמה)
• מחזיק סוללה AA תאי x 1 (אין צורך אם משתמשים בסוללה 12V או חבילת Li-Po)
• מנוע סרוו x 1 (אופציונלי)
• אגוזים וברגים M2 x 25 מ"מ x (לתיקון מנועים)
• החלף מתג x 1
• חוט מבודד (לחיבורים)

עבור מגן מוטורי:

כלים:

• מלחם + חוט
• בַּרזֶל
• מקדחה מיני או מקדחה ביד
• כפפות יד מגומי
• קרצוף מתכת
• מיכל פלסטיק קטן
• רב מטר (לבדיקה)
• טוש לא מחיק

כימיקלים נדרשים:

• אבקת FeCl3 או פתרון
• אצטון או מדלל (ניתן להשתמש גם במסיר ציפורניים)

חלקים:

• לוח בעל ציפוי נחושת דו צדדי
• נייר מבריק או נייר צילום
• שקע IC 16 פינים x 2
• שקע IC 14 פינים x 2
• נהג מנוע L293D IC x 2
• 74HC04 NOT Gate IC x1
• קבלים אלקטרוליטיים: 100uf, 10uf, 47uf (כל X 1)
• 0.1uf קבלים קרמיים x 2
• ווסת מתח 7805 IC x 1
• רצועת כותרת נקבה סיכה ארוכה X 1
• רצועת כותרת נקבה סיכה קצרה x1
• רצועת כותרת גברית X 1
• בלוק מסוף בורג (מרווח של 2 פינים 3.5 מ"מ) x 6
• LED x 1
• הנגד (220 אוהם עד 330 אוהם כל אחד יעשה) x 1

שלב 2: המארז

על מנת להתקין את המנועים, הגלגלים, החיישנים וכו 'עבור הרובוט שלנו אנו זקוקים לשלדה שתחזיק את כל הדברים במקום ותהיה הגוף העיקרי של הרובוט. במקום לקנות אחד, החלטתי להכין כזה בעצמי שאפשר להרכיב עליו בקלות את החלקים הנדרשים ולשנות אותו בכל פעם שנדרש. הלכתי עם אקריליק כדי לתת לו מראה מקצועי.

לפני שציירתי את השלדה במחשב השתמשתי בעט ונייר ושרטטתי סקיצה גסה עם כל המידות והמידות. זו הייתה הפעם הראשונה שעבדתי עם אקריליק ולכן, הייתי קצת מבולבל לגבי הפרמטרים והעיצוב, אך לאחר כמה ניסיונות והתייחסות למדריך שפורסם על ידי "oomlout", זו כבר לא הייתה משימה קשה.

העיצוב הסופי נעשה ב- Inkscape ונשלח לחיתוך בלייזר.

כעת, מה שאתה צריך לעשות הוא להוריד את הקבצים ולייצא אותם בפורמט אותו ביקש נותן השירות ולקבל אותו בחיתוך בלייזר. הקובץ ''.svg 'מיועד ל- Inkscape ו-'.cdr 'עבור Corel Draw.

קישור הורדה עבור InkScape:

להורדת קבצים:

שלב 3: נתחיל את ההרכבה

אסוף את החלקים החתוכים בלייזר שלך ואת הכלים והחומרים שהוזכרו לעיל.

שלב 4: הכינו תחילה את המנועים שלכם

כדי לגרום לרובוט לזוז אנחנו צריכים סוג של מפעילים. נשתמש במנועי DC מכוונים כמפעילים.

חוטי הלחמה בשני צבעים שונים (כל אחד באורך של כ- 5 עד 6 אינץ ') למנועים. כדי לבדוק את הקוטביות חבר את החוטים לסוללה ובדוק את הספין. אם המנועים מסתובבים בכיוונים מנוגדים החלף את החוטים.

שלב 5: הזמן 'לאגוז' ו'להבריג 'הכל

התחל על ידי קיבוע הלוחות הצדדיים ללוח הבסיס התחתון על ידי הנחתם בחריצים. הנח אגוז בחריץ T והכנס את הבריח מהחור שבתחתית והדק אותו בעזרת מברג. הקפד לא להדק חזק מדי, אחרת אתה עלול לשבור את האקריליק. בדוק את כיוון הלוחות (הצד המנוע כלפי מטה כפי שמוצג).

לאחר מכן תקן את המנועים, גלגל הגלגלים, הלוח הקדמי, מחזיק הסוללות ולבסוף את הצלחת העליונה

אם אתה רוצה למקם מנוע סרוו גדול אתה יכול לדפוק אותו ישירות בחריץ הנתון או להתקנת מיקרו סרוו תחילה תחבר את הצלחת עבור סרוו ולאחר מכן את מנוע הסרוו

חבר את הגלגלים למנועים

חבר את המתג עם מארז הסוללות כפי שמוצג והברג אותו במקומו

לבסוף תברג את ה- arduino/ arduino mega OR Raspberry pi שלך

וסיימתם !!

שלב 6: מגן המנוע/ מעגל נהג המנוע

המנועים הם המפעילים של הרובוט הדורשים יותר כוח להפעלה שהמיקרו -בקר שלנו לא יכול לספק, כך שהתחברות ואז ישירות אליו בוודאי תטגן אותו. על מנת לספק כוח למנועים ולשלוט על כיוונו ומהירותו אנו זקוקים לגשר H. מהו H-Bridge וכיצד הוא פועל? אני חושב שהסרטון הזה יענה על שאלתך: וידאו (הסרטון אינו שלי)

אם אתה מאמין לעשות הכל בעצמך, תוכל גם לשקול לבצע את מעגל הנהג המנועי בעצמך במקום לקנות אחד מוכן. מכיוון שאני משתמש בלוח Arduino החלטתי להכין מגן מנוע במקום לוח פריצה.

היתרון של מגן על פני לוח פריצה הוא שהוא מתחבר בקלות לראשכם של לוח Arduino, מה שחוסך קצת מקום וחיווט אליו הופך להיות קל ופחות נוצר בלגן.

הכנתי לוח PCB דו צדדי (מעגל מודפס) להכנת המגן, שכן שכבה אחת של הלוח לא הייתה מספיקה לביצוע כל החיבורים. השתמשתי בשיטת 'העברת טונר' לייצור הלוח המודרני.

אם אינך יודע כיצד להכין PCB, אל תדאג אני אכסה את כל השלבים כיצד להכין כזה.

שלב 7: ביצוע עיצוב לוח המעגלים שלך

לפני שאתה יוצר לוח PCB מותאם אישית משלך, עליך לעצב את פריסת ה- PCB שלך. אתה יכול לעצב את הפריסה באמצעות תוכנת עיצוב PCB הגונה. בשבילי להלן תוכנת עיצוב ה- PCB הטובה ביותר.

• Autodesk EAGLE
• פריץ

להכנת מגן המנוע, עליך רק להוריד את הקבצים בשלבים הבאים ולפעול לפי ההוראות.

שלב 8: הדפסת פריסת ה- PCB שלך

מכיוון שאנו מייצרים PCB דו צדדי נצטרך שתי שכבות 1. שכבה עליונה 2. שכבה תחתונה.

הורד את קבצי ה- pdf והדפס אותם בנפרד על כל נייר מבריק (נייר מגזינים יעשה זאת גם הוא) באמצעות מדפסת לייזר.

מדפסות הזרקת דיו לא יעבדו מכיוון שהדיו שלה מסיס במים, כך שהוא לא יעביר את הדיו שלו על לוח הלוח.

טיפים:

• הגדר את המדפסת ברזולוציה גבוהה לפני ההדפסה
• בחר באפשרות הגודל האמיתי לפני ההדפסה

למה אנחנו צריכים נייר ודיו כדי לייצר PCB ??

כפי שצוין קודם לכן, השיטה הנהוגה לבנייה נקראת העברת טונר.

איך זה עובד:

1. ראשית אתה לוקח את ההדפסה של פריסת הלוח שלך על נייר מבריק באמצעות מדפסת לייזר.
2. הטונר המשמש במדפסת אינו אלא פלסטיק, שנמס ונדבק לנייר שלך.
3. כעת, אתה מעביר את הטונר על הלוח המחופה בנחושת באמצעות ברזל כלומר אתה ממיס את הטונר שוב והוא נדבק לנחושת.
4. הדיו משמש כשכבת ההגנה לכסות את חלק הנחושת שאסור לחרוט.
5. מכיוון שפתרון התחריט עובד רק עם מתכת ולא עם דיו, אתה מעביר דיו לצד הנחושת של הלוח המודפס כך שדפוס מסוים בלוח הלוח שלך ייחרט והחלק בדיו לא.

שלב 9: גזור ונקה את חיפוי הנחושת שלך

• קח את המעגל המודפס שלך וסמן נקודות על הלוח כדי לצייר קווים ולגזור אותו. לחיתוך אתה יכול להשתמש במסור Dremel או במסור.
• לאחר החיתוך, נקו את הלוח בעזרת מעט סבון ומקרק מתכת עד שהלוח נראה יפה ונוצץ.

ניקוי הלוח מסיר את שכבת התחמוצת, הלכלוך והשומן עליה וחושף שכבת נחושת טרייה שעליה הטונר יכול להידבק היטב.

שלב 10: העברת טונר ללוח

1. קח כל שכבה (מראה תחתונה או עליונה) של ההדפסה והניח אותה על גבי נחושת כשהצד המודפס פונה כלפי מטה.
2. יישר את הלוח וההדפסה. השתמש במגהץ כביסה כדי לגהץ את פריסת ה- PCB המודפסת שלך ללוח.
3. גיהוץ הפריסה המודפסת מעביר את הדיו מהנייר ללוח ה- PCB.

טיפים:

• הגדר את המגהץ לטמפרטורה הגבוהה ביותר (לנייר עבה) או לבינוני
• כדי לספק חום קבוע הניחו את המגהץ על הלוח והפעילו עליו לחץ למשך כ 1-2 דקות.
• הזז בעדינות את המגהץ על הנייר למשך כ- 2-3 דקות.
• ודא כי החום הנכון מוחל בפינות ובצדדים

כל התהליך אמור להימשך כ- 5 - 6 דקות (יכול להיות פחות או יותר בהתאם לעובי הנייר והטמפרטורה).

שלב 11: הסרת נייר הלוח

לאחר טיפול בחום יש להשרות את הלוח במיכל עם מעט מי ברז במשך כ- 5-7 דקות. הקפד להמתין עד שהנייר שעל הלוח הופך רטוב, ולאחר מכן משפשף אותו בעדינות כדי שהדיו לא יוסר בזמן שאתה משפשף את הנייר מהנייר. גלשן.

שלב 12: השכבה השנייה

עכשיו הגיע הזמן להכין את השכבה השנייה. מכיוון שמדובר במשטח PCB דו צדדי יש ליישר את השכבה העליונה והשכבה התחתונה בצורה מושלמת, אחרת התוצאות יהיו בלתי רצויות. לחיבור שתי השכבות נעשה שימוש בויאס.

ליצרני PCB יש מכונות שיכולות ליישר בדיוק את שתי השכבות. אבל איך עושים עבודה מדויקת כזו בבית? אז מצאתי טריק שיכול לפתור את הבעיה הזו. כדי ליישר את שתי השכבות בצע את השלבים הבאים:

1. לקדוח חורים בפינות הלוח המודפס באמצעות השכבה הראשונה כהפניה.
2. קח את ההדפסה של השכבה השנייה ועשה חורים באותו המיקום שנעשה עבור השכבה הקודמת.
3. יישר את הלוח וההדפסה כך שאור עובר בכל החורים.
4. הדביקו את הצדדים בעזרת סרט דבק ועשו את אותו טיפול בחום. השרו את הלוח במים והוציאו את הנייר

שלב 13: תיקון הרצועות

לפעמים הטונר לא מועבר כראוי ללוח, מה שמוביל לכמה חיבורים לא שלמים.

כדי לפתור בעיה זו, קח סמן קבוע מחודד וצייר את הרצועות הלא שלמות.

שלב 14: חריטת הלוח

ישנם מגוון רחב של פתרונות תחריט אך הנפוץ ביותר הוא Ferric Chloride. אתה יכול להשיג את זה בצורת אבקת או כתמיסה.

להכנת הפתרון:

1. קח מיכל פלסטיק עם קצת מים. (בערך 1.5 כוס).
2. מוסיפים אליה 2-3 כפות FeCl3 ומערבבים היטב. (תמיד מוסיפים חומצה למים תוך ערבוב עדין)

בעת עבודה עם כימיקלים הקפד ללבוש כפפות ולהיות באזור מאוורר היטב.

מניחים את הלוח בתמיסה למשך כ - 20 - 30 דקות. לאחר כ- 20 - 30 דקות הוצא אותו מהמיכל, והשאיר אותו למשך זמן רב יחרוט את האזור המוגן בדיו אז אנא הסר אותו בסיום.

שוטפים את הלוח במים לאחר התחריט.

שלב 15: הסר את הטונר

להסרת הטונר ניתן להשתמש באצטון או במדלל (מסיר צבע לציפורניים יעשה גם כן). קח שקט של כותנה או מטלית לחה והשר אותו היטב עם מדלל/אצטון. שפשפו את הטונר ונקו את הלוח במים.

ויש לך את החליטה הביתית שלך "PCB דו צדדי".

שלב 16: קידוח החורים

לקדוח את החורים בעזרת מקדחה אנכית מיני או מקדחה ידנית.

השתמש במקדח 1 מ"מ לקידוח חורים למסופי בורג וסת מתח ומתח 0.8 מ"מ לחורים אחרים

נקו את האבק לאחר הקידוח.

שלב 17: הגיע הזמן להלחמה

לפני הלחמה הקפד לשמור איתך הדפסה של הפריסה לעיון ולדעת מיקום החלקים. התחל בהלחמת הויאסות על ידי העברת חוט דרך החורים והלחמה משני הצדדים, חתוך את החוט העודף. לפני הלחמה שאר המרכיבים השתמשו במספר מטרים ובדקו את המשכיות המסילות של השכבה העליונה והתחתונה ובדקו גם אם יש מכנסיים קצרים לאחר הלחמה.`

הלחמה שאר החלקים. הקפד לבדוק את הקוטביות והמיקום של הרכיבים.

שלב 18: בדוק את המעגל

לפני שמניחים את המעגלים החשמליים בשקעיהם ומפעילים את המעגל, ודא שאין מכנסיים קצרים ובדוק את המתח בסיכות המתאימות. אם הכל בסדר, הנח את המעגלים החשמליים והפעל את המעגל.

שלב 19: התקנת ובדיקת מנהל ההתקן של המנוע

המגן יתאים היטב ללוח ה- Arduino שלך והמעגל נבדק, כך שההפעלתו לא תהיה בעיה.

לפני הבדיקה אפשר להסתכל על המבנה והתכונות של מגן המנוע.

מבנה ותכונות:

• משתמש בשני L293D H-bridge IC לשליטה בארבעה מנועים.
• IC מהפך 74HC04 להפחתת מספר הפינים המשמשים לשליטה בגשרים h.
• מסילה נפרדת +5V ו- GND.
• סיכות להרכבה של 4 מנועי סרוו עם מעקה כוח נפרד
• עבור לאיפוס הלוח
• מספר הפינים הדיגיטליים שנותרו גם לאחר שליטה על 4 מנועים: 6 (2 מתוכם כ- PWM)

בדיקת המעגל:

חבר שני מנועים ליציאת מסוף הבורג M1 & M2, חבר את מגשר החשמל והפעל את המעגל באמצעות אספקת DC 9-12V (עיין בתרשים לקוטביות וחיבורים). לאחר העלאת סקיצת TEST ללוח הארדואינו, חבר את מגן המנוע והפעל את אספקת החשמל.

לבדיקת מנהל ההתקן השני של המנוע, חבר את המנועים ל- M3 & M4 והחלף את מספרי הפינים באלה בקוד

• שמאל EN = 3
• סיכה שמאלית = 2
• ימין EN = 5
• פין ימני = 6

שלב 20: בואו לגרום לזה לזוז

הגיע הזמן להחיות את הרובוט שלך לחיים

עכשיו יש לך רובוט עם כל הרכיבים הדרושים מותקנים, בואו נעשה פרויקט פשוט בעזרתו כדי לקבל מושג כמה מהר אתה יכול להבנות אב -טיפוס לכל דבר תוך כמה דקות ללא כל טרחה ובלגן.

רובוט למניעת מכשולים יהיה הטוב ביותר להתחיל איתו. אז בואו נצליח.

חלקים נדרשים:

1. חיישן אולטרסאונד HC -SR04
2. מנוע סרוו מיקרו (אם אינו מותקן)
3. כמה חוטים

חיבורים:

• חבר את סיכת ה- Vcc ו- GND של החיישן ל- +5V ו- GND בהתאמה
• חבר את סיכת ההדק ל- A1 ואת סיכת ההד ל- A2 ב- arduino
• הנח את מגשר J5 על המגן וחבר את הסרוו לפין 10 במעקה סרוו (עיין תרשים)
• הרכיב את החיישן בסרוו

העלה את הסקיצה שלהלן ללוח הארדואינו שלך וצפה ברובוט שלך הימנעות ממכשולים.

אז הכנת רובוט אוטונומי פשוט תוך מספר דקות.

שלב 21: הסוף

אתה סיימת!

תהנה לשחק עם הרובוט שלך ועשה איתו פרויקטים מהנים. ישנם מגוון חיישנים ולוחות פיתוח הקלים לשימוש ולהבנה, השתמש בהם בכדי לגרום לו לנוע בדרך שאתה רוצה.

ואם אתה חדש ברובוטיקה, אני ממליץ לך לנסות כמה פרויקטים בסיסיים שניתנו בחלק ההקדמה.

זהו זה למדריך זה. אני מקווה שמצאת שזה מעניין.

אם יש לך ספקות/שאלות בנוגע לבנייה אתה מוזמן לשאול. תודה על הצפייה:)