Arduino üçün Rəsm Robotu: 18 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Qeyd: Bu robotun çap elektron kartından istifadə edən, qurulması daha asan və IR maneə aşkarlamasına malik yeni bir versiyası var! Http://bit.ly/OSTurtle saytında yoxlayın

Bu layihəni ChickTech.org üçün yeniyetmə qadınları STEM mövzuları ilə tanış etmək olan 10 saatlıq bir seminar üçün hazırladım. Bu layihənin məqsədləri bunlar idi:

• Qurmaq asandır.
• Proqramlaşdırmaq asandır.
• Maraqlı bir şey etdi.
• İştirakçıların evə aparması və öyrənməyə davam etməsi üçün aşağı qiymət.

Bu məqsədləri nəzərə alaraq, burada bir neçə dizayn seçimi var idi:

• Proqramlaşdırma asanlığı üçün Arduino uyğun gəlir.
• Qiymət və mövcudluq üçün AA batareya gücü.
• Düzgün hərəkət üçün addım motorları.
• Özelleştirme asanlığı üçün 3D Çap.
• Maraqlı çıxış üçün Turtle qrafikası ilə qələm qurur.
• Açıq Mənbə, belə ki, özünüzdən birini edə bilərsiniz!

İşlətmək istədiklərimə ən yaxın olan robot budur: https://mirobot.io. Lazer kəsicim yoxdur və İngiltərədən göndərmə qadağandır. 3D printerim var, buna görə hara getdiyini görə bilərsiniz…

3D printerin olmaması sizi narahat etməsin. Sizə kömək etmək istəyən yerli həvəskarları www.3dhubs.com saytında tapa bilərsiniz

Çox zəhmət tələb etdi, amma bunun necə baş verdiyindən məmnunam. Və bu müddət ərzində çox şey öyrəndim. Mənə fikirlərinizi bildirin!

Addım 1: hissələr

Robotları idarə etmək, idarə etmək və idarə etməyin bir çox yolu var. Əlinizdə işləyəcək fərqli hissələriniz ola bilər, amma çalışdığım və yaxşı işlədiyini gördüyüm hissələr bunlardır:

Elektronika:

• 1- Arduino UNO və ya ekvivalenti- adafruit.com/products/50

  Adafruit indi ABŞ -ın Əsl Arduino İstehsalatıdır! Onları mənbədən alın

• 2- Dişli 5V Stepper- adafruit.com/products/858
• 1- ULN2803 Darlington Sürücü - adafruit.com/products/970
• 1- Yarım ölçülü çörək taxtası- adafruit.com/products/64

• 12- Kişi-kişi atlayanlar- adafruit.com/products/1956

  Ən azı ikisi 6 ", qalanları 3" ola bilər

• 1- Mikro servo- adafruit.com/products/169
• 1- Kişi pin başlığı- digikey.com/short/t93cbd
• 1- 2 x AA Tutucu- digikey.com/short/tz5bd1
• 1 -3 x AA Tutucu- digikey.com/short/t5nw1c
• 1 -470 uF 25V kondansatör-www.digikey.com/product-detail/az/ECA-1EM471/P5155-ND/245014
• 1 -SPDT sürüşmə açarı -www.digikey.com/product-detail/az/EG1218/EG1903-ND/101726
• 1- USB mikro kabel
• 5 - AA batareyaları

Avadanlıq:

• 2- 1 7/8 "ID x 1/8" O-ring- mcmaster.com/#9452K96
• 1- Döküm 5/8 "rulman- mcmaster.com/#96455k58/=yskbki
• 10- M3 x 8mm tava başlı vida- mcmaster.com/#92005a118/=z80pbr
• 4- M3 x 6mm düz başlı vida- mcmaster.com/#91420a116/=yskru0
• 12- M3 Fındıq- mcmaster.com/#90591a250/=yskc6u3D
• 2 - 1/4 "4-20 vida meydana gətirən iplik

Çap olunan hissələr (printerə girişiniz yoxdursa www.3dhubs.com saytına baxın):

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

  • 1 x Bilyalı rulman
  • 1 x Şassi
  • 2 x Təkərlər
  • 2 x Step bracket
  • 1 x Qələm Tutucu / servo mötərizə
  • 1 x Qələm yaxası
• Aşağı qətnamə, 100% doldurma və heç bir dəstəkdən istifadə etmirəm. Bu təxminən 4 saatlıq çapdır.

Təchizat:

• Phillips tornavida
• İsti yapışqan silahı
• Rəqəmsal çoxölçən
• İti bıçaq
• Crayola rəngli markerlər

Addım 2: Firmware proqramını yandırın

Tikintiyə çox getmədən əvvəl, test proqramını mikrokontrolörə yükləməyimizə icazə verin. Düzgün istiqamət və ölçü yoxlaya biləcəyimiz üçün test proqramı yalnız qutular üçün çəkilir.

1. Arduino proqramını www.arduino.cc/en/Main/Software saytından yükləyin
2. Arduino proqramını açın.

3. Əlavə edilmiş zip faylını yükləyin və Arduino eskiz kitabının yerinə açın.

   Bu yeri Arduino IDE -də tapa bilərsiniz (və ya dəyişdirə bilərsiniz): [Fayl] -> [Tercihlər] -> "Sketchbook Məkanı"

4. Test eskizini yükləyin: [Fayl] -> [Sketchbook] -> [TIRL_Arduino_TEST]
5. USB kabel ilə Arduino kompüterinizə qoşun.

6. Arduino IDE -də:

   1. Lövhə növünüzü təyin edin: [Alətlər] -> [İdarə Heyəti] -> Lövhənizin növü.
   2. Serial portunuzu təyin edin: [Alətlər] -> [Liman] -> Adətən siyahıda sonuncusu.
7. Eskizi ox işarəsindən istifadə edərək yükləyin.

Hər hansı bir probleminiz varsa, kömək üçün www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting ünvanına baxın.

Addım 3: Qələm Tutucu və Batareya Tutacaqları

1. Fındıqları şassinin yuxarı tərəfinə daxil edin (Şəkil 1). Onları içəri basmaq məcburiyyətində qala bilərsiniz.
2. Qələm Tutucusunu Servis Mötərizəsi ilə şassinin üst tərəfinə quraşdırın (Şəkil 2 və 3).

3. Batareya tutacaqlarını 3Mx6mm düz başlı vintlərdən istifadə edərək şassinin altına bağlayın (Şəkil 4)

   • Arduino sistemini tənzimləyici vasitəsi ilə düzgün şəkildə gücləndirmək üçün ən azı 5xAA lazımdır. Altı da işləyərdi, buna görə hər iki tərəfdə hər iki ölçü üçün deliklər daxil etdim.
   • Çəkinin döküm tərəfə keçməsini istəyirsiniz, buna görə 3xAA arxa tərəfə qoyun.
   • Tutacaqları istiqamətləndirin ki, tellər düzbucaqlı kabel xətlərinə ən yaxın olsun.
4. Batareyanın uclarını düzbucaqlı kabel xətlərindən keçirin (Şəkil 4).
5. Digər batareya tutacağı üçün təkrarlayın.

Qeyd: Vidaların qalan hissəsi 3Mx8mm tava başlı vintlərdir

Addım 4: Stepper Backets

1. Step braketinə bir qoz daxil edin və bir vida ilə şassinin üstünə yapışdırın (Şəkil 1).
2. Stepperi mötərizəyə daxil edin və vintlər və qoz -fındıq ilə bağlayın.
3. Digər mötərizə üçün təkrarlayın.

Addım 5: Döküm

1. Bilyalı rulmanı çarxa daxil edin.

   Məcbur etməyin, yoxsa qırılacaq. Lazım gələrsə materialı yumşaltmaq üçün saç qurutma maşını və ya isti hava tabancasından istifadə edin

2. Çarkı batareya tutucusunun önündəki şassinin alt tərəfinə bağlayın.

Mən mərmər kimi digər yuvarlaq obyektləri sınamışam, amma hamar və ağır yaxşı işləyir. Fərqli bir diametrə ehtiyacınız varsa, əlinizdə olanlara uyğun olaraq openScad faylını (https://www.thingiverse.com/thing:1052674) redaktə edə bilərsiniz.

Addım 6: Breadboard və Beyinlər

1. Alt yapışdırıcıdan kəsərək iti bıçaqla elektrik raylarından birini çıxarın (Şəkil 1).

   Bir dəmiryolun xarici kənarında güc (qırmızı), digərində mənfi (mavi) var. Birincisini əlavə edirəm və sxem və fotoşəkillərə uyğun olacaq. Digərini istifadə edirsinizsə, telləri buna uyğun olaraq tənzimləyin

2. Çörək taxtasını şassi relslərin üstündən tutaraq kənarını kəsdikləri yerləri işarələyin (Şəkil 2).
3. Düz bir kənar istifadə edərək (çıxarılan elektrik dəmir yolu kimi) xətləri işarələyin və arxanı kəsin (Şəkil 3).
4. Çörək taxtasını relslər açıq yapışqana toxunaraq şassinin üzərinə qoyun (Şəkil 4).
5. Arduino'yu 4-20 vida istifadə edərək şassinin digər tərəfinə bağlayın (Şəkil 5).

Addım 7: Kondansatör və Parça Yerləşdirmə

1. Darlington sürücüsünü və güc açarını çörək lövhəsinə qoyun (Şəkil 1).

   • Aşağıdakıları qeyd etmək üçün görünürlük üçün narıncı nöqtələr əlavə etdim:

     • Darlington sürücü 1 pin
     • Mikroavtobusun batareya pimi. Güc açarı "açılmış" vəziyyətdədir.
2. Lazım gələrsə kondansatör açarlarını kəsin (daha uzun mənfi) (Şəkil 2).
3. Kondansatörü çörək taxtasının üstündəki doğru raylara daxil edin (Şəkil 3).

Addım 8: Güc

1. Sağdakı batareya ucları ilə: Qırmızı xətti elektrik açarının ilk pininə qoşun (Şəkil 1).
2. Qara qurğunu mikro nəzarətçi ilə darlington çipi arasındakı boş bir cərgəyə bağlayın (Şəkil 1).
3. Sol batareya ucları ilə: Qırmızı xətti digər batareyanın qara qurğusu ilə eyni sıraya bağlayın (Şəkil 2).
4. Qara xətti çörək taxtasının mənfi rayına bağlayın (Şəkil 2).

5. Gücünü mikrokontrolöre qoşun:

   1. Müsbət dəmiryoldan batareya pininə qədər qırmızı tullanan (narıncı nöqtə, Şəkil 3).
   2. Mənfi relsdən "G" işarələnmiş pinə qədər qara tullanan (Şəkil 4).
6. Batareyaları quraşdırın və gücü açın (Şəkil 5).
7. Nəzarətçinin yaşıl və qırmızı işıqlarının yandığını görməlisiniz (Şəkil 6).

Giderme:

• Mikro nəzarətçi işıqları yanmırsa, dərhal gücü söndürün və problemi həll edin:

  • Batareyalar düzgün istiqamətdə quraşdırılıb?
  • Batareya açarlarının yerləşdirilməsini iki dəfə yoxlayın.
  • İkiqat yoxlama açarlarının yerləşdirilməsi.
  • Batareyaların gərginliyini yoxlamaq üçün bir çox metr istifadə edin.
  • Elektrik xətlərinin gərginliyini yoxlamaq üçün çox metr istifadə edin.

Addım 9: Addım Gücü

Mikro nəzarətçiyə gücünüz çatdıqdan sonra, stepperlərə naqilləri bağlamağı bitirək:

1. Solling darlington pinindən elektrik rayının mənfi tərəfinə qara bir tullanan bağlayın (Şəkil 1).
2. Aşağı sol darlington pinindən qırmızı raydan elektrik rayının müsbət tərəfinə qoşun (Şəkil 1).
3. Aşağı sol darlington pinindən darlingtonun sağ tərəfinə qırmızı bir tullanan bağlayın (Şəkil 2).
4. Stepin ağ JST konnektorları üçün pin başlıqları daxil edin (Şəkil 2).

Addım 10: Addım Nəzarət Siqnalları

Mikro nəzarətçi, darlington massivinə 5 volt siqnal verir ki, bu da step bobinlərə VCC verir:

1. Darlington sürücüsündəki yer pininin yanındakı pinlə başlayın və narıncı, sarı, yaşıl və mavi telləri bu qaydada quraşdırın (Şəkil 1).

2. Atlayıcıları aşağıdakı arduino pinlərinə bağlayın (Şəkil 2):

   1. narıncı - Rəqəmsal pin 4
   2. sarı - rəqəmsal pin 5
   3. yaşıl - Rəqəmsal pin 6
   4. mavi - rəqəmsal pin 7

3. Darlingtona qayıdın, digərinin əksinə digər addım üçün tullanmağa davam edin:

   mavi, yaşıl, sarı və narıncı (Şəkil 3)

4. Atlayıcıları aşağıdakı arduino pinlərinə bağlayın (Şəkil 4):

   1. mavi - Rəqəmsal pin 9 (pin 8 servo üçün sonuncu istifadə olunur).
   2. yaşıl - rəqəmsal pin 10
   3. sarı - rəqəmsal pin 11
   4. narıncı - rəqəmsal pin 12

Addım 11: Step Bobin Bağlantıları

Stepin ağ JST bağlayıcıları pin başlığına yapışdırılır. Qırmızı qurğunun gücüdür və əvvəllər quraşdırdığımız qırmızı güc atlayıcılarına uyğun olmalıdır (Şəkil 1).

Bütün rənglər, steplin çəhrayı telinə uyğun olan yaşıl istisna olmaqla, darlingtonun əks tərəfindəki mikrokontrolör atlayıcılarına uyğun olmalıdır (Şəkil 2).

Addım 12: Servo

1. Servo buynuzunu servo dayanma nöqtəsinə və buynuzu üfüqi istiqamətdə saat yönünde döndərin (Şəkil 1).
2. Servoyu tutucuya bağlayın və buynuz sağ addım tərəfini göstərdi (Şəkil 1).
3. Qəhvəyi (torpaq), qırmızı (5V güc) və ağ (siqnal) atlayıcıları servo tel rənglərinə uyğun olaraq servo bağlayıcıya bağlayın (Şəkil 2).
4. Güc və zəmin tullananlarını yerə və Arduino üzərindəki 5V başlığına bağlayın (Şəkil 3).
5. Ağ siqnal telini Arduino Digital Pin 8 -ə qoşun (Şəkil 4).

Addım 13: Təkərlər

1. Kauçuk halqanı təkərin kənarına qoyun (Şəkil 1).

2. Hubun dingildəki yuvası boş olarsa, onu yerində saxlamaq üçün 3M vida istifadə edə bilərsiniz (Şəkil 2).

   Çox sıxmayın, yoxsa plastikdən soyulacaqsınız

Addım 14: Test

Ümid edirik ki, artıq 2 -ci addımda firmware yükləmisiniz. Əgər yoxsa, indi edin.

Test proqram təminatı, istiqamətini və düzgünlüyünü yoxlamaq üçün dəfələrlə bir kvadrat çəkir.

1. Robotunuzu hamar, düz, açıq bir yerə qoyun.
2. Gücü açın.
3. Robotunuzun meydanlar çəkməsinə baxın.

Mikro nəzarətçidə işıq görmürsənsə, geri dön və 8 -ci addımda olduğu kimi gücünü kəs.

Robotunuz hərəkət etmirsə, Adım 9 -da darlington sürücüsünün güc əlaqələrini iki dəfə yoxlayın.

Robotunuz nizamsız hərəkət edirsə, Adım 10 -da mikrokontrolör və darlington sürücüsünün pin əlaqələrini iki dəfə yoxlayın.

Addım 15: Kalibrləmə

Robotunuz təxminən bir kvadratda hərəkət edirsə, bir kağız qoyub qələm qoymağın vaxtı gəldi.

Təkər diametrinizi (Şəkil 1) və təkər bazasını (Şəkil 2) millimetrlə ölçün.

Koddakı kalibrləmə parametrləriniz bunlardır:

float wheel_dia = 63; // mm (artım = spiral çıxışı)

float wheel_base = 109; // mm (artım = spiral) int steps_rev = 128; // 16x sürət qutusu üçün 128, 64x sürət qutusu üçün 512

Ölçülmüş təkər diametri 65 mm ilə başladım və hər addımda qutuların xaricə və ya saat istiqamətində döndüyünü görə bilərsiniz (Şəkil 3).

Sonda 63 mm dəyərinə gəldim (Şəkil 4). Görə bilərsiniz ki, dişli kirpiklər səbəbiylə hələ də özünəməxsus bir səhv var. Maraqlı bir şey etmək üçün kifayət qədər yaxın olun!

Addım 16: Qələmi qaldırmaq və endirmək

Bir servo əlavə etdik, amma bununla heç nə etmədik. Qələmi qaldırmaq və endirmək üçün robot çəkmədən hərəkət edə bilər.

1. Qələm yaxasını qələmin üzərinə qoyun (Şəkil 1).

   Boşdursa, onu yerə yapışdırın

2. Servo qolu aşağı endirildikdə kağıza toxunacağını yoxlayın.
3. Qaldırıldıqda kağıza toxunmayacağını yoxlayın.

Servo açılar ya buynuzu çıxarıb yenidən yerləşdirərək və ya proqram vasitəsi ilə tənzimlənə bilər:

int PEN_DOWN = 20; // qələm aşağı olduqda servo açısı

int PEN_UP = 80; // qələm yuxarı olduqda servo açısı

Qələm əmrləri bunlardır:

penup ();

pendown ();

Fərqli qələm ölçülərindən istifadə etmək istəyirsinizsə, qələm tutucusunu (www.thingiverse.com/thing:1052725) və qələm yaxasını (www.thingiverse.com/thing:1053273) düzgün diametrdə dəyişdirməlisiniz.

Addım 17: Əylən

Ümid edirəm çox lənət sözləri olmadan bu günə qədər etdiniz. Təlimatları təkmilləşdirmək üçün nə ilə mübarizə apardığınızı mənə bildirin.

İndi araşdırmaq vaxtıdır. Test eskizinə baxsanız, sizə standart "Turtle" əmrləri verdiyimi görəcəksiniz:

irəli (məsafə); // millimetr

geriyə (məsafə); sol (bucaq); // sağ dərəcə (bucaq); penup (); pendown (); bitdi (); // batareyaya qənaət etmək üçün stepper buraxın

Bu əmrlərdən istifadə edərək, qar dənəcikləri çəkməkdən və ya adınızı yazmaqdan başqa, hər şeyi edə bilərsiniz. Başlamaq üçün bir yardıma ehtiyacınız varsa, baxın:

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

Addım 18: Digər Platformalar

Bu robot bir ilə edilə bilərmi?

Bəli! Bu platforma çox çevikdir. Əsasən şassini dəyişdirməlisiniz.

Mən bunu bir Raspberry Pi (Şəkil 1) və Adafruit Biblo (www.instructables.com/id/Low-Cost-Arduino-Compatible-Drawing-Robot/) ilə etdim (Şəkil 2).

Nə düşündüyünüzü mənə bildirin!