Ucuz, Arduino ilə Uyğun Rəsm Robotu: 15 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:47

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 4xAA 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 https://www.3dhubs.com/ ünvanında tapa bilərsiniz.

Bu layihə Creative Commons lisenziyasına malikdir və başqalarının dizaynına əsaslanan 3D hissələrdən istifadə edir (növbəti hissədə göstərildiyi kimi), ən məhdudlaşdıran isə qeyri-kommersiya çarxıdır. Bu o deməkdir ki, bu layihə həm də kommersiya xarakteri daşımamalıdır. Bu adam olma.

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

  • CC BY-SA lisenziyası altında aparat
  • GPL lisenziyası altında proqram təminatı (Bootloader)
• 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
• 16- Kişi-kişi atlayanlar- adafruit.com/products/759
• 1- Mikro servo- adafruit.com/products/169
• 1 - SPDT sürüşmə açarı - adafruit.com/product/805 və ya www.digikey.com/product-detail/az/EG1218/EG1903-ND/101726
• 1- Kişi pin başlığı- digikey.com/short/t93cbd
• 2- 2 x AA Tutucu- digikey.com/short/tz5bd1
• 1- USB mikro kabel
• 4- AA batareyaları

*Qeyd: Daimi Arduino və ya Raspberry Pi lövhələrinin istifadəsi ilə bağlı müzakirə üçün son addıma baxın.

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/=yskc6u

3D Çaplı Parçalar (printerə girişiniz yoxdursa www.3dhubs.com saytına baxın):

• 1 x bilyalı rul - şeyiverse.com/thing:1052674 (onebytegone tərəfindən hazırlanmışdır, CC BY -SA 3.0)
• 1 x Şassi - thingiverse.com/thing:1053269 (Maker Box tərəfindən orijinal əsər, CC BY -SA 3.0)
• 2 x Təkərlər - thingiverse.com/thing:862438 (Mark Benson tərəfindən hazırlanmışdır, CC BY -NC 3.0*)
• 2 x Step bracket - thingiverse.com/thing:1053267 (jbeale, CC BY -SA 3.0 işlərinə əsaslanaraq)
• 1 x Qələm Tutucu / servo mötərizə - thingiverse.com/thing:1052725 (Maker Box tərəfindən orijinal əsər, CC BY -SA 3.0)
• 1 x Qələm yaxası - thingiverse.com/thing:1053273 (Maker Box tərəfindən orijinal əsər, CC BY -SA 3.0)

* Qeyd: CC BY-NC qeyri-kommersiya lisenziyasıdır

Alətlər və Təchizatlar:

• 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.

Trinket Pro ilə danışmaq üçün sizə lazım olacaq:

1. Https://learn.adafruit.com/introducing-pro-trinket… saytından sürücü
2. Https://learn.adafruit.com/introducing-pro-trinket… saytından Arduino proqramı.

Lady Ada və Adafruit komandası, yuxarıdakı bağlantılarda təqdim edə biləcəyimdən daha yaxşı bir təlimat dəsti yaratdılar. Zorlandığınız halda zəhmət olmasa onlardan istifadə edin.

Qeyd: Trinket -i adi Arduino -dan fərqləndirən bir hiylə, eskizi yükləməzdən əvvəl lövhəni sıfırlamanızdır.

Addım 3: Qələm Tutucu və Batareya Tutacaqları

1. Qələm Tutucusunu Servo Mötərizəsi ilə şassinin qısa tərəfinə quraşdırın (Şəkil 1).
2. Fındıqları şassinin yuxarı tərəfinə daxil edin (Şəkil 2)
3. 3Mx6mm düz başlı vintlər istifadə edərək şassinin altındakı batareya tutacaqlarını bağlayın (Şəkillər 3 və 4).
4. Batareyanın uclarını düzbucaqlı kabel xətlərindən keçirin (Şəkil 4 və 5).
5. Digər batareya tutacağı üçün təkrarlayın.

Qeyd: göstərilmədiyi təqdirdə, vintlərin qalan hissəsi 3Mx8mm tava başlı çubuqlardır.

Addım 4: Təkərlər

1. Təkərinizi step milinə uyğunluğunu yoxlayın (Şəkil 1).

   1. Çox sıxdırsa, təkər yuvasını saç qurutma maşını və ya isti hava tabancası ilə qızdırıb mili daxil edə bilərsiniz.
   2. Çox gevşek olarsa, 3Mx8mm vida ilə şaftın yastığına tuta bilərsiniz (Şəkil 2).
   3. Mükəmməllik mütəxəssisinizsə, printerinizi kalibr edə və düzgün yaza bilərsiniz.
2. O-halqanı təkərin kənarına qoyun (Şəkil 3 və 4).
3. Digər təkər üçün təkrarlayın.

Addım 5: 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 6: 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.

Addım 7: Çörək lövhəsi

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

Addım 8: Güc

1. Mikro nəzarətçini, darlington sürücüsünü və güc açarını çörək lövhəsinə qoyun (Şəkil 1).

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

     • Darlington sürücü 1 pin.
     • Mikro arabanın batareya pimi.
     • Güc açarı "açıq" vəziyyətdədir.

2. Sağ əl batareyası ilə:

   1. Qırmızı xətti güc açarının ilk pininə bağlayın (Şəkil 2).
   2. Qara qurğunu mikro nəzarətçi ilə darlington çipi arasındakı boş bir cərgəyə bağlayın (Şəkil 2).

3. Sol batareya ilə:

   1. Qırmızı xətti digər batareyanın qara qurğusu ilə eyni sıraya bağlayın (Şəkil 3).
   2. Qara xətti çörək taxtasının mənfi rayına bağlayın (Şəkil 3).

4. Gücünü mikrokontrolöre qoşun:

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

Problemlərin aradan qaldırılması: Mikro nəzarətçi işıqları yanmırsa, dərhal gücü söndürün və problemləri aradan qaldırın:

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

Addım 9: Başlıqlar və Servo Kablolama

Kişi baş pinləri 5 pinli servo JST konnektorlarını gücə və darlington sürücüsünə bağlamağa imkan verir (Şəkil 1):

1. İlk 5 pinli başlıq, darlington sürücüsünün qarşısında bir sıra başlayır.
2. İkinci servo başlığı, darlington sürücüsünün ucuna uyğun olmalıdır.

Kablolama mürəkkəbləşmədən əvvəl, servonun kabelə bağlanmasına icazə verin:

1. Çörək panelinin irəli hissəsinin sağ kənarındakı servo üçün 3 pinli başlıq əlavə edin (Şəkil 2).
2. Güc rayının müsbət tərəfinə mərkəzi pindən qırmızı tullanan əlavə edin.
3. Xarici dəmirdən elektrik rayının mənfi tərəfinə qara və ya qəhvəyi bir tullanan əlavə edin.
4. Daxili pindən mikro nəzarətçinin Pin 8 -ə rəngli bir tullanan əlavə edin.
5. Servo buynuzu mil ilə saat yönünün tam mövqeyinə və qolu sağ təkərə uzanan yerə quraşdırın (Şəkil 3)
6. Servo vintlərdən istifadə edərək qələm tutucusuna servo quraşdırın (Şəkil 3).
7. Rəngləri uyğunlaşdıran servo konnektorunu bağlayın (Şəkil 4).

Addım 10: Stepper Control

Darlington sürücüsü və stepperlər üçün birbaşa batareyadan çıxacaq elektrik enerjisini ötürmə vaxtıdır:

1. Aşağı sağ darlington pinindən qara və ya qəhvəyi tullanan keçidi elektrik rayının mənfi tərəfinə bağlayın (Şəkil 1).
2. Sağ üst darlington pinindən elektrik rayının müsbət tərəfinə qırmızı bir tullanan bağlayın.
3. Sol üst pin başlığından elektrik rayının müsbət tərəfinə qırmızı bir tullanan bağlayın (Şəkil 2).
4. Sol step konnektorunu sol tərəfdəki qırmızı başlıq ilə sol tərəfdəki pin başlığına bağlayın (Şəkil 3).
5. Sağ addım konnektorunu sol tərəfdəki ox ucu ilə sağ tərəfdəki pin başlığına bağlayın.

Qeyd: Step konnektorunun qırmızı ucu gücdür və çörək lövhəsindəki qırmızı uclara uyğun olmalıdır.

Addım 11: Stepper Control (Davam)

İndi step siqnal tellərini mikro nəzarət cihazından darlington sürücüsünün giriş tərəfinə bağlayacağıq:

1. Mikrodenetleyicinin 6 -cı Pinindən başlayaraq, sol pilləli mühərrik üçün dörd idarəetmə keçidinin uclarını birləşdirin (Şəkil 1).
2. Bu atlayıcıları sağdakı darlingtonun giriş tərəfinə uyğunlaşdırın. Stepperin çəhrayı telinə uyğun olan yaşıl istisna olmaqla, bütün rənglər uyğun olmalıdır (Şəkil 2).
3. Mikrodenetleyicinin Pin 13 -dən başlayaraq, sağ pilləli motor üçün dörd idarəetmə keçidinin uclarını birləşdirin (Şəkil (3).
4. Bu atlayıcıları sol tərəfdəki darlingtonun giriş tərəfinə uyğunlaşdırın. Stepperin çəhrayı telinə uyğun olan yaşıl istisna olmaqla, bütün rənglər uyğun olmalıdır (Şəkil 3).

Addım 12: Test və Kalibrləmə

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.

Robotunuz təxminən bir kvadratda hərəkət edirsə, bir kağız qoyub qələm qoymağın vaxtıdır (Şəkil 1).

Kalibrləmə nöqtələriniz:

float wheel_dia = 66.25; // mm (artım = spiral çıxışı)

float wheel_base = 112; // 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 içəriyə doğru dönən qutuları görə bilərsiniz (Şəkil 2).

Çapı 67 -yə qaldırdım və görürsən ki, xaricə fırlanır (Şəkil 3).

Sonda 66.25 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 13: 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).
2. Boşdursa, onu yerə yapışdırın.
3. Servo qolu aşağı endirildikdə kağıza toxunacağını yoxlayın.
4. Qaldırıldıqda kağıza toxunmayacağını yoxlayın (Şəkil 2).

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

int PEN_DOWN = 170; // qələm aşağı olduqda servo açısı

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

Qələm əmrləri bunlardır:

penup ();

pendown ();

Addım 14: 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 15: Digər Platformalar

Bu robot adi bir Arduino ilə edilə bilərmi? Bəli! Ucuzluğu və kiçik ölçüsü səbəbindən Trinket ilə getdim. Şassi uzunluğunu artırsanız, bir tərəfə adi bir Arduino və digər tərəfə çörək taxtası yerləşdirə bilərsiniz (Şəkil 1). Test eskizi ilə pin-to-pin işləməlidir, üstəlik, indi ayıklama üçün serial konsoluna daxil ola bilərsiniz!

Bu robot Rasberry Pi ilə edilə bilərmi? Bəli! Pythonda proqramlaşdırmaq və internet üzərindən idarə etmək istədiyim üçün bu mənim ilk araşdırma xəttim idi. Yuxarıdakı tam ölçülü Arduino kimi, Pi -ni bir tərəfə, çörək taxtasını digər tərəfə qoyursunuz (Şəkil 2). Güc əsas narahatlıq halına gəlir, çünki dörd AA onu kəsməyəcək. Sabit 5V -də təxminən 1A cərəyan verməlisiniz, əks halda WiFi modulunuz ünsiyyətini dayandıracaq. Model A -nın enerji istehlakı baxımından daha yaxşı olduğunu gördüm, amma hələ də etibarlı enerjini necə təmin edəcəyimi düşünürəm. Bunu başa düşsəniz, mənə bildirin!