Ардуино үчүн робот тартуу: 18 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:41

Эскертүү: Менде бул роботтун жаңы версиясы бар, ал басылган платаны колдонот, курууга оңой жана IR тоскоолдуктарды аныктоого ээ! Аны https://bit.ly/OSTurtle дарегинен караңыз

Мен бул долбоорду ChickTech.org үчүн 10 сааттык семинар үчүн иштеп чыккам, анын максаты өспүрүм аялдарды STEM темалары менен тааныштыруу. Бул долбоордун максаттары:

• Куруу оңой.
• Программага оңой.
• Кызык нерсе кылды.
• Катышуучулар аны үйүнө жеткирип, үйрөнүүнү уланта алышы үчүн арзан.

Бул максаттарды эске алуу менен, бул жерде дизайн тандоолорунун бир жупу болгон:

• Программалоонун оңойлугу үчүн Arduino шайкеш келет.
• AA батареянын кубаттуулугу жана жеткиликтүүлүгү.
• Так кыймыл үчүн тепкич моторлор.
• Өзгөчөлөштүрүүнүн оңойлугу үчүн 3D басылган.
• Кызыктуу чыгаруу үчүн ташбака графикасы менен калем чийүү.
• Ачык булак, сиз өзүңүздүн бирин жасай аласыз!

Мына, мен каалаган нерсеге эң жакын келген робот: https://mirobot.io. Менде лазер кескич жок жана Англиядан жеткирүү тыюу салынган. Менде 3D принтер бар, ошондуктан бул кайда баратканын көрө аласыз деп ойлойм…

3D принтердин жоктугу сизге тоскоолдук кылбасын. Сиз www.3dhubs.com сайтында сизге жардам берүүнү каалаган жергиликтүү хоббистерди таба аласыз

Бул көп эмгекти талап кылды, бирок мен анын кантип чыкканына ыраазы болдум. Жана мен бул процессте көп нерсени үйрөндүм. Мага оюңузду билдириңиз!

1 -кадам: Бөлүктөр

Роботторду башкаруунун, башкаруунун жана башкаруунун көптөгөн жолдору бар. Сиздин колуңузда иштей турган ар кандай бөлүктөр болушу мүмкүн, бирок булар мен аракет кылып, жакшы иштегенин таптым:

Электроника:

• 1- Arduino UNO же эквиваленти- adafruit.com/products/50

  Adafruit азыр чыныгы Ардуино үчүн АКШнын өндүрүшү! Аларды булактан алыңыз

• 2- Тиштүү 5V Stepper- adafruit.com/products/858
• 1- ULN2803 Дарлингтон айдоочусу - adafruit.com/products/970
• 1- Жарым өлчөмдөгү нон тактасы- adafruit.com/products/64

• 12- Эркек-эркек секирүүчү- adafruit.com/products/1956

  Кеминде экөө 6 ", калгандары 3" болушу керек

• 1- Микро серво- adafruit.com/products/169
• 1- Эркек пин башы- digikey.com/short/t93cbd
• 1- 2 x AA Holder- digikey.com/short/tz5bd1
• 1 -3 x AA Holder- digikey.com/short/t5nw1c
• 1 -470 uF 25V конденсатор-www.digikey.com/product-detail/en/ECA-1EM471/P5155-ND/245014
• 1 -SPDT слайд которгуч -www.digikey.com/product-detail/en/EG1218/EG1903-ND/101726
• 1- USB микро кабели
• 5 - AA батареялары

Аппараттык:

• 2- 1 7/8 "ID x 1/8" O-ring- mcmaster.com/#9452K96
• 1- Кастер 5/8 "подшипник- mcmaster.com/#96455k58/=yskbki
• 10- М3 х 8мм көмөч башы бурамасы- mcmaster.com/#92005a118/=z80pbr
• 4- M3 x 6mm жалпак баш бурамасы- mcmaster.com/#91420a116/=yskru0
• 12- M3 Nut- mcmaster.com/#90591a250/=yskc6u3D
• 2 - 1/4 "жип 4-20 бурамаларды түзөт

Басылган бөлүктөр (принтерге кирүү мүмкүнчүлүгүңүз жок болсо, www.3dhubs.com баракчасын караңыз):

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

  • 1 x шариктүү дөңгөлөк
  • 1 x шасси
  • 2 x Wheels
  • 2 х Stepper кронштейн
  • 1 х калем кармагыч / серво кронштейн
  • 1 х калем жакасы
• Мен аз чечимди, 100% толтурууну колдоном жана эч кандай колдоо жок. Бул болжол менен 4 сааттык басып чыгаруу.

Берилиштер:

• Филлипс бурагыч
• Ысык желим мылтык
• Санарип мультиметр
• Курч бычак
• Crayola түстүү маркерлер

2 -кадам: Камтылган программаны Flash

Курулушка өтө киришүүдөн мурун, тестирлөө программасын микроконтроллерге жүктөйбүз. Тест программасы кутучаларды гана тартат, андыктан биз туура багытты жана өлчөмдү текшере алабыз.

1. Arduino программасын www.arduino.cc/en/Main/Software сайтынан жүктөп алыңыз
2. Arduino программасын ачыңыз.

3. Тиркелген zip файлын жүктөп алып, Arduino эскиз китебине ачыңыз.

   Сиз бул жерди Arduino IDEден таба аласыз (же өзгөртө аласыз): [Файл] -> [Тандоолор] -> "Эскиз китебинин жайгашкан жери"

4. Тесттин эскизин жүктөө: [Файл] -> [Эскиз китеби] -> [TIRL_Arduino_TEST]
5. USB кабели менен компьютериңизге Arduino тиркеңиз.

6. Arduino IDEде:

   1. Такта түрүн коюңуз: [Куралдар] -> [Такта] -> Сиздин тактаңыздын түрү.
   2. Сериялык портуңузду орнотуңуз: [Куралдар] -> [Порт] -> Адатта акыркы тизмеленген.
7. Жебе сөлөкөтүн колдонуу менен эскизди жүктөңүз.

Эгер кандайдыр бир көйгөйлөр болсо, www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting дарегине кайрылыңыз.

3 -кадам: Калем кармагыч жана батарея кармагычтар

1. Гайкаларды шассинин үстү жагына кыстарыңыз (Image 1). Аларды басып коюуга туура келиши мүмкүн.
2. Калем кармагычты шасси үстү жагына Servo кронштейн менен орнотуңуз (Image 2 & 3).

3. Батарейка кармагычтарын 3Mx6mm жалпак баштуу бурамаларды колдонуу менен шассидин түбүнө бекиңиз (Сүрөт 4)

   • Ардуинону борттогу жөндөгүч аркылуу туура иштетүү үчүн сизге кеминде 5xAA керек. Алтысы да иштейт, ошондуктан мен эки тарапка тең өлчөмдөгү тешиктерди кошуп койгом.
   • Сиз салмактын кастингге карай жылышын каалайсыз, ошондуктан 3xAAны артка карай коюңуз.
   • Кармагычтарды бурчтуктар кабелдин тик бурчтуу линияларына эң жакыныраак болгудай кылып багыттаңыз.
4. Батареяны тик бурчтуу кабель аркылуу өтүңүз (4 -сүрөт).
5. Башка батарея кармагыч үчүн кайталаңыз.

Эскертүү: Көрсөтүлбөсө, бурамалардын калган бөлүгү 3Mx8mm пан баш бурамалар

4 -кадам: Stepper Backets

1. Гайканы степпер кронштейнине салыңыз жана аларды шасси үстүнө бурама менен бекиңиз (Image 1).
2. Степперди кронштейнге салып, бурамалар менен гайкалар менен бекиткиле.
3. Башка кашаа үчүн кайталаңыз.

5 -кадам: Кастер

1. Шарикти подшипникке салыңыз.

   Күчкө салбаңыз, болбосо ал сынып калат. Керек болсо материалды жумшартуу үчүн чач кургаткыч же ысык пистолет колдонуңуз

2. Кастерди батарея кармагычтын алдындагы шассинин астыңкы жагына бекиңиз.

Мен башка мрамор сыяктуу тегерек нерселерди сынап көрдүм, бирок жылмакай жана оор жакшы иштейт окшойт. Эгерде сизге башка диаметриңиз керек болсо, openScad файлын (https://www.thingiverse.com/thing:1052674) колуңуздагы нерсеге ылайыкташтыруу үчүн түзөтө аласыз.

6 -кадам: Breadboard жана Brains

1. Күч рельстеринин бирин курч бычак менен алып салыңыз, астындагы жабышчаакты кесип (Image 1).

   Бир темир жолдун сыртында электр (кызыл) бар, экинчиси терс (көк). Мен биринчи тиркемени сактап жатам, ал схемаларга жана сүрөттөргө дал келет. Эгер башкасын колдонсоңуз, зымдарды ошого жараша тууралаңыз

2. Нан тактасын шасси рельстеринин үстүнөн кармап, алардын четинен кесилишкен жерин белгилеңиз (Image 2).
3. Түз четин колдонуп (алынып салынган электр рельсине окшоп), сызыктарды белгилеп, арткы бөлүгүн кесиңиз (Сүрөт 3).
4. Нан тактасын рельстер ачык клейге тийип, шассидин үстүнө коюңуз (Сүрөт 4).
5. Ардуинону 4-20 бурамаларды колдонуп шассидин башка жагына тиркеңиз (Сүрөт 5).

7 -кадам: Конденсатор жана бөлүктү жайгаштыруу

1. Дарлингтон айдоочусун жана электр которгучун нан тактасына коюңуз (1 -сүрөт).

   • Мен төмөнкүлөрдү белгилөө үчүн апельсин чекиттерин коштум:

     • Дарлингтон айдоочусунун 1 -пин
     • Микротроллердин батарейкасы. Күйгүзгүч "күйүк" абалында.
2. Зарыл болсо, конденсатордун учтарын кыркыңыз (узунураак терс) (Image 2).
3. Конденсаторду нандын үстүндөгү туура рельстерге салыңыз (3 -сүрөт).

8 -кадам: Күч

1. Оң колу бар батарея менен: Кызыл линияны кубат которгучтун биринчи пинине туташтырыңыз (1-сүрөт).
2. Кара коргошун микроконтроллер менен дарлингтон чипинин ортосундагы бош катарга туташтырыңыз (1 -сүрөт).
3. Батарейканын сол колу менен: Кызыл сызыкты башка батареянын кара коргошун менен бир катарга туташтырыңыз (2-сүрөт).
4. Кара сызыкты нан табактын терс темир жолуна туташтырыңыз (2 -сүрөт).

5. Микроконтроллерге электр энергиясын туташтыруу:

   1. Позитивдүү темир жолдон аккумулятор пинине чейин кызыл секирүүчү (кызгылт сары чекит, 3 -сүрөт).
   2. Кара терс темир жолдон "G" деп белгиленген пинге чейин секирүүчү (Сүрөт 4).
6. Батареяларды орнотуп, кубатты күйгүзүңүз (Сүрөт 5).
7. Сиз контроллердин жашыл жана кызыл жарыктары күйүп турганын көрүшүңүз керек (6 -сүрөт).

Мүчүлүштүктөрдү оңдоо:

• Эгерде микроконтроллердин чырактары күйбөсө, дароо эле өчүрүп, көйгөйлөрдү чечиңиз:

  • Батареялар туура багытта орнотулганбы?
  • Батареялардын жайгашуусун эки жолу текшериңиз.
  • Кош текшерүүчү которгучтун жайгашуусу.
  • Батареялардын чыңалуусун текшерүү үчүн көп метрди колдонуңуз.
  • Электр темир жолунун чыңалуусун текшерүү үчүн көп метрди колдонуңуз.

9 -кадам: Stepper Power

Эми сизде микроконтроллердин күчү бар, степперлерге электр зымдарын бүтүрөлү:

1. Дарлингтондун жогорку сол жагындагы кара секиргичти электр темир жолунун терс жагына туташтырыңыз (1 -сүрөт).
2. Электр темир жолунун оң жагына төмөнкү сол дарлингтон пининен кызыл секиргичти туташтырыңыз (1 -сүрөт).
3. Дарлингтондун төмөнкү сол жагындагы кызыл секиргичти дарлингтондун бир катар оң жагына туташтырыңыз (2 -сүрөт).
4. Степпердин ак JST коннекторлору үчүн пин баштарын киргизиңиз (Сүрөт 2).

10 -кадам: Stepper Control Signals

Микроконтроллер дарлингтон массивине 5 вольттуу сигналдарды берет, ал болсо өз кезегинде тепкич катушка VCC менен камсыз кылат:

1. Дарлингтон драйвериндеги жерге төөнөгүчтүн жанында пин менен баштаңыз жана апельсин, сары, жашыл жана көк зымдарды ошол тартипте орнотуңуз (Image 1).

2. Төмөнкү ардуино казыктарына секиргичтерди тиркеңиз (Сүрөт 2):

   1. апельсин - Санарип пин 4
   2. сары - Санарип пин 5
   3. жашыл - Санарип пин 6
   4. көк - Санарип пин 7

3. Дарлингтонго кайрылып, башкалардын тескерисинде башка тепкичке секирүүнү улантыңыз:

   көк, жашыл, сары жана кызгылт сары (Image 3)

4. Төмөнкү ардуино казыктарына секиргичтерди тиркеңиз (Сүрөт 4):

   1. көк - Санариптик пин 9 (пин 8 серводо акыркы колдонулган).
   2. жашыл - Санарип пин 10
   3. сары - санарип пин 11
   4. апельсин - Санарип пин 12

11 -кадам: Stepper Coil Connections

Степпердин ак JST туташтыргычы төөнөгүчтүн башына тиркелет. Кызыл коргошун - бул күч жана биз мурда орнотулган кызыл кубаттуу секиргичтерге дал келиши керек (1 -сүрөт).

Бардык түстөр дарлингтондун карама -каршы жагындагы микроконтроллердин секирүүчүсүнө дал келиши керек, жашылдан башка, ал кадамдын кызгылт зымына дал келет (2 -сүрөт).

12 -кадам: Серво

1. Серво мүйүзүн сааттын жебеси боюнча токтоочу жайга жана мүйүздү горизонталга буруп орнотуңуз (Image 1).
2. Сервону кармоочуга тиркеңиз, мүйүз болсо оң тарапка бурулду (Image 1).
3. Серво зымынын түстөрүнө дал келген күрөң (жер), кызыл (5В күчү) жана ак (сигнал) секиргичтерин servo туташтыргычына туташтырыңыз (2 -сүрөт).
4. Ардуинодогу жерге жана 5V башына күчтү жана жер секиргендерди тиркеңиз (Сүрөт 3).
5. Ак сигнал зымын Arduino Digital Pin 8ге туташтырыңыз (4 -сүрөт).

13 -кадам: Дөңгөлөктөр

1. Дөңгөлөктүн четине резина о-шакегин кой (Image 1).

2. Эгерде хабдын огуна туура келбесе, анда аны кармап туруу үчүн 3M бурамасын колдонсоңуз болот (Сүрөт 2).

   Аны өтө эле катуу тартпаңыз, болбосо пластикти сыйрып аласыз

14 -кадам: Тестирлөө

Үмүт менен сиз буга чейин 2 -кадамда камтылган программаны жүктөп бергенсиз. Эгер андай болбосо, азыр жасаңыз.

Сыноо камтылган программасы жөн эле төрт бурчтукту тартат, андыктан биз анын багытын жана тууралыгын текшере алабыз.

1. Роботуңузду жылмакай, жалпак, ачык жерге коюңуз.
2. Күчтү күйгүзүңүз.
3. Роботуңуздун квадраттарды тартуусун байкаңыз.

Эгерде сиз микроконтроллерде чырактарды көрө албасаңыз, артка кайтыңыз жана 8 -кадамдагыдай эле көйгөйдү чечиңиз.

Эгерде сиздин робот кыймылдабаса, 9 -кадамда дарлингтон айдоочусунун электр байланышын текшериңиз.

Эгер роботуңуз бир калыпта кыймылдабаса, 10 -кадамда микроконтроллер менен дарлингтон драйверинин пин байланыштарын текшериңиз.

15 -кадам: Калибрлөө

Эгерде сиздин робот болжолдуу квадратта кыймылдап жатса, анда кагазды коюп, ага калем салууга убакыт келди.

Дөңгөлөктүн диаметри (1 -сүрөт) жана дөңгөлөк базасы (2 -сүрөт) миллиметрде өлчөнөт.

Коддогу калибрлөө жөндөөлөрүңүз:

float wheel_dia = 63; // мм (көбөйтүү = спираль чыгып кетүү)

float wheel_base = 109; // мм (көбөйтүү = спираль) int steps_rev = 128; // 16x редуктору үчүн 128, 64x редуктору үчүн 512

Мен дөңгөлөктүн диаметри 65 мм менен баштадым жана ар бир кадамда сыртка же сааттын жебесине карай бурулган кутуларды көрө аласыз (3 -сүрөт).

Мен акыры 63mm мааниге келдим (Image 4). Сиз тиштүү кирпиктен улам дагы деле кандайдыр бир табигый ката бар экенин көрө аласыз. Кызыктуу бир нерсе кылуу үчүн жетиштүү жабыңыз!

16 -кадам: Калемди көтөрүү жана түшүрүү

Биз servo коштук, бирок аны менен эч нерсе кылган жокпуз. Бул калемди көтөрүп, түшүрүүгө мүмкүндүк берет, ошондуктан робот чийбестен кыймылдай алат.

1. Калем жакасын калемге коюңуз (Image 1).

   Эгер бош болсо, аны ордуна скотч менен чаптаңыз

2. Серво колу түшүрүлгөндө кагазга тийерин текшериңиз.
3. Ал көтөрүлгөндө кагазга тийбей турганын текшериңиз.

Серво бурчтары мүйүздү алып салуу жана аны кайра жайгаштыруу аркылуу же программалык камсыздоо аркылуу жөнгө салынышы мүмкүн:

int PEN_DOWN = 20; // калем түшүп калганда сервонун бурчу

int PEN_UP = 80; // калем көтөрүлгөндө серво бурчу

Калем буйруктары:

penup ();

pendown ();

Эгерде сиз ар кандай калем өлчөмдөрүн колдонууну кааласаңыз, анда калем кармагычты (www.thingiverse.com/thing:1052725) жана калем жаканы (www.thingiverse.com/thing:1053273) туура диаметри менен өзгөртүүгө туура келет.

17 -кадам: Көңүл ачыңыз

Мен үмүт кылам, сиз ушунчалык көп каргыш сөздөрдү айтпайсыз. Көрсөтмөлөрдү жакшыртуу үчүн эмне менен күрөшкөнүңүздү мага айтыңыз.

Эми изилдөө үчүн убакыт келди. Эгерде сиз тесттин эскизин карасаңыз, анда мен сизге стандарттуу "Ташбака" буйруктарын бергенимди көрөсүз:

алдыга (аралык); // миллиметр

артка (аралык); сол (бурч); // оң градус (бурч); penup (); pendown (); жасалган (); // батарейканы үнөмдөө үчүн степперди бошотуңуз

Бул буйруктарды колдонуп, сиз кар бүртүкчөлөрүн тартуудан же атыңызды жазуудан тартып, дээрлик бардык нерсени кыла алгыдай болушуңуз керек. Эгерде сизге баштоо үчүн кандайдыр бир жардам керек болсо, текшериңиз:

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

18 -кадам: Башка платформалар

Бул роботту a менен жасаса болобу?

Ооба! Бул платформа абдан ийкемдүү. Сиз негизинен шассини өзгөртүүүңүз керек.

Мен аны Raspberry Pi (Image 1) жана Adafruit Trinket менен кылдым (www.instructables.com/id/Low-Cost-Arduino-Compatible-Drawing-Robot/) (2-сүрөт).

Мага эмнени ойлоп жатканыңды айт!