Арзан баалуу, Ардуино менен шайкеш чийме роботу: 15 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:42

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.
• Баасы жана жеткиликтүүлүгү үчүн 4xAA батареянын кубаты.
• 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 https://www.3dhubs.com/ аркылуу сизге жардам берүүнү каалаган жергиликтүү хоббистерди таба аласыз.

Бул долбоор Creative Commons астында лицензияланган жана башка бөлүктөрдүн дизайнына негизделген 3D бөлүктөрүн колдонот (кийинки бөлүмдө көрсөтүлгөндөй), алардын эң чектөөсү коммерциялык эмес дөңгөлөк. Бул бул долбоор коммерциялык эмес болушу керек дегенди билдирет. Бул жигит болбо.

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

  • CC BY-SA лицензиясына ылайык жабдуу
  • Программалык камсыздоо (Bootloader) GPL лицензиясы астында
• 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
• 16- Эркек-эркек секирүүчү- adafruit.com/products/759
• 1- Микро серво- adafruit.com/products/169
• 1 - SPDT слайд которгуч - adafruit.com/product/805 же www.digikey.com/product-detail/en/EG1218/EG1903-ND/101726
• 1- Эркек пин башы- digikey.com/short/t93cbd
• 2- 2 x AA Holder- digikey.com/short/tz5bd1
• 1- USB микро кабели
• 4- AA батареялары

*Эскертүү: кадимки Arduino же Raspberry Pi такталарын колдонуу боюнча талкуу үчүн акыркы кадамды караңыз.

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/=yskc6u

3D-Басылган Бөлүктөр (принтерге кирүү мүмкүнчүлүгүңүз жок болсо www.3dhubs.com баракчасын караңыз):

• 1 x Шарик подшипниги - thingiverse.com/thing:1052674 (onebytegone тарабынан иштелип чыккан, CC BY -SA 3.0)
• 1 х шасси - thingiverse.com/thing:1053269 (Жаратуучунун кутусунун түпнускасы, CC BY -SA 3.0)
• 2 x Wheels - thingiverse.com/thing:862438 (Марк Бенсондун эмгегинин негизинде, CC BY -NC 3.0*)
• 2 x Stepper кронштейн - thingiverse.com/thing:1053267 (jbeale, CC BY -SA 3.0 тарабынан иштелген)
• 1 х Калем кармагыч / серво кронштейн - thingiverse.com/thing:1052725 (Жаратуучунун кутусунун түпнускасы, CC BY -SA 3.0)
• 1 х калем жакасы - thingiverse.com/thing:1053273 (Жаратуучунун кутусунун түпнускасы, CC BY -SA 3.0)

* Эскертүү: CC BY-NC-коммерциялык эмес лицензия

Куралдар жана жабдуулар:

• 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.

Trinket Pro менен сүйлөшүү үчүн сизге керек болот:

1. Айдоочу
2. Arduino программасы

Леди Ада жана Адафрут командасы жогорудагы шилтемелерде мен бере алгандан алда канча жакшы көрсөтмөлөрдү түзүштү. Сураныч, эгер тыгылып калсаңыз, аларды колдонуңуз.

Эскертүү: Trinketти кадимки Arduinoдон айырмалап турган бир амал - эскизди жүктөөдөн мурун тактайды баштапкы абалга келтирүү керек.

3 -кадам: Калем кармагыч жана батарея кармагычтар

1. Калем кармагычты шассидин кыска жагына Servo кронштейн менен орнотуңуз (Image 1).
2. Гайкаларды шассинин үстү жагына салыңыз (Сүрөт 2)
3. Батарейка кармагычтарын 3Mx6mm жалпак баштуу бурамаларды колдонуу менен шассинин түбүнө бекиңиз (3 жана 4-сүрөттөр).
4. Батареяны тик бурчтуу кабель аркылуу өтүңүз (Image 4 & 5).
5. Башка батарея кармагыч үчүн кайталаңыз.

Эскертүү: Көрсөтүлбөсө, бурамалардын калган бөлүгү 3Mx8mm көмөч башы.

4 -кадам: Дөңгөлөктөр

1. Сыноо дөңгөлөгүңүздү тепкичтин валына туура келет (1 -сүрөт).

   1. Эгерде ал өтө тыгыз болсо, анда дөңгөлөктүн түйүнүн чач кургаткыч же ысык пистолет менен жылытсаңыз болот, анан валды киргизиңиз.
   2. Эгерде ал өтө бош болсо, аны 3Mx8mm бурамасын колдонуп, валдын тегиздигине кармата аласыз (2 -сүрөт).
   3. Эгерде сиз перфекционист болсоңуз, принтериңизди калибрлеп, аны туура ала аласыз.
2. Дөңгөлөктүн алкагына о-шакегин кой (Image 3 & 4).
3. Башка дөңгөлөк үчүн кайталаңыз.

5 -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.

6 -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.

7 -кадам: Нан тактасы

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

8 -кадам: Күч

1. Нан тактасына микроконтроллерди, дарлингтон айдоочусун жана электр которгучту коюңуз (1 -сүрөт).

   • Мен төмөнкүлөрдү белгилөө үчүн апельсин чекиттерин коштум:

     • Дарлингтон айдоочусунун 1 -пин.
     • Микротроллердин батарейкасы.
     • Күйгүзгүч "күйүк" позициясы.

2. Оң кол батареясы менен:

   1. Кызыл сызыкты кубат которгучтун биринчи пинине туташтырыңыз (2 -сүрөт).
   2. Кара коргошун микроконтроллер менен дарлингтон чипинин ортосундагы бош катарга туташтырыңыз (2 -сүрөт).

3. Сол кол батареясы менен:

   1. Кызыл сызыкты башка батареянын кара коргошун менен бир катарга туташтырыңыз (3 -сүрөт).
   2. Кара сызыкты нан табактын терс темир жолуна туташтырыңыз (3 -сүрөт).

4. Микроконтроллерге электр энергиясын туташтыруу:

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

Көйгөйлөрдү чечүү: Эгерде микроконтроллердин чырактары күйбөсө, дароо эле өчүрүп, көйгөйлөрдү чечиңиз:

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

9 -кадам: Headers жана Servo Wiring

Эркек баш казыктары бизге 5-pin servo JST коннекторлорун бийликке жана дарлингтон айдоочусуна туташтырууга мүмкүндүк берет (Image 1):

1. Биринчи 5 пиндүү баш дарлингтон айдоочусунун алдында бир катардан башталат.
2. Экинчи серво башы дарлингтон айдоочусунун учу менен тизилиш керек.

Электр өткөргүчтөрү татаалдаша электе, сервону зым менен камсыз кылалы:

1. Нан тактасынын алдыңкы бөлүгүнүн оң четиндеги сервого 3-пин башын кошуңуз (Image 2).
2. Электр темир жолунун оң жагына борбордук пинден кызыл секиргичти кошуңуз.
3. Сырткы пинден кара же күрөң секиргичти электр темир жолунун терс жагына кошуңуз.
4. Микроконтроллердин 8 -пинине ички пинден түстүү секиргичти кошуңуз.
5. Серво мүйүзүн вал менен сааттын толук абалына жана колуңуздун оң жагындагы дөңгөлөккө чейин орнотуңуз (Сүрөт 3)
6. Сервонун бурамаларын колдонуу менен ручканы калем кармагычка орнотуңуз (Image 3).
7. Түстөрдү тегиздөөчү servo коннекторун туташтырыңыз (Image 4).

10 -кадам: Stepper Control

Дарлингтон айдоочусуна жана тепкичтерине электр энергиясын берүү убактысы келет, алар түздөн -түз батарейкадан чыгарылат:

1. Төмөнкү дарлингтон пининен кара же күрөң секиргичти электр темир жолунун терс жагына туташтырыңыз (1 -сүрөт).
2. Дарлингтондун жогорку оң жагындагы кызыл секиргичти электр темир жолунун оң жагына туташтырыңыз.
3. Электр темир жолунун оң жагына жогорку сол казыктын башынан кызыл секиргичти туташтырыңыз (2 -сүрөт).
4. Сол кадамдын туташтыргычын оң жагында кызыл коргошун бар сол жактагы пин башына туташтырыңыз (3 -сүрөт).
5. Оң кадамдын туташтыргычын оң жагындагы пин башына сол жагында окуу коргошун туташтырыңыз.

Эскертүү: Степпер туташтыргычынын кызыл коргошун күч болуп саналат жана нан тактасындагы кызыл учтарга дал келиши керек.

11 -кадам: Stepper Control (Уландысы)

Эми биз дарбазачы айдоочунун кирүү жагына микроконтроллерден кадам сигнал зымдарын туташтырабыз:

1. Микроконтроллердин 6 -пининен баштап, сол баскычтуу мотор үчүн төрт көзөмөл секиргичти туташтырыңыз (Image 1).
2. Бул секиргичтерди дарлингтондун оң жагына дал келтириңиз. Бардык түстөр тепкичтин кызгылт зымына дал келген жашылдан башкасына дал келиши керек (2 -сүрөт).
3. Микроконтроллердин 13 -пининен баштап, туура баскычтуу мотор үчүн төрт башкаруу секирүүчүсүн туташтырыңыз (Сүрөт (3).
4. Бул секиргичтерди дарлингтондун сол жагына дал келтириңиз. Бардык түстөр тепкичтин кызгылт зымына дал келген жашылдан башкасына дал келиши керек (3 -сүрөт).

12 -кадам: Тестирлөө жана калибрлөө

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.

Эгерде сиздин робот болжолдуу квадратта жылып жатса, анда кагазды коюп, ага калем салууга убакыт келди (Image 1).

Сиздин калибрлөө пункттары:

float wheel_dia = 66.25; // мм (көбөйтүү = спираль чыгып кетүү)

float wheel_base = 112; // мм (көбөйтүү = спираль) int steps_rev = 128; // 16x редуктору үчүн 128, 64x редуктору үчүн 512

Мен дөңгөлөктүн диаметри 65 мм менен башталды жана сиз коробкалардын ичине бурулганын көрө аласыз (Сүрөт 2).

Мен диаметри 67ге чейин көбөйттүм, жана анын сыртка бурулуп жатканын көрө аласыз (Сүрөт 3).

Мен акыры 66.25 мм 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!

13 -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).
2. Эгер бош болсо, аны ордуна скотч менен чаптаңыз.
3. Серво колу түшүрүлгөндө кагазга тийерин текшериңиз.
4. Ал көтөрүлгөндө кагазга тийбей турганын текшериңиз (2 -сүрөт).

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

int PEN_DOWN = 170; // калем түшүп калганда сервонун бурчу

int PEN_UP = 80; // калем көтөрүлгөндө серво бурчу

Калем буйруктары:

penup ();

pendown ();

14 -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/

15 -кадам: Башка платформалар

Бул робот кадимки Arduino менен жасалышы мүмкүнбү? Ооба! Мен Trinket менен бардым, анткени баасы арзан жана кичинекей. Эгерде сиз шассинин узундугун көбөйтсөңүз, анда бир жагына кадимки Arduino, экинчи жагына нан тактасын орнотсоңуз болот (Image 1). Бул тесттин эскизи менен пин-пин иштеши керек, плюс, сиз азыр мүчүлүштүктөрдү оңдоо үчүн сериялык консолго жете аласыз!

Бул роботту Rasberry Pi менен жасаса болобу? Ооба! Бул менин биринчи иликтөөм болчу, анткени мен Pythonдо программалоону жана аны интернет аркылуу көзөмөлдөй алууну кааладым. Жогорудагы толук өлчөмдөгү Arduino сыяктуу эле, сиз жөн гана Пиди бир жагына, ал эми экинчи жагына нан тактасын коюңуз (2 -сүрөт). Бийлик негизги көйгөй болуп калат, анткени төрт АА аны кесип салбайт. Сиз туруктуу 5Вда болжол менен 1А ток беришиңиз керек, антпесе сиздин WiFi модулуңуз байланышты токтотот. Мен А моделин электр энергиясын керектөө жагынан алда канча жакшыраак деп таптым, бирок мен дагы эле ишенимдүү энергияны кантип берүү керек экенин ойлоп жатам. Эгер түшүнсөңүз, мага кабарлаңыз!