არტუინოს ხატვის რობოტი: 18 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:18

შენიშვნა: მე მაქვს ამ რობოტის ახალი ვერსია, რომელიც იყენებს ნაბეჭდი მიკროსქემის დაფას, უფრო ადვილია ასაშენებლად და აქვს IR დაბრკოლების გამოვლენა! შეამოწმეთ იგი

მე შევქმენი ეს პროექტი ChickTech.org– ის 10 – საათიანი სემინარისთვის, რომლის მიზანია თინეიჯერი ქალების გაცნობა STEM– ის თემებში. ამ პროექტის მიზნები იყო:

• ადვილი ასაშენებელი.
• ადვილია პროგრამირება.
• გააკეთა რამე საინტერესო.
• დაბალი ღირებულება, რათა მონაწილეებმა შეძლონ ის სახლში წაიღონ და განაგრძონ სწავლა.

ამ მიზნების გათვალისწინებით, აქ იყო რამოდენიმე დიზაინის არჩევანი:

• Arduino თავსებადია პროგრამირების სიმარტივისთვის.
• AA ბატარეის სიმძლავრე ღირებულებისა და ხელმისაწვდომობისთვის.
• სტეპერიანი ძრავები ზუსტი მოძრაობისთვის.
• 3D ბეჭდვა პერსონალიზაციის გასაადვილებლად.
• კალამი გეგმავს კუს გრაფიკას საინტერესო გამომავალით.
• ღია წყარო, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ შექმნათ თქვენი საკუთარი!

აქ არის რობოტი, რომელიც ყველაზე ახლოს იყო იმასთან, რისი გაკეთებაც მინდოდა: https://mirobot.io. მე არ მაქვს ლაზერული საჭრელი და ინგლისიდან გადაზიდვა იყო აკრძალული. მე მაქვს 3D პრინტერი, ასე რომ ვფიქრობ თქვენ ხედავთ სად მიდის ეს. რა რა

ნუ მისცემთ უფლებას 3D პრინტერის ნაკლებობას შეგაწუხოთ. თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ ადგილობრივი ჰობისტები, რომლებიც მზად არიან დაგეხმარონ www.3dhubs.com

ამას ბევრი შრომა დასჭირდა, მაგრამ მე კმაყოფილი ვარ, როგორ გამოვიდა. და, მე საკმაოდ ბევრი ვისწავლე ამ პროცესში. Გამაგებინე, რას ფიქრობ!

ნაბიჯი 1: ნაწილები

არსებობს მრავალი გზა რობოტების მართვის, მართვისა და კონტროლისთვის. თქვენ შეიძლება გქონდეთ სხვადასხვა ნაწილები, რომლებიც იმუშავებს, მაგრამ ეს არის ის, რაც მე შევეცადე და აღმოვაჩინე, რომ კარგად მუშაობს:

ელექტრონიკა:

• 1- Arduino UNO ან ექვივალენტი- adafruit.com/products/50

  ადაფრუტი არის ამერიკული წარმოება ნამდვილი არდუინოსთვის! მიიღეთ ისინი წყაროდან

• 2- გადაცემული 5V სტეპერი- adafruit.com/products/858
• 1- ULN2803 დარლინგტონის მძღოლი - adafruit.com/products/970
• 1- ნახევრად ზომის დაფა- adafruit.com/products/64

• 12- მამაკაცი მხტუნავები- adafruit.com/products/1956

  მინიმუმ ორი უნდა იყოს 6 ", დანარჩენი შეიძლება იყოს 3"

• 1- მიკრო სერვო- adafruit.com/products/169
• 1- მამაკაცის სათაური- digikey.com/short/t93cbd
• 1- 2 x AA მფლობელი- digikey.com/short/tz5bd1
• 1 -3 x AA მფლობელი- digikey.com/short/t5nw1c
• 1 -470 uF 25V კონდენსატორი-www.digikey.com/product-detail/en/ECA-1EM471/P5155-ND/245014
• 1 -SPDT სლაიდების გადამრთველი -www.digikey.com/product-detail/en/EG1218/EG1903-ND/101726
• 1- USB მიკრო კაბელი
• 5 - AA ბატარეები

აპარატურა:

• 2- 1 7/8 "ID x 1/8" O- ბეჭედი- mcmaster.com/#9452K96
• 1- Caster 5/8 "ტარების- mcmaster.com/#96455k58/=yskbki
• 10- M3 x 8 მმ ტაფის თავი ხრახნი- mcmaster.com/#92005a118/=z80pbr
• 4- M3 x 6 მმ ბრტყელი თავით ხრახნი- mcmaster.com/#91420a116/=yskru0
• 12- M3 კაკალი- mcmaster.com/#90591a250/=yskc6u3D
• 2 - 1/4 "ძაფი, რომელიც ქმნის 4-20 ხრახანს

ნაბეჭდი ნაწილები (შეამოწმეთ www.3dhubs.com თუ არ გაქვთ წვდომა პრინტერზე):

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

  • 1 x ბურთის ტარების კასტერი
  • 1 x შასი
  • 2 x ბორბლები
  • 2 x სტეპერი ფრჩხილი
  • 1 x კალმის დამჭერი / servo bracket
  • 1 x კალმის საყელო
• მე ვიყენებ დაბალი რეზოლუციის, 100% შევსების გარეშე და მხარდაჭერის გარეშე. ეს არის დაახლოებით 4 საათის ბეჭდვა.

მასალები:

• ფილიპსის ხრახნიანი მძღოლი
• ცხელი წებოს იარაღი
• ციფრული მრავალმეტრიანი
• Ბასრი დანა
• კრაიოლას ფერის მარკერები

ნაბიჯი 2: დააინსტალირეთ Firmware

სანამ ძალიან შორს მივდივართ მშენებლობაში, მოდით ჩავტვირთოთ ტესტის firmware მიკროკონტროლერზე. სატესტო პროგრამა უბრალოდ ხატავს ყუთებს, ასე რომ ჩვენ შეგვიძლია შევამოწმოთ სწორი მიმართულება და განზომილება.

1. ჩამოტვირთეთ Arduino პროგრამული უზრუნველყოფა www.arduino.cc/en/Main/Software
2. გახსენით Arduino პროგრამა.

3. ჩამოტვირთეთ თანდართული zip ფაილი და გახსენით იგი Arduino სკეტჩბუქის ადგილას.

   თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ (ან შეცვალოთ) ეს ადგილმდებარეობა Arduino IDE– ში: [ფაილი] -> [პარამეტრები] -> "Sketchbook მდებარეობა"

4. ჩატვირთეთ ტესტის ესკიზი: [ფაილი] -> [ესკიზის წიგნი] -> [TIRL_Arduino_TEST]
5. მიამაგრეთ თქვენი Arduino თქვენს კომპიუტერს USB კაბელის საშუალებით.

6. Arduino IDE– ში:

   1. დააყენეთ დაფის ტიპი: [ინსტრუმენტები] -> [დაფა] -> თქვენი დაფის ტიპი.
   2. დააყენეთ თქვენი სერიული პორტი: [ინსტრუმენტები] -> [პორტი] -> ჩვეულებრივ, ბოლო ჩამოთვლილია.
7. ატვირთეთ ესკიზი ისრის ხატის გამოყენებით.

თუ რაიმე პრობლემა გაქვთ, დახმარებისთვის მიმართეთ www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting.

ნაბიჯი 3: კალმის დამჭერი და ბატარეის დამჭერები

1. ჩადეთ თხილი შასის ზედა მხარეს (სურათი 1). შეიძლება დაგჭირდეთ მათზე დაჭერა.
2. დააინსტალირეთ კალმის მფლობელი Servo Bracket შასის ზედა მხარეს (სურათი 2 და 3).

3. მიამაგრეთ ბატარეის დამჭერები შასის ბოლოში 3Mx6 მმ ბრტყელი ხრახნების გამოყენებით (სურათი 4)

   • თქვენ გჭირდებათ მინიმუმ 5xAA, რომ სწორად ჩართოთ Arduino მისი საბორტო მარეგულირებლის საშუალებით. ექვსი ასევე იმუშავებდა, ასე რომ მე ჩავამატე ხვრელები ორივე ზომის ორივე მხარეს.
   • გსურთ წონა გადატანილი იყოს კასრის მიმართულებით, ასე რომ 3xAA დადეთ უკანა მხარეს.
   • ორიენტაცია გაუწიეთ დამჭერებს ისე, რომ სადენები ყველაზე ახლოს იყოს მართკუთხა საკაბელო ხაზებთან.
4. აკრიფეთ ბატარეა მართკუთხა კაბელის გავლით (სურათი 4).
5. გაიმეორეთ ბატარეის სხვა დამჭერისთვის.

შენიშვნა: თუ მითითებული არ არის, დანარჩენი ხრახნები არის 3Mx8 მმ ტაფის ხრახნები

ნაბიჯი 4: Stepper Backets

1. ჩადეთ კაკალი სტეპერ ფრჩხილში და მიამაგრეთ ისინი შასის თავზე ხრახნით (სურათი 1).
2. ჩადეთ სტეპერი ფრჩხილში და მიამაგრეთ ხრახნებითა და თხილით.
3. გაიმეორეთ მეორე ფრჩხილისთვის.

ნაბიჯი 5: კასტერი

1. ჩადეთ ბურთის საყრდენი ჭურჭელში.

   ნუ აიძულებ მას, თორემ გატყდება. საჭიროების შემთხვევაში გამოიყენეთ თმის საშრობი ან ცხელი ჰაერის იარაღი

2. მიამაგრეთ კასტერი შასის ქვედა მხარეს ბატარეის დამჭერის წინ.

მე ვცადე სხვა მრგვალი საგნები, როგორიცაა მარმარილო, მაგრამ გლუვი და მძიმე, როგორც ჩანს, კარგად მუშაობს. თუ სხვა დიამეტრი გჭირდებათ, შეგიძლიათ შეცვალოთ openScad ფაილი (https://www.thingiverse.com/thing:1052674), რათა მოერგოს იმას, რაც ოდესმე გაქვთ.

ნაბიჯი 6: პურის დაფა და ტვინი

1. ამოიღეთ დენის ერთ -ერთი რელსები მკვეთრი დანის გამოყენებით, ქვედა წებოს მეშვეობით (სურათი 1).

   ერთ სარკინიგზო მაგისტრალს აქვს ძალა (წითელი) გარე კიდეზე, სხვას უარყოფითი (ლურჯი). მე პირველს ვამაგრებ და ის ემთხვევა სქემებსა და ფოტოებს. თუ მეორეს იყენებთ, უბრალოდ შეცვალეთ მავთულები შესაბამისად

2. პურის დაფის დაჭერა შასის რელსებზე, მონიშნეთ სად იკვეთებიან ისინი ზღვარზე (სურათი 2).
3. სწორი კიდის გამოყენებით (ამოღებული დენის სარკინიგზო მაგისტრალის მსგავსად), მონიშნეთ ხაზები და გაჭერით უკანა ნაწილი (სურათი 3).
4. მოათავსეთ პურის დაფა შასიზე, რელსები ეხება დაუცველ წებოს (სურათი 4).
5. მიამაგრეთ არდუინო შასის მეორე მხარეს 4-20 ხრახნის გამოყენებით (სურათი 5).

ნაბიჯი 7: კონდენსატორი და ნაწილების განთავსება

1. განათავსეთ დარლინგტონის დრაივერი და ჩართეთ დენის პური დაფაზე (სურათი 1).

   • მე დავამატე ნარინჯისფერი წერტილები ხილვადობისთვის, რომ მონიშნოს შემდეგი:

     • დარგლინგტონის დრაივერის 1 პინი
     • მიკროტროლერის ბატარეის პინი. დენის გადამრთველი "ჩართულია" პოზიციაზე.
2. საჭიროების შემთხვევაში შეამცირეთ კონდენსატორის გამტარები (უფრო გრძელია უარყოფითი) (სურათი 2).
3. ჩადეთ კონდენსატორი პურის დაფის ზედა ნაწილში სწორ რელსებში (სურათი 3).

ნაბიჯი 8: ძალა

1. მარჯვენა ბატარეის სადენებით: შეაერთეთ წითელი ხაზი კვების ბლოკის პირველ პინთან (სურათი 1).
2. შეაერთეთ შავი ლიდერი ცარიელ რიგში მიკროკონტროლერსა და დარლინგტონის ჩიპს შორის (სურათი 1).
3. მარცხენა ბატარეის სადენებით: შეაერთეთ წითელი ხაზი იმავე რიგთან, როგორც სხვა ბატარეის შავი (სურათი 2).
4. შეაერთეთ შავი ხაზი პურის დაფის უარყოფით სარკინიგზო ხაზთან (სურათი 2).

5. მიკროკონტროლერთან დაკავშირება:

   1. წითელი ჯუმპერი პოზიტიური სარკინიგზოდან ბატარეის პინამდე (ნარინჯისფერი წერტილი, სურათი 3).
   2. შავი ჯუმპერი უარყოფითი სარკინიგზოდან პინამდე აღინიშნება "G" (სურათი 4).
6. დააინსტალირეთ ბატარეები და ჩართეთ ენერგია (სურათი 5).
7. თქვენ უნდა ნახოთ კონტროლერის მწვანე და წითელი განათება (სურათი 6).

Დიაგნოსტიკა:

• თუ მიკროკონტროლის შუქები არ აინთება, დაუყოვნებლივ გამორთეთ დენი და აღმოფხვრა:

  • ბატარეები დამონტაჟებულია სწორ ორიენტაციაში?
  • ბატარეის ორმაგი შემოწმება იწვევს პოზიციონირებას.
  • ორმაგი შემოწმების გადამრთველი იწვევს პოზიციონირებას.
  • გამოიყენეთ მრავალმეტრიანი ბატარეის ძაბვის შესამოწმებლად.
  • გამოიყენეთ მრავალმეტრიანი რელსების ძაბვის შესამოწმებლად.

ნაბიჯი 9: სტეპერი დენი

ახლა, როდესაც თქვენ გაქვთ მიკროკონტროლერის ძალა, მოდით დავასრულოთ სტეპერების გაყვანილობა:

1. შეაერთეთ შავი ჯამპერი მარცხენა დარლინგტონის პინიდან ელექტროგადამცემი ხაზის უარყოფით მხარეს (სურათი 1).
2. შეაერთეთ წითელი ჯუმპერი ქვედა მარცხენა დარლინგტონის პინიდან ელექტროგადამცემი ხაზის პოზიტიურ მხარეს (სურათი 1).
3. შეაერთეთ წითელი ჯამპერი ქვედა მარცხენა დარლინგტონის პინიდან დარლინგტონის ერთ რიგში მარჯვნივ (სურათი 2).
4. ჩადეთ pin სათაურები სტეპერის თეთრი JST კონექტორებისთვის (სურათი 2).

ნაბიჯი 10: სტეპერ კონტროლის სიგნალები

მიკროკონტროლერი იძლევა 5 ვოლტ სიგნალს დარლინგტონის მასივში, რაც თავის მხრივ, VCC- ს აძლევს სტეპერ კოჭებს:

1. დაწყება დარტყმის დერლინგტონის დრაივერზე დაყენებული პინის გვერდით და ამ თანმიმდევრობით დააინსტალირეთ ნარინჯისფერი, ყვითელი, მწვანე და ლურჯი მავთულები (სურათი 1).

2. მიამაგრეთ მხტუნავები შემდეგ არდუინოს ქინძისთავებს (სურათი 2):

   1. ნარინჯისფერი - ციფრული პინი 4
   2. ყვითელი - ციფრული პინი 5
   3. მწვანე - ციფრული პინი 6
   4. ლურჯი - ციფრული პინ 7

3. დარლინგტონში დაბრუნდით, გააგრძელეთ ჯემპრი სხვა სტეპერისთვის სხვების საპირისპიროდ:

   ლურჯი, მწვანე, ყვითელი და ნარინჯისფერი (სურათი 3)

4. მიამაგრეთ მხტუნავები შემდეგ არდუინოს ქინძისთავებს (სურათი 4):

   1. ლურჯი - ციფრული პინი 9 (პინი 8 გამოიყენება სერვოსთვის).
   2. მწვანე - ციფრული პინი 10
   3. ყვითელი - ციფრული პინი 11
   4. ნარინჯისფერი - ციფრული პინი 12

ნაბიჯი 11: სტეპერი Coil კავშირი

სტეპერის თეთრი JST კონექტორები მიმაგრებულია pin სათაურზე. წითელი ტყვიის არის ძალა, და უნდა ემთხვეოდეს წითელი დენის მხტუნავები ჩვენ ადრე დაყენებული (სურათი 1).

ყველა ფერი უნდა შეესაბამებოდეს მიკროკონტროლის მხტუნავებს დარლინგტონის მოპირდაპირე მხარეს, გარდა მწვანე ფერისა, რომელიც შეესაბამება სტეპერის ვარდისფერ მავთულს (სურათი 2).

ნაბიჯი 12: სერვო

1. დააინსტალირეთ სერვო რქა სერვოთი გადაბრუნებული საათის ისრის მიმართულებით გაჩერებამდე და რქა ჰორიზონტალურად (სურათი 1).
2. მიამაგრეთ სერვერი დამჭერზე და რქა მიუთითეთ მარჯვენა სტეპერის მხარეს (სურათი 1).
3. მიამაგრეთ ყავისფერი (დაფქვილი), წითელი (5 ვ სიმძლავრის) და თეთრი (სიგნალი) მხტუნავები სერვო კონექტორში, ემთხვევა სერვო მავთულის ფერებს (სურათი 2).
4. მიამაგრეთ დენის და მიწის მხტუნავები მიწაზე და 5V სათაური არდუინოზე (სურათი 3).
5. შეაერთეთ თეთრი სიგნალის მავთული არდუინოს ციფრულ პინ 8 -თან (სურათი 4).

ნაბიჯი 13: ბორბლები

1. მოათავსეთ რეზინის ბეჭედი ბორბლის კიდეზე (სურათი 1).

2. თუ ღერძზე კვანძის მორგება ფხვიერია, შეგიძლიათ გამოიყენოთ 3M ხრახნი, რომ შეინარჩუნოთ იგი (სურათი 2).

   ნუ გამკაცრებთ ძალიან, თორემ პლასტმასს გააცლით

ნაბიჯი 14: ტესტირება

ვიმედოვნებთ, რომ თქვენ უკვე ატვირთეთ firmware ნაბიჯი 2. თუ არა, გააკეთეთ ახლა.

სატესტო firmware უბრალოდ ხატავს კვადრატს არაერთხელ, რათა შევამოწმოთ მიმართულება და სიზუსტე.

1. განათავსეთ თქვენი რობოტი გლუვ, ბრტყელ, ღია ზედაპირზე.
2. ჩართეთ დენი.
3. უყურეთ თქვენს რობოტს დახაზოს კვადრატები.

თუ მიკროკონტროლერზე არ ხედავთ შუქს, დაბრუნდით და შეცვალეთ ენერგია, როგორც მე –8 ნაბიჯში.

თუ თქვენი რობოტი არ მოძრაობს, ორმაგად შეამოწმეთ დერლინგტონის დრაივერთან დენის კავშირები მე –9 ნაბიჯში.

თუ თქვენი რობოტი არასტაბილურად მოძრაობს, გადაამოწმეთ ნაბიჯი 10 მიკროკონტროლერისა და დარლინგტონის დრაივერისთვის.

ნაბიჯი 15: კალიბრაცია

თუ თქვენი რობოტი მოძრაობს სავარაუდო კვადრატში, დროა დადოთ ქაღალდი და ჩასვათ მასში კალამი.

გაზომეთ თქვენი ბორბლის დიამეტრი (სურათი 1) და ბორბლის ბაზა (სურათი 2) მილიმეტრებში.

თქვენი კალიბრაციის პარამეტრები კოდში არის:

float wheel_dia = 63; // მმ (ზრდა = სპირალი გარეთ)

float wheel_base = 109; // მმ (ზრდა = სპირალი) int ნაბიჯები_რევი = 128; // 128 16x გადაცემათა კოლოფზე, 512 64x გადაცემათა კოლოფზე

მე დავიწყე ბორბლის გაზომილი დიამეტრი 65 მმ და თქვენ ხედავთ, რომ ყუთები ბრუნავს გარედან ან საათის ისრის მიმართულებით ყოველ ნაბიჯზე (სურათი 3).

საბოლოოდ მივაღწიე 63 მმ მნიშვნელობას (სურათი 4). თქვენ ხედავთ, რომ ჯერ კიდევ არსებობს რაიმე თანდაყოლილი შეცდომა გადაცემათა კოლოფის გამო და სხვა. საკმაოდ ახლოს რომ გააკეთო რაიმე საინტერესო!

ნაბიჯი 16: კალმის აწევა და დაწევა

ჩვენ დავამატეთ სერვო, მაგრამ არაფერი გავაკეთეთ. ეს საშუალებას გაძლევთ აწიოთ და დაადოთ კალამი ისე, რომ რობოტს შეეძლოს ხატვის გარეშე გადაადგილება.

1. მოათავსეთ კალმის საყელო კალამზე (სურათი 1).

   თუ ის ფხვიერია, მიამაგრეთ იგი ადგილზე

2. შეამოწმეთ, რომ ის შეეხოთ ქაღალდს, როდესაც სერვო მკლავი დაიშლება.
3. შეამოწმეთ, რომ ის არ შეეხოთ ქაღალდს ასვლისას.

სერვო კუთხეების რეგულირება შესაძლებელია რქის ამოღებით და მისი ხელახალი პოზიციონირებით, ან პროგრამული უზრუნველყოფის საშუალებით:

int PEN_DOWN = 20; // სერვო კუთხე, როდესაც კალამი დაბლაა

int PEN_UP = 80; // სერვო კუთხე, როდესაც კალამი მაღლა დგას

კალმის ბრძანებებია:

პენუპი ();

დაკიდებული ();

თუ გსურთ გამოიყენოთ კალმის სხვადასხვა ზომა, თქვენ უნდა შეცვალოთ კალმის დამჭერი (www.thingiverse.com/thing:1052725) და კალმის საყელო (www.thingiverse.com/thing:1053273) სწორი დიამეტრით.

ნაბიჯი 17: გაერთეთ

ვიმედოვნებ, რომ თქვენ მიაღწიეთ აქამდე, ზედმეტი სალანძღავი სიტყვების გარეშე. ნება მომეცით იცოდე, რა გაგიჭირდა, რომ გავაუმჯობესო ინსტრუქციები.

ახლა დროა გამოვიკვლიოთ. თუ გადახედავთ საცდელ ესკიზს, ნახავთ, რომ მე მოგაწოდეთ რამდენიმე სტანდარტული "კუს" ბრძანება:

წინ (მანძილი); // მილიმეტრი

უკან (მანძილი); მარცხენა (კუთხე); // გრადუსი მარჯვნივ (კუთხე); პენუპი (); დაკიდებული (); შესრულებულია(); // გაუშვით სტეპერი ბატარეის დაზოგვის მიზნით

ამ ბრძანებების გამოყენებით თქვენ უნდა შეგეძლოთ ყველაფერი გააკეთოთ, თოვლის ფანტელების დახატვიდან ან თქვენი სახელის დაწერიდან. თუ დაგჭირდებათ დახმარება დასაწყებად, შეამოწმეთ:

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

ნაბიჯი 18: სხვა პლატფორმები

შეიძლება ეს რობოტი გაკეთდეს?

დიახ! ეს პლატფორმა ძალიან მოქნილია. თქვენ ძირითადად დაგჭირდებათ შასის შეცვლა.

მე ეს გავაკეთე ჟოლოს პიით (სურათი 1) და ადაფრუტის სამკაულით (www.instructables.com/id/Low-Cost-Arduino-Compatible-Drawing-Robot/) (სურათი 2).

გამაგებინე რა გამოგივიდა!