დაბალფასიანი, არდუინოსთან თავსებადი ხატვის რობოტი: 15 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

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.
• 4xAA 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

ეს პროექტი ლიცენზირებულია Creative Commons– ით და იყენებს 3D ნაწილებს, რომლებიც დაფუძნებულია სხვების დიზაინზე (როგორც მითითებულია მომდევნო ნაწილში), რომელთაგან ყველაზე შეზღუდული არის ბორბალი, რომელიც არის არაკომერციული. ეს ნიშნავს, რომ ეს პროექტი ასევე უნდა იყოს არაკომერციული. ნუ იქნები ეს ბიჭი.

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

  • აპარატურა CC BY-SA ლიცენზიით
  • პროგრამული უზრუნველყოფა (ჩამტვირთავი) GPL ლიცენზიით
• 2- გადაცემული 5V სტეპერი- adafruit.com/products/858
• 1- ULN2803 დარლინგტონის მძღოლი - adafruit.com/products/970
• 1- ნახევრად ზომის დაფა- adafruit.com/products/64
• 16- მამაკაცი მხტუნავები- adafruit.com/products/759
• 1- მიკრო სერვო- adafruit.com/products/169
• 1 - SPDT სლაიდების გადამრთველი - adafruit.com/product/805 ან www.digikey.com/product-detail/en/EG1218/EG1903-ND/101726
• 1- მამაკაცის სათაური- digikey.com/short/t93cbd
• 2- 2 x AA მფლობელი- digikey.com/short/tz5bd1
• 1- USB მიკრო კაბელი
• 4- AA ბატარეები

*შენიშვნა: იხილეთ ბოლო ნაბიჯი დისკუსიისთვის ჩვეულებრივი Arduino ან Raspberry Pi დაფების გამოყენების შესახებ.

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/=yskc6u

3D- დაბეჭდილი ნაწილები (შეამოწმეთ www.3dhubs.com თუ არ გაქვთ წვდომა პრინტერზე):

• 1 x ბურთის ტარების კასტერი - thingiverse.com/thing:1052674 (დაფუძნებულია onebytegone– ის მუშაობაზე, CC BY -SA 3.0)
• 1 x შასი - thingiverse.com/thing:1053269 (ორიგინალური ნამუშევარი Maker's Box, CC BY -SA 3.0)
• 2 x თვლები - thingiverse.com/thing:862438 (მარკ ბენსონის მუშაობის საფუძველზე, CC BY -NC 3.0*)
• 2 x Stepper bracket - thingiverse.com/thing:1053267 (დაფუძნებულია jbeale, CC BY -SA 3.0 მუშაობაზე)
• 1 x კალთის დამჭერი / servo bracket - thingiverse.com/thing:1052725 (ორიგინალური ნამუშევარი Maker's Box, CC BY -SA 3.0)
• 1 x კალმის საყელო - thingiverse.com/thing:1053273 (ორიგინალური ნამუშევარი Maker's Box, CC BY -SA 3.0)

* შენიშვნა: CC BY-NC არის არაკომერციული ლიცენზია

ინსტრუმენტები და 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.

Trinket Pro– თან საუბრისთვის დაგჭირდებათ:

1. მძღოლი
2. Arduino პროგრამული უზრუნველყოფა

ლედი ადამ და ადაფრუტის გუნდმა შექმნეს ბევრად უკეთესი ინსტრუქციები ზემოთ მოცემულ ბმულებზე, ვიდრე მე შემიძლია მოგაწოდოთ. გთხოვთ გამოიყენოთ ისინი, თუ დავრჩებით.

შენიშვნა: ერთი შეასრულა რითაც Trinket განსხვავდება ჩვეულებრივი Arduino– სგან ის არის, რომ ესკიზის ატვირთვამდე თქვენ უნდა გადააყენოთ დაფა.

ნაბიჯი 3: კალმის დამჭერი და ბატარეის დამჭერები

1. დააინსტალირეთ კალმის მფლობელი Servo Bracket შასის მოკლე მხარეს (სურათი 1).
2. ჩადეთ თხილი შასის ზედა მხარეს (სურათი 2)
3. მიამაგრეთ ბატარეის დამჭერები შასის ბოლოში 3Mx6 მმ ბრტყელი ხრახნების გამოყენებით (სურათები 3 და 4).
4. აკრიფეთ ბატარეა მართკუთხა კაბელის გავლით (სურათი 4 და 5).
5. გაიმეორეთ ბატარეის სხვა დამჭერისთვის.

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

ნაბიჯი 4: ბორბლები

1. ტესტი მოათავსეთ თქვენი ბორბალი სტეპერის ლილვზე (სურათი 1).

   1. თუ ის ძალიან მჭიდროა, შეგიძლიათ გაათბოთ ბორბლის კერა თმის საშრობით ან ცხელი ჰაერის იარაღით და შემდეგ ჩადოთ ლილვი.
   2. თუ ის ძალიან ფხვიერია, შეგიძლიათ გამოიყენოთ 3Mx8 მმ ხრახნი, რომ დაიჭიროთ იგი ლილვის სიბრტყესთან (სურათი 2).
   3. თუ თქვენ ხართ პერფექციონისტი, შეგიძლიათ დააკალიბროთ თქვენი პრინტერი და მიიღოთ ის სწორად.
2. მოათავსეთ რგოლის ბორბალი ბორბლის გარშემო (სურათი 3 და 4).
3. გაიმეორეთ მეორე ბორბლისთვის.

ნაბიჯი 5: 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 6: 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.

ნაბიჯი 7: პურის დაფა

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

ნაბიჯი 8: ძალა

1. მოათავსეთ მიკროკონტროლი, დარლინგტონის დრაივერი და დენის გადამრთველი პურის დაფაზე (სურათი 1).

   • მე დავამატე ნარინჯისფერი წერტილები ხილვადობისთვის, რომ მონიშნოს შემდეგი:

     • დარგლინგტონის დრაივერის 1 პინი.
     • მიკროტროლერის ბატარეის პინი.
     • დენის გადამრთველი "ჩართული" პოზიციაზე.

2. მარჯვენა ბატარეის საშუალებით:

   1. შეაერთეთ წითელი ხაზი დენის გადამრთველის პირველ პინთან (სურათი 2).
   2. შეაერთეთ შავი ლიდერი ცარიელ რიგში მიკროკონტროლერსა და დარლინგტონის ჩიპს შორის (სურათი 2).

3. მარცხენა ბატარეის მიერთებით:

   1. შეაერთეთ წითელი ხაზი იმავე რიგთან, როგორც სხვა ბატარეის შავი ტყავი (სურათი 3).
   2. შეაერთეთ შავი ხაზი პურის დაფის უარყოფით სარკინიგზო ხაზთან (სურათი 3).

4. მიკროკონტროლერთან დაკავშირება:

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

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

1. ბატარეები დამონტაჟებულია სწორ ორიენტაციაში?
2. ბატარეის ორმაგი შემოწმება იწვევს პოზიციონირებას.
3. ორმაგი შემოწმების გადამრთველი იწვევს პოზიციონირებას.
4. გამოიყენეთ მრავალმეტრიანი ბატარეის ძაბვის შესამოწმებლად.
5. გამოიყენეთ მრავალმეტრიანი რელსების ძაბვის შესამოწმებლად.

ნაბიჯი 9: სათაურები და სერვო გაყვანილობა

მამაკაცის სათაურის ქინძისთავები გვაძლევს საშუალებას დავუკავშიროთ 5 პინიანი servo JST კონექტორები დენის და დარლინგტონის დრაივერს (სურათი 1):

1. პირველი 5 პინიანი სათაური იწყება ერთი რიგით დარლინგტონის დრაივერის წინ.
2. მეორე სერვო სათაური უნდა იყოს დარგლინგტონის დრაივერის ბოლომდე.

სანამ გაყვანილობა გართულდება, მოდით გავამყაროთ სერვო:

1. დაამატეთ 3 პინიანი სათაური სერვოზე პურის დაფის წინა ნაწილის მარჯვენა კიდეზე (სურათი 2).
2. დაამატეთ წითელი ჯუმპერი ცენტრალური პინიდან ელექტროგადამცემი ხაზის დადებით მხარეს.
3. დაამატეთ შავი ან ყავისფერი ჯუმპერი გარე პინიდან ელექტროგადამცემი ხაზის უარყოფით მხარეს.
4. დაამატეთ ფერადი ჯუმპერი შიდა პინიდან მიკროკონტროლის პინ 8 -ში.
5. დააინსტალირეთ სერვო რქა ლილვთან ერთად საათის სრულ პოზიციამდე და მკლავი, რომელიც ვრცელდება მარჯვენა ბორბალზე (სურათი 3)
6. დააინსტალირეთ servo კალმის დამჭერში servo- ს ხრახნების გამოყენებით (სურათი 3).
7. შეაერთეთ servo კონექტორი, რომელიც შეესაბამება ფერებს (სურათი 4).

ნაბიჯი 10: სტეპერის კონტროლი

დრო დერლინგტონის მძღოლისა და სტეპერებისათვის, რომელიც პირდაპირ ბატარეიდან ამოძრავებთ:

1. შეაერთეთ შავი ან ყავისფერი მხტუნავი ქვედა მარჯვენა დარლინგტონის პინიდან ელექტროგადამცემი ხაზის უარყოფით მხარეს (სურათი 1).
2. შეაერთეთ წითელი მხტუნავი ზედა მარჯვენა დარლინგტონის პინიდან ელექტროგადამცემი ხაზის დადებით მხარეს.
3. შეაერთეთ წითელი ჯუმპერი ზედა მარცხენა სათაურის სათაურიდან ელექტროგადამცემი ხაზის დადებით მხარეს (სურათი 2).
4. შეაერთეთ მარცხენა სტეპერის კონექტორი მარცხენა მხარის სათაურთან წითელი ბილიკით მარჯვენა მხარეს (სურათი 3).
5. შეაერთეთ მარჯვენა სტეპერის კონექტორი მარჯვენა გვერდის სათაურთან მარცხენა მხარეს წაკითხული ხაზით.

შენიშვნა: სტეპერ კონექტორის წითელი ტყვიის სიმძლავრეა და უნდა ემთხვეოდეს პურის დაფაზე არსებულ წითელს.

ნაბიჯი 11: სტეპერ კონტროლი (გაგრძელება)

ახლა ჩვენ დავაკავშირებთ სტეპერ სიგნალის მავთულს მიკროკონტროლიდან დარლინგტონის დრაივერის შესასვლელ მხარეს:

1. მიკროკონტროლერის პინ 6 – დან დაწყებული, შეუერთეთ ლიდერი ოთხი საკონტროლო მხტუნავზე მარცხენა სტეპერ ძრავისთვის (სურათი 1).
2. შეაერთეთ ეს მხტუნავები დარლინგტონის შესასვლელ მხარეს მარჯვნივ. ყველა ფერი უნდა ემთხვეოდეს მწვანე გარდა, რომელიც შეესაბამება სტეპერის ვარდისფერ მავთულს (სურათი 2).
3. მიკროკონტროლის პინ 13 – დან დაწყებული, შეუერთეთ ოთხი საკონტროლო მხტუნავები მარჯვენა სტეპერ ძრავისთვის (სურათი (3).
4. შეაერთეთ ეს მხტუნავები დარლინგტონის მარცხენა მხარეს შესასვლელ მხარეს. ყველა ფერი უნდა ემთხვეოდეს მწვანე გარდა, რომელიც შეესაბამება სტეპერის ვარდისფერ მავთულს (სურათი 3).

ნაბიჯი 12: ტესტირება და დაკალიბრება

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.

თუ თქვენი რობოტი მოძრაობს სავარაუდო კვადრატში, დროა დადოთ ქაღალდი და ჩასვათ კალამი მასში (სურათი 1).

თქვენი დაკალიბრების წერტილებია:

float wheel_dia = 66.25; // მმ (ზრდა = სპირალი გარეთ)

float wheel_base = 112; // მმ (ზრდა = სპირალი) int ნაბიჯები_რევი = 128; // 128 16x გადაცემათა კოლოფზე, 512 64x გადაცემათა კოლოფზე

დავიწყე გაზომილი ბორბლის დიამეტრი 65 მმ და თქვენ ხედავთ, რომ ყუთები ბრუნავს შიგნით (სურათი 2).

მე გავზარდე დიამეტრი 67 -მდე და ხედავთ რომ ის ბრუნავდა გარედან (სურათი 3).

საბოლოოდ მივაღწიე 66.25 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 13: 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).
2. თუ ის ფხვიერია, მიამაგრეთ იგი ადგილზე.
3. შეამოწმეთ, რომ ის შეეხოთ ქაღალდს, როდესაც სერვო მკლავი დაიშლება.
4. შეამოწმეთ, რომ ის არ შეეხება ქაღალდს ასვლისას (სურათი 2).

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

int PEN_DOWN = 170; // სერვო კუთხე, როდესაც კალამი დაბლაა

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

კალმის ბრძანებებია:

პენუპი ();

დაკიდებული ();

ნაბიჯი 14: 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 15: სხვა პლატფორმები

შეიძლება ეს რობოტი გაკეთდეს ჩვეულებრივი არდუინოთი? დიახ! ტრინკეტთან ერთად წავედი დაბალი ღირებულებისა და მცირე ზომის გამო. თუ გაზრდით შასის სიგრძეს, თქვენ შეგიძლიათ მოათავსოთ ჩვეულებრივი არდუინო ერთ მხარეს და მეორეზე დაფა (სურათი 1). ის უნდა მუშაობდეს pin-for-pin ტესტის ესკიზთან ერთად, გარდა ამისა, ახლა თქვენ შეგიძლიათ მიხვიდეთ სერიულ კონსოლზე გამართვისთვის!

შესაძლებელია თუ არა ეს რობოტი Rasberry Pi– ით? დიახ! ეს იყო ჩემი პირველი გამოძიება, რადგან მინდოდა პითონში პროგრამირება და მისი კონტროლი ინტერნეტში. ისევე როგორც სრული ზომის Arduino ზემოთ, თქვენ უბრალოდ ათავსებთ Pi ერთ მხარეს, ხოლო breadboard მეორე მხარეს (სურათი 2). ენერგია ხდება უპირველესი საზრუნავი, რადგან ოთხი AA არ აპირებს მის შემცირებას. თქვენ უნდა უზრუნველყოთ დაახლოებით 1A დენი სტაბილურ 5V- ზე, წინააღმდეგ შემთხვევაში თქვენი WiFi მოდული შეწყვეტს კომუნიკაციას. მე აღმოვაჩინე, რომ მოდელი A ბევრად უკეთესია ენერგიის მოხმარებაზე, მაგრამ მე მაინც ვმუშაობ იმაზე, თუ როგორ მივაწოდო საიმედო ენერგია. თუ გაარკვიე, გამაგებინე!