Arduino uchun robot chizish: 18 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:26

Eslatma: Menda bu robotning yangi versiyasi bor, u bosilgan elektron kartani ishlatadi, qurilishi osonroq va IR to'siqlarni aniqlaydi! Buni https://bit.ly/OSTurtle saytida ko'ring

Men bu loyihani ChickTech.org uchun 10 soatlik seminar uchun ishlab chiqdim, uning maqsadi o'smir ayollarni STEM mavzulari bilan tanishtirishdir. Ushbu loyihaning maqsadlari quyidagilar edi:

• Qurilish oson.
• Dasturlash oson.
• Qiziqarli narsa qildi.
• Qimmatbaho narx, shuning uchun ishtirokchilar uni uyiga olib borib, o'rganishni davom ettirishi mumkin.

Maqsadlarni hisobga olgan holda, bu erda bir nechta dizayn variantlari bor edi:

• Dasturlash qulayligi uchun Arduino mos keladi.
• AA batareya quvvati narx va mavjudlik uchun.
• To'g'ri harakatlanish uchun qadamli motorlar.
• Moslashtirish qulayligi uchun 3D bosma.
• Qiziqarli chiqish uchun Turtle grafikasi bilan qalam tuzish.
• Ochiq manba, shuning uchun uni o'zingiz qilishingiz mumkin!

Mana, men qilmoqchi bo'lgan narsaga eng yaqin kelgan robot: https://mirobot.io. Menda lazer to'sar yo'q va Angliyadan etkazib berish taqiqlangan. Menda 3D printer bor, shuning uchun siz qaerga ketayotganini ko'rishingiz mumkin…

3D printerning yo'qligi sizni chalg'itmasin. Siz www.3dhubs.com saytida sizga yordam berishga tayyor mahalliy havaskorlarni topishingiz mumkin

Bu juda ko'p mehnat talab qildi, lekin men buni qanday amalga oshirganidan mamnunman. Va men bu jarayonda ko'p narsalarni o'rgandim. Menga fikringizni bildiring!

1 -qadam: qismlar

Robotlarni boshqarish, boshqarish va boshqarishning bir qancha usullari mavjud. Sizning qo'lingizda ishlaydigan turli qismlar bo'lishi mumkin, lekin men sinab ko'rdim va ular yaxshi ishlaydi:

Elektronika:

• 1- Arduino UNO yoki unga tenglashtirilgan- adafruit.com/products/50

  Adafruit endi AQShda haqiqiy Arduinos ishlab chiqaruvchisi! Ularni manbadan oling

• 2- Tishli 5V qadam- adafruit.com/products/858
• 1- ULN2803 Darlington haydovchisi - adafruit.com/products/970
• 1- Yarim o'lchamli non paneli- adafruit.com/products/64

• 12- Erkak-erkak otlar- adafruit.com/products/1956

  Kamida ikkitasi 6 ", qolganlari 3" bo'lishi kerak

• 1- Mikro servo- adafruit.com/products/169
• 1- Erkak pin sarlavhasi- digikey.com/short/t93cbd
• 1- 2 x AA ushlagichi- digikey.com/short/tz5bd1
• 1 -3 x AA ushlagichi - digikey.com/short/t5nw1c
• 1 -470 uF 25V kondansatör-www.digikey.com/product-detail/en/ECA-1EM471/P5155-ND/245014
• 1 -SPDT slaydni almashtirish -www.digikey.com/product-detail/uz/EG1218/EG1903-ND/101726
• 1- USB mikro kabeli
• 5 - AA batareyalari

Uskuna:

• 2- 1 7/8 "ID x 1/8" O-ring- mcmaster.com/#9452K96
• 1- g'ildirakli 5/8 dyuymli rulman- mcmaster.com/#96455k58/=yskbki
• 10- M3 x 8 mm panli boshli vint- mcmaster.com/#92005a118/=z80pbr
• 4- M3 x 6 mm tekis boshli vint- mcmaster.com/#91420a116/=yskru0
• 12- M3 yong'oq- mcmaster.com/#90591a250/=yskc6u3D
• 2 - 1/4 dyuymli 4-20 vintni tashkil etuvchi

Bosilgan qismlar (agar printerga kirish imkoningiz bo'lmasa, www.3dhubs.com saytiga qarang):

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

  • 1 x Bilyali rulmanli g'ildirak
  • 1 x shassi
  • 2 x g'ildiraklar
  • 2 x qadamli qavs
  • 1 x qalam ushlagichi / servo qavs
  • 1 x qalam yoqa
• Men past piksellar sonini, 100% to'ldirishdan foydalanaman va qo'llab-quvvatlamayman. Bu taxminan 4 soatlik bosib chiqarish.

Ta'minot:

• Filipp tornavida
• Issiq yopishtiruvchi qurol
• Raqamli ko'p metrli
• O'tkir pichoq
• Crayola rangli markerlar

2 -qadam: Firmware dasturini yoqing

Qurilish jarayoniga borishdan oldin, sinov dasturini mikrokontrolderga yuklaylik. Sinov dasturi faqat qutilar uchun chiziladi, shuning uchun biz to'g'ri yo'nalish va o'lchamlarni tekshirishimiz mumkin.

1. Arduino dasturini www.arduino.cc/en/Main/Software saytidan yuklab oling
2. Arduino dasturini oching.

3. Ilova qilingan zip faylini yuklab oling va Arduino eskizlari manziliga oching.

   Siz bu joyni Arduino IDE -da topishingiz (yoki o'zgartirishingiz) mumkin: [Fayl] -> [Sozlamalar] -> "Sketchbook joylashuvi"

4. Sinov eskizini yuklang: [Fayl] -> [Sketchbook] -> [TIRL_Arduino_TEST]
5. USB kabel orqali Arduino -ni kompyuteringizga ulang.

6. Arduino IDE -da:

   1. Kengash turini belgilang: [Asboblar] -> [Kengash] -> Sizning taxtangiz turi.
   2. O'zingizning ketma -ket portingizni o'rnating: [Asboblar] -> [Port] -> Odatda oxirgi ro'yxat.
7. Eskizni o'q belgisi yordamida yuklang.

Agar sizda biron bir muammo bo'lsa, yordam uchun www.arduino.cc/en/Guide/T muammolarni bartaraf etishga qarang.

3 -qadam: qalam ushlagichi va batareya ushlagichlari

1. Yong'oqlarni korpusning yuqori qismiga joylashtiring (1 -rasm). Siz ularni bosib turishingiz kerak bo'lishi mumkin.
2. Qalam ushlagichini shassining yuqori qismiga Servo qavs bilan joylashtiring (2 va 3 -rasm).

3. Batareya ushlagichlarini shassining pastki qismiga 3Mx6 mm tekis vintlar yordamida ulang (4-rasm)

   • Arduino -ni o'rnatilgan regulyator orqali to'g'ri quvvatlantirish uchun sizga kamida 5xAA kerak. Oltitasi ham ishlaydi, shuning uchun men har ikki tomonning kattaligi uchun teshiklarni qo'shdim.
   • Siz og'irlikni g'ildirakka yo'naltirishni xohlaysiz, shuning uchun 3xAA -ni orqa tomonga qo'ying.
   • Tutqichlarni yo'naltirish, simlar to'rtburchaklar kabel o'tkazgichlariga eng yaqin bo'lishi uchun.
4. Batareya simlarini to'rtburchaklar simi orqali o'tkazing (4 -rasm).
5. Boshqa batareya ushlagichi uchun takrorlang.

Eslatma: Agar ko'rsatilmagan bo'lsa, vintlarning qolgan qismi 3Mx8 mm o'lchamdagi panjara boshli vintlardandir

4 -qadam: Stepper orqa qismlari

1. Yong'oqni qadam qavsiga joylashtiring va ularni shassining yuqori qismiga vint bilan mahkamlang (1 -rasm).
2. Bosqichni qavsga joylashtiring va vintlar va yong'oqlar bilan mahkamlang.
3. Boshqa qavs uchun takrorlang.

5 -qadam: g'ildirak

1. Bilya rulmanini g'ildirak ichiga joylashtiring.

   Uni majburlamang, aks holda u buziladi. Agar kerak bo'lsa, materialni yumshatish uchun sochlarini fen bilan yoki issiq tabancadan foydalaning

2. G'ildirakni batareya ushlagichi oldidagi shassisning pastki qismiga mahkamlang.

Men marmar kabi boshqa yumaloq narsalarni sinab ko'rdim, lekin silliq va og'ir yaxshi ishlaydi. Agar sizga boshqa diametr kerak bo'lsa, OpenScad faylini (https://www.thingiverse.com/thing:1052674) qo'lda bo'lgan narsaga mos ravishda tahrirlashingiz mumkin.

6 -qadam: Non paneli va miyalar

1. Pastki yopishqoqni kesib o'tadigan o'tkir pichoq yordamida quvvat raylaridan birini olib tashlang (1 -rasm).

   Bir temir yo'lning tashqi chetida kuch (qizil), ikkinchisi manfiy (ko'k). Men birinchisini biriktiraman va u sxemalar va fotosuratlarga mos keladi. Agar siz boshqasidan foydalansangiz, simlarni mos ravishda sozlang

2. Non panelini shassi relslari ustida ushlab turing, ular chetini kesib o'tadigan joyni belgilang (2 -rasm).
3. To'g'ridan -to'g'ri chekkadan (olib tashlangan elektr rayı kabi) foydalanib, chiziqlarni belgilang va orqa qismini kesib o'ting (3 -rasm).
4. Non taxtasini shassi ustiga qo'ying, relslar yopishqoq yopishtirgichga tegadi (4 -rasm).
5. Arduino-ni 4-20 vint yordamida shassisning boshqa tomoniga ulang (5-rasm).

7 -qadam: Kondensator va qismlarni joylashtirish

1. Darlington haydovchisi va quvvat kalitini non taxtasiga joylashtiring (1 -rasm).

   • Quyidagi belgilarni ko'rsatish uchun to'q sariq nuqta qo'shdim:

     • Darlington haydovchi 1 -pin
     • Quvvat kaliti "yoqilgan" holatida.
2. Agar kerak bo'lsa, kondansatör simlarini kesib oling (uzunroq manfiy) (2 -rasm).
3. Kondensatorni non paneli ustki qismidagi to'g'ri relslarga joylashtiring (3 -rasm).

8 -qadam: quvvat

1. O'ng qo'l batareyasi bilan: qizil chiziqni quvvat kalitining birinchi piniga ulang (1-rasm).
2. Qora simni mikrokontroller va darlington chipi orasidagi bo'sh qatorga ulang (1 -rasm).
3. Chap batareyali simlar bilan: qizil chiziqni boshqa batareyaning qora uchi bilan bir qatorga ulang (2-rasm).
4. Qora chiziqni non panelining manfiy panjarasiga ulang (2 -rasm).

5. Quvvatni mikrokontrollerga ulang:

   1. Musbat relsdan batareya pinigacha bo'lgan qizil o'tish moslamasi (to'q sariq nuqta, 3 -rasm).
   2. Qora jumper manfiy relsdan "G" belgisiga qadar (4 -rasm).
6. Batareyalarni joylashtiring va quvvatni yoqing (5 -rasm).
7. Siz boshqaruvchining yashil va qizil chiroqlari yonib turganini ko'rishingiz kerak (6 -rasm).

Muammolarni bartaraf qilish; nosozliklarni TUZATISH:

• Agar mikrokontroller chiroqlari yonmasa, darhol quvvatni o'chiring va muammolarni bartaraf qiling:

  • Batareyalar to'g'ri yo'nalishda o'rnatilganmi?
  • Batareya simlarining joylashishini ikki marta tekshiring.
  • Qo'rg'oshinlarning joylashishini aniqlashni ikki marta tekshirish.
  • Batareyalarning kuchlanishini tekshirish uchun ko'p metrdan foydalaning.
  • Elektr simlarining kuchlanishini tekshirish uchun ko'p metrli asboblardan foydalaning.

9 -qadam: qadam kuchi

Endi siz mikrokontrolderni quvvatiga ega bo'lsangiz, keling, stepperlarga elektr uzatishni yakunlaylik:

1. Qora o'tish moslamasini yuqori chap darlington pinidan quvvat relsining salbiy tomoniga ulang (1 -rasm).
2. Darlington pinining pastki chap burchagidan qizil o'tish moslamasini elektr simining ijobiy tomoniga ulang (1 -rasm).
3. Darlingtonning pastki chap burchagidan qizil jumperni darlingtonning bir qator o'ng tomoniga ulang (2 -rasm).
4. Bosqichning oq JST ulagichlari uchun pin sarlavhalarini joylashtiring (2 -rasm).

10 -qadam: qadamlarni boshqarish signallari

Mikrokontroller darlington massiviga 5 voltli signallarni beradi, bu esa o'z navbatida qadam bobinlariga VCC beradi:

1. Darlington haydovchisidagi topraklama pinining yonidagi pin bilan boshlang va to'q sariq, sariq, yashil va ko'k simlarni shu tartibda o'rnating (1 -rasm).

2. Jumperlarni quyidagi arduino pinlariga ulang (2 -rasm):

   1. to'q sariq - raqamli pin 4
   2. sariq - raqamli pin 5
   3. yashil - raqamli pin 6
   4. ko'k - raqamli pin 7

3. Darlingtonga qaytib, boshqasiga teskari tomon boshqa qadam uchun sakrashni davom ettiring:

   ko'k, yashil, sariq va to'q sariq (3 -rasm)

4. Jumperlarni quyidagi arduino pinlariga ulang (4 -rasm):

   1. ko'k - Raqamli pin 9 (8 -pin, servo uchun oxirgi ishlatiladi).
   2. yashil - raqamli pin 10
   3. sariq - raqamli pin 11
   4. to'q sariq - raqamli pin 12

11 -qadam: Stepli bobinli ulanishlar

Bosqichning oq JST ulagichlari pin sarlavhasiga biriktiriladi. Qizil qo'rg'oshin - bu kuch va biz ilgari o'rnatgan qizil quvvatli o'tish moslamalariga mos kelishi kerak (1 -rasm).

Barcha ranglar darlingtonning qarama -qarshi tomonidagi mikrokontroller o'tish moslamalariga mos kelishi kerak, yashil rangdan tashqari, qadamning pushti simiga to'g'ri keladi (2 -rasm).

12 -qadam: Servo

1. Servo shoxini servo soat yo'nalishi bo'yicha, to'xtash joyiga va gorizontal gorizontal holatda burab qo'ying (1 -rasm).
2. Servo ushlagichga mahkamlang va shox qadamning o'ng tomoniga ishora qildi (1 -rasm).
3. Jigarrang (tuproqli), qizil (5V kuch) va oq (signalli) o'tish moslamalarini servo simlarning ranglariga mos keladigan tarzda ulang (2 -rasm).
4. Quvvat va erdan o'tish joylarini erga va Arduino -dagi 5V sarlavhasini ulang (3 -rasm).
5. Oq signal simini Arduino Digital Pin 8 ga ulang (4 -rasm).

13 -qadam: g'ildiraklar

1. Rezina halqani g'ildirak chetiga joylashtiring (1-rasm).

2. Agar ko'prikning o'qga o'rnatilishi bo'shashsa, uni ushlab turish uchun 3M vintni ishlatishingiz mumkin (2 -rasm).

   Uni juda qattiq tortmang, aks holda siz plastmassani echib tashlaysiz

14 -qadam: sinov

Umid qilamanki, siz 2 -bosqichda dasturiy ta'minotni yukladingiz. Agar yo'q bo'lsa, hozir bajaring.

Sinov dasturiy ta'minoti bir necha marta kvadrat chizadi, shuning uchun biz yo'nalish va aniqlikni tekshiramiz.

1. Robotingizni tekis, tekis va ochiq yuzaga qo'ying.
2. Quvvatni yoqing.
3. Robotingizning kvadrat chizishini tomosha qiling.

Agar siz mikrokontrolderda chiroqlarni ko'rmasangiz, orqaga qayting va 8 -qadamdagidek quvvatni o'chiring.

Agar sizning robotingiz harakatsiz bo'lsa, 9 -qadamda darlington haydovchisining quvvat ulanishini ikki marta tekshiring.

Agar sizning robotingiz notekis harakat qilsa, 10 -qadamda mikrokontroller va darlington drayveri uchun pin ulanishini ikki marta tekshiring.

15 -qadam: Kalibrlash

Agar sizning robotingiz taxminiy maydonda harakat qilsa, qog'ozni qo'yish va unga qalam qo'yish vaqti keldi.

G'ildirak diametrini (1 -rasm) va g'ildirak tagini (2 -rasm) millimetrda o'lchang.

Koddagi kalibrlash sozlamalari:

float wheel_dia = 63; // mm (o'sish = spiral chiqib ketish)

float wheel_base = 109; // mm (ortish = spiral) int steps_rev = 128; // 16x vites qutisi uchun 128, 64x vites qutisi uchun 512

Men diametri 65 mm bo'lgan g'ildirak diametridan boshladim va siz har bir qadamda qutilar tashqariga yoki soat yo'nalishi bo'yicha aylanayotganini ko'rishingiz mumkin (3 -rasm).

Oxir -oqibat men 63 mm qiymatiga keldim (4 -rasm). Ko'rib turganingizdek, tishli kirpiklar va boshqalar tufayli hali ham o'ziga xos xato mavjud. Qiziqarli narsa qilish uchun etarlicha yaqin!

16 -qadam: Qalamni ko'tarish va tushirish

Biz servo qo'shdik, lekin u bilan hech narsa qilmadik. Bu sizga qalamni ko'tarish va tushirish imkonini beradi, shunda robot chizilmasdan harakatlana oladi.

1. Qalam yoqasini qalamga qo'ying (1 -rasm).

   Agar bo'shashsa, uni joyiga yopishtiring

2. Servo qo'l pastga tushganda qog'ozga tegishini tekshiring.
3. Ko'tarilganda qog'ozga tegmasligini tekshiring.

Servo burchaklar shoxni olib tashlash va uni qayta joylashtirish orqali yoki dastur yordamida sozlanishi mumkin:

int PEN_DOWN = 20; // qalam pastga tushganda servo burchagi

int PEN_UP = 80; // qalam ko'tarilganda servo burchagi

Qalam buyruqlari:

penup ();

pendown ();

Agar siz har xil o'lchamdagi qalamlardan foydalanmoqchi bo'lsangiz, qalam ushlagichini (www.thingiverse.com/thing:1052725) va qalam yoqasini (www.thingiverse.com/thing:1053273) to'g'ri diametrli o'zgartirishingiz kerak bo'ladi.

17 -qadam: Xursand bo'ling

Umid qilamanki, siz juda ko'p la'nat so'zlarsiz shu paytgacha qilgansiz. Menga ko'rsatmalarni yaxshilash uchun nima bilan kurashganingizni ayting.

Endi kashf qilish vaqti keldi. Agar siz test eskiziga qarasangiz, men sizga standart "Kaplumbağa" buyruqlarini berganimni ko'rasiz:

oldinga (masofa); // millimetr

orqaga (masofa); chap (burchak); // o'ng daraja (burchak); penup (); pendown (); bajarilgan (); // batareyani tejash uchun qadam qo'yib yuboring

Ushbu buyruqlar yordamida siz qor parchalarini chizish yoki ismingizni yozishdan tortib, deyarli hamma narsani qilishingiz kerak. Agar sizga ishni boshlashda yordam kerak bo'lsa, quyidagilarni ko'rib chiqing.

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

18 -qadam: Boshqa platformalar

Bu robotni a bilan qilish mumkinmi?

Ha! Bu platforma juda moslashuvchan. Siz asosan shassisni o'zgartirishingiz kerak.

Men buni Raspberry Pi (1-rasm) va Adafruit Trinket (www.instructables.com/id/Low-Cost-Arduino-Compatible-Drawing-Robot/) bilan qildim (2-rasm).

Menga nima o'ylayotganingizni ayting!