Arduino-ga mos keladigan arzon narxlardagi robot: 15 qadam (rasmlar bilan)

2025 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2025-01-23 15:14

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.
• 4xAA 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. Https://www.3dhubs.com/ saytida sizga yordam berishga tayyor mahalliy havaskorlarni topishingiz mumkin.

Ushbu loyiha Creative Commons litsenziyasiga ega va boshqalar tomonidan ishlab chiqilgan 3D qismlardan foydalaniladi (keyingi bo'limda ko'rsatilgandek), ularning eng cheklovchisi g'ildirakdir, bu tijorat emas. Bu shuni anglatadiki, bu loyiha tijorat bo'lmagan bo'lishi kerak. Bu odam bo'lma.

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

  • CC BY-SA litsenziyasi ostida apparat
  • GPL litsenziyasi ostida dasturiy ta'minot (Bootloader)
• 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
• 16- Erkak-erkak sakrashchilar- adafruit.com/products/759
• 1- Mikro servo- adafruit.com/products/169
• 1 - SPDT slaydni almashtirish - adafruit.com/product/805 yoki www.digikey.com/product-detail/en/EG1218/EG1903-ND/101726
• 1- Erkak pin sarlavhasi- digikey.com/short/t93cbd
• 2- 2 ta AA ushlagichi- digikey.com/short/tz5bd1
• 1- USB mikro kabeli
• 4- AA batareyalari

*Eslatma: Oddiy Arduino yoki Raspberry Pi taxtalarini ishlatish bo'yicha munozara uchun oxirgi qadamni ko'ring.

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/=yskc6u

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

• 1 x Bilyali rulmanli g'ildirak - thingiverse.com/thing:1052674 (onebytegone ishiga asoslangan, CC BY -SA 3.0)
• 1 x shassi - thingiverse.com/thing:1053269 (yaratuvchining qutisi, CC BY -SA 3.0 original asari)
• 2 x Wheels - thingiverse.com/thing:862438 (Mark Benson ishiga asoslangan, CC BY -NC 3.0*)
• 2 x qadamli qavs - thingiverse.com/thing:1053267 (jbeale, CC BY -SA 3.0 ishiga asoslangan)
• 1 x Qalam ushlagichi / servo qavs - thingiverse.com/thing:1052725 (Ishlab chiqaruvchining qutisi, CC BY -SA 3.0 original asari)
• 1 x qalamli yoqa - thingiverse.com/thing:1053273 (Maker Box, CC BY -SA 3.0 original asari)

* Eslatma: CC BY-NC-notijorat litsenziya

Asboblar va materiallar:

• 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.

Trinket Pro bilan gaplashish uchun sizga kerak bo'ladi:

1. Haydovchi https://learn.adafruit.com/introducing-pro-trinket… saytidan.
2. Arduino dasturiy ta'minoti

Lady Ada va Adafruit jamoasi yuqoridagi havolalarda men ko'rsatganimdan ko'ra yaxshiroq ko'rsatmalar to'plamini yaratdilar. Agar siz tiqilib qolsangiz, ulardan foydalaning.

Eslatma: Trinket -ni oddiy Arduino -dan farq qiladigan bitta hiyla shundaki, siz eskizni yuklashdan oldin taxtani asl holatiga qaytarishingiz kerak.

3 -qadam: qalam ushlagichi va batareya ushlagichlari

1. Qalam ushlagichini shassining qisqa tomoniga Servo ushlagichi bilan o'rnating (1 -rasm).
2. Yong'oqlarni korpusning yuqori qismiga joylashtiring (2 -rasm)
3. Batareya ushlagichlarini korpusning pastki qismiga 3Mx6 mm tekis vintlar yordamida ulang (3 va 4-rasmlar).
4. Batareya simlarini to'rtburchaklar simi orqali o'tkazing (4 va 5 -rasm).
5. Boshqa batareya ushlagichi uchun takrorlang.

E'tibor bering: agar aniqlanmagan bo'lsa, vintlarning qolgan qismi 3Mx8 mm diametrli panjara vintidir.

4 -qadam: g'ildiraklar

1. Tekshirish g'ildiragingizni qadam miliga moslang (1 -rasm).

   1. Agar u juda qattiq bo'lsa, siz g'ildirak uyasini sochlarini fen bilan yoki issiq havo tabancasi bilan isitib, keyin milni kiritishingiz mumkin.
   2. Agar u juda bo'sh bo'lsa, uni 3Mx8 mm vint yordamida milning tekisligiga mahkamlang (2 -rasm).
   3. Agar siz perfektsionist bo'lsangiz, siz printerni sozlashingiz va uni to'g'ri sozlashingiz mumkin.
2. O-ringni g'ildirak chetiga joylashtiring (3 va 4-rasm).
3. Boshqa g'ildirak uchun takrorlang.

5 -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.

6 -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.

7 -qadam: Non paneli

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

8 -qadam: quvvat

1. Mikrokontroller, darlington drayveri va quvvat kalitini non taxtasiga joylashtiring (1 -rasm).

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

     • Darlington haydovchi 1 -pin.
     • Mikrotrollerning batareya pimi.
     • Quvvat tugmasi "yoqilgan" holatida.

2. O'ng qo'l batareyasi bilan:

   1. Qizil chiziqni quvvat kalitining birinchi piniga ulang (2 -rasm).
   2. Qora simni mikrokontroller va darlington chipi orasidagi bo'sh qatorga ulang (2 -rasm).

3. Chap batareyali simlar bilan:

   1. Qizil chiziqni boshqa batareyaning qora uchi bilan bir qatorga ulang (3 -rasm).
   2. Qora chiziqni non panelining manfiy panjarasiga ulang (3 -rasm).

4. Quvvatni mikrokontrollerga ulang:

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

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

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

9 -qadam: sarlavhalar va servo simlar

Erkaklar sarlavhasi pinlari bizga 5-pinli servo JST konnektorlarini quvvat va darlington drayveriga ulash imkonini beradi (1-rasm):

1. Birinchi 5-pinli sarlavha darlington haydovchisi oldida bir qatordan boshlanadi.
2. Ikkinchi servo sarlavha darlington haydovchisining uchiga to'g'ri kelishi kerak.

Ulanish murakkablashmasidan oldin, servo simini ulashga ruxsat bering:

1. Non paneli old qismining o'ng chetidagi servo uchun 3-pinli sarlavhani qo'shing (2-rasm).
2. Quvvat yo'lining ijobiy tomoniga markaziy pimdan qizil o'tish moslamasini qo'shing.
3. Quvvat rayining salbiy tomoniga tashqi pimdan qora yoki jigarrang o'tish moslamasini qo'shing.
4. Ichki pimdan mikrokontrolderning 8 -piniga rangli o'tish moslamasini qo'shing.
5. Servo shoxini mil bilan soat yo'nalishi bo'yicha to'liq joylashtiring va qo'l o'ng g'ildirakka cho'ziladi (3-rasm)
6. Servo vintlarini ishlatib, qalam ushlagichiga servo o'rnating (3 -rasm).
7. Ranglarni moslashtiruvchi servo ulagichni ulang (4 -rasm).

10 -qadam: qadamlarni boshqarish

Darlington haydovchisi va stepperlari uchun to'g'ridan -to'g'ri batareyadan quvvat oladigan vaqt:

1. Darlington pinining pastki o'ng burchagidan qora yoki jigarrang o'tish moslamasini elektr simining salbiy tomoniga ulang (1 -rasm).
2. Darlington pimining yuqori o'ng burchagidan qizil o'tish moslamasini elektr simining ijobiy tomoniga ulang.
3. Qizil o'tish moslamasining yuqori chap burchagidan quvvat relsining ijobiy tomoniga ulang (2 -rasm).
4. Chap qadam ulagichini o'ng tomonidagi qizil sim bilan chap pim sarlavhasiga ulang (3 -rasm).
5. O'ng qadamli ulagichni o'ng tarafdagi pin sarlavhasiga o'qning o'qi chap tomonga ulang.

Eslatma: Qadam ulagichining qizil simi - bu quvvat, va u taxtadagi qizil simlarga mos kelishi kerak.

11 -qadam: qadamni boshqarish (davomi)

Endi biz qadam signal simlarini mikrokontrolordan darlington drayverining kirish tomoniga ulaymiz:

1. Mikrokontrollerning 6 -pinidan boshlab, chap pog'onali dvigatel uchun to'rtta boshqaruvchi o'tish moslamasini ulang (1 -rasm).
2. Bu o'tish joylarini darlingtonning o'ng tomonidagi kirish qismiga moslang. Pushti pushti simga mos keladigan yashil rangdan tashqari barcha ranglar mos bo'lishi kerak (2 -rasm).
3. Mikrokontrollerning 13 -pinidan boshlab, to'g'ri qadamli dvigatel uchun to'rtta nazorat o'tish moslamasining uchlarini ulang (Rasm (3).
4. Bu o'tish joylarini darlingtonning chap tomoniga moslang. Pushti pushti simga mos keladigan yashil rangdan tashqari barcha ranglar mos bo'lishi kerak (3 -rasm).

12 -qadam: sinov va kalibrlash

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.

Agar sizning robotingiz taxminiy maydonda harakat qilsa, qog'ozni qo'yish va unga qalam qo'yish vaqti keldi (1 -rasm).

Sizning kalibrlash nuqtalaringiz:

float wheel_dia = 66.25; // mm (o'sish = spiral chiqib ketish)

float wheel_base = 112; // 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 qutilarni ichkariga burayotganini ko'rasiz (2 -rasm).

Men diametrini 67 ga oshirdim va siz uning tashqi tomonga burilayotganini ko'rasiz (3 -rasm).

Oxir -oqibat men 66,25 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!

13 -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).
2. Agar bo'shashsa, uni joyiga yopishtiring.
3. Servo qo'l pastga tushganda qog'ozga tegishini tekshiring.
4. Ko'tarilganda qog'ozga tegmasligini tekshiring (2 -rasm).

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

int PEN_DOWN = 170; // qalam pastga tushganda servo burchagi

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

Qalam buyruqlari:

penup ();

pendown ();

14 -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/

15 -qadam: Boshqa platformalar

Bu robotni oddiy Arduino bilan qilish mumkinmi? Ha! Arzonligi va kichikligi tufayli Trinket bilan bordim. Agar siz shassi uzunligini oshirsangiz, bir tomonga oddiy Arduino, ikkinchisiga esa non taxtasini o'rnatishingiz mumkin (1 -rasm). U test-eskiz bilan pin-pin ishlashi kerak, bundan tashqari siz disk raskadrovka uchun ketma-ket konsoliga kirishingiz mumkin!

Bu robotni Rasberry Pi yordamida qilish mumkinmi? Ha! Bu mening birinchi tergovim edi, chunki men Python -da dasturlashni va uni Internet orqali boshqarishni xohlardim. Yuqoridagi to'liq o'lchamli Arduino singari, siz Pi -ni bir tomonga, ikkinchisiga non taxtasini qo'yasiz (2 -rasm). Quvvat asosiy muammoga aylanadi, chunki to'rtta AA uni kesib tashlamaydi. Siz barqaror 5V kuchlanishli 1A ga yaqin oqim berishingiz kerak, aks holda sizning WiFi modulingiz aloqani to'xtatadi. Men A modelini elektr energiyasini iste'mol qilishda ancha yaxshi deb topdim, lekin men hali ham ishonchli quvvatni qanday etkazib berishni o'ylayman. Agar tushunsangiz, menga xabar bering!