Egyszerű „Robotkészlet” klubokhoz, tanárokhoz Makerspaces stb.: 18 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Az ötlet az volt, hogy egy kis, mégis bővíthető készletet építsünk a "Middle TN Robotic Arts Society" tagjainak. Műhelyeket tervezünk a készlet körül, különösen a versenyekre, mint például a vonalkövetés és a gyors utazás.

Arduino Nano -t beépítettünk kis mérete, de nagy I/O száma miatt. A Breakout tábla hozzáadásával minden csap könnyen hozzáférhető és szervobarát. Leállítottuk a normál akkumulátorokat, és egy 3350 mAh -s Power Bank mellett döntöttünk, amely USB töltőkábelt és tápellátás LED állapotot tartalmaz. Az USB -kábel programozókábelként is szolgál. Két folyamatos forgó szervó a hajtáshoz, hogy az építők gyorsan és egyszerűen guruljanak. Egy kis kenyérsütőlap lehetővé teszi a prototípus gyors és egyszerű elkészítését. A tábla kerületén 3 mm -es lyukak szegélyezik az alkatrészek hozzáadását.

Klubtagjaink számára áron áruljuk a készletet, és Önnek jelen kell lennie, hogy beszerezze azt. Valójában pénzt veszítünk, ha figyelembe vesszük a tervezéshez, a tananyag elkészítéséhez, az alkatrészek elkészítéséhez (3D nyomtatás, lézervágás stb.) És az összes összeállításhoz szükséges időt. A készletünk ára 29,99 dollárra csökkent. Ezt az árat alacsonyabb áron kaphatja meg, ha hosszabb szállítási idővel rendel alkatrészeket. Tudjuk, hogy nem ez a legolcsóbb készlet, de hangsúlyt fektetünk arra, hogy valami könnyen megépíthető és bővíthető megoldást találjunk ki, amelynek összeállítása nem tart napokig. Valójában ez a készlet kevesebb, mint egy órát vesz igénybe a mozgáshoz.

Kellékek

Elsődleges alkatrészek:

• Arduino Nano
• Akkumulátoros tápegység
• Robot keret
• SliderM-F jumper
• Ultrahangos érzékelő
• Mennyiség 3 - 3mmx10mm 3m csavarok anyákkal
• Mennyiség 3 - 3mmx3mm távtartó
• 2. szám - Folyamatos forgás SF90R szervo
• 2. szám - Kerekek 52 mm mm Kerekek
• 4-6 hüvelykes cipzáras nyakkendők (kb. 3,5 mm széles vékonyakat szerezzen be) A Harbor Freight fajtacsomagja jól működik.
• Mini kenyeretábla
• Arduino Nano pajzs

Választható:

Kábelcsomagolás

Eszközök:

• Forrasztópáka a Nano fejléceinek forrasztásához
• Ragasztópisztoly
• Alap csavarhúzó

1. lépés: Keret

Annak érdekében, hogy az építők gyorsan elindulhassanak, vázlatot vésettünk a keret mindkét oldalára szöveggel, amely jelzi, hogy az alkatrészeket hol kell elhelyezni.

Szerencsénk volt, hogy hozzáférhettünk a lézervágóhoz. Ha nem, javasoljuk, hogy vegye fel a kapcsolatot a helyi gyártókkal, hogy megtudja, van -e olyan, amelyet használhat, vagy hajlandóak -e kivágni a keretet.

Az alap nyomtatásához 3D nyomtató is használható. Az SVG -t és az STL -t bármelyikhez használtuk.

A készletekhez 3 mm -es akrilt használtunk. Használhat más hordozókat is, például fát, kartont, hablapot stb.

2. lépés: Készítse elő az Arduino -t

A fejlécek Arduino -hez való forrasztásának megkönnyítése érdekében helyezze be a hímfejléceket az Arduino pajzsba. Állítsa sorba az Arduino Nano fejléceit. Vegye figyelembe a táblán és a pajzson lévő jelöléseket. Forrasztja fel az összes csapot, és kész.

Lépés: Szerelje fel az Arduino pajzsot

1. Igazítsa a 3 sárga távtartót az elővágott vagy 3D nyomtatott Arduino lyukakhoz.
2. Az M3x10 csavarokkal és anyákkal rögzítse az Arduino pajzsot. Barátságos, nem feszes. Ha attól tart, hogy a csavarok kilazulnak, csak egy csipet forró ragasztót tegyen az anya végére. Ne aggódjon a pajzs 4. lyuk miatt, mivel erre nem lesz szükség, és később zavarja a Power Bankot az építés során.

4. lépés: Szerelje fel a szervókat

1. Jegyezze meg a Servo körvonal tájolását a kereten. (A 3D nyomtatott változaton nem látható, de hivatkozik a képekre)
2. Húzzon két cipzárat a téglalap alakú nyílásokba úgy, hogy a zipzáras fej a keret felső oldalán legyen.
3. Helyezze be a szervókat és vezesse a kábelköteget téglalap alakú réseken keresztül hátrafelé. Húzza meg szorosan a cipzárat. Ha a szervó nem érzi magát biztonságban, akkor adjon hozzá egy kis forró ragasztót azokhoz az oldalakhoz, ahol a szervók érintik a keretet.

5. lépés: Power Bank rögzítés

1. Futtasson cipzárkötést az Arduino és a Breadboard között, a Zip Tie fejével a felső oldalon látható irányban. Tartsa lazán.
2. Fusson át egy cipzárat a hátulján. Tartsa lazán.
3. Csúsztassa be a Power Bankot, és húzza meg szorosan a zipzárakat. Vegye figyelembe a tájolást.

Megjegyzés: A képeken látható 3D nyomtatott "csúszkát" használunk elöl. Azonban úgy találtuk, hogy túl sok súrlódást okoz, ezért érdemes más ötletekkel is kísérletezni, például palackdugóval, műanyag bútorrepülővel stb.

6. lépés: kerekek

Lézervágóval vágtuk ki kerekeinket EVA habból. Bármit használhatsz, amit akarsz. Üvegek fedelei, 3D nyomtatott, régi játékkerekek, stb. Próbáljon kerekeket találni körülbelül 52 mm átmérőjűekkel.

1. Győződjön meg arról, hogy a kerék közepén van egy nyílás, amely lehetővé teszi, hogy a kis szárnyas csavar rögzítse a kör alakú szervókürtöt.
2. Középre állítsa a szervóhoz tartozó szervókürtöt, és ragassza rá a kerekekre. Ügyeljen arra, hogy ne kerüljön ragasztó a középső lyukba, és tartsa a kereket a szervókürt mellett is, hogy csökkentse az ingadozást.
3. A kis Phillips csavar segítségével rögzítse a kerekeket a szervókhoz. Nem szoros.

7. lépés: Breadboard

Húzza le a hátlapot a kenyértábláról. Igazítsa a keret tetején lévő gravírozáshoz és rögzítse. Ha 3D nyomtatott keretet használ, használja a nyomtatás téglalap alakú süllyesztett részét.

8. lépés: Ideje mozogni

Csatlakoztassa a SERVOS -t a mozgáshoz.

1. Csatlakoztassa a kábelköteget a bal szervóból (szervó balra, ha hátulról néz) a 10 -es csaphoz az Arduinohoz legközelebb eső narancssárga vezetékkel.
2. Csatlakoztassa a kábelköteget a jobb szervóból (szervó jobbra, ha hátulról néz) a 11 -es csaphoz az Arduinohoz legközelebb eső narancssárga vezetékkel.

9. lépés: Bővítmény: Látni a robotot

Most hozzá kell adnunk valamit, hogy a bot ne fusson bele a dolgokba. Használja az ultrahangos érzékelőt. Csatlakoztassa az érzékelőt a kenyértáblához a képen látható módon.

*Tekintse meg a bekötési rajzot lejjebb az útmutatóban, hogyan kell bekötni.

10. lépés: Hozzáadás - Be: Határérzékelés infravörös érzékelőn keresztül

Annak érdekében, hogy botja ne essen le az asztal, az aréna stb. Széléről, adjunk hozzá egy vonalérzékelőt. QTR-MD-06RC fényvisszaverő érzékelő tömböt használunk. Hat infravörös sugárzó/érzékelő lefelé nézve méri a felszíntől az érzékelőig terjedő távolságot.

Az érzékelő hozzáadásához ragadja meg a 4 kicsi 2 mm -es csavart, az infravörös érzékelőt (Smiley Face). A helyes tájoláshoz nézze meg a képeket.

*Tekintse meg a bekötési rajzot lejjebb az útmutatóban, hogyan kell bekötni.

11. lépés: Programozás - Beállítás

Töltse le az Arduino szoftvert.

Kövesse a szabványos utasításokat.

Miután telepítette, nyissa meg a szoftvert és telepítse az Arduino Nano -t. Ez eltérő lehet a különböző gyártók között, de ha rendelkezik az alkatrészlistán szereplővel:

1. Nyissa meg az „Eszközök” lehetőséget
2. Válassza ki az „Arduino Nano” -tábla típusát
3. Válassza ki az Atmega328P (régi rendszerbetöltő) processzor típusát
4. Csatlakoztassa az Arduino Nano -t a töltőhöz mellékelt Micro USB -kábel segítségével a számítógép bármely USB -portjához. Ha olyan hibaüzenetet kap, mint az "Ismeretlen eszköz", akkor előfordulhat, hogy telepítenie kell a megfelelő illesztőprogramokat. Segítségért lásd ennek az utasításnak a Függelék részét.

12. lépés: Az ultrahangos érzékelő kódjának áttekintése

A kód nagyon egyszerű, és két könyvtárat használ - Servo.h és NewPing.h. A Servo.h egy beépített könyvtár, amelyet az Arduino alapítvány biztosít, és a PWM (impulzusszélesség modulált) jelek vezérlésére szolgál minden szervóhoz. A könyvtárra való hivatkozás itt található:

A NewPing.h, ahogy korábban említettük, Tim Eckel harmadik féltől származó könyvtára. Arra szolgál, hogy egy egyszerű felületet biztosítson nekünk az időalapú mérés világába. A könyvtárra való hivatkozás itt található:

Ehhez a beállításhoz létrehoztunk egy alapvető előre, balra, jobbra ismétlődő példát. Tagjainknak kiindulópontot akartunk adni, amely bemutatja, hogyan kell használni mind az ultrahangos érzékelőt, mind a két folyamatos forgású kiszolgálót (az egyik fordítva). Körünkben a robot előre szkennel, és ha tiszta, tovább halad előre. Ha azonban azt érzékeli, hogy közel van és tárgy (a ping idő rövidebb, mint a választott minimum), akkor megáll, balra fordul, pásztáz, jobbra fordul, újra pásztáz, és a nyitottabb irányba megy.

Észreveheti, hogy a két szervó mindegyike különböző parancsokat kap előre - ez azért van, mert a szervók az alvázra vannak szerelve, ellentétes irányba mutatva. Emiatt minden szervónak ellentétes irányban kell mozognia, hogy a bot előrehaladhasson, szemben a körrel. Ugyanez igaz, ha fordítva akart mozogni.

Ez a példa az alapvető akadályok elkerülését mutatja be, de sokat javítható. Példa "házi feladat" lehet, ha az indításkor teljes körű 360 fokos söprést végez a területen, és kiválasztja a legnyíltabb utat. Lapozzon szélesebbre egyik oldalról a másikra, és nézze meg, hogy a bot "be van -e dobozolva". Kombinálja más érzékelőkkel a labirintus megoldásához.

13. lépés: Kódáttekintés a sorkövetéshez a SUMO kód használatával

Hamarosan.

14. lépés: Programozás - Könyvtárak

Kezdje azzal, hogy a megfelelő könyvtárakat telepítette.

A Servók esetében a Servo.h könyvtárnak alapértelmezettnek kell lennie.

A HC-SR04 ultrahangos érzékelőhöz:

1. A szoftverben válassza a Vázlat> Könyvtár felvétele> Könyvtárak kezelése lehetőséget.
2. Tim Eckel keresse a "NewPing" kifejezést.
3. Válassza ki a legújabb verziót és telepítse.

A QTR-MD-06RC fényvisszaverő érzékelő tömbhöz:

1. A szoftverben válassza a Vázlat> Könyvtár felvétele> Könyvtárak kezelése lehetőséget.
2. Keressen rá a "QTRSensors" kifejezésre Pololu.
3. Válassza ki a legújabb verziót és telepítse.

15. lépés: Programozás

1. Csak a Ping -érzékelőhöz töltse le az MTRAS_Kit_Ping_Sensor_1_18_20.ino fájlt.
2. A SUMO -ra programozott vonalérzékelőhöz Ping érzékelővel töltse le az MTRAS_Kit_Sumo_1_18_2020.ino fájlt.
3. Csatlakoztassa az Arduino -t USB -n keresztül.
4. Válassza ki a COM portot (lásd a képet). A COM port eltérhet.
5. Kattintson a pipára, és győződjön meg arról, hogy nincs hiba.
6. Ha minden ellenőrizve, kattintson a jobb nyílra a program letöltéséhez az Arduino -hoz.
7. Ha kész, húzza ki az USB -kábelt, és csatlakoztassa a Power Bankhoz.

16. lépés: bekötési rajz

A következő kép segítségével kösse össze a robotot.

• Az ultrahangos érzékelőhöz m-f áthidaló vezetékeket használjon.
• A vonalérzékelőhöz használja az m-m áthidaló vezetékeket.
• A szervóknál a 3 tűs csatlakozót közvetlenül a csapokhoz csatlakoztathatja.

17. lépés: Gratulálok !!! Robotot építettél

Az ultrahangos kódhoz a robotnak el kell kezdenie mozogni. Amikor 35 cm -en belüli tárgyat érzékel, megáll, balra mozog, és gyors mérést végez, majd jobbra mozog, és ugyanezt teszi. Meghatározza, hogy melyik oldalon volt a legnagyobb távolság, és ebbe az irányba mozog.