Rajz robot Arduino számára: 18 lépés (képekkel)

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:48

Megjegyzés: Van egy új verziója ennek a robotnak, amely nyomtatott áramköri lapot használ, könnyebben megépíthető és IR akadályérzékelővel rendelkezik! Nézze meg a https://bit.ly/OSTurtle oldalon

Ezt a projektet egy 10 órás workshopra terveztem a ChickTech.org számára, amelynek célja a tizenéves nők megismertetése a STEM témákkal. Ennek a projektnek a céljai a következők voltak:

• Könnyen felépíthető.
• Könnyen programozható.
• Valami érdekeset csinált.
• Alacsony költségű, így a résztvevők hazavihetik és tovább tanulhatnak.

Ezeket a célokat szem előtt tartva íme néhány tervezési lehetőség:

• Arduino kompatibilis a könnyű programozás érdekében.
• AA elemmel a költség és a rendelkezésre állás érdekében.
• Léptetőmotorok a pontos mozgáshoz.
• 3D nyomtatás a könnyű testreszabás érdekében.
• Tollrajzolás teknős grafikával az érdekes eredmény érdekében.
• Nyílt forráskódú, így saját magad készítheted el!

Itt van a robot, amely a legközelebb állt ahhoz, amit csinálni akartam: https://mirobot.io. Nincs lézervágóm, és az Angliából történő szállítás megfizethetetlen volt. Van egy 3D nyomtatóm, úgyhogy gondolom látod, hogy ez merre tart…

Ne hagyja, hogy a 3D nyomtató hiánya elrettentsen. A helyi hobbistákat, akik készek segíteni, megtalálhatja a www.3dhubs.com webhelyen

Rengeteg munka volt, de örülök, hogy így alakult. És közben sokat tanultam. Tudasd velem mire gondolsz!

1. lépés: Alkatrészek

Számos módja van a robotok működtetésének, meghajtásának és vezérlésének. Lehet, hogy különböző alkatrészek vannak kéznél, amelyek működni fognak, de ezeket próbáltam ki és találtam jól:

Elektronika:

• 1- Arduino UNO vagy azzal egyenértékű- adafruit.com/products/50

  Az Adafruit ma az USA -ban gyártja az eredeti Arduinos -t! Szerezd meg őket a forrásból

• 2- hajtóműves 5 V-os léptető- adafruit.com/products/858
• 1- ULN2803 Darlington Driver - adafruit.com/products/970
• 1- Fél méretű kenyérlap- adafruit.com/products/64

• 12- Férfi-férfi ugrók- adafruit.com/products/1956

  Legalább kettő 6 ", a többi 3" lehet

• 1- Mikroszervo-adafruit.com/products/169
• 1- Férfi csapfej- digikey.com/short/t93cbd
• 1-2 db AA tartó- digikey.com/short/tz5bd1
• 1-3 db AA tartó - digikey.com/short/t5nw1c
• 1-470 uF 25V kondenzátor-www.digikey.com/product-detail/en/ECA-1EM471/P5155-ND/245014
• 1 -SPDT csúszó kapcsoló -www.digikey.com/product-detail/en/EG1218/EG1903-ND/101726
• 1- USB mikrokábel
• 5 - AA elemek

Hardver:

• 2- 1 7/8 "ID x 1/8" O-gyűrű- mcmaster.com/#9452K96
• 1- görgő 5/8 "csapágy- mcmaster.com/#96455k58/=yskbki
• 10- M3 x 8 mm-es serpenyőfejű csavar- mcmaster.com/#92005a118/=z80pbr
• 4- M3 x 6 mm-es laposfejű csavar- mcmaster.com/#91420a116/=yskru0
• 12- M3 Nut- mcmaster.com/#90591a250/=yskc6u3D
• 2 - 1/4 "menetképző 4-20 csavar

Nyomtatott alkatrészek (nézze meg a www.3dhubs.com oldalt, ha nincs hozzáférése nyomtatóhoz):

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

  • 1 x golyóscsapágy
  • 1 x alváz
  • 2 x kerekek
  • 2 x léptető konzol
  • 1 x tolltartó / szervo konzol
  • 1 x tollgallér
• Kis felbontású, 100% -os kitöltést használok, és nincs támogatás. Ez körülbelül 4 óra nyomtatás.

Kellékek:

• Phillips csavarhúzó
• Ragasztópisztoly
• Digitális multiméter
• Éles kés
• Crayola színű jelölők

2. lépés: A firmware frissítése

Mielőtt túlságosan belekezdenénk az építésbe, töltsük fel a teszt firmware -t a mikrokontrollerre. A tesztprogram csak dobozokat rajzol, így ellenőrizhetjük a helyes irányt és méretet.

1. Töltse le az Arduino szoftvert a www.arduino.cc/en/Main/Software webhelyről
2. Nyissa meg az Arduino szoftvert.

3. Töltse le a mellékelt zip fájlt, és bontsa ki az Arduino vázlatfüzet helyére.

   Ezt a helyet megtalálhatja (vagy módosíthatja) az Arduino IDE -ben: [Fájl] -> [Beállítások] -> „Vázlatfüzet helye”

4. Töltse be a tesztvázlatot: [Fájl] -> [Sketchbook] -> [TIRL_Arduino_TEST]
5. Csatlakoztassa Arduino készülékét a számítógéphez USB -kábellel.

6. Az Arduino IDE -ben:

   1. Állítsa be a tábla típusát: [Eszközök] -> [Tábla] -> A tábla típusa.
   2. Állítsa be a soros portot: [Eszközök] -> [Port] -> Általában az utolsó szerepel.
7. Töltse fel a vázlatot a nyíl ikon segítségével.

Ha bármilyen problémája van, keresse fel a www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting oldalt.

3. lépés: Tolltartó és elemtartók

1. Illessze be az anyákat a ház felső oldalára (1. kép). Lehet, hogy be kell nyomnia őket.
2. Szerelje be a tolltartót és a szervókeretet a ház felső oldalára (2. és 3. kép).

3. Rögzítse az elemtartókat a ház alján 3Mx6mm laposfejű csavarokkal (4. kép)

   • Legalább 5xAA szükséges az Arduino megfelelő táplálásához a fedélzeti szabályozón keresztül. Hat is működne, ezért mindkét oldalon lyukakat készítettem mindkét mérethez.
   • Azt szeretné, ha a súly a görgő felé tolódna, ezért tegye a 3xAA -t hátrafelé.
   • A tartókat úgy helyezze el, hogy a vezetékek a legközelebb legyenek a téglalap alakú kábelvezetékekhez.
4. Fűzze át az akkumulátor vezetékeket a téglalap alakú kábeleken (4. kép).
5. Ismételje meg ezt a másik elemtartóval.

Megjegyzés: Hacsak nincs megadva, a többi csavar 3Mx8 mm -es serpenyőfejű csavar

4. lépés: Léptető hátlapok

1. Helyezzen be egy anyát a léptető konzolba, és csavarokkal rögzítse őket az alváz tetejére (1. kép).
2. Helyezze be a lépegetőt a konzolba, és csavarokkal és anyákkal rögzítse.
3. Ismételje meg a másik zárójelnél is.

5. lépés: Caster

1. Helyezze be a golyóscsapágyat a görgőbe.

   Ne erőltesse, különben eltörik. Ha szükséges, használjon hajszárítót vagy forrólevegős pisztolyt az anyag lágyításához

2. Rögzítse a görgőt az alváz alsó oldalához az elemtartó előtt.

Próbáltam más kerek tárgyakat is, például golyókat, de úgy tűnik, hogy a sima és nehéz jól működik. Ha más átmérőre van szüksége, szerkesztheti az openScad fájlt (https://www.thingiverse.com/thing:1052674), hogy illeszkedjen a kéznél lévőhöz.

6. lépés: Breadboard és agy

1. Éles késsel távolítsa el az egyik támasztó sínt, vágja át az alsó ragasztót (1. kép).

   Az egyik sín ereje (piros) a külső szélén, a másik sín negatív (kék). Az elsőt csatolva tartom, és az illeszkedik a rajzokhoz és a képekhez. Ha a másikat használja, csak ennek megfelelően állítsa be a vezetékeket

2. Tartva a kenyértáblát az alvázsínek fölé, jelölje meg, hol metszik a széleket (2. kép).
3. Egy egyenes él (például a leszerelt tápkábel) segítségével jelölje meg a vonalakat, és vágja át a hátlapot (3. kép).
4. Helyezze a kenyeretáblát az alvázra úgy, hogy a sínek hozzáérjenek a szabad ragasztóhoz (4. kép).
5. Rögzítse az Arduino-t a ház másik oldalához 4-20 csavar segítségével (5. kép).

7. lépés: Kondenzátor és alkatrész elhelyezés

1. Helyezze a darlington meghajtót és a tápkapcsolót a kenyértáblára (1. kép).

   • A láthatóság érdekében narancssárga pontokat tettem hozzá a következők megjelöléséhez:

     • A darlington driver 1. tűje
     • A mikrotekercs akkumulátorcsapja. A bekapcsoló "be" helyzetben.
2. Szükség esetén vágja le a kondenzátor vezetékét (a hosszabb negatív) (2. kép).
3. Helyezze be a kondenzátort a megfelelő sínekbe a kenyértábla tetején (3. kép).

8. lépés: Tápellátás

1. A jobb oldali akkumulátorvezetékekkel: Csatlakoztassa a piros vonalat a főkapcsoló első érintkezőjéhez (1. kép).
2. Csatlakoztassa a fekete vezetéket egy üres sorhoz a mikrokontroller és a darlington chip között (1. kép).
3. A bal oldali akkumulátorvezetékekkel: Csatlakoztassa a piros vonalat a másik akkumulátor fekete vezetékével azonos sorhoz (2. kép).
4. Csatlakoztassa a fekete vonalat a kenyértábla negatív sínjéhez (2. kép).

5. Csatlakoztassa a tápellátást a mikrokontrollerhez:

   1. Piros áthidaló a pozitív sínről az akkumulátor csapjára (narancssárga pont, 3. kép).
   2. Fekete jumper a negatív sínről a "G" jelű csapra (4. kép).
6. Helyezze be az elemeket és kapcsolja be a készüléket (5. kép).
7. Látnia kell, hogy a szabályozó zöld és piros lámpája kigyullad (6. kép).

Hibaelhárítás:

• Ha a mikrokontroller lámpái nem világítanak, azonnal kapcsolja ki a készüléket, és végezze el a hibaelhárítást:

  • Az elemeket a megfelelő tájolásban helyezték el?
  • Ellenőrizze kétszer az akkumulátor vezetékeinek helyzetét.
  • Ellenőrizze kétszer a kapcsolóvezetékek helyzetét.
  • Használjon multimétert az akkumulátorok feszültségének ellenőrzéséhez.
  • Használja a multimétert az elektromos sín feszültségének ellenőrzésére.

9. lépés: Léptetőerő

Most, hogy megkapta a mikrokontroller áramellátását, fejezzük be a lépcsők csatlakoztatását:

1. Csatlakoztasson egy fekete áthidalót a bal felső darlington csapszegből a tápkábel negatív oldalához (1. kép).
2. Csatlakoztasson egy piros áthidalót a bal alsó darlington csapból a tápkábel pozitív oldalához (1. kép).
3. Csatlakoztasson egy piros jumpert a bal alsó darlington csapszegből a darlington jobb oldali sorába (2. kép).
4. Helyezze be a fejlécet a léptető fehér JST csatlakozóihoz (2. kép).

10. lépés: Léptető vezérlő jelek

A mikrokontroller 5 voltos jeleket szolgáltat a darlington tömbnek, ami VCC -t biztosít a léptető tekercseknek:

1. Kezdje a darlington illesztőprogram földelő csapja melletti tűvel, és helyezze be a narancssárga, sárga, zöld és kék vezetékeket ebben a sorrendben (1. kép).

2. Csatlakoztassa az áthidalókat a következő arduino csapokhoz (2. kép):

   1. narancs - Digitális tüske 4
   2. sárga - Digitális tű 5
   3. zöld - Digitális csap 6
   4. kék - digitális tüske 7

3. Visszatérve a darlingtonhoz, folytassa a másik léptető ugrását a többiek hátoldalán:

   kék, zöld, sárga és narancssárga (3. kép)

4. Csatlakoztassa az áthidalókat a következő arduino csapokhoz (4. kép):

   1. kék - Digitális 9 -es tüske (a 8 -as érintkező az utóbbi a szervóhoz).
   2. zöld - Digitális csap 10
   3. sárga - Digitális csap 11
   4. narancs - Digitális tű 12

11. lépés: Léptető tekercs csatlakozások

A léptető fehér JST csatlakozói a csapfejhez csatlakoznak. A piros vezeték tápellátás, és meg kell egyeznie a korábban telepített piros energiaátkötőkkel (1. kép).

Minden színnek meg kell egyeznie a darlington ellenkező oldalán található mikrovezérlő áthidalóival, kivéve a zöldet, amely illeszkedik a lépegető rózsaszín huzaljához (2. kép).

12. lépés: Szervo

1. Szerelje be a szervókürtöt úgy, hogy a szervó ütközésig az óramutató járásával megegyező irányba forog, és a kürt vízszintes (1. kép).
2. Rögzítse a szervót a tartóhoz, és a kürt a jobb léptető oldalra mutatott (1. kép).
3. Csatlakoztasson barna (földelt), piros (5 V -os tápellátás) és fehér (jel) áthidalókat a szervocsatlakozóhoz, illeszkedve a szervohuzal színeihez (2. kép).
4. Csatlakoztassa a tápegységet és a földi ugrókat a földhöz és az 5 V -os fejlécet az Arduino -hoz (3. kép).
5. Csatlakoztassa a fehér jelvezetéket az Arduino digitális 8. tűjéhez (4. kép).

13. lépés: kerekek

1. Helyezze a gumi O-gyűrűt a kerék széle köré (1. kép).

2. Ha az agy tengelyre való rögzítése laza, akkor 3M -os csavar segítségével tartsa a helyén (2. kép).

   Ne húzza meg túlságosan, különben lecsupaszítja a műanyagot

14. lépés: Tesztelés

Remélhetőleg már feltöltötte a firmware -t a 2. lépésben. Ha nem, akkor most tegye meg.

A teszt firmware csak többször rajzol egy négyzetet, hogy ellenőrizni tudjuk az irányt és a pontosságot.

1. Helyezze robotját sima, lapos, nyitott felületre.
2. Kapcsolja be a készüléket.
3. Nézze meg, ahogy a robot négyzeteket rajzol.

Ha nem lát fényt a mikrokontrolleren, menjen vissza, és zavarja meg az áramellátást, mint a 8. lépésben.

Ha a robot nem mozog, ellenőrizze a darlington -illesztőprogram tápcsatlakozásait a 9. lépésben.

Ha robotja szabálytalanul mozog, ellenőrizze a 10. lépésben a mikrokontroller és a darlington meghajtó érintkezőit.

15. lépés: Kalibrálás

Ha robotja közelítő négyzetben mozog, itt az ideje, hogy tegyen le néhány papírt, és tegyen bele egy tollat.

Mérje meg a kerék átmérőjét (1. kép) és a talpat (2. kép) milliméterben.

A kód kalibrálási beállításai a következők:

float wheel_dia = 63; // mm (növekedés = spirál ki)

úszó kerék_bázis = 109; // mm (növelés = spirál) int lépések_rev = 128; // 128 16x váltóhoz, 512 64x sebességváltóhoz

65 mm -es kerékátmérővel kezdtem, és láthatod, hogy a dobozok kifelé vagy az óramutató járásával megegyező irányban forognak (3. kép).

Végül 63 mm értékre érkeztem (4. kép). Láthatja, hogy még mindig van valami eredendő hiba a sebességváltó és az ilyesmi miatt. Elég közel ahhoz, hogy valami érdekeset tegyen!

16. lépés: A toll felemelése és leengedése

Hozzáadtunk egy szervót, de nem csináltunk vele semmit. Lehetővé teszi a toll felemelését és leengedését, hogy a robot rajzolás nélkül mozoghasson.

1. Helyezze a tollgallért a tollra (1. kép).

   Ha laza, ragasztja a helyére

2. Ellenőrizze, hogy a szervokar leengedésekor hozzáér -e a papírhoz.
3. Ellenőrizze, hogy felemelve nem ér hozzá a papírhoz.

A szervószög állítható a kürt eltávolításával és újbóli elhelyezésével, vagy a szoftver segítségével:

int PEN_DOWN = 20; // szervo szög, ha a toll le van állítva

int PEN_UP = 80; // szervo szög, ha a toll felemelkedik

A tollparancsok a következők:

penup ();

pendown ();

Ha különböző méretű tollokat szeretne használni, módosítsa a tolltartót (www.thingiverse.com/thing:1052725) és a tollgallért (www.thingiverse.com/thing:1053273) a megfelelő átmérővel.

17. lépés: Jó szórakozást

Remélem, sikerült, túl sok átok nélkül. Mondja el, mivel küzdött, hogy javítsam az utasításokat.

Most itt az ideje a felfedezésnek. Ha megnézi a tesztvázlatot, látni fogja, hogy megadtam néhány szabványos "Turtle" parancsot:

előre (távolság); // milliméter

hátra (távolság); bal (szög); // fok jobbra (szög); penup (); pendown (); Kész(); // engedje el a léptetőt az akkumulátor kímélése érdekében

Ezekkel a parancsokkal szinte bármit megtehet, a hópelyhek rajzolásától vagy a nevének felírásától. Ha segítségre van szüksége az induláshoz, nézze meg:

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

18. lépés: Más platformok

Meg lehet csinálni ezt a robotot egy?

Igen! Ez a platform nagyon rugalmas. Elsősorban a futóművön kell módosítani.

Csináltam egy Raspberry Pi-vel (1. kép) és egy Adafruit Trinket-el (www.instructables.com/id/Low-Cost-Arduino-Compatible-Drawing-Robot/) (2. kép).

Tudassa velem, mire jut!