DFRobot Turtle Robot: 12 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Eddig a műhelyrobot-projektjeimet az olcsó és egyszerű összeszerelés irányába tették. Mi lenne, ha a teljesítmény és a pontosság lenne a cél, és nem a költség? Mi lenne, ha egy robotkészlet -gyártó cég hajlandó lenne adományozni alkatrészeket? És mi van, ha mással rajzolunk, mint markerrel?

Ennek a projektnek a célja tehát egy pontos teknősrobot készítése a polcrészek felhasználásával, ami valami érdekeset rajzol a következő készítői vásárra.

Turtles Away!

1. lépés: Alkatrészek

A DFRobot szolgáltatta a fő összetevőket. Íme, amit használunk:

• 1 db, Bluno M0 alaplap, SKU: DFR0416 vagy normál Arduino Uno
• 1 db, kettős bipoláris léptetőmotor -pajzs az Arduino számára (DRV8825), cikkszám: DRI0023
• 2 ea., Hibrid léptetőmotor, SKU: FIT0278
• 1 db, 5 mm -es gumi kerékcsatlakozó készlet (pár), cikkszám: FIT0387
• 1 ea., 9G szervo cikkszám: SER0006

Az áramellátáshoz 18650 lítium cellát fogok használni, ezért megvettem:

• 3 ea., EBL 18650 Akkumulátor 3.7V
• 1 db, KINDEN 18650 intelligens akkumulátortöltő
• 3 ea., 18650 elemtartó

Különféle hardvereket is használtam:

• 2 db, Buna-N gumi #343 O-gyűrű (3/16 "x 3-3/4" azonosító)
• 1 ea., 1 "alacsony széntartalmú acél golyóscsapágy
• 10 ea., M3x6MM serpenyőfejű csavar
• 2 ea., M3x8MM Pan fejű csavar
• 4 ea., M3x6MM laposfejű csavar
• 14 ea., M3 anya
• 4 ea., #2 x 1/4 menetképző csavar

Szükségünk lesz egy kreatív módra is, amellyel megoszthatjuk az akkumulátor energiáját a Motor Shield és az Arduino között, mivel úgy tűnik, hogy erre nincs lehetőség. A halott tápegység 2,1 mm x 5 mm -es csőcsatlakozóját használtam, vagy valami hasonlót.

Eszközök:

• Phillips hegyes csavarhúzó
• Huzalhúzók
• Forró ragasztópisztoly (opcionális)
• Forrasztópáka és forrasztópáka

És nem utolsósorban:

• Türelem
• Kitartás
• Pozitív hozzáállás

2. lépés: 3D alkatrészek

Úgy döntöttem, hogy megpróbálom megtervezni a FreeCad összes 3D -jét ehhez a robothoz, hogy segítsen tanulni. Csak a szervó és a toll elrendezésének méreteit kellett áthelyeznem, majd a maradékot felnagyítanom, hogy illeszkedjen a sokkal nagyobb léptetőkhöz.

• Nagyobb kerekek, amelyek biztosítják a szabad helyet az akkumulátorok számára.
• Vastagabb alváz, amely erőt biztosít a megnövelt súlyhoz.
• Nagyobb görgő a megnövelt fedélzetmagassághoz.
• Moduláris az egyszerű teszteléshez és testreszabáshoz.

Itt vannak a szükséges darabok. Minden fájl a https://www.thingiverse.com/thing:2976527 címen található

• 1 ea., Alváz
• 1 ea., Felső támasz
• 2 ea., Kerék
• 1 ea., Hordó
• 1 ea., Szervo tartó

3. lépés: Az alváz összeszerelése 1. rész

• Kezdje azzal, hogy az M3 -as anyákat behelyezi az alvázállványokba. Ezeket vagy be lehet nyomni, vagy be lehet húzni M3 csavarral.
• Szerelje fel a léptetőket M3 csavarokkal úgy, hogy az elektromos csatlakozók a hátsó (rövidebb) vég felé nézzenek.
• Szerelje fel az elemtartókat laposfejű csavarokkal.

4. lépés: Az alváz összeszerelése 2. rész

• Szerelje fel a hordót, a felső részt és a szervót M3 csavarokkal és anyákkal.
• Szerelje fel a kombinált felső darabot a lépcsőkre M3 csavarokkal.
• Helyezze be az acélcsapágyat a görgőtartóba, szükség esetén hajszárítóval melegítse fel, hogy lágyítsa.
• Szerelje fel a görgőt a testre M3 csavarokkal.

5. lépés: Kerék összeszerelés

• A kerékagyaknak a tengelyhez való tapadása problémát jelent, mivel a tengelyek 5 mm -esek, és az agy (amely azt állítja, hogy 5 mm -es) valójában 6 mm. Ha elegendő nyomatékot használ a szorítócsavarokra, akkor valószínűleg ki kell csípni őket, ezért először egy pár markolatot használtam a tűrés bezárásához.
• A tűrés beállítása után csúsztassa az agyat a léptetőtengelyre, és húzza meg a szorítócsavarokat.
• Helyezze a 3D kereket az agyra, helyezzen be egy nagy csavart, és húzza meg.
• Helyezze az O-gyűrűt az agy fölé.
• Győződjön meg arról, hogy a kerék ingadozás nélkül forog. Szükség esetén állítsa be.

6. lépés: huzalozás

Húzzuk félre az energiát, hogy kipróbálhassuk a lépegetőket. Szükségünk van:

• A léptetőpajzs 8 és 35 V közötti feszültséget igényel a léptetők működtetéséhez.
• A léptetőgépek 3,4 V feszültségűek, de jellemzően 12 V -os hajtásúak.
• A Bluno (Arduino) ajánlott bemeneti feszültsége 7 - 12 V, vagy közvetlenül 5 V -os USB -ről is táplálható.

A lítium akkumulátor cellák névleges feszültsége 3,7V. Ha hármat teszünk sorba, akkor 3 x 3,7 V = 11,1 V és nagyjából 3 x 3000 mAh = 9000 mAh adódik. A Bluno valószínűleg csak 20 mA -t vesz fel, így a leeresztés nagy része a lépegetőkből származik, amelyek a terheléstől függően akár erősítőt vagy akár többet is igénybe vehetnek. Ez óráknyi üzemidőt biztosít nekünk.

A teszteléshez 12 V -os szabályozott tápellátást biztosíthat a pajzshoz, és 5 V -os USB -t az Arduino -hoz. Könnyebb lehet az akkumulátorokat egyszerre csatlakoztatni a tápellátáshoz.

• Az elemtartókat párhuzamosan forrasztja a rajz szerint.
• Szerelje fel az Arduino -t a #2 menetképző csavarokkal.
• Helyezze a motorpajzsot az Arduino tetejére

• Csupaszítsa le a kimentett 2,1 mm x 5 mm -es jack vezetékeket, és csavarja össze őket az akkumulátor vezetékekkel:

  A fehér csík pozitív, csavarja be az akkumulátor piros vezetékével

• Helyezze be a piros vezetéket a VCC -be, és a fekete vezetéket a GND -be a motorpajzson.

7. lépés: A lépegető lépése

Volt egy kis gondom, hogy összegyűjtsek elegendő információt ahhoz, hogy ez működjön, így remélhetőleg ez másoknak is segít. A legfontosabb dokumentum, amelyre szüksége van, a https://www.dfrobot.com/wiki/index.php/Stepper_Motor_Shield_For_Arduino(DRV8825)_SKU:DRI0023 címen található.

Csatlakoztassa a léptető vezetékeket és a tápegységet a pajzsához:

• 2B Kék
• 2A Piros
• 1A Fekete
• 1B Grenn

A mellékelt példavázlat nekem bevált, de nem túl tanulságos. Az energiatakarékosság érdekében szabályoznunk kell a sebességet és a forgást, valamint ki kell engednünk a léptetőmotorokat, amikor nem használjuk őket.

Találtam egy módosított példát a https://bildr.org/2011/06/easydriver/ webhelyről, amely segítő funkciókkal rendelkezik. Egyszerre csak egy lépeget hajt, de önbizalmat ad, hogy jó úton járunk. Később bonyolultabb kódot írunk.

8. lépés: Szervo

A szervót a toll felemelésére és leengedésére használják a rajzoláshoz.

• Helyezze a kart az agyra, és óvatosan forgassa el a léptetőt az óramutató járásával ellentétes irányba lefelé nézve, amíg el nem éri az ütközőt.
• Távolítsa el a kart és állítsa balra (ez lesz a lefelé).
• Helyezze be a kis menetképző csavart, és húzza meg.
• Helyezze be a szervót a tartóba úgy, hogy a kerékagy vége felfelé, és két nagyobb menetképző csavarral rögzítse.

9. lépés: Kalibrálás

Az összeszerelés és a beállítások eltérései miatt a robotot úgy kell kalibrálni, hogy képes legyen precíz távolságokat és szögeket mozgatni.

• Mérje meg a kerék átmérőjét a gumi O-gyűrű külső széleitől.
• Mérje meg a tengelytávot a robot alján lévő O-gyűrűk közepétől (ahol az érintkezik a padlóval).
• Töltse le a mellékelt kalibrációs vázlatot
• Adja meg a mért paramétereket.
• Töltse fel a vázlatot..

Készítse elő a tollat:

• Távolítsa el a kupakot, és csúsztassa el a tollgallért a hegy oldaláról.
• Helyezze a tollat a tartóba egyenesen felfelé.
• Győződjön meg arról, hogy a toll ebben a helyzetben nem ér hozzá a papírhoz.
• Ha a toll beakad a tengelybe, használjon reszelőt az érdesség eltávolításához és a furat átmérőjének növeléséhez.

Rajzolj egy négyzetet:

• Csúsztassa a főkapcsolót "Be" állásba.
• Várjon néhány másodpercet, amíg a rendszerbetöltő elindul.
• Miután a robot befejezte első négyzetét, vegye le a tollat, és kapcsolja ki a robotot.

Először állítsa be a wheel_dia paramétert. Mérje meg a négyzet oldalának hosszát. 100 mm legyen:

• Ha a mért távolság túl hosszú, növelje a wheel_dia értéket.
• Ha a mért távolság túl rövid, csökkentse a wheel_dia értéket.

Miután elvégezte a távolság kalibrálását, állítsa be a wheel_base paramétert, amely befolyásolja a kanyarodási szöget. Helyezze a robotot egy friss papírlapra, kapcsolja be, és hagyja rajzolni mind a négy négyzetet:

• Ha a robot túl élesen forog (a doboz az óramutató járásával megegyező irányban forog), csökkentse a kerék bázis értékét.
• Ha a robot nem forog elég élesen (a doboz az óramutató járásával ellentétes irányban forog), növelje a keréktartomány értékét.
• A léptető kódban szereplő kerekítési hibák és az olcsó léptetők fogaskerekében bekövetkező hibák miatt soha nem lesz tökéletes, ezért ne fordítson túl sok erőfeszítést rá.

10. lépés: Rajzolás

Ideje rajzolni! A kezdéshez töltse le a mellékelt vázlatokat.

11. lépés: Most mi van? Tanterv

Működik és szép négyzeteket rajzol. Most kezdődik a mulatság.

Íme néhány erőforrás a teknősgrafika tanulásához.

• https://blockly-games.appspot.com/ (blokk programozás)
• TinyTurtle bemutató (JavaScript)
• Kód Anna és Elsa részéről a Hour of Code -ból

Ezenkívül közzétettem egy Instructable-t a teknősrobot ezen online erőforrások Turtle Robot használatával történő használatáról. Általában bármely Turtle JavaScript kód beilleszthető és futtatható a kalibrációs vázlatban. Először online tesztelheti a kimenetet a számítógépen, majd feltöltheti azt a teknőséhez, hogy a valós életben rajzoljon!

Diákok számára íme néhány projektötlet:

• Programozza robotját, hogy írja be a nevét!
• Tervezzen és nyomtatjon egy névtáblát a TinkerCad programban sablonból. A szervomotor alá rögzíthető.
• Adjon robotjának személyiséget forró ragasztóval és blinggel. (Csak tartsa távol a kerekeket és a szemeket az akadályoktól.)
• Az OSTR_eyes vázlatából tervezzen és teszteljen egy algoritmust a helyiségben való navigáláshoz. Mit csinál, ha az egyik szem észlel valamit. Mindkét szem? Be tudná építeni Arduino random () függvényét?
• Építsen labirintust egy nagy papírlapra a padlóra, és programozza robotját, hogy navigáljon rajta.
• Készítsen labirintust falakkal, és tervezzen meg egy algoritmust az automatikus navigáláshoz.
• A LED -ek közötti gombot még nem használták, és az "A3" Arduino tűhöz van csatlakoztatva. Mire lehetne használni? Kezdéshez használja a LED be- és kikapcsolásához.
• Ha nem a "Firmware (FW): Tesztelés és villogás" lépés Vizsgálati szakaszát végezte el, menjen vissza, és próbálja ki.

12. lépés: De várj, van még több

Ha odafigyelt, észrevette, hogy a hordó négyzet alakú. Valami furcsa kozmikus egybeesés miatt a pasztell művészkréta szélessége megegyezik a Crayola jelzők átmérőjével. Mindössze egy módra van szükségünk, hogy kellő nyomást gyakoroljunk a krétára, és járda művészek vagyunk.

Szükséged lesz:

• 3D nyomtatott hordó és kos (https://www.thingiverse.com/thing:2976527)

• Kréta, vagy a pasztell négyzet alakú művész kréta, vagy kis kerek kréta (nem a kövér járda cucc).

  https://a.co/6B3SzS5

3/4 "-os alátétek a súlyhoz

Lépések:

• Nyomtassa ki a két csatolt fájlt.
• Távolítsa el a szervo és szervo tartóját.
• Rögzítse a négyzet alakú adagolóhordót.
• Élesítse a krétát egy közeli pontra.
• Helyezzen krétát hordóba.
• Helyezze a ramot a hordóba.
• Helyezze az alátét súlyát a hengerre.