DIY többcélú robotbázis és motorpajzs: 21 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

Üdv mindenkinek, nemrégiben elkezdtem dolgozni egy robotikai projekten az Arduino használatával. De nem volt megfelelő alapom, amin dolgozhattam volna, a végeredmény nem tűnt nagyszerűnek, és csak azt láttam, hogy minden alkatrészem a vezetékekben van. Néha frusztráló volt minden hiba hibaelhárítása, ami régen tartott, és a dolgok újra és újra bekötése. Ezért úgy döntöttem, hogy egy motoros meghajtóval együtt egy többcélú robotot készítek, amelyre a többi alkatrészemet könnyedén rögzíthetem, anélkül, hogy rendetlenséget okoznék, és könnyen összeszereltem és szétszereltem bármilyen módosításhoz.

Ha kezdő vagy, és el akarod kezdeni a robotikát, vagy még akkor is, amikor egy kisebb robotprojekt prototípusát tervezed először kis méretben, akkor mindig jól jön egy prototípus -alap.

Ez az oktatóanyag lefedi az akril alap előkészítésének teljes folyamatát, motorok, kerekek hozzáadását, és barkácsmotor -pajzsot is készít egy kétoldalas PCB készítésével otthon. A végén lesz egy alapprojekt, amely ellenőrzi, hogy minden helyesen történt -e, és hozzávetőleges képet ad arról, hogy mit tehet a robotjával. A felépítés után kipróbálhat néhány alapvető robotot, például ezeket:

1. Egyszerű távirányítású robot (vezetékes)
2. Vonalat követő robot
3. Akadálykerülő robot
4. Bluetooth vezérelt robot
5. Vezeték nélküli távirányítású robot (RF adó és vevő / IR távirányító használatával)

Ez az első tanulságos, ezért bocsásson meg minden hibát, és az építő jellegű kritika szívesen fogadott.

Lépés: Gyűjtse össze eszközeit és anyagait

Mivel két részből áll. 1. Az alváz és a 2. Motorpajzs a szerszámok és alkatrészek listáját két részre osztják.

Alvázhoz:

Eszközök:

• Hozzáférés egy lézervágóhoz (kereshet egyet a közelben lévő készítői területen, vagy kereshet online a helyi lézervágó szolgáltatókat)
• Csavarhúzó
• Drótvágó
• Forrasztópáka + huzal

Alkatrészek:

• 3 mm -es akril lap (tetszőleges színben)
• Hajtóműves motorok (100-200 ford / perc) x 2
• Kerekek x 2
• Görgő kerék x1
• M3 x 10 mm -es anyák és csavarok x 20 (vagy több, ha elvesznek)
• 6 cellás AA elemtartó x 1 (nincs szükség 12 V-os elem vagy Li-Po csomag használata esetén)
• Szervo motor x 1 (opcionális)
• M2 x 25 mm -es anyák és csavarok x (motorok rögzítéséhez)
• Váltókapcsoló x 1
• Szigetelt vezeték (csatlakozásokhoz)

Motorpajzs esetén:

Eszközök:

• Forrasztópáka + huzal
• Vas
• Mini fúró vagy kézi fúró
• Gumi kézi kesztyű
• Fémradír
• Kis műanyag tartály
• Több méter (teszteléshez)
• Alkoholos filc

Szükséges vegyszerek:

• FeCl3 por VAGY oldat
• Aceton vagy hígító (körömfesték eltávolító is használható)

Alkatrészek:

• Kétoldalas réz borítású tábla
• Fényes papír vagy fotópapír
• 16 tűs IC aljzat x 2
• 14 tűs IC aljzat x 2
• L293D motorvezérlő IC x 2
• 74HC04 NOT kapu IC x1
• Elektrolit kondenzátorok: 100uf, 10uf, 47uf (mindegyik X 1)
• 0,1uf kerámia kondenzátor x 2
• 7805 feszültségszabályozó IC x 1
• Női fejléc hosszú csap X 1
• Női fejléc rövid csap x1
• Férfi fejléc X 1
• Csavaros sorkapcsok (2 tűs 3,5 mm -es távolság) x 6
• LED x 1
• Ellenállás (220 ohm - 330 ohm bármelyik megteszi) x 1

2. lépés: Az alváz

A robotok motorjainak, kerekeinek, érzékelőinek stb. Felszereléséhez szükségünk van egy alvázra, amely mindent a helyén tart, és ez lesz a robot fő teste. Ahelyett, hogy vettem volna egyet, úgy döntöttem, hogy magam készítek olyat, amelyre könnyen felszerelhetem a szükséges alkatrészeket, és szükség esetén módosíthatom. Elmentem akrillal, hogy professzionális megjelenést nyújtsak.

Mielőtt ténylegesen rajzoltam volna az alvázat a számítógépen, tollat és papírt használtam, és rajzoltam egy durva vázlatot minden méréssel és mérettel. Ez volt az első alkalom, hogy akrillal dolgoztam, így kissé zavart voltam a paraméterek és a tervezés miatt, de néhány próbálkozás után és az "oomlout" által közzétett Instructable hivatkozása után ez már nem volt nehéz feladat.

A végső terv az Inkscape -ben készült és lézervágásra küldték.

Most le kell töltenie a fájlokat, és exportálnia kell a szolgáltató által kért formátumban, és le kell vágnia. A ''.svg "fájl az Inkscape, a".cdr "pedig a Corel draw.

Az InkScape letöltési linkje:

Fájlok letöltéséhez:

3. lépés: Indítsuk el az összeszerelést

Gyűjtse össze a lézervágott alkatrészeket és a fent említett eszközöket és anyagokat.

4. lépés: Először készítse elő motorjait

Ahhoz, hogy a robot mozogjon, szükség van valamilyen működtetőelemre. Hajtóműként hajtóműves egyenáramú motorokat fogunk használni.

Két különböző színű (kb. 5-6 hüvelyk hosszú) huzalokat forraszt a motorokhoz. A polaritás ellenőrzéséhez csatlakoztassa a vezetékeket az akkumulátorhoz, és ellenőrizze a centrifugálást. Ha a motorok ellentétes irányban forognak, cserélje ki a vezetékeket.

5. lépés: Ideje mindent megcsavarni és csavarni

Kezdje azzal, hogy az oldalsó lemezeket az alsó alaplemezhez rögzíti a nyílásokba helyezve. Helyezzen egy anyát a T-horonyba, és helyezzen be csavart az alsó lemez lyukából, és csavarhúzóval rögzítse. Ügyeljen arra, hogy ne rögzítse túl szorosan, különben eltörheti az akrilt. Ellenőrizze a lemezek tájolását (motoroldallal lefelé, az ábrán látható módon).

Ezután rögzítse a motorokat, a görgőkereket, az előlapot, az elemtartót és végül a felső lemezt

Ha nagy szervo motort szeretne elhelyezni, akkor közvetlenül csavarja be az adott nyílásba, vagy mikroszervó szereléséhez először rögzítse a szervólemezt, majd a szervomotort

Rögzítse a kerekeket a motorokhoz

Csatlakoztassa a kapcsolót az akkumulátorhoz az ábrán látható módon, és csavarja be a helyére

Végül csavarja be az arduino/ arduino mega VAGY Raspberry pi -t

És kész!

6. lépés: A motorpajzs/ a motorvezérlő áramkör

A motorok a robot hajtóművei, amelyek működtetéséhez több erőre van szükségük, amit a mikrokontrollerünk nem tud biztosítani, így a közvetlenül hozzá csatlakoztatás biztosan megsütheti. A motorok áramellátásához, irányának és sebességének szabályozásához szükségünk van egy H-hídra. Mi az a H-híd és hogyan működik? Azt hiszem, ez a videó választ ad a kérdésedre: Videó (a videó nem az enyém)

Ha úgy gondolja, hogy mindent saját maga csinál, akkor fontolja meg a motorvezérlő áramkör önálló elkészítését is, ahelyett, hogy készen állna. Mivel Arduino táblát használok, úgy döntöttem, hogy motorvédőt készítek a kitörő tábla helyett.

A pajzs előnye a kitörő táblával szemben, hogy könnyen bedugható az Arduino tábla tetejére, ami helyet takarít meg, és a kábelezés egyszerűvé válik, és kevesebb rendetlenség keletkezik.

Készítettem egy kétoldalas NYÁK -ot (nyomtatott áramköri lapot) a pajzs elkészítéséhez, mivel a PCB egyetlen rétege nem volt elegendő az összes csatlakozáshoz. A "Festékátvitel" módszert használtam a NYÁK elkészítéséhez.

Ha nem tudja, hogyan kell PCB -t készíteni, akkor ne aggódjon, leírom az elkészítésének minden lépését.

7. lépés: Az áramkör tervezése

Mielőtt saját egyedi NYÁK lapot készítene, meg kell terveznie a NYÁK elrendezését. Megtervezheti az elrendezést egy tisztességes NYÁK -tervező szoftverrel. Számomra a következők a legjobb NYÁK -tervező szoftverek.

• Autodesk EAGLE
• Fritzing

A motorpajzs elkészítéséhez csak le kell töltenie a fájlokat a következő lépésekben, és kövesse az utasításokat.

8. lépés: A NYÁK -elrendezés nyomtatása

Mivel kétoldalas NYÁK -ot készítünk, két rétegre lesz szükségünk: 1. Felső réteg 2. Alsó réteg.

Töltse le a pdf fájlokat, és nyomtatja ki őket külön -külön bármilyen fényes papírra (magazinpapír is), lézernyomtatóval.

A tintasugaras nyomtatók nem működnének, mivel a tinta vízben oldódik, így nem fogja átvinni a tintát a NYÁK lapra.

Tippek:

• Nyomtatás előtt állítsa a nyomtatót nagy felbontásra
• Nyomtatás előtt válassza ki a tényleges méret opciót

Miért van szükségünk papírra és festékre a PCB gyártásához?

Amint korábban említettük, az összeállításhoz használt módszert festékátvitelnek nevezik.

Hogyan működik:

1. Először a tábla elrendezését nyomatja fényes papírra lézernyomtatóval.
2. A nyomtatóban használt festék nem más, mint műanyag, amely megolvad és tapad a papírhoz.
3. Most vas segítségével helyezze át a festéket a rézburkolatú táblájára, azaz újra felolvasztja a festéket, és ragaszkodik a rézhez.
4. A tinta védőrétegként szolgál a réz rész eltakarására, amelyet nem szabad maratni.
5. Mivel a marató oldat csak fémmel működik, tintával nem, a tintát a NYÁK réz oldalára kell átvinni úgy, hogy a nyomtatott áramköri lap bizonyos mintája bekarcolódjon, és a tintás rész ne.

9. lépés: Vágja le és tisztítsa meg a rézburkolatot

• Vegye ki a nyomtatott áramkört, és jelölje meg a táblán a pontokat, hogy rajzoljon vonalakat és vágja le őket. A vágáshoz Dremel vagy fémfűrészt használhat.
• Vágás után tisztítsa meg a táblát némi szappannal és fém súrolóval, amíg a tábla szépnek és fényesnek tűnik.

A tábla tisztítása eltávolítja az oxidréteget, a szennyeződést és a zsírt, és friss rézréteget tesz ki, amelyre a festék szilárdan tapadhat.

10. lépés: A festék átvitele a táblára

1. Vegye ki a nyomtatás bármelyik rétegét (alsó vagy felső tükrét), és helyezze a rézbe burkolt oldalra nyomtatott oldalával lefelé.
2. Igazítsa a táblát és a nyomtatást. A nyomtatott NYÁK -elrendezés vasalásához használjon vasalót a táblához.
3. A nyomtatott elrendezés vasalása átviszi a tintát a papírról a NYÁK lapra.

Tippek:

• Állítsa a vasalót a legmagasabb hőmérsékletre (vastag papír esetén) vagy közepesre
• Az állandó hőellátás érdekében helyezze a vasalót a táblára, és nyomjon rá 1-2 percig.
• Óvatosan mozgassa a vasalót a papíron körülbelül 2-3 percig.
• Győződjön meg arról, hogy a sarkok és az oldalak megfelelő hővel vannak ellátva

Az egész folyamat körülbelül 5-6 percet vesz igénybe (a papír vastagságától és a hőmérséklettől függően több vagy kevesebb is lehet).

11. lépés: A tábla papírjának eltávolítása

A hőkezelés után áztassa a táblát egy csapvízzel ellátott tartályba körülbelül 5-7 percig. Ügyeljen arra, hogy megvárja, amíg a táblán lévő papír nedves lesz, majd óvatosan dörzsölje, nehogy eltávolítsa a tintát, miközben lehúzza a papírt. tábla.

12. lépés: A második réteg

Itt az ideje elkészíteni a második réteget. Mivel ez egy kétoldalas NYÁK, a felső és az alsó réteget tökéletesen kell igazítani, különben az eredmények nem kívánatosak. A két réteg összekapcsolásához vias -t kell használni.

A NYÁK -gyártók rendelkeznek olyan gépekkel, amelyek pontosan össze tudják igazítani a két réteget. De hogyan végezhetünk ilyen precíz munkát otthon? Szóval kitaláltam egy trükköt, amely megoldja ezt a problémát. A két réteg összehangolásához kövesse az alábbi lépéseket:

1. Fúrjon lyukakat a NYÁK sarkában az első réteg segítségével.
2. Vegye ki a második réteg nyomatát, és készítsen lyukakat ugyanabban a helyen, mint az előző rétegben.
3. Igazítsa a táblát és a nyomatot úgy, hogy a fény áthaladjon az összes lyukon.
4. Ragassza le az oldalakat valamilyen maszkolószalaggal, és végezze el ugyanazt a hőkezelést. Áztassa be a táblát vízbe, és távolítsa el a papírt

13. lépés: A pályák rögzítése

Néha a festék nem kerül megfelelően át a táblára, ami néhány hiányos csatlakozáshoz vezet.

A probléma megoldásához vegyen egy hegyes, állandó jelzőt, és rajzolja le a hiányos nyomokat.

14. lépés: A tábla maratása

Különböző típusú maratási oldatok léteznek, de a leggyakoribb a vas -klorid. Kapható por alakban vagy oldat formájában.

A megoldás elkészítéséhez:

1. Vegyünk egy műanyag edényt kevés vízzel. (kb 1,5 csésze).
2. Adjunk hozzá 2-3 evőkanál FeCl3-at és jól keverjük össze. (a vizet mindig enyhe keverés mellett adjuk hozzá)

Vegyi anyagokkal való munkavégzés során ügyeljen arra, hogy viseljen kesztyűt és jól szellőző helyen legyen.

Helyezze a táblát az oldatba körülbelül 20-30 percre. Kb. 20 - 30 perc elteltével vegye ki a tartályból, ha hosszú ideig hagyja, akkor maratja a tintával védett területet, ezért kérjük, vegye ki, ha elkészült.

A maratás után öblítse le vízzel a táblát.

15. lépés: Vegye ki a festéket

A festék eltávolításához használhat acetont vagy hígítót (a körömfesték eltávolító is megfelelő). Vegyen békét pamutból vagy nedves ruhából, és áztassa be hígítóval/acetonnal. Dörzsölje le a festéket, és tisztítsa meg a táblát vízzel.

És megvan az otthoni "Kétoldalas NYÁK".

16. lépés: A lyukak fúrása

Fúrjon lyukakat mini függőleges fúróval vagy kézi fúróval.

Használjon 1 mm -es fúrót a csavaros csatlakozók és a feszültségszabályozó lyukainak fúrásához, és 0,8 mm -es fúrót a többi lyukhoz

Fúrás után tisztítsa meg a port.

17. lépés: Itt az ideje a forrasztásnak

A forrasztás előtt győződjön meg róla, hogy az elrendezés nyomtatott példányát magánál tartja referenciaként és ismeri az alkatrészek elhelyezését. Kezdje azzal, hogy forrasztja az üvegeket úgy, hogy vezetéket vezet át a lyukakon, és forrasztja mindkét oldalon, vágja le a felesleges huzalt. A többi alkatrész forrasztása előtt használjon multimétert, és ellenőrizze a felső és alsó réteg nyomvonalainak folytonosságát, és ellenőrizze, nincs-e rövidzárlat a forrasztás után."

A többi alkatrész forrasztása. Ellenőrizze az alkatrészek polaritását és elhelyezését.

18. lépés: Ellenőrizze az áramkört

Mielőtt az IC -ket a konnektorba helyezi, és bekapcsolja az áramkört, győződjön meg arról, hogy nincs -e rövidzárlat, és ellenőrizze a feszültséget a megfelelő érintkezőkön. Ha minden rendben van, helyezze be az IC -ket, és kapcsolja be az áramkört.

19. lépés: A motorvezérlő telepítése és tesztelése

A pajzs szorosan illeszkedik az Arduino tábla tetejére, és az áramkört ellenőrzik, így az áramellátás nem jelent problémát.

A tesztelés előtt nézzük meg a motorpajzs szerkezetét és jellemzőit.

Szerkezet és jellemzők:

• Két L293D H-híd IC-t használ négy motor vezérlésére.
• 74HC04 inverteres IC a h-hidak vezérléséhez használt csapok számának csökkentésére.
• Külön +5V és GND sín.
• Csapok 4 szervomotor felszerelésére, külön tápcsővel
• Váltás a tábla alaphelyzetbe állításához
• A 4 motor vezérlése után is maradt digitális tüskék száma: 6 (közülük 2 PWM)

Az áramkör tesztelése:

Csatlakoztasson két motort az M1 és M2 csavaros kapocskimenethez, csatlakoztassa a tápáramkört és táplálja az áramkört 9-12 V egyenáramú tápegységgel (polaritását és csatlakoztatását lásd az ábrán). Miután feltöltötte a TEST vázlatot az arduino kártyára, csatlakoztassa a motorháztetőt, és kapcsolja be az áramellátást.

A második motorvezérlő teszteléséhez csatlakoztassa a motorokat az M3 és M4 -hez, és cserélje ki a PIN -kódokat ezekkel a kódban

• BalEN = 3
• Bal billentyű = 2
• JobbEN = 5
• RightPin = 6

20. lépés: Mozdítsuk el

Itt az ideje, hogy életre keltse robotját

Most már rendelkezik egy robottal, amelyen minden szükséges alkatrész telepítve van, készítsünk egy egyszerű projektet annak segítségével, hogy elképzelhessük, milyen gyorsan prototípusokat készíthet pár perc alatt minden gond és rendetlenség nélkül.

Az akadályokat elkerülő robot lesz a legjobb a kezdéshez. Szóval készítsük el.

Szükséges alkatrészek:

1. HC -SR04 Ultrahangos érzékelő
2. Mikro szervomotor (ha nincs telepítve)
3. Néhány vezeték

Csatlakozások:

• Csatlakoztassa az érzékelő Vcc és GND érintkezőjét +5V, illetve GND -hez
• Csatlakoztassa a Trigger csapot az A1 -hez és az Echo pin -t az A2 -hez az arduino -n
• Helyezze a J5 jumpert a pajzsra, és csatlakoztassa a szervót a szervo sín 10 -es csapjához (lásd az ábrát)
• Szerelje fel az érzékelőt a szervóra

Töltse fel az alábbi vázlatot az arduino táblájára, és nézze meg robotját, elkerülve az akadályokat.

Így néhány perc alatt elkészített egy egyszerű autonóm robotot.

21. lépés: A vége

Végeztél!

Élvezze a játékot a robotjával, és készítsen szórakoztató projekteket vele. Különféle érzékelők és fejlesztő táblák állnak rendelkezésre, amelyek könnyen használhatók és érthetők, használja őket, hogy a kívánt módon mozogjon.

És ha még nem ismeri a robotikát, javaslom, hogy próbálja ki a bevezető részben ismertetett néhány alapvető projektet.

Ennyi erre az Instructable -re. Remélem, érdekesnek találta.

Ha kétségei/kérdései vannak az építéssel kapcsolatban, kérdezzen bátran. Köszönöm a megtekintést:)