Arduino -д зориулсан робот зурах: 18 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:03

Тэмдэглэл: Надад хэвлэмэл хэлхээний самбар ашигладаг, бүтээхэд хялбар, IR саадыг илрүүлдэг энэхүү роботын шинэ хувилбар бий. Үүнийг https://bit.ly/OSTurtle дээрээс үзээрэй

Би энэ төслийг өсвөр насны эмэгтэйчүүдэд STEM сэдвээр танилцуулах зорилготой ChickTech.org-т зориулсан 10 цагийн семинарт зориулан зохион бүтээсэн. Энэхүү төслийн зорилго нь:

• Бүтээхэд хялбар.
• Програмчлахад хялбар.
• Сонирхолтой зүйл хийлээ.
• Хямд өртөгтэй тул оролцогчид гэртээ хүргэж өгөөд үргэлжлүүлэн сурч болно.

Эдгээр зорилгыг харгалзан дизайны хэд хэдэн сонголтыг энд оруулав.

• Програмчлалын хялбар байдлыг хангах үүднээс Arduino нийцтэй.
• АА батерейны хүч чадал, өртөг, бэлэн байгаа эсэх.
• Нарийвчлалтай хөдөлгөөн хийхэд зориулагдсан stepper мотор.
• Өөрчлөлтийг хялбарчлахын тулд 3D хэвлэсэн.
• Мэлхий график ашиглан үзэг зурж сонирхолтой үр дүнг гаргана.
• Нээлттэй эх сурвалжтай тул та өөрөө үүнийг хийх боломжтой болно!

Миний хийхийг хүссэн зүйлд хамгийн ойрхон ирсэн робот энд байна: https://mirobot.io. Надад лазер таслагч байхгүй, Англиас тээвэрлэлт хийх нь хориотой байсан. Надад 3D принтер байгаа болохоор энэ нь хаашаа явж байгааг харж байгаа байх…

3D принтер байхгүй байгаа нь танд саад болж болохгүй. Та www.3dhubs.com дээрээс танд туслах хүсэлтэй нутгийн хобби сонирхогчдыг олох боломжтой

Энэ нь маш их хөдөлмөр зарцуулсан боловч энэ нь хэрхэн болсныг баяртай байна. Тэгээд би явцын дунд нэлээд зүйл сурсан. Та юу гэж бодож байгаагаа надад хэлээрэй!

Алхам 1: эд анги

Роботыг хүчээр удирдах, жолоодох, удирдах хэд хэдэн арга байдаг. Таны гар дээр ажиллах боломжтой өөр өөр хэсгүүд байж болно, гэхдээ эдгээр нь миний сайн туршиж үзсэн хэсгүүдийг харуулсан болно.

Электроник:

• 1- Arduino UNO эсвэл түүнтэй адилтгах adafruit.com/products/50

  Adafruit бол АНУ -ын жинхэнэ Arduinos үйлдвэрлэгч юм! Тэднийг эх сурвалжаас нь аваарай

• 2- Араа бүхий 5V Stepper- adafruit.com/products/858
• 1- ULN2803 Darlington Driver - adafruit.com/products/970
• 1- Хагас хэмжээтэй талхны самбар- adafruit.com/products/64

• 12- Эрэгтэй, эрэгтэй үсрэгчид- adafruit.com/products/1956

  Хамгийн багадаа хоёр нь 6 "байх ёстой, бусад нь 3" байж болно

• 1- Бичил servo- adafruit.com/products/169
• 1- Эр зүү толгой- digikey.com/short/t93cbd
• 1- 2 x AA эзэмшигч- digikey.com/short/tz5bd1
• 1 -3 x AA эзэмшигч- digikey.com/short/t5nw1c
• 1 -470 uF 25V конденсатор-www.digikey.com/product-detail/en/ECA-1EM471/P5155-ND/245014
• 1 -SPDT слайд шилжүүлэгч -www.digikey.com/product-detail/en/EG1218/EG1903-ND/101726
• 1- USB микро кабель
• 5 - АА батерей

Техник хангамж:

• 2- 1 7/8 "ID x 1/8" O-ring- mcmaster.com/#9452K96
• 1- Кастер 5/8 "агуулсан- mcmaster.com/#96455k58/=yskbki
• 10- М3 х 8мм хэмжээтэй тогоо толгой шураг- mcmaster.com/#92005a118/=z80pbr
• 4- M3 x 6mm хавтгай толгойтой шураг- mcmaster.com/#91420a116/=yskru0
• 12- M3 самар- mcmaster.com/#90591a250/=yskc6u3D
• 2 - 1/4 "утас нь 4-20 эрэг үүсгэдэг

Хэвлэсэн хэсгүүд (хэрэв танд принтер байхгүй бол www.3dhubs.com хаягийг үзнэ үү):

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

  • 1 x Бөмбөг агуулсан кастер
  • 1 x явах эд анги
  • 2 x Дугуй
  • 2 x Stepper хаалт
  • 1 x Үзэг эзэмшигч / servo хаалт
  • 1 х үзэг хүзүүвч
• Би бага нарийвчлалтай, 100% бөглөх, ямар ч дэмжлэггүй ашигладаг. Энэ нь 4 цаг орчим хэвлэх боломжтой.

Хангамж:

• Филлипс шураг жолооч
• Халуун цавуу буу
• Дижитал олон метр
• Хурц хутга
• Crayola өнгийн маркерууд

Алхам 2: Firmware -ийг флаш болгох

Барилгын ажилд хэт хол орохоосоо өмнө туршилтын програмыг микроконтроллер дээр ачаалж үзье. Туршилтын програм нь хайрцгийг зурдаг тул бид зөв чиглэл, хэмжээсийг шалгаж болно.

1. Arduino програм хангамжийг www.arduino.cc/en/Main/Software дээрээс татаж авна уу
2. Arduino програмыг нээнэ үү.

3. Хавсаргасан зип файлыг татаж аваад Arduino ноорог номын байршилд задлаарай.

   Та энэ байршлыг Arduino IDE дээрээс олж (эсвэл өөрчилж) болно: [Файл] -> [Тохиргоо] -> "Sketchbook байршил"

4. Туршилтын тоймыг ачаална уу: [Файл] -> [Ноорог дэвтэр] -> [TIRL_Arduino_TEST]
5. USB кабелиар Arduino -г компьютерт холбоно уу.

6. Arduino IDE дээр:

   1. Самбарын төрлийг тохируулна уу: [Багаж хэрэгсэл] -> [Самбар] -> Таны самбарын төрөл.
   2. Цуваа портыг тохируулна уу: [Багаж хэрэгсэл] -> [Порт] -> Ихэвчлэн хамгийн сүүлд жагсаасан жагсаалт.
7. Сумны дүрс ашиглан ноорог байршуулна уу.

Хэрэв танд ямар нэгэн асуудал байгаа бол www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting хаягаар орж тусламж авна уу.

Алхам 3: Үзэг эзэмшигч ба зай эзэмшигч

1. Явах эд ангийн дээд талд самар оруулна уу (Зураг 1). Та тэдгээрийг дарах хэрэгтэй болж магадгүй юм.
2. Явах эд ангийн дээд талд Servo хаалт бүхий үзэг эзэмшигчийг суулгана уу (Зураг 2 & 3).

3. 3Mx6mm хавтгай толгойтой шураг ашиглан явах эд ангиудын доод хэсэгт батерейны бэхэлгээг холбоно уу (Зураг 4)

   • Arduino -г самбар дээрх зохицуулагчаар зөв ажиллуулахын тулд танд дор хаяж 5xAA хэрэгтэй. Зургаа нь бас ажиллах болно, тиймээс би хоёр талдаа аль ч хэмжээтэй нүхийг оруулсан болно.
   • Та жинг кастер руу шилжүүлэхийг хүсч байгаа тул 3xAA -ийг ар тал руу нь тавь.
   • Тууз нь тэгш өнцөгт кабелийн шугамд хамгийн ойр байхаар эзэмшигчдийг чиглүүл.
4. Батерейны кабелийг тэгш өнцөгт кабелиар дамжуулна (Зураг 4).
5. Нөгөө батерейны эзэмшигчийг давтана уу.

Тэмдэглэл: Тодорхойлоогүй бол эрэгний үлдсэн хэсэг нь 3Mx8 мм хэмжээтэй хайруулын тавган эрэг юм

Алхам 4: Stepper Backets

1. Шатны хаалтанд самар оруулж, явах эд ангийн дээд хэсэгт боолтоор бэхлээрэй (Зураг 1).
2. Stepper -ийг хаалтанд оруулаад боолт, самараар бэхлээрэй.
3. Нөгөө хаалтанд давтана уу.

Алхам 5: Кастер

1. Бөмбөг агуулсан холхивчийг кастер руу оруулна.

   Хүчээр бүү оруулаарай, эс тэгвээс энэ нь эвдэрнэ. Шаардлагатай бол материалыг зөөлрүүлэхийн тулд үс хатаагч эсвэл халуун буу ашиглана уу

2. Кастерийг зай эзэмшигчийн урд талын явах эд ангийн доод талд бэхлээрэй.

Би гантиг гэх мэт бусад дугуй объектуудыг туршиж үзсэн боловч гөлгөр, хүнд жин нь сайн ажилладаг юм шиг санагддаг. Хэрэв танд өөр диаметр хэрэгтэй бол openScad файлыг (https://www.thingiverse.com/thing:1052674) өөрт байгаа зүйлдээ тохируулан засварлаж болно.

Алхам 6: Breadboard ба тархи

1. Цахилгааны төмөр замын аль нэгийг хурц хутгаар арилгаж, доод наалдамхай хэсгийг хайчилж ав (Зураг 1).

   Нэг төмөр замын гадна ирмэг дээр хүч (улаан), нөгөө нь сөрөг (хөх) байна. Би эхний хавсралтыг хадгалж байгаа бөгөөд энэ нь схем, зурагтай тохирч байх болно. Хэрэв та нөгөөг нь ашигладаг бол утсыг нь тохируулаарай

2. Талхны хавтанг явах эд ангиудын дээгүүр барьж, ирмэгийг нь огтлолцсон газраа тэмдэглээрэй (Зураг 2).
3. Шулуун ирмэгийг ашиглан (салгасан цахилгаан төмөр зам гэх мэт) шугамыг тэмдэглээд арын хэсгийг нь таслана (Зураг 3).
4. Талхны хавтанг явах эд анги дээр тавиурыг ил цавуунд хүрэх замаар байрлуулна уу (Зураг 4).
5. 4-20 эрэг ашиглан Arduino-ийг явах эд ангийн нөгөө талд бэхлээрэй (Зураг 5).

Алхам 7: Конденсатор ба эд анги байрлуулах

1. Дарлингтоны жолооч, цахилгаан унтраалгыг талхны тавцан дээр тавь (Зураг 1).

   • Би дараах зүйлсийг тэмдэглэхийн тулд улбар шар өнгийн цэгүүдийг нэмж оруулав.

     • Дарлингтоны жолоочийн 1 -р зүү
     • Микротроллерын батерейны зүү. Цахилгаан унтраалгын "асаалттай" байрлал.
2. Шаардлагатай бол конденсаторын залгуурыг хайчилж ав (урт нь сөрөг байна) (Зураг 2).
3. Талхны самбар дээрх конденсаторыг зөв төмөр замд оруулна уу (Зураг 3).

Алхам 8: Эрчим хүч

1. Баруун гар талын батерейны тусламжтайгаар: Улаан шугамыг цахилгаан унтраалгын эхний зүү рүү холбоно уу (Зураг 1).
2. Хар тугалгыг микроконтроллер ба дарлингтоны чипний хоорондох хоосон эгнээ рүү холбоно уу (Зураг 1).
3. Зүүн гар талын батерейны тусламжтайгаар: Улаан шугамыг нөгөө батерейны хар тугалгатай ижил эгнээнд холбоно уу (Зураг 2).
4. Хар шугамыг талхны сөрөг төмөр замтай холбоно уу (Зураг 2).

5. Микроконтроллерт тэжээлийг холбоно уу.

   1. Эерэг төмөр замаас зайны зүү хүртэлх улаан холбогч (улбар шар цэг, Зураг 3).
   2. Сөрөг төмөр замаас "G" гэж тэмдэглэгдсэн зүү хүртэлх хар холбогч (Зураг 4).
6. Батерейг суулгаад тэжээлээ асаана уу (Зураг 5).
7. Та хянагчийн ногоон, улаан гэрэл асч байгааг харах ёстой (Зураг 6).

Алдааг олж засварлах:

• Хэрэв микроконтроллерийн гэрэл асахгүй бол шууд цахилгааныг унтрааж, алдааг олж засварлана уу.

  • Батерейг зөв чиглэлд суулгасан уу?
  • Батерейны байрлалыг дахин шалгаж үзээрэй.
  • Шилжүүлэгчийн байрлалыг давхар шалгах.
  • Батерейны хүчдэлийг шалгахын тулд олон метр ашиглана уу.
  • Цахилгаан төмөр замын хүчдэлийг шалгахын тулд олон метр ашиглана уу.

Алхам 9: Stepper Power

Микроконтроллерт хүч чадал байгаа бол stepper -ийн цахилгааныг дуусгая.

1. Зүүн дээд дарлингтон зүүгээс цахилгаан холболтын сөрөг тал руу хар холбогчийг холбоно уу (Зураг 1).
2. Зүүн доод дарлингтон зүүгээс цахилгаан холбогчийг цахилгаан шугамын эерэг тал руу холбоно уу (Зураг 1).
3. Дарлингтоны зүүн доод булнаас улаан холбогчийг дарлингтоны баруун талд нэг эгнээ холбоно уу (Зураг 2).
4. Stepper -ийн цагаан JST холбогчдод зүү толгой оруулах (Зураг 2).

Алхам 10: Stepper Control Signals

Микроконтроллер нь дарлингтоны массивт 5 вольтын дохиог өгдөг бөгөөд энэ нь stepper ороомог руу VCC өгдөг.

1. Дарлингтон драйвер дээрх газардуулгын дэргэд зүүгээр эхэлж улбар шар, шар, ногоон, цэнхэр утсыг дарааллаар нь суулгаарай (Зураг 1).

2. Дараах ардуино тээглүүрүүдийг холбоно уу (Зураг 2):

   1. улбар шар - Дижитал зүү 4
   2. шар - Дижитал зүү 5
   3. ногоон - Дижитал зүү 6
   4. цэнхэр - Дижитал зүү 7

3. Дарлингтон руу буцаж очоод бусад гишүүний урвуу үсрэлтийг бусад хүмүүсийн эсрэг хийнэ.

   хөх, ногоон, шар, улбар шар (Зураг 3)

4. Дараах ардуино тээглүүрүүдийг холбоно уу (Зураг 4):

   1. цэнхэр - Дижитал зүү 9 (8 -р зүү нь servo -д сүүлд ашиглагддаг).
   2. ногоон - Дижитал зүү 10
   3. шар - Дижитал зүү 11
   4. улбар шар - Дижитал зүү 12

Алхам 11: Stepper Coil Connections

Stepper -ийн цагаан JST холбогч нь зүү толгой дээр бэхлэгддэг. Улаан тугалга нь хүч чадал бөгөөд бидний өмнө суулгасан улаан цахилгаан холбогчтой таарч байх ёстой (Зураг 1).

Бүх өнгө нь дарлингтоны эсрэг талын микроконтроллерын үсрэгчтэй тохирч байх ёстой.

Алхам 12: Servo

1. Сервогийн эвэрийг цагийн зүүний дагуу эргүүлж, эвэрээ хэвтээ байрлуулна (Зураг 1).
2. Сервог эзэмшигчид холбож, эвэр нь баруун талын хажуу тийш чиглэв (Зураг 1).
3. Бор (газар), улаан (5В хүч), цагаан (дохио) холбогчийг servo холбогч руу холбож, servo утасны өнгөнд тохирно (Зураг 2).
4. Цахилгаан болон газрын үсрэгчийг Arduino дээрх 5V толгойтой холбоно уу (Зураг 3).
5. Цагаан дохионы утсыг Arduino Digital Pin 8 -т холбоно уу (Зураг 4).

Алхам 13: Дугуй

1. Дугуйны ирмэг дээр резинэн цагираг байрлуулна уу (Зураг 1).

2. Хэрэв тэнхлэг дээрх зангилааны бэхэлгээ сул байвал та 3M шураг ашиглан бэхэлж болно (Зураг 2).

   Үүнийг хэт чангалж болохгүй, эс тэгвээс та хуванцарыг хуулна

Алхам 14: Туршилт

Та 2 -р алхам дээр firmware -ийг аль хэдийн байршуулсан гэж найдаж байна. Хэрэв үгүй бол үүнийг одоо хийгээрэй.

Туршилтын програм хангамж нь квадратыг дахин дахин зурдаг тул бид чиглэл, нарийвчлалыг шалгаж болно.

1. Роботыг тэгш, хавтгай, нээлттэй гадаргуу дээр тавь.
2. Цахилгаан асаана уу.
3. Роботоо дөрвөлжин зурахыг ажиглаарай.

Хэрэв та микроконтроллер дээр гэрэл харагдахгүй байгаа бол буцаж очоод 8 -р алхам дээрх шиг хүчийг алдаарай.

Хэрэв таны робот хөдлөхгүй байгаа бол 9 -р алхам дахь дарлингтоны жолоочийн тэжээлийн холболтыг дахин шалгана уу.

Хэрэв таны робот тогтворгүй хөдөлж байгаа бол 10 -р алхам дахь микроконтроллер ба дарлингтоны драйверын холболтыг дахин шалгана уу.

Алхам 15: Калибровк хийх

Хэрэв таны робот ойролцоогоор дөрвөлжин хэлбэрээр хөдөлж байгаа бол цаас тавьж үзэг хийх цаг болжээ.

Дугуйны диаметр (Зураг 1) ба дугуйны суурийг (Зураг 2) миллиметрээр хэмжинэ.

Код дээрх таны тохируулгын тохиргоо дараах байдалтай байна.

float wheel_dia = 63; // мм (өсөлт = эргэлт)

float wheel_base = 109; // мм (өсөлт = спираль) int steps_rev = 128; // 16x хурдны хайрцагт 128, 64x хурдны хайрцагт 512

Би дугуйны хэмжсэн диаметрийг 65 мм -ээр эхлүүлсэн бөгөөд алхам тутамд хайрцгийг гадагш эсвэл цагийн зүүний дагуу эргүүлж байгааг харж болно (Зураг 3).

Эцэст нь би 63 мм -ийн үнэд хүрсэн (Зураг 4). Араа сормуусны улмаас угаасаа зарим нэг алдаа байсаар байгааг та харж байна. Сонирхолтой зүйл хийх хангалттай ойрхон байна!

Алхам 16: Үзэг өргөх, доошлуулах

Бид servo -ийг нэмсэн боловч үүгээр юу ч хийгээгүй. Энэ нь үзэгийг дээш өргөх, буулгах боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр робот зураг зурахгүйгээр хөдөлж чадна.

1. Үзэг дээр үзэгний хүзүүвчийг байрлуул (Зураг 1).

   Хэрэв сул байгаа бол туузыг байрлуул

2. Серво гарыг буулгахад цаасанд хүрэх эсэхийг шалгаарай.
3. Өргөхдөө цаасанд хүрэхгүй эсэхийг шалгаарай.

Сервогийн өнцгийг эвэрийг салгаж, дахин байрлуулах эсвэл програм хангамж ашиглан тохируулж болно.

int PEN_DOWN = 20; // үзэг доош байх үед servo өнцөг

int PEN_UP = 80; // үзэг дээшлэх үед серво өнцөг

Үзэгний командууд нь:

penup ();

тавиур ();

Хэрэв та янз бүрийн хэмжээтэй үзэг ашиглахыг хүсвэл үзэг эзэмшигч (www.thingiverse.com/thing:1052725) болон үзэгний хүзүүвчийг (www.thingiverse.com/thing:1053273) зөв диаметртэйгээр өөрчлөх шаардлагатай болно.

Алхам 17: Хөгжилтэй байгаарай

Хэт их хараалын үг хэлээгүйгээр та үүнийг хийсэн гэж найдаж байна. Зааварыг сайжруулахын тулд юу тэмцсэнээ надад хэлээрэй.

Одоо судлах цаг болжээ. Хэрэв та туршилтын тоймыг харвал би танд "Мэлхий" гэсэн стандарт тушаалуудыг өгсөн болно.

урагш (зай); // миллиметр

арагш (зай); зүүн (өнцөг); // баруун градус (өнцөг); penup (); тавиур (); хийсэн (); // зайгаа хэмнэхийн тулд stepper -ийг суллана уу

Эдгээр тушаалуудыг ашигласнаар та цасан ширхэг зурах, нэрээ бичихээс эхлээд юу ч хийх боломжтой байх ёстой. Хэрэв танд эхлэхэд ямар нэгэн тусламж хэрэгтэй бол дараахь зүйлийг шалгаарай.

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

Алхам 18: Бусад платформууд

Энэ роботыг a ашиглан хийж болох уу?

Тийм ээ! Энэ платформ нь маш уян хатан байдаг. Та голчлон явах эд ангиудыг өөрчлөх хэрэгтэй болно.

Би үүнийг Raspberry Pi (Зураг 1) болон Adafruit Trinket ашиглан хийсэн (www.instructables.com/id/Low-Cost-Arduino-Compatible-Drawing-Robot/) (Зураг 2).

Та юу бодож байгаагаа надад хэлээрэй!