Piešimo robotas „Arduino“: 18 žingsnių (su paveikslėliais)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Pastaba: turiu naują šio roboto versiją, kuri naudoja spausdintinę plokštę, yra lengviau kuriama ir turi IR kliūčių aptikimo funkciją! Patikrinkite tai

Šį projektą sukūriau 10 valandų trukmės seminarui, skirtam „ChickTech.org“, kurio tikslas-supažindinti paaugles moteris su STEM temomis. Šio projekto tikslai buvo šie:

• Lengva statyti.
• Lengva programuoti.
• Padarė kažką įdomaus.
• Pigūs, todėl dalyviai galėjo parsinešti namo ir toliau mokytis.

Turint omenyje šiuos tikslus, čia buvo keletas dizaino pasirinkimų:

• Suderinamas su „Arduino“, kad būtų lengviau programuoti.
• AA baterijos energija už kainą ir prieinamumą.
• Žingsniniai varikliai užtikrina tikslų judesį.
• 3D spausdintas, kad būtų lengviau pritaikyti.
• Rašiklio piešimas su vėžlių grafika, kad būtų įdomu.
• Atviro kodo, kad galėtumėte sukurti vieną savo!

Štai robotas, kuris buvo arčiausiai to, ką norėjau padaryti: https://mirobot.io. Aš neturiu lazerinio pjaustytuvo, o gabenimas iš Anglijos buvo draudžiamas. Aš turiu 3D spausdintuvą, todėl manau, kad galite pamatyti, kur tai vyksta…

Neleiskite 3D spausdintuvo trūkumui jus atgrasyti. Vietinius mėgėjus, norinčius jums padėti, rasite adresu www.3dhubs.com

Tai pareikalavo daug darbo, bet džiaugiuosi, kaip viskas pavyko. Ir proceso metu gana daug išmokau. Leiskite man žinoti, ką manote!

1 žingsnis: dalys

Yra keletas būdų, kaip įjungti, valdyti ir valdyti robotus. Galite turėti įvairių dalių, kurios veiks, bet aš bandžiau ir pastebėjau, kad jos veikia gerai:

Elektronika:

• 1- „Arduino UNO“arba lygiavertis- adafruit.com/products/50

  „Adafruit“dabar yra JAV gaminama autentiškiems „Arduinos“! Gaukite juos iš šaltinio

• 2 pavarų 5 V žingsninis- adafruit.com/products/858
• 1- ULN2803 Darlingtono vairuotojas - adafruit.com/products/970
• 1- Pusės dydžio duonos lenta- adafruit.com/products/64

• 12- Vyrai-vyrai džemperiai- adafruit.com/products/1956

  Bent du turėtų būti 6 colių, likusieji - 3 colių

• 1- Mikro servoadafruit.com/products/169
• 1- Vyrų kaiščio antraštė- digikey.com/short/t93cbd
• 1- 2 x AA laikiklis- digikey.com/short/tz5bd1
• 1-3 x AA laikiklis- digikey.com/short/t5nw1c
• 1-470 uF 25V kondensatorius-www.digikey.com/product-detail/en/ECA-1EM471/P5155-ND/245014
• 1 -SPDT skaidrių jungiklis -www.digikey.com/product-detail/en/EG1218/EG1903-ND/101726
• 1- USB mikro kabelis
• 5 - AA baterijos

Techninė įranga:

• 2- 1 7/8 "ID x 1/8" O formos žiedas- mcmaster.com/#9452K96
• 1- ratukas 5/8 "guolis- mcmaster.com/#96455k58/=yskbki
• 10- M3 x 8 mm keptuvės galvutės varžtas- mcmaster.com/#92005a118/=z80pbr
• 4- M3 x 6 mm plokščios galvutės varžtas- mcmaster.com/#91420a116/=yskru0
• 12- M3 Nut- mcmaster.com/#90591a250/=yskc6u3D
• 2 - 1/4 "sriegio formavimo 4-20 varžtai

Spausdintos dalys (jei neturite prieigos prie spausdintuvo, apsilankykite www.3dhubs.com):

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

  • 1 x rutulinių guolių ratukas
  • 1 x važiuoklė
  • 2 x ratai
  • 2 x žingsninis laikiklis
  • 1 x rašiklio laikiklis / servo laikiklis
  • 1 x rašiklio apykaklė
• Aš naudoju mažos skiriamosios gebos, 100% užpildymo ir jokios paramos. Tai yra maždaug 4 valandų spausdinimas.

Priedai:

• Phillips atsuktuvas
• Karštas klijų pistoletas
• Skaitmeninis kelių metrų matuoklis
• Aštrus peilis
• „Crayola“spalvos žymekliai

2 veiksmas: paleiskite programinę -aparatinę įrangą

Prieš pereidami prie konstrukcijos, leiskite įkelti mikrovaldiklio bandomąją programinę -aparatinę įrangą. Bandymo programa tiesiog piešia dėžutes, kad galėtume patikrinti tinkamą kryptį ir matmenis.

1. Atsisiųskite „Arduino“programinę įrangą iš www.arduino.cc/en/Main/Software
2. Atidarykite „Arduino“programinę įrangą.

3. Atsisiųskite pridėtą ZIP failą ir išpakuokite jį į „Arduino“eskizų knygos vietą.

   Šią vietą galite rasti (arba pakeisti) „Arduino IDE“: [Failas] -> [Nuostatos] -> „Sketchbook Location“

4. Įkelkite bandymo eskizą: [Failas] -> [Sketchbook] -> [TIRL_Arduino_TEST]
5. Prijunkite „Arduino“prie kompiuterio naudodami USB kabelį.

6. „Arduino IDE“:

   1. Nustatykite plokštės tipą: [Įrankiai] -> [Lenta] -> Jūsų plokštės tipas.
   2. Nustatykite nuoseklųjį prievadą: [Įrankiai] -> [Prievadas] -> Paprastai paskutinis išvardytas.
7. Įkelkite eskizą naudodami rodyklės piktogramą.

Jei turite kokių nors problemų, pagalbos ieškokite www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting.

3 žingsnis: rašiklio ir akumuliatoriaus laikikliai

1. Įdėkite veržles viršutinėje korpuso pusėje (1 pav.). Jums gali tekti juos spausti.
2. Įdėkite rašiklio laikiklį su servo laikikliu viršutinėje korpuso pusėje (2 ir 3 pav.).

3. Pritvirtinkite akumuliatoriaus laikiklius važiuoklės apačioje, naudodami 3Mx6mm plokščius varžtus (4 pav.)

   • Norint tinkamai maitinti „Arduino“per borto reguliatorių, jums reikia bent 5xAA. Šeši taip pat tiktų, todėl iš abiejų pusių įtraukiau skylutes bet kokio dydžio.
   • Norite, kad svoris būtų nukreiptas į ratuką, todėl 3xAA padėkite į nugarą.
   • Laikiklius nukreipkite taip, kad laidai būtų arčiausiai stačiakampių kabelių.
4. Sukite akumuliatoriaus laidus per stačiakampius kabelius (4 pav.).
5. Pakartokite tai kitam akumuliatoriaus laikikliui.

Pastaba: jei nenurodyta kitaip, likę varžtai yra 3Mx8mm varžtų galvutės

4 žingsnis: žingsninės kopijos

1. Įkiškite veržlę į žingsninį laikiklį ir varžtu pritvirtinkite juos prie važiuoklės viršaus (1 pav.).
2. Įkiškite žingsnį į laikiklį ir pritvirtinkite varžtais ir veržlėmis.
3. Pakartokite tai kitam laikikliui.

5 žingsnis: ratukas

1. Įdėkite rutulinį guolį į ratuką.

   Nespauskite jo jėga, nes kitaip jis sulūš. Jei reikia, minkštinkite medžiagą plaukų džiovintuvu arba karšto oro pistoletu

2. Pritvirtinkite ratuką prie apatinės važiuoklės pusės prieš akumuliatoriaus laikiklį.

Aš bandžiau kitus apvalius objektus, tokius kaip rutuliukai, bet lygūs ir sunkūs atrodo gerai. Jei jums reikia kitokio skersmens, galite redaguoti „openScad“failą (https://www.thingiverse.com/thing:1052674), kad jis atitiktų jūsų turimą.

6 žingsnis: duonos lenta ir smegenys

1. Aštriu peiliu nuimkite vieną iš maitinimo bėgelių, perpjaudami apatinius klijus (1 pav.).

   Vienas bėgis turi galią (raudona) išoriniame krašte, kitas - neigiamas (mėlynas). Aš laikau pirmąjį priedą, ir jis atitiks schemas ir nuotraukas. Jei naudojate kitą, tiesiog atitinkamai sureguliuokite laidus

2. Laikydami duonos lentą virš važiuoklės bėgelių, pažymėkite, kur jie kerta kraštą (2 pav.).
3. Tiesiu kraštu (pvz., Nuimtu maitinimo bėgeliu) pažymėkite linijas ir perpjaukite pagrindą (3 pav.).
4. Padėkite duonos lentą ant važiuoklės taip, kad bėgeliai liestųsi su klijais (4 pav.).
5. Pritvirtinkite „Arduino“prie kitos važiuoklės pusės 4–20 varžtais (5 pav.).

7 žingsnis: Kondensatoriaus ir dalių įdėjimas

1. Įdėkite „Darlington“tvarkyklę ir maitinimo jungiklį prie duonos lentos (1 pav.).

   • Pridėjau oranžinių taškų, kad matytume, kad pažymėčiau:

     • Darlingtono tvarkyklės 1 kaištis
     • Mikrotrolio akumuliatoriaus kaištis. Maitinimo jungiklio padėtis „įjungta“.
2. Jei reikia, nukirpkite kondensatoriaus laidus (ilgesnis neigiamas) (2 pav.).
3. Įdėkite kondensatorių į tinkamus bėgius duonos lentos viršuje (3 pav.).

8 žingsnis: maitinimas

1. Su dešiniuoju akumuliatoriaus laidu: prijunkite raudoną liniją prie pirmojo maitinimo jungiklio kaiščio (1 pav.).
2. Prijunkite juodą laidą prie tuščios eilutės tarp mikrovaldiklio ir darlingtono lusto (1 pav.).
3. Su kairiuoju akumuliatoriaus laidu: prijunkite raudoną liniją prie tos pačios eilutės kaip ir kitos baterijos juodas laidas (2 pav.).
4. Prijunkite juodą liniją prie neigiamo duonos lentos bėgelio (2 pav.).

5. Prijunkite maitinimą prie mikrovaldiklio:

   1. Raudonas trumpiklis nuo teigiamo bėgelio iki akumuliatoriaus kaiščio (oranžinis taškas, 3 paveikslas).
   2. Juodas megztinis nuo neigiamo bėgelio iki kaiščio, pažymėto „G“(4 pav.).
6. Įdėkite baterijas ir įjunkite maitinimą (5 pav.).
7. Turėtumėte matyti žalias ir raudonas valdiklio lemputes (6 pav.).

Problemų sprendimas:

• Jei mikrovaldiklio lemputės neužsidega, nedelsdami išjunkite maitinimą ir pašalinkite triktis:

  • Baterijos įdėtos teisinga kryptimi?
  • Dar kartą patikrinkite akumuliatoriaus laidų padėtį.
  • Dar kartą patikrinkite jungiklio laidų padėtį.
  • Norėdami patikrinti baterijų įtampą, naudokite kelių metrų matuoklį.
  • Norėdami patikrinti maitinimo bėgių įtampą, naudokite kelių metrų matuoklį.

9 žingsnis: „Stepper Power“

Dabar, kai turite maitinimą mikrovaldikliui, baigsime laidų prijungimą prie žingsnių:

1. Prijunkite juodą trumpiklį nuo viršutinio kairiojo darlingtono kaiščio prie neigiamo maitinimo bėgio pusės (1 pav.).
2. Prijunkite raudoną trumpiklį nuo apatinio kairiojo darlingtono kaiščio prie teigiamos maitinimo bėgio pusės (1 pav.).
3. Prijunkite raudoną megztinį nuo apatinio kairiojo darlingtono kaiščio prie vienos eilutės dešinėje nuo darlingtono (2 pav.).
4. Įdėkite kaiščių antraštes baltoms žingsninio žingsnio JST jungtims (2 pav.).

10 veiksmas: žingsninio valdymo signalai

Mikrokontroleris teikia 5 voltų signalus darlingtono masyvui, o tai savo ruožtu suteikia VCC žingsninėms ritėms:

1. Pradėkite nuo kaiščio, esančio šalia darlingtono tvarkyklės įžeminimo kaiščio, ir įdėkite oranžinius, geltonus, žalius ir mėlynus laidus tokia tvarka (1 pav.).

2. Pritvirtinkite džemperius prie šių arduino kaiščių (2 pav.):

   1. oranžinė - skaitmeninis kaištis 4
   2. geltona - skaitmeninis kaištis 5
   3. žalia - skaitmeninis kaištis 6
   4. mėlyna - skaitmeninis kaištis 7

3. Grįžę prie Darlingtono, tęskite kito žingsnio megztinį atvirkščiai:

   mėlyna, žalia, geltona ir oranžinė (3 pav.)

4. Pritvirtinkite džemperius prie šių arduino kaiščių (4 pav.):

   1. mėlyna - skaitmeninis kaištis 9 (8 kaištis naudojamas pastarasis servo).
   2. žalia - skaitmeninis kaištis 10
   3. geltona - skaitmeninis kaištis 11
   4. oranžinė - skaitmeninis kaištis 12

11 veiksmas: žingsninių ritinių jungtys

Baltos žingsniuotojo JST jungtys pritvirtinamos prie kaiščio antgalio. Raudonas laidas yra galia ir turėtų atitikti raudonus elektros džemperius, kuriuos įdiegėme anksčiau (1 pav.).

Visos spalvos turi atitikti mikrovaldiklio trumpiklius, esančius priešingoje Darlingtono pusėje, išskyrus žalią, kuri atitinka rožinę žingsnelio vielą (2 pav.).

12 žingsnis: Servo

1. Sumontuokite servo signalo signalą pasukdami servo pagal laikrodžio rodyklę iki galo ir ragą horizontaliai (1 pav.).
2. Pritvirtinkite servo prie laikiklio, o ragas nukreiptas į dešinę žingsnio pusę (1 pav.).
3. Prie servo jungties pritvirtinkite rudos (įžemintos), raudonos (5 V maitinimo) ir baltos (signalinės) jungtukus, atitinkančius servo laido spalvas (2 pav.).
4. Pritvirtinkite maitinimo ir antžeminius džemperius prie žemės ir 5 V antraštę ant „Arduino“(3 pav.).
5. Prijunkite baltą signalo laidą prie „Arduino“skaitmeninio kaiščio 8 (4 pav.).

13 žingsnis: ratai

1. Uždėkite guminį sandarinimo žiedą aplink rato kraštą (1 pav.).

2. Jei stebulės tvirtinimas prie ašies yra laisvas, galite jį pritvirtinti 3M varžtu (2 pav.).

   Neužveržkite jo per daug, kitaip nuvalysite plastiką

14 žingsnis: bandymas

Tikimės, kad jau įkėlėte programinę -aparatinę įrangą 2 veiksme. Jei ne, atlikite tai dabar.

Bandomoji programinė įranga tiesiog pakartotinai piešia kvadratą, kad galėtume patikrinti kryptį ir tikslumą.

1. Padėkite robotą ant lygaus, lygaus, atviro paviršiaus.
2. Įjunkite maitinimą.
3. Stebėkite, kaip jūsų robotas piešia kvadratus.

Jei nematote mikrovaldiklio lempučių, grįžkite atgal ir pašalinkite maitinimą, kaip nurodyta 8 veiksme.

Jei jūsų robotas nejuda, 9 veiksme dar kartą patikrinkite maitinimo jungtis prie darlingtono tvarkyklės.

Jei jūsų robotas juda netolygiai, 10 veiksme dar kartą patikrinkite mikrovaldiklio ir darlingtono tvarkyklės kaiščių jungtis.

15 žingsnis: kalibravimas

Jei jūsų robotas juda apytiksliu kvadratu, laikas įdėti popieriaus ir į jį įdėti rašiklį.

Išmatuokite rato skersmenį (1 pav.) Ir rato bazę (2 pav.) Milimetrais.

Jūsų kalibravimo nustatymai kode yra:

plūdės ratas_dia = 63; // mm (padidėjimas = spiralė)

plūdės rato_bazė = 109; // mm (padidėjimas = spiralė) int steps_rev = 128; // 128 - 16x pavarų dėžė, 512 - 64x pavarų dėžė

Pradėjau nuo išmatuoto rato skersmens 65 mm, ir jūs galite matyti dėžes, besisukančias į išorę arba pagal laikrodžio rodyklę (3 pav.).

Galiausiai pasiekiau 63 mm vertę (4 paveikslas). Matote, kad vis dar yra tam tikra klaida dėl pavarų dėžės ir pan. Pakankamai arti, kad padarytumėte ką nors įdomaus!

16 žingsnis: Rašiklio pakėlimas ir nuleidimas

Pridėjome servo, bet nieko nepadarėme. Tai leidžia pakelti ir nuleisti rašiklį, kad robotas galėtų judėti be piešimo.

1. Uždėkite rašiklio apykaklę ant švirkštimo priemonės (1 pav.).

   Jei jis laisvas, užklijuokite juostele

2. Patikrinkite, ar jis palies popierių, kai servo svirtis yra nuleista.
3. Patikrinkite, ar pakeltas jis nelies popieriaus.

Servo kampus galima sureguliuoti nuėmus ragelį ir jį pakeitus, arba naudojant programinę įrangą:

int PEN_DOWN = 20; // servo kampas, kai rašiklis nuleistas

int PEN_UP = 80; // servo kampas, kai rašiklis pakeltas

Rašiklio komandos yra šios:

penup ();

pendown ();

Jei norite naudoti skirtingų dydžių rašiklius, turėsite pakeisti tinkamo skersmens rašiklio laikiklį (www.thingiverse.com/thing:1052725) ir rašiklio apykaklę (www.thingiverse.com/thing:1053273).

17 žingsnis: linksminkitės

Tikiuosi, kad tai padarėte be jokių keiksmažodžių. Leiskite man žinoti, su kuo kovojote, kad galėčiau patobulinti instrukcijas.

Dabar atėjo laikas tyrinėti. Jei pažvelgsite į bandymo eskizą, pamatysite, kad aš jums pateikiau keletą standartinių „Turtle“komandų:

į priekį (atstumas); // milimetrai

atgal (atstumas); kairė (kampas); // laipsnių dešinė (kampas); penup (); pendown (); padaryta(); // atleiskite žingsnį, kad taupytumėte akumuliatorių

Naudodamiesi šiomis komandomis, turėtumėte sugebėti padaryti beveik viską - piešti sniego dribsnius ar parašyti savo vardą. Jei jums reikia pagalbos pradedant, patikrinkite:

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

18 veiksmas: kitos platformos

Ar šį robotą būtų galima atlikti su?

Taip! Ši platforma yra labai lanksti. Iš esmės jums tereikia pakeisti važiuoklę.

Aš tai padariau su „Raspberry Pi“(1 pav.) Ir „Adafruit“niekučiu (www.instructables.com/id/Low-Cost-Arduino-Compatible-Drawing-Robot/) (2 pav.).

Leiskite man žinoti, ką sugalvojote!