„DFRobot“vėžlių robotas: 12 žingsnių (su paveikslėliais)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

Iki šiol mano dirbtuvių robotų projektai buvo nukreipti į pigumą ir paprastą surinkimą. O jei tikslas ir tikslumas būtų tikslai, o ne kaina? Ką daryti, jei robotų rinkinių kompanija norėtų paaukoti dalių? O kas, jei piešėme ne su žymekliais?

Taigi, šio projekto tikslas yra sukurti tikslų vėžlių robotą, naudojant lentynos dalis, kurios nupieš kažką įdomaus kitai „Maker Fair“.

Turtles Away!

1 žingsnis: dalys

Pagrindinius komponentus pateikė „DFRobot“. Štai ką mes naudojame:

• 1 a., „Bluno M0 Mainboard“, SKU: DFR0416 arba įprastas „Arduino Uno“
• 1 ea., Dvigubas bipolinis žingsninis variklio skydas „Arduino“(DRV8825), SKU: DRI0023
• 2 ea., Hibridinis žingsninis variklis, SKU: FIT0278
• 1 ea., 5 mm guminių ratų sukabinimo komplektas (pora), SKU: FIT0387
• 1 pav., 9G servo SKU: SER0006

Dėl energijos aš naudosiu 18650 ličio elementus, todėl nusipirkau:

• 3 ea., EBL 18650 Baterija 3.7V
• 1 pav., „KINDEN 18650“išmanusis akumuliatoriaus įkroviklis
• 3 ea., 18650 Baterijos laikiklis

Aš taip pat naudoju įvairią aparatūrą:

• 2 ea., „Buna-N Rubber #343“O-Ring (3/16 "x 3-3/4" ID)
• 1 ea., 1 "mažo anglies plieno rutulinis guolis
• 10 ea., M3x6MM varžtas su galvute
• 2 ea., M3x8MM varžtas su galvute
• 4 ea., M3x6MM plokščias varžtas
• 14 ea., M3 veržlė
• 4 ea., #2 x 1/4 sriegio formavimo varžtas

Mums taip pat reikės kūrybiško būdo pasidalyti akumuliatoriaus energiją tarp „Motor Shield“ir „Arduino“, nes neatrodo, kad tam yra galimybių. Aš naudoju 2,1 mm x 5 mm statinės lizdo galą, esančią negyvoje maitinimo sistemoje, arba kažką panašaus.

Įrankiai:

• „Phillips“galiuko atsuktuvas
• Vielos nuėmikliai
• Karšto klijų pistoletas (neprivaloma)
• Lituoklis ir lydmetalis

Ir ne mažiau:

• Kantrybės
• Atkaklumas
• Teigiamas požiūris

2 žingsnis: 3D dalys

Aš nusprendžiau išbandyti ir sukurti „FreeCad“3D šiam robotui, kad padėtų man išmokti. Viskas, ką man reikėjo padaryti, buvo perkelti servo ir rašiklio išdėstymo matmenis, o likusį padidinti, kad tilptų daug didesni žingsniai.

• Didesni ratai, skirti akumuliatoriams.
• Storesnė važiuoklė, užtikrinanti stiprumą padidėjusiam svoriui.
• Didesnis ratukas, atitinkantis pakeltą denio aukštį.
• Modulinis, kad būtų lengva išbandyti ir pritaikyti.

Štai jums reikalingos dalys. Visi failai yra

• 1 a., Važiuoklė
• 1 a., Viršutinė atrama
• 2 ea., Ratas
• 1 ea., Statinė
• 1 ea., Servo laikiklis

3 žingsnis: Važiuoklės surinkimas 1 dalis

• Pradėkite įkišdami M3 veržles į važiuoklės atramas. Juos galima arba įspausti, arba įsukti naudojant M3 varžtą.
• Sumontuokite žingsnius M3 varžtais taip, kad elektros jungtys būtų nukreiptos į galinį (trumpesnį) galą.
• Baterijų laikiklius pritvirtinkite varžtais su plokščia galvute.

4 žingsnis: Važiuoklės surinkimas 2 dalis

• Sumontuokite cilindrą, viršutinę dalį ir servovariklį kartu su M3 varžtais ir veržlėmis.
• Sumontuokite viršutinę dalį prie žingsnių M3 varžtais.
• Įdėkite plieninį guolį į ratuko laikiklį, jei reikia, pašildykite plaukų džiovintuvu, kad suminkštėtų.
• Pritvirtinkite ratuką prie korpuso naudodami M3 varžtus.

5 žingsnis: ratų surinkimas

• Priversti stebulės suimti veleną yra problema, nes velenai yra 5 mm, o stebulė (kuri, kaip teigiama, skirta 5 mm), iš tikrųjų yra 6 mm. Naudojant užveržimo varžtus pakankamai sukimo momento, greičiausiai juos pašalinsite, todėl pirmiausia naudoju porą antgalių, kad uždarytumėte leistiną nuokrypį.
• Nustatę toleranciją, stumkite stebulę ant žingsninio veleno ir priveržkite tvirtinimo varžtus.
• Padėkite 3D ratą ant stebulės, įstatykite didelį varžtą ir priveržkite.
• Uždėkite sandarinimo žiedą virš stebulės.
• Įsitikinkite, kad ratas sukasi be svyravimo. Jei reikia, sureguliuokite.

6 žingsnis: laidų prijungimas

Išmeskime energiją, kad galėtume išbandyti žingsnius. Mums reikia:

• Stepperio skydui paleisti reikia nuo 8 iki 35 V.
• Steperiai yra skirti 3,4 V įtampai, tačiau paprastai varomi 12 V.
• „Bluno“(„Arduino“) rekomenduojama įėjimo įtampa yra 7–12 V arba gali būti maitinama tiesiogiai iš 5 V USB.

Ličio baterijų vardinė įtampa yra 3,7 V. Jei sudedame tris iš eilės, gauname 3 x 3,7 V = 11,1 V ir maždaug 3 x 3000 mAh = 9000 mAh. „Bluno“greičiausiai sunaudoja tik 20 mA, todėl didžioji dalis nutekėjimo išeis iš steperių, kurie, priklausomai nuo apkrovos, gali pritraukti stiprintuvą ar daugiau. Tai mums turėtų suteikti valandų veikimo laiko.

Bandymams galite tiekti 12 V reguliuojamą skydą ir 5 V USB „Arduino“. Gali būti lengviau tiesiog prijungti baterijas prie maitinimo vienu metu.

• Lituokite akumuliatoriaus laikiklius lygiagrečiai, kaip parodyta brėžinyje.
• Sumontuokite „Arduino“naudodami #2 sriegio formavimo varžtus.
• Uždėkite variklio skydą ant „Arduino“

• Atsukite išgelbėtus 2,1 mm x 5 mm lizdus ir sukite juos kartu su akumuliatoriaus laidais:

  Balta juostelė yra teigiama, pasukite raudoną baterijos laidą

• Įdėkite raudoną laidą į VCC ir juodą laidą į GND ant variklio skydo.

7 žingsnis: žingsniuokite žingsniu

Turėjau šiek tiek problemų surinkti pakankamai informacijos, kad galėčiau tai padaryti, todėl tikiuosi, kad tai padės kitiems. Pagrindinis dokumentas, kurio jums reikia, yra adresu

Prijunkite žingsninius laidus ir maitinimo šaltinį prie skydo:

• 2B Mėlyna
• 2A Raudona
• 1A Juoda
• 1B Grennas

Pateiktas eskizo pavyzdys man tiko, bet nėra pernelyg pamokantis. Norėdami taupyti energiją, turėsime valdyti greitį ir sukimąsi, taip pat atleisti žingsninius variklius, kai jie nenaudojami.

Radau pakeistą pavyzdį iš https://bildr.org/2011/06/easydriver/, kuris turi pagalbines funkcijas. Vienu metu jis vairuoja tik vieną žingsnį, tačiau suteiks jums pasitikėjimo, kad einame teisingu keliu. Vėliau parašysime sudėtingesnį kodą.

8 žingsnis: Servo

Servo pieštukas pakeliamas ir nuleidžiamas piešimui.

• Uždėkite ranką ant stebulės ir švelniai pasukite žingsnelį prieš laikrodžio rodyklę, žiūrėdami žemyn, kol jis sustos.
• Nuimkite ranką ir padėkite ją į kairę (tai bus žemyn).
• Įdėkite mažą sriegio formavimo varžtą ir priveržkite.
• Įdėkite servovariklį į laikiklį stebulės galu aukštyn ir pritvirtinkite dviem didesniais sriegio formavimo varžtais.

9 žingsnis: kalibravimas

Dėl skirtumų surinkimo ir derinimo metu robotas turi būti sukalibruotas taip, kad galėtų perkelti nustatytus atstumus ir kampus.

• Išmatuokite rato skersmenį iš išorinių guminio žiedo kraštų.
• Išmatuokite ratų bazę nuo O žiedų centro, esančio roboto apačioje (ten, kur jis liesis su grindimis).
• Atsisiųskite pridedamą kalibravimo eskizą
• Įveskite išmatuotus parametrus.
• Įkelti eskizą..

Paruoškite rašiklį:

• Nuimkite dangtelį ir pastumkite švirkštimo priemonės apykaklę nuo galiuko pusės.
• Įdėkite švirkštimo priemonę į laikiklį su servo ranka tiesiai į viršų.
• Įsitikinkite, kad rašiklis šioje padėtyje neliečia popieriaus.
• Jei rašiklis įsiriša į veleną, naudokite failą, kad pašalintumėte šiurkštumą ir padidintumėte skylės skersmenį.

Nubrėžkite kvadratą:

• Stumkite maitinimo jungiklį į padėtį „Įjungta“.
• Palaukite kelias sekundes, kol prasidės įkrovos įkėlimo programa.
• Robotui užbaigus pirmąjį kvadratą, išimkite rašiklį ir išjunkite robotą.

Pirmiausia sureguliuokite parametrą wheel_dia. Išmatuokite kvadrato kraštinės ilgį. Jis turėtų būti 100 mm:

• Jei išmatuotas atstumas per ilgas, padidinkite ratą_dia.
• Jei išmatuotas atstumas per trumpas, sumažinkite ratą_dia.

Atlikę atstumo kalibravimą, sureguliuokite rato_bazės parametrą, kuris turi įtakos posūkio kampui. Padėkite robotą ant šviežio popieriaus lapo, įjunkite ir leiskite nupiešti visus keturis kvadratus:

• Jei robotas sukasi per staigiai (dėžė sukasi pagal laikrodžio rodyklę), sumažinkite rato bazės vertę.
• Jei robotas nesisuka pakankamai staigiai (dėžė sukasi prieš laikrodžio rodyklę), padidinkite rato bazės vertę.
• Dėl žingsnių kodo apvalinimo klaidų ir nebrangių žingsnių krumpliaračių krumpliaračių niekada nepasieksite tobulai, todėl nesistenkite dėl to per daug pastangų.

10 žingsnis: piešimas

Laikas piešti! Atsisiųskite pridėtus eskizus, kad galėtumėte pradėti.

11 žingsnis: O kas dabar? Mokymo planas

Jis veikia ir piešia gražius kvadratus. Dabar prasideda linksmybės.

Štai keletas išteklių, skirtų mokytis vėžlių grafikos.

• https://blockly-games.appspot.com/ (blokuoti programavimą)
• „TinyTurtle“vadovėlis („JavaScript“)
• Kodas su Anna ir Elsa iš „Hour of Code“

Aš taip pat paskelbiau instrukciją apie vėžlio roboto naudojimą šiais internetiniais ištekliais su vėžlių robotu. Paprastai bet kurį „Turtle JavaScript“kodą galima įklijuoti ir paleisti kalibravimo eskize. Pirmiausia galite išbandyti išvestį internete kompiuteryje ir tada įkelti ją į savo vėžlį, kad galėtumėte piešti realiame gyvenime!

Studentams pateikiame keletą projekto idėjų:

• Užprogramuokite savo robotą parašyti savo vardą!
• Sukurkite ir 3D spausdinkite pavadinimo lentelę „TinkerCad“iš šablono. Jį galima pritvirtinti po servo varikliu.
• Suteikite savo robotui asmenybės su karštais klijais ir bling. (Tiesiog saugokite ratus ir akis nuo kliūčių).
• Iš eskizo OSTR_eyes suprojektuokite ir išbandykite algoritmą, skirtą naršyti po kambarį. Ką daryti, kai viena akis kažką aptinka? Abi akys? Ar galėtumėte įtraukti „Arduino“atsitiktinę () funkciją?
• Sukurkite labirintą ant didelio popieriaus lapo ant grindų ir užprogramuokite savo robotą naršyti po jį.
• Sukurkite labirintą su sienomis ir sukurkite algoritmą, kad jis automatiškai naršytų.
• Mygtukas tarp šviesos diodų dar nebuvo naudojamas ir yra prijungtas prie „Arduino“kaiščio „A3“. Kam jis galėtų būti panaudotas? Norėdami pradėti, įjunkite ir išjunkite šviesos diodą.
• Jei nepadarėte žingsnio „Firmware (FW): Testing and the mirks“(Tyrimas), grįžkite ir pabandykite.

12 žingsnis: Bet palaukite, yra daugiau

Jei atkreipėte dėmesį, pastebėjote, kad statinė yra kvadratinė. Dėl kažkokio keisto kosminio sutapimo pastelinė menininko kreida yra tokio paties pločio kaip Crayola žymeklių skersmuo. Viskas, ko mums reikia, yra būdas pakankamai spausti kreidą, ir mes esame šaligatvio menininkas.

Jums reikės:

• 3D spausdinta statinė ir avinas (https://www.thingiverse.com/thing:2976527)

• Kreida, pastelinės kvadratinės dailininkės kreida arba maža apvali kreida (ne riebus šaligatvis).

  https://a.co/6B3SzS5

3/4 colio poveržlės svoriui

Žingsniai:

• Išspausdinkite du pridėtus failus.
• Nuimkite servo ir servo laikiklį.
• Pritvirtinkite kvadratinę pašarų statinę.
• Pagaląskite kreidą iki artimo taško.
• Sudėkite kreidą į statinę.
• Įdėkite aviną į statinę.
• Padėkite skalbyklės svorį ant avino.