„Pasidaryk pats“daugiafunkcinis robotų pagrindas ir variklio skydas: 21 žingsnis (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:49

Sveiki visi, neseniai pradėjau dirbti su robotikos projektais, naudojant „Arduino“. Bet aš neturėjau tinkamo pagrindo, kuriuo galėčiau dirbti, galutinis rezultatas neatrodė puikiai ir vienintelis dalykas, kurį galėjau pamatyti, yra visi mano komponentai, įsipainioję į laidus. Trikčių šalinimas bet kokiai klaidai, kuri truko amžinai, ir vėl ir vėl prijungti dalykus kartais buvo varginanti. Taigi nusprendžiau kartu su variklio tvarkykle pagaminti daugiafunkcį robotą, prie kurio galėčiau lengvai pritvirtinti kitus komponentus, nesukeldamas netvarkos, ir lengvai jį surinkti bei išmontuoti bet kokiems pakeitimams.

Jei esate pradedantysis ir norite pradėti dirbti su robotika arba net tada, kai pirmiausia planuojate prototipuoti didesnį roboto projektą nedideliu mastu, prototipų bazė visada praverčia.

Ši instrukcija apima visą akrilo pagrindo paruošimo procesą, pridedant variklius, ratus ir pasidaryk pats „pasidaryk pats“variklio skydą, pagamindama dvipusę PCB namuose. Pabaigoje bus pagrindinis projektas, skirtas patikrinti, ar viskas padaryta teisingai, ir apytiksliai suprasti, ką galite padaryti su savo robotu. Po kūrimo galite išbandyti kai kuriuos labai paprastus robotus, tokius kaip šie:

1. Paprastas nuotoliniu būdu valdomas robotas (laidinis)
2. Linija paskui robotą
3. Kliūtis išvengti roboto
4. „Bluetooth“valdomas robotas
5. Belaidis nuotoliniu būdu valdomas robotas (naudojant RF siųstuvą ir imtuvą / IR nuotolinio valdymo pultą)

Tai mano pirmasis pamokomas dalykas, todėl atleiskite už klaidas ir laukiama konstruktyvios kritikos.

1 žingsnis: surinkite savo įrankius ir medžiagas

Kadangi tai yra dviejų dalių konstrukcija 1. Važiuoklė ir 2. Variklio skydas, įrankių ir dalių sąrašas yra padalintas į du skyrius.

Važiuoklei:

Įrankiai:

• Prieiga prie lazerinio pjaustytuvo (jo galite ieškoti netoliese esančioje gamintojo erdvėje arba internete ieškoti vietinių lazerinio pjovimo paslaugų teikėjų)
• Atsuktuvas
• Vielos pjaustytuvas
• Lituoklis + viela

Dalys:

• 3 mm akrilo lakštas (bet kokia jūsų pasirinkta spalva)
• Pavarų varikliai (nuo 100 iki 200 aps./min.) X 2
• Ratai x 2
• Ratukas x1
• M3 x 10 mm veržlės ir varžtai x 20 (ar daugiau, jei prarasite dalį)
• 6 ląstelių AA baterijų laikiklis x 1 (nereikia, jei naudojate 12 voltų bateriją arba ličio paketą)
• Servo variklis x 1 (neprivaloma)
• M2 x 25 mm veržlės ir varžtai x (varikliams tvirtinti)
• Perjungimo jungiklis x 1
• Izoliuotas laidas (jungtims)

Variklio skydui:

Įrankiai:

• Lituoklis + viela
• Geležis
• Mini grąžtas arba rankinis grąžtas
• Guminės pirštinės rankoms
• Metalo šveitiklis
• Mažas plastikinis indas
• Kelių metrų (bandymui)
• Nuolatinis žymeklis

Reikalingi chemikalai:

• FeCl3 milteliai ARBA tirpalas
• Acetonas arba skiediklis (taip pat gali būti naudojamas nagų dažų valiklis)

Dalys:

• Dvipusė variu dengta lenta
• Blizgus popierius arba fotopopierius
• 16 kontaktų IC lizdas x 2
• 14 kontaktų IC lizdas x 2
• L293D variklio tvarkyklės IC x 2
• 74HC04 NE vartai IC x1
• Elektrolitiniai kondensatoriai: 100uf, 10uf, 47uf (kiekvienas X 1)
• 0.1uf keraminis kondensatorius x 2
• 7805 įtampos reguliatorius IC x 1
• Moteriška antraštės juostelė ilga kaištis X 1
• Moteriška antraštės juostelė trumpas kaištis x1
• Vyriška antraštė X 1
• Sraigtiniai gnybtų blokai (2 kontaktų 3,5 mm tarpai) x 6
• Šviesos diodas x 1
• Rezistorius (tinkamas nuo 220 omų iki 330 omų) x 1

2 žingsnis: važiuoklė

Norint sumontuoti mūsų roboto variklius, ratus, jutiklius ir pan., Mums reikia važiuoklės, kuri laikytų visus daiktus ir būtų pagrindinis roboto korpusas. Užuot pirkęs, nusprendžiau pats pasigaminti tokį, ant kurio būtų galima lengvai sumontuoti reikiamas dalis ir prireikus ją pakeisti. Aš pasirinkau akrilą, kad suteikčiau profesionalią išvaizdą.

Prieš piešdamas važiuoklę kompiuteryje, aš naudoju rašiklį ir popierių ir nupiešiau apytikslį eskizą su visais matavimais ir matmenimis. Tai buvo pirmas kartas, kai dirbau su akrilu, todėl buvau šiek tiek sutrikęs dėl parametrų ir dizaino, tačiau po kelių bandymų ir nurodžius „oomlout“paskelbtą „Instructable“, tai nebebuvo sunki užduotis.

Galutinis dizainas buvo sukurtas „Inkscape“ir išsiųstas lazeriniam pjovimui.

Dabar jums reikia atsisiųsti failus ir eksportuoti juos paslaugų teikėjo nurodytu formatu ir iškirpti lazeriu. „'. Svg“failas skirtas „Inkscape“, o „.cdr“- „Corel draw“.

„InkScape“atsisiuntimo nuoroda:

Norėdami atsisiųsti failus:

3 žingsnis: Pradėkime surinkimą

Surinkite lazeriu supjaustytas dalis ir aukščiau minėtus įrankius bei medžiagas.

4 žingsnis: Pirmiausia paruoškite savo variklius

Kad robotas judėtų, mums reikia tam tikrų pavarų. Kaip pavarą naudosime nuolatinės srovės variklius.

Lituokite dviejų skirtingų spalvų (maždaug 5–6 colių ilgio) laidus prie variklių. Norėdami patikrinti poliškumą, prijunkite laidus prie akumuliatoriaus ir patikrinkite sukimąsi. Jei varikliai sukasi priešingomis kryptimis, pakeiskite laidus.

5 žingsnis: laikas viską „priveržti“ir „priveržti“

Pradėkite pritvirtindami šonines plokštes prie apatinės pagrindo plokštės, įdėdami jas į lizdus. Įdėkite veržlę į T formos plyšį ir įkiškite varžtą iš apatinės plokštės angos ir pritvirtinkite atsuktuvu. Įsitikinkite, kad neužfiksuojate per stipriai, kitaip galite sugadinti akrilą. Patikrinkite plokštelių padėtį (variklio puse žemyn, kaip parodyta).

Tada pritvirtinkite variklius, ratuką, priekinę plokštę, akumuliatoriaus laikiklį ir galiausiai viršutinę plokštę

Jei norite įdėti didelį servo variklį, galite jį tiesiogiai įsukti į nurodytą angą arba, jei norite sumontuoti mikro servo, pirmiausia pritvirtinkite servo ir tada servo variklio plokštę

Pritvirtinkite ratus prie variklių

Prijunkite jungiklį prie akumuliatoriaus, kaip parodyta, ir prisukite

Galiausiai įsukite savo arduino/ arduino mega ARBA Raspberry pi

Ir baigėte !!

6 žingsnis: variklio skydas/ variklio tvarkyklės grandinė

Varikliai yra roboto pavaros, kurių veikimui reikia daugiau energijos, kurios mūsų mikrokontroleris negali suteikti, todėl užsikabinus tiesiai prie jo, jis tikrai keps. Norint tiekti variklių energiją ir valdyti jų kryptį bei greitį, mums reikia H-tilto. Kas yra „H-Bridge“ir kaip jis veikia? Manau, kad šis vaizdo įrašas atsakys į jūsų klausimą: Vaizdo įrašas (vaizdo įrašas nėra mano)

Jei manote, kad viską darote patys, tuomet taip pat galite apsvarstyti galimybę savarankiškai sukurti variklio vairuotojo grandinę, o ne nusipirkti paruoštą. Kadangi aš naudoju „Arduino“plokštę, nusprendžiau padaryti variklio skydą, o ne pertraukimo plokštę.

Skydo pranašumas prieš pertraukimo plokštę yra tas, kad jis lengvai užsikabina ant jūsų „Arduino“plokštės viršaus, o tai sutaupo šiek tiek vietos, o prijungimas prie jos tampa lengvas ir sukuriama mažiau netvarkos.

Skydui pagaminti padariau dvipusę PCB (spausdintinę plokštę), nes vieno PCB sluoksnio nepakako visoms jungtims sujungti. PCB gamybai naudojau „Toner transfer“metodą.

Jei nežinote, kaip padaryti PCB, nesijaudinkite, kad aprašysiu visus žingsnius, kaip juos pagaminti.

7 žingsnis: sukurkite plokštės dizainą

Prieš kurdami savo pasirinktinę PCB plokštę, turite sukurti savo PCB išdėstymą. Išdėstymą galite sukurti naudodami tinkamą PCB projektavimo programinę įrangą. Man tai yra geriausia PCB projektavimo programinė įranga.

• Autodesk EAGLE
• Fritzing

Norėdami pagaminti variklio skydą, jums tereikia atsisiųsti failus atlikus šiuos veiksmus ir vykdyti instrukcijas.

8 veiksmas: spausdinkite savo PCB išdėstymą

Kadangi gaminame dvipusę PCB, mums reikės dviejų sluoksnių: 1. Viršutinis sluoksnis 2. Apatinis sluoksnis.

Atsisiųskite pdf failus ir atspausdinkite juos atskirai ant bet kokio blizgaus popieriaus (taip pat ir žurnalinis popierius), naudodami lazerinį spausdintuvą.

Rašaliniai spausdintuvai neveiks, nes jo rašalas tirpsta vandenyje, todėl neperduos rašalo ant PCB plokštės.

Patarimai:

• Prieš spausdindami nustatykite spausdintuvą į didelę skiriamąją gebą
• Prieš spausdindami pasirinkite faktinio dydžio parinktį

Kodėl mums reikia popieriaus ir rašalo, kad galėtume pagaminti PCB?

Kaip minėta anksčiau, statybai naudojamas metodas vadinamas dažų perkėlimu.

Kaip tai veikia:

1. Pirmiausia, naudodami lazerinį spausdintuvą, atspausdinkite lentos išdėstymą ant blizgaus popieriaus.
2. Spausdintuve naudojami dažai yra tik plastikas, kuris tirpsta ir prilimpa prie jūsų popieriaus.
3. Dabar jūs perkeliate tonerį ant variu dengtos plokštės naudodami geležį, ty vėl išlydote tonerį ir jis prilimpa prie vario.
4. Rašalas yra apsauginis sluoksnis, padengiantis varinę dalį, kuri neturėtų būti išgraviruota.
5. Kadangi ėsdinimo tirpalas veikia tik su metalu, o ne su rašalu, rašalą perkeliate į vario PCB pusę, kad tam tikras jūsų PCB plokštės raštas būtų išgraviruotas, o rašalo dalis - ne.

9 žingsnis: nupjaukite ir išvalykite varį

• Paimkite spausdintinę grandinę ir pažymėkite taškus ant lentos, kad nubrėžtumėte linijas ir jas supjaustytumėte. Pjovimui galite naudoti „Dremel“arba „Hacksaw“.
• Po pjovimo nuvalykite plokštę muilu ir metaliniu šveitikliu, kol plokštė atrodys gražiai ir blizgiai.

Valant plokštę, pašalinamas ant jos esantis oksido sluoksnis, nešvarumai ir riebalai ir atsiranda naujas vario sluoksnis, ant kurio gali tvirtai prilipti dažai.

10 veiksmas: dažų perkėlimas į plokštę

1. Paimkite bet kokį spaudinio sluoksnį (apatinį arba viršutinį veidrodį) ir padėkite jį ant vario, plakiruoto spausdinta puse žemyn.
2. Sulygiuokite lentą ir spaudinį. Naudokite skalbinių lygintuvą, kad išlygintumėte spausdintą PCB išdėstymą prie savo plokštės.
3. Lyginant spausdintą maketą, rašalas iš popieriaus perkeliamas į PCB plokštę.

Patarimai:

• Nustatykite lygintuvą į aukščiausią temperatūrą (storo popieriaus atveju) arba į vidutinę
• Norėdami tiekti pastovią šilumą, padėkite lygintuvą ant lentos ir šiek tiek paspauskite ant jos maždaug 1–2 minutes.
• Švelniai perkelkite lygintuvą ant popieriaus maždaug 2-3 minutes.
• Įsitikinkite, kad kampuose ir šonuose yra tinkama šiluma

Visas procesas turėtų trukti apie 5–6 minutes (gali būti daugiau ar mažiau, priklausomai nuo popieriaus storio ir temperatūros).

11 veiksmas: lentos popieriaus pašalinimas

Po terminio apdorojimo maždaug 5–7 minutes mirkykite lentą į indą su vandeniu iš čiaupo. Būtinai palaukite, kol popierius ant lentos pasidarys šlapias, tada švelniai patrinkite, kad rašalas nebūtų pašalintas, kai trinsite popierių. lenta.

12 žingsnis: antrasis sluoksnis

Dabar atėjo laikas padaryti antrą sluoksnį. Kadangi tai yra dvipusis PCB, viršutinis ir apatinis sluoksnis turi būti puikiai suderinti, kitaip rezultatai būtų nepageidaujami. Norėdami sujungti du sluoksnius, bus naudojami „vias“.

PCB gamintojai turi mašinas, kurios gali tiksliai suderinti du sluoksnius. Bet kaip mes galime atlikti tokį tikslų darbą namuose? Taigi aš sugalvojau triuką, kuris gali išspręsti šią problemą. Norėdami suderinti du sluoksnius, atlikite šiuos veiksmus:

1. Gręžkite skyles PCB kampuose, naudodami pirmąjį sluoksnį kaip nuorodą.
2. Paimkite antrojo sluoksnio atspaudą ir padarykite skyles toje pačioje vietoje, kaip ir ankstesniam sluoksniui.
3. Sulygiuokite lentą ir spaudinį taip, kad šviesa praeitų per visas skyles.
4. Užklijuokite šonus naudodami tam tikrą maskavimo juostą ir atlikite tą patį terminį apdorojimą. Įmirkykite lentą vandenyje ir nuimkite popierių

13 žingsnis: takelių tvirtinimas

Kartais dažai netinkamai perkeliami į plokštę, o tai lemia kai kuriuos neišsamius ryšius.

Norėdami išspręsti šią problemą, paimkite smailų nuolatinį žymeklį ir nubrėžkite neužbaigtus takelius.

14 žingsnis: lentos ėsdinimas

Yra įvairių ėsdinimo tirpalų, tačiau labiausiai paplitęs yra geležies chloridas. Galite jį gauti miltelių pavidalu arba kaip tirpalą.

Norėdami paruošti sprendimą:

1. Paimkite plastikinį indą su šiek tiek vandens. (apie 1,5 puodelio).
2. Įpilkite 2-3 šaukštus FeCl3 ir gerai išmaišykite. (visada į vandenį įpilkite rūgšties, švelniai maišydami)

Dirbdami su chemikalais, būtinai mūvėkite pirštines ir būkite gerai vėdinamoje vietoje.

Įdėkite lentą į tirpalą maždaug 20-30 minučių. Po maždaug 20–30 minučių išimkite jį iš talpyklos, palikus ją ilgam laikui, išgraviruosite apsaugotą nuo rašalo sritį, todėl, kai baigsite, išimkite.

Po ėsdinimo nuplaukite lentą vandeniu.

15 veiksmas: išimkite tonerį

Dažams pašalinti galite naudoti acetoną arba skiediklį (tiks ir nagų dažų valiklis). Paimkite medvilnės ar drėgno audinio ramybę ir gerai pamirkykite skiedikliu/acetonu. Nuvalykite tonerį ir nuvalykite plokštę vandeniu.

Ir jūs turite savo namų alaus „Dvipusis PCB“.

16 žingsnis: skylių gręžimas

Gręžkite skyles naudodami mini vertikalų grąžtą arba rankinį grąžtą.

Naudokite 1 mm grąžtą varžtų gnybtų ir įtampos reguliatoriaus skylėms gręžti, o kitoms skylėms - 0,8 mm

Po gręžimo nuvalykite dulkes.

17 žingsnis: laikas lituoti

Prieš litavimą įsitikinkite, kad su savimi turite atspausdintą maketą ir žinote dalių išdėstymą. Pradėkite lituoti lizdus, praleisdami laidą per skyles ir lituodami iš abiejų pusių, supjaustykite vielos perteklių. Prieš lituodami likusius komponentus, naudokite kelių metrų matuoklį ir patikrinkite viršutinio ir apatinio sluoksnio takelių tęstinumą, taip pat patikrinkite, ar po litavimo nėra sutrumpinimų."

Lituokite likusias dalis. Būtinai patikrinkite komponentų poliškumą ir išdėstymą.

18 veiksmas: patikrinkite grandinę

Prieš įdėdami IC į lizdus ir įjungdami grandinę, įsitikinkite, kad nėra trumpųjų jungčių, ir patikrinkite atitinkamų kaiščių įtampą. Jei viskas gerai, įdėkite IC ir įjunkite grandinę.

19 veiksmas: variklio tvarkyklės įdiegimas ir bandymas

Skydas tvirtai tilps ant jūsų „Arduino“plokštės ir bus patikrinta grandinė, todėl maitinimas nebus problema.

Prieš bandydami, pažvelkime į variklio skydo struktūrą ir savybes.

Struktūra ir savybės:

• Keturiems varikliams valdyti naudojami du L293D H tilto IC.
• 74HC04 keitiklio IC, siekiant sumažinti kaiščių, naudojamų h tiltams valdyti, skaičių.
• Atskiras +5V ir GND bėgelis.
• Smeigtukai, skirti montuoti 4 servo variklius su atskiru maitinimo bėgeliu
• Perjunkite, kad iš naujo nustatytumėte plokštę
• Likusių skaitmeninių kaiščių skaičius net valdžius 4 variklius: 6 (2 iš jų kaip PWM)

Grandinės bandymas:

Prijunkite du variklius prie varžto gnybtų išvesties M1 ir M2, prijunkite maitinimo jungiklį ir įjunkite grandinę į maitinimą naudojant 9-12 V nuolatinės srovės šaltinį (poliškumą ir jungtis žr. Diagramoje). Įkėlę TESTO eskizą į arduino plokštę, prijunkite variklio skydą ir įjunkite maitinimą.

Norėdami išbandyti antrąją variklio tvarkyklę, prijunkite variklius prie M3 ir M4 ir pakeiskite kaiščio numerius šiais

• KairėEN = 3
• Kairysis kaištis = 2
• TeisingaiEN = 5
• „RightPin“= 6

20 žingsnis: Leiskime judėti

Laikas prikelti robotui gyvybę

Dabar jūs turite robotą su visais reikalingais komponentais, padarykime paprastą projektą naudodami jį, kad suprastume, kaip greitai galite prototipuoti bet ką per kelias minutes be jokių rūpesčių ir netvarkos.

Geriausia pradėti nuo kliūčių vengiančio roboto. Taigi susitvarkykime.

Reikalingos dalys:

1. Ultragarsinis jutiklis HC -SR04
2. Mikro servo variklis (jei neįrengtas)
3. Kai kurie laidai

Sujungimai:

• Prijunkite jutiklio Vcc ir GND kaištį atitinkamai prie +5 V ir GND
• Prijunkite „Trigger“kaištį prie A1 ir „Echo“kaištį prie A2 „arduino“
• Padėkite J5 trumpiklį ant skydo ir prijunkite servo prie 10 kaiščio ant servo bėgio (žr. Diagramą)
• Sumontuokite jutiklį ant servo

Įkelkite žemiau pateiktą eskizą į savo arduino lentą ir stebėkite, kaip jūsų robotas vengia kliūčių.

Taigi per porą minučių pagaminote paprastą autonominį robotą.

21 žingsnis: pabaiga

Jūs baigėte!

Mėgaukitės žaisdami su savo robotu ir kurkite su juo įdomius projektus. Yra įvairių jutiklių ir kūrimo plokščių, kurias lengva naudoti ir suprasti, pasinaudokite jomis, kad jos judėtų taip, kaip norite.

O jei dar nesate susipažinę su robotika, rekomenduoju išbandyti keletą pagrindinių projektų, pateiktų įžanginėje dalyje.

Tai šiam „Instructable“. Tikiuosi, kad jums tai buvo įdomu.

Jei turite kokių nors abejonių/klausimų dėl konstrukcijos, nedvejodami kreipkitės. Ačiū, kad žiūrėjote:)