Yksinkertainen "robottipaketti" klubeille, opettajille, Makerspaces jne.: 18 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Ajatuksena oli rakentaa pieni, mutta laajennettava paketti "Middle TN Robotic Arts Society" -jäsenillemme. Suunnittelemme työpajoja sarjan ympärille erityisesti kilpailuihin, kuten linjan seurantaan ja pikamatkaan.

Olemme sisällyttäneet Arduino Nanon sen pienen koon, mutta suuren I/O -määrän vuoksi. Breakout-levyn lisäksi kaikki nastat ovat helposti saatavilla ja Servo-ystävällisiä. Lopetimme vakioakut ja valitsimme 3350 mAh: n virtapankin, joka sisältää USB -latauskaapelin ja virran LED -tilan. USB -kaapeli toimii myös ohjelmointikaapelina. Kaksi jatkuvan pyörimisen servoa ajaa, jotta rakentajat liikkuvat nopeasti ja helposti. Pienen leipälaudan avulla voit nopeasti ja helposti prototyypit. 3 mm reiät reunustavat levyn kehän, jotta voit lisätä komponentteja.

Klubin jäsenille myymme sarjan hintaan, ja sinun on oltava läsnä saadaksesi sen. Itse asiassa menetämme rahaa, jos otat huomioon suunnittelun, opetussuunnitelman luomisen, osien tekemisen (3D -tulostus, laserleikkaus jne.) Ja kokoamisen. Saimme paketin hinnan 29,99 dollariin. Saat tämän hinnan halvemmaksi, jos tilaat osia, joiden toimitusaika on pidempi. Ymmärrämme, että se ei ole halvin pakkaus, mutta painotamme keksiä jotain helposti rakennettavaa ja laajennettavaa, jonka kokoaminen ei vie päiviä. Itse asiassa tämän paketin liikkuminen kestää alle tunnin.

Tarvikkeet

Ensisijaiset osat:

• Arduino Nano
• Akun varavirtalähde
• Robotin runko
• SliderM-F Neulepuserot
• Ultraääni -anturi
• Määrä 3 - 3mmx10mm 3m Ruuvit muttereilla
• Määrä 3 - 3mmx3mm välikappale
• Määrä 2 - Jatkuva kierto SF90R Servo
• Määrä 2 - Pyörät 52ish mm Pyörät
• Määrä 4 - 6 "vetoketjut (Hanki ohuet noin 3,5 mm leveät) Harbour Freightin valikoima toimii hyvin.
• Mini leipälauta
• Arduino Nano Shield

Valinnainen:

Kaapelikääre

Työkalut:

• Juotosrauta Nano -otsikoiden juottamiseen
• Liimapistooli
• Perusruuvimeisseli

Vaihe 1: Kehys

Rakentajien vauhdittamiseksi nopeasti kaiverruimme ääriviivat tekstillä kehyksen kummallekin puolelle osoittamaan, mihin osat tulisi sijoittaa.

Meillä oli onni päästä laserleikkuriin. Jos et, suosittelemme ottamaan yhteyttä paikallisiin valmistajapaikkoihin nähdäksesi, onko heillä sellainen, jota voit käyttää, tai jos he olisivat valmiita leikkaamaan kehyksen puolestasi.

Pohjan tulostamiseen voidaan käyttää myös 3D -tulostinta. Mukana oli SVG ja STL, joita voit käyttää kumman tahansa kanssa.

Käytimme sarjoissamme 3 mm akryylia. Voit käyttää muita materiaaleja, kuten puuta, pahvia, vaahtolevyä jne.

Vaihe 2: Valmistele Arduino

Jotta otsikoiden juottaminen Arduinoon olisi helpompaa, työnnä urospäät Arduino -suojaan. Kohdista Arduino Nano otsikoihin. Huomioi levyn ja kilven merkinnät. Juotos kaikki nastat ylös ja olet valmis.

Vaihe 3: Asenna Arduino Shield

1. Kohdista kolme keltaista välikappaletta esiasetettuihin tai 3D -tulostettuihin Arduino -reikiin.
2. Kiinnitä Arduino -suojus M3x10 -ruuveilla ja muttereilla. Mukava, ei tiukka. Jos olet huolissasi ruuvien löystymisestä, lisää vain ripaus kuumaa liimaa mutterin päähän. Älä huolehdi kilven neljästä reiästä, koska sitä ei tarvita ja se häiritsee Power Bankia myöhemmin rakentamisen aikana.

Vaihe 4: Asenna servot

1. Huomaa Servo -ääriviivojen suunta kehyksessä. (Ei näy 3D -painetussa versiossa, mutta viittaa kuviin)
2. Pujota kaksi vetoketjua suorakulmaisten lovien läpi vetoketjun pää rungon yläpuolella.
3. Aseta servot ja vedä johtosarja suorakulmaisten rakojen läpi taaksepäin. Kiristä vetoketjut tiukasti. Jos servo ei tunnu turvalliselta, voit lisätä hieman kuumaa liimaa sivuille, joilla servot koskettavat kehystä.

Vaihe 5: Power Bank -kiinnike

1. Suorita vetoketju Arduinon ja leipälaudan välissä siinä suunnassa, jossa vetoketjun pää on yläpuolella. Pidä löysä.
2. Vedä vetoketju selän läpi. Pidä löysä.
3. Työnnä Power Bank sisään ja kiristä vetoketjut tiukasti. Huomaa suunta.

Huomautus: Käytämme 3D -tulostettua "liukusäädintä" edessä, joka näkyy kuvissa. Huomasimme kuitenkin, että se aiheutti liikaa kitkaa, joten kannattaa kokeilla muita ideoita, kuten pullon korkki, muovinen huonekaluliitos jne.

Vaihe 6: Pyörät

Leikkasimme pyörät EVA -vaahdosta laserleikkurilla. Voit käyttää mitä haluat. Purkit, 3D -tulostetut, vanhat lelupyörät jne. Kannet. Yritä löytää pyörät, joiden halkaisija on noin 52 mm.

1. Varmista, että pyörän keskellä on aukko, jotta pienet ristipääruuvit voivat kiinnittää pyöreän servosarven.
2. Keskitä servojen mukana toimitettu servosarvi ja liimaa pyörät. Varo joutumasta liimaa keskireikään ja pidä pyörä tasaisena servosarven kanssa vähentääksesi heilumista.
3. Kiinnitä pyörät servoihin pienellä ristipääruuvilla. Tiukka ei tiukka.

Vaihe 7: Leipälevy

Kuori tausta leipälautalta. Kohdista rungon päällä olevan kaiverruksen kanssa ja kiinnitä. Jos käytät 3D -tulostettua kehystä, käytä tulosteen suorakaiteen muotoista upotettua osaa.

Vaihe 8: Aika liikkua

Johdot SERVOSiin päästäksesi liikkeelle.

1. Kiinnitä johtosarja vasemmasta servosta (servo vasemmalle, jos katsot takaa) nastaan 10 oranssilla johdolla, joka on lähimpänä Arduinoa.
2. Kiinnitä johtosarja oikeasta servosta (servo oikealle, jos katsot takaa) nastaan 11 oranssilla johdolla, joka on lähimpänä Arduinoa.

Vaihe 9: Lisäosa: Bot-näkösi antaminen

Nyt meidän on lisättävä jotain, jotta botti ei joutuisi asioihin. Käytä ultraäänianturia. Kiinnitä anturi leipälevyyn kuvan osoittamalla tavalla.

*Katso kytkentäkaaviota alempana oppaassa, kuinka johdottaa.

Vaihe 10: Lisäys: Rajantunnistus IR -anturin kautta

Jotta botti ei putoa pöydän, areenan jne. Reunalta, lisätään linja -anturi. Käytämme QTR-MD-06RC heijastavaa anturijärjestelmää. Kuusi infrapunasäteilijää/ilmaisinta kuvapuoli alaspäin ja mittaa etäisyyden pinnasta takaisin anturiin.

Lisää anturi tarttumalla 4 pieneen 2 mm: n ruuviin, IR -anturin pysäytystilaan (Smiley Face). Katso kuvista oikea suunta.

*Katso kytkentäkaaviota alempana ohjeissa, miten johdottaa.

Vaihe 11: Ohjelmointi - Asennus

Lataa Arduino -ohjelmisto.

Noudata vakio -ohjeita.

Kun olet asentanut sen, avaa ohjelmisto ja asenna Arduino Nano. Tämä voi vaihdella eri valmistajien välillä, mutta jos sinulla on osaluettelo:

1. Avaa "Työkalut"
2. Valitse levyn tyypiksi”Arduino Nano”
3. Valitse prosessorin tyypiksi Atmega328P (vanha käynnistyslatain)
4. Liitä Arduino Nano laturin mukana toimitetulla Micro USB -kaapelilla mihin tahansa tietokoneen USB -porttiin. Jos saat virheen, kuten "Tuntematon laite", sinun on ehkä asennettava oikeat ohjaimet. Katso tämän ohjeen lisäosasta apua.

Vaihe 12: Yleiskatsaus ultraäänianturille

Koodi on hyvin yksinkertainen ja käyttää kahta kirjastoa - Servo.h ja NewPing.h. Servo.h on sisäänrakennettu kirjasto, jonka tarjoaa Arduino -säätiö ja jota käytetään ohjaamaan PWM -signaaleja (pulssileveysmoduloituja) kullekin servolle. Viittaus tähän kirjastoon löytyy täältä:

NewPing.h, kuten aiemmin mainittiin, on Tim Eckelin kolmannen osapuolen kirjasto. Sitä käytetään antamaan meille yksinkertainen käyttöliittymä aikapohjaisen mittauksen maailmaan. Viittaus tähän kirjastoon löytyy täältä:

Tätä asetusta varten olemme luoneet perusesimerkin eteenpäin, vasemmalle, oikealle, toista. Halusimme antaa jäsenillemme lähtökohdan, joka osoittaisi sekä ultraäänianturin että kahden jatkuvan pyörimisen palvelimen (toinen toisinpäin) käytön. Silmukassamme robotti skannaa eteenpäin ja jos selkeä jatkaa eteenpäin. Jos se kuitenkin havaitsee olevansa lähellä ja esine (ping -aika on lyhyempi kuin valitsemamme vähimmäismäärä), se pysähtyy, kääntyy vasemmalle, skannaa, kääntyy oikealle, skannaa uudelleen ja menee avoimempaan suuntaan.

Saatat huomata, että kummallekin kahdelle servolle annetaan eri komennot eteenpäin - tämä johtuu siitä, että servot on asennettu runkoon päinvastaisiin suuntiin. Tämän vuoksi jokaisen servon on liikuttava vastakkaisiin suuntiin, jotta botti voi liikkua eteenpäin kuin ympyrässä. Sama pätee, jos haluat liikkua taaksepäin.

Tämä esimerkki osoittaa hyvin perustavanlaatuisen esteiden välttämisen, mutta sitä voidaan parantaa huomattavasti. Esimerkki "kotitehtävistä" voi olla, että pyyhkäiset alueen 360 asteen lakaisun käynnistyksen yhteydessä ja valitset avoimimman polun. Skannaa laajemmin sivulta toiselle ja katso, onko botti "pakattu" sisään. Yhdistä muiden antureiden kanssa ratkaistaksesi sokkelon.

Vaihe 13: Koodin yleiskatsaus rivin jälkeen SUMO -koodin avulla

Tulossa pian.

Vaihe 14: Ohjelmointi - kirjastot

Aloita varmistamalla, että oikeat kirjastot on asennettu.

Servoille Servo.h -kirjaston tulee olla oletusarvo.

Ultraäänianturi HC-SR04:

1. Valitse ohjelmistossa Sketch> Include Library> Manage Libraries.
2. Etsi Tim Eckelin "NewPing".
3. Valitse uusin versio ja asenna.

QTR-MD-06RC heijastava anturiryhmä:

1. Valitse ohjelmistossa Sketch> Include Library> Manage Libraries.
2. Etsi Pololu "QTRSensors".
3. Valitse uusin versio ja asenna.

Vaihe 15: Ohjelmoi

1. Lataa vain Ping -anturi MTRAS_Kit_Ping_Sensor_1_18_20.ino -tiedostosta.
2. SUMO -ohjelmoitua linja -anturia ja Ping -anturia varten lataa tiedosto MTRAS_Kit_Sumo_1_18_2020.ino.
3. Liitä Arduino USB -liitännän kautta.
4. Valitse COM -portti (katso kuva). COM -portti voi olla erilainen.
5. Napsauta valintamerkkiä varmistaaksesi, ettei virheitä ole.
6. Jos kaikki on tarkistettu, lataa ohjelma Arduinolle napsauttamalla oikeaa nuolta.
7. Kun olet valmis, irrota USB -kaapeli ja kytke virtapankkiin.

Vaihe 16: Kytkentäkaavio

Käytä seuraavaa kuvaa robotin kytkemiseen.

• Käytä ultraäänianturia m-f-hyppyjohtimilla.
• Käytä linja-anturia m-m-hyppyjohtimilla.
• Servoja varten voit liittää 3 -nastaisen liittimen suoraan nastoihin.

Vaihe 17: Onnittelut !!! Rakensit robotin

Ultraäänikoodia varten robotin pitäisi alkaa liikkua. Aina kun se havaitsee 35 cm: n sisällä olevan esineen, se pysähtyy, siirtyy vasemmalle ja ottaa nopean mittauksen, liikkuu sitten oikealle ja tekee saman. Se määrittää, millä puolella on suurin etäisyys, ja liikkuu siihen suuntaan.