ProtoBotin rakentaminen - 100% avoimen lähdekoodin, erittäin edullinen, koulutusrobotti: 29 vaihetta (kuvilla)

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

ProtoBot on 100% avoimen lähdekoodin, helppokäyttöinen, erittäin edullinen ja helppo rakentaa robotti. Kaikki on avointa lähdekoodia-laitteisto, ohjelmisto, oppaat ja opetussuunnitelma-mikä tarkoittaa sitä, että kuka tahansa voi käyttää kaikkea mitä robotin rakentamiseen ja käyttöön tarvitaan.

Se on loistava tapa oppia juottamisen, sähkötekniikan ja ohjelmoinnin perusteet.

Tämä opastettava kattaa kuinka rakentaa yksi paljaasta levystä, komponenteista ja 3D -tulostetuista kappaleista täysin koottuun (ja toivottavasti toimivaan!) ProtoBotiin.

(Jos haluat lisätietoja ProtoBotista yleensä ja/tai ProtoBot -projektista, käy osoitteessa https://theprotobotproject.wordpress.com tai ProtoBots Github osoitteessa

Löydät tämän oppaan PDF -version myös osoitteesta

Vaihe 1: Tarvikkeet: Osat

Kun olet valmis aloittamaan, tässä on mitä tarvitset. Määrät ovat yhdelle robotille.

Osat: (Linkki 1 on eBay, numero 2 on AliExpress, yleensä halvempi)

• 2 x N20 -vaihdemoottoria, 300 RPM, 12 V (linkki, linkki)
• 1 x Arduino Nano (linkki, linkki)
• 2 x muovipyörät, 39 mm, 3 mm reikä (erä 10: keltainen linkki, keltainen linkki, vaaleanpunainen linkki)
• 2 x kosketusrajakytkin (10 kappaleen linkki)
• 2 x 220 ohmin vastukset (100 kpl: linkki, linkki)
• 4 x 10K vastukset (100 kpl: linkki, linkki)
• 1 x L293D -moottoriajuri (linkki, linkki)
• 2 x TCRT5000L IR -anturi (10 kpl: linkki, linkki)
• 7 x DuPont-naaras-naarasjohtoa (40 kpl: linkki, linkki)
• 1 x 9V akun pidike (10 kpl: linkki, linkki)
• 18 x urospistoke (200 kpl: linkki, jo taivutettu 90 asteen linkki)
• 32 x naaraspuoliset otsatapit (400 kpl: linkki, linkki)

Määrät koskevat vain ilmoituksia, joissa myydään yhtä tuotetta (Arduinos ja moottorit), koska kaikki muu on irtotavarana ja sinulla on ylimääräistä. Kun listaukset ylittävät tarvittavan määrän, se johtuu yleensä siitä, että irtotavarana ostaminen on halvempaa kuin yksittäiset tuotteet. En valittaa!

Vielä yksi asia: Kaikki täällä tulee Kiinasta, ja siksi toimitus kestää yleensä kuukauden ja joskus kaksi äärimmäisissä tapauksissa. Minulla ei kuitenkaan ole koskaan ollut mitään, mikä ei näy lopulta.

Vaihe 2: Tarvikkeet: osat (loput)

Mutta odota! Siellä on enemmän!

Tarvitset vielä muutamia osia, nimittäin 3D -painetut osat, piirilevyn, akun ja "Hook and Loop Fastner" (kuten esimerkiksi tarranauhan) akkua varten.

• Koukkulenkki (eBay Link, yksi metri tavaraa)
• Akku (eBay Link, mutta osta vain kaupasta)

3D -tulostetut osat:

• STL -tiedostot ovat osoitteessa
• Kun menet tulostamaan, muuta niiden koko 105%: n kokoon ja muuta täyttöasteeksi 30%. Tukeja ei tarvita, päätät, tarvitsetko lauttaa. Antennit voivat sopia helpommin törmäysantureihin, jos ne on skaalattu hieman suuremmiksi.

Piirilevy:

Jos haluat kokeilla syövyttää sen itse, jatka. Kaikki mitä tarvitset on osoitteessa

Mitä tein (Helpoin tapa, jos sinulla ei vielä ole tavaraa):

• Käytin sivustoa www.pcbway.com, ja he antavat sinun tehdä 5 kappaletta 5 dollarilla ilman toimituskuluja. Kun teemme noin 20 kappaletta STEM -leireille, se maksaa noin 24 dollaria, sisältää postituksen.
• Luo tili heidän kanssaan, lähetä gerber -tiedoston zip ja he saavat sinulle haluamasi määrän tauluja.

Vaihe 3: Tarvikkeet: Työkalut

Tämä on ehkä jo tavaraa, mutta annan linkit tänne joka tapauksessa.

Työkalut: (Linkit Amazoniin)

• Juotosrauta (7 dollaria Amazonissa, mutta olemme käyttäneet niitä leireillä, ja olen erittäin vaikuttunut, ne ylittävät 25 dollarin Wellerit, jotka meillä on.)
• Juotos (mukana 7 dollarin rauta, joten et tarvitse sitä nyt, mutta tämä kestää sinut ikuisesti)
• Auttavat kädet (ei tarvita, en ole vielä ostanut itseäni, mutta ne helpottavat varmasti elämää)
• Solder Sucker (todella hyödyllinen, kun se ei ole tukossa)
• Messinkivillapuhdistusaine (raudan kärjen pitämiseksi hyvässä kunnossa)
• Juotosraudan pidike (joten et vahingossa laske kättäsi raudan päälle)
• Lankaleikkurit (tarvitset näitä)
• Johtosuojaimet (voit tehdä ilman, mutta ne helpottavat elämää paljon)
• Neulan pihdit (ei välttämätön, mutta mukava)
• Korkean lämpötilan kuuma liimapistooli ja liima (CA -liima tai jokin muu saattaa toimia myös)

Konservatiivinen tuhlaaja saattaa pudistaa päätään tämän valtavan ostettavien työkalujen joukon suhteen, mutta pidä mielessä- Jokainen näistä työkaluista, jos niistä huolehditaan asianmukaisesti, kestää vuosia, ja niitä voidaan käyttää monenlaisiin tarkoituksiin. tehdä pieniä robotteja. (Kuten sanottu, tunnen sinut!)

Vaihe 4: Moottori- ja törmäysanturikokoonpano: Leikkaa, kuori, tinalangat

Aloitetaan törmäysanturien ja -moottorien johtimilla. Sinun on asennettava juotin ja työpaikka juottamista varten, ja saatat haluta jonkinlaista ilmanvaihtoa. Pieni, hidas tuuletin on mukava.

1. Erota 2 sarjaa 4 johtoa naaras -naaras -puseroistasi.
2. Leikkaa lankaleikkureilla ne kunkin sarjan keskelle.
3. Irrota strippareillasi noin 5 mm tai 1/4 eristys johtimien päistä.
4. Erota langan päät ja kierrä sitten yksittäiset kuparisäikeet pitämään ne siistinä.
5. Tina jokaista langanpäätä pitämällä tinattua rautaa langan päällä ja levittämällä lanka juotoksellesi.

Kun olet valmis, sinulla pitäisi olla 4 sarjaa 2 johtoa, joissa on 2 tinattua johtoa toisessa päässä ja 2 naarasliitintä kummassakin päässä.

Vaihe 5: Moottori- ja törmäysanturin kokoonpano: juotosmoottorit ja anturit

Pidä juotin päällä, koska emme ole vielä valmiita…

1. Taivuta tinattuja päitä jokaisen johdinsarjan kohdalla 180 astetta toisistaan.
2. Aseta johtimien päät moottorien ja törmäysantureiden liittimien kielekkeisiin, kuten kuvassa.
3. Kiinnitä moottorit ja anturit jotenkin.
4. Juotta johdot liitosraudoilla tinatulla raudalla.

Vaihe 6: IR -anturikokoonpano: Leikkaa, nauhat, tina

Kun moottorit ja törmäysanturit ovat valmiit, on aika siirtyä infrapuna -antureihin.

• Erota 3 naaras-naarasjohtoa.
• Leikkaa ne puoliksi.
• Poista noin 5 mm: n tai 1/4 tuuman eristys päistä.
• Tina johdot pitämällä niitä juotoksestasi ja levittämällä sitten tinattu rauta.

Kun olet valmis, sinulla pitäisi olla 2 sarjaa 3 johtoa, joissa on naarasliittimet toisessa päässä ja tinatut johdinpäät toisessa.

Vaihe 7: IR -anturikokoonpano: Valmistele anturit

Tämä on luultavasti vaikein juotos, joka sinun on tehtävä. Ei kiirettä!

1. Katkaise leikkuuterillä ylimääräiset johdot, jolloin noin 5 mm tai 1/4 tuumaa paljastuu anturin muovirungosta.
2. Selvitä anturin suunta kuvan perusteella.
3. Taivuta sinisen LED -valon GND -johtoa koskettaaksesi mustan LED -valon GND -johtoa.
4. Kiinnitä anturit ja käytä sitten juotosraudallasi juotosliitäntää liitettyjen GND -johtojen välille.

Vaihe 8: IR -anturikokoonpano: juotosjohdot

Nyt olemme valmiit yhdistämään johdot IR -antureihin.

1. Erota johtojen päät niin, että yksittäiset johdot on erotettu noin 2,5 cm tai 1 tuuma.
2. Aloita johtojen juottaminen järjestyksessä jokaiseen anturin kolmesta johtimesta.
3. Jos käytät maalarinteippiä kuten minä, käännä anturi ympäri ja juota toinen puoli, kun olet lopettanut toisen puolen.

Huomautus: Koska DuPont -johdot on värjätty satunnaisesti, ei ole helppoa noudattaa väriä, joten suosittelen pitämään sen johdonmukaisena anturiparien välillä. Yleensä yritän tehdä ne järjestyksessä, GND, Sense ja sitten +5V, ja pimein pääväri on GND.

Vaihe 9: Kokoa akkukaapeli

Viimeisenä, mutta ei vähäisimpänä, meidän on juotettava akkukaapeli yhteen.

• Ota viimeiset 2-nastaiset urosliittimet ja työnnä muovinen jakajakappale alas suunnilleen nastojen keskelle.
• Taivuta toinen puoli pihdeillä 90 asteen kulmassa.
• Kiinnitä se jotenkin (käytin vaahtomuovia ja lisäsin sitten peiteteipin pitämään otsikot paikallaan vaahdon sulatessa).
• Tina jokaista tappia, joten johdot on helppo juottaa.
• Varmista, että napaisuus on oikea (punainen = +, musta = -), juota akun liitin nastoihin.

(Jos akun liittimet eivät ole esikuorittuja ja tinattuja, sinun on tehtävä se.)

Jälkikäteen ajateltuna saattaa olla hyvä laittaa pieni pala kutistekutistusta letkuun johtimien ja nastatappien välisen liitoksen päälle.

Vaihe 10: Pidä tauko

Nyt kun olet anturit ja moottorit lopettanut, on hyvä pitää tauko. Olen koonnut paljon osia ProtoBotteja varten, ja minun on silti pidettävä taukoja silloin tällöin.

Kun pidät taukoa, mene eteenpäin ja käytä tilaisuutta puhdistaa kaikki pienet metalli- ja lankaeristeet työtilassasi. Sitten hengitä raitista ilmaa ja hanki itsellesi mukava juoma jotain virkistävää.

Kun tunnet olosi riittävän virkistyneeksi, jatka rohkeasti!

Vaihe 11: Kokoa Arduino

Jatketaan siitä, alkaen Arduinon kokoamisesta.

• Ota Arduino ulos muovipussista, johon se tuli
• Etsi kaksi 15-nastaista otsikkoa ja aseta ne lyhyt puoli ylöspäin Arduinoon kuvan osoittamalla tavalla.
• Aseta arduino levylle varmistaaksesi, että otsikot pysyvät oikeassa kulmassa juottamisen aikana.
• Aloita kulmista, juota jokainen tappi Arduinolle.

Kun olet valmis, tarkista, onko juotos yhdistänyt kaksi nastaa. Voit poistaa ylimääräisen juotteen vain sulattamalla sen keskeltä silitysraudalla ja vetämällä sen sitten poispäin nastoista. Jos tämä ei auta, yritä imeä ylimäärä juotosimurillasi.

Huomaat, etten juottanut 6 nastan sarjaa- Ne ovat ICSP-nastat, joita käytetään sen ohjelmointiin ilman USB: tä. Emme tarvitse niitä ProtoBotiin, mutta voit halutessasi juottaa ne sisään.

Vaihe 12: Kokoa levy: Kerää osat

Sinulla pitäisi olla kaikki levylle tarvitsemasi osat, mutta ota hetki kerätäksesi tarvitsemasi määrät.

• 1 x ProtoBotBoard
• 1 x koottu Arduino Nano
• 2 x 220 ohmin vastukset
• 4 x 10K vastusta
• 1 x 14 -nastainen urospistoke
• 2 x 15 -nastainen naaraspistokkeen pituus
• 1 x 2 -nastainen naaraspistoke
• 1 x L293D -moottorin ohjainpiiri

Leikata naaraspuolisia otsikoita käytän langanleikkureita ja leikkaan ne ylimääräiseen tappiin. Joudut uhraamaan nastan jokaista leikkausta varten, mutta sinulla pitäisi silti olla paljon jäljellä.

Vaihe 13: Kokoa piirilevy: juotosnaarasylinteritapit

Voit ohittaa naaraspuoliset otsikkotapit, jos haluat, mutta se helpottaa Arduinon uudelleenkäyttöä tai vianmääritystä, jos jokin menee pieleen.

1. Aseta Arduino naaraspuolisiin otsikkotappeihin. (Tässä tapauksessa käytämme sitä vain pitämään ne linjassa)
2. Aseta Arduino/otsikkotappi kokoonpanoon levyyn ja kiinnitä se levyyn.
3. Aloita kulmatappeista ja juota naaraspuoliset otsatapit taululle.

Vaihe 14: Kokoa levy: juotosmoottorin ohjainsiru

Aika juottaa moottorin kuljettaja!

1. Aseta moottorin ohjain levyyn siten, että sirun yläosan lovi on linjassa levyn ääriviivojen aukon kanssa.
2. Kiinnitä se teipillä.
3. Juotos jokainen tappi, alkaen kulmassa olevista, ja jatka sitten loput.

Vaihe 15: Kokoa piirilevy: Juotos 10K vastukset

Kun olet valmis moottoriajurin kanssa, siirrymme 10K -vastuksiin.

1. Löydä 4 10K vastusta. Ne voivat olla väriltään sinisiä tai ruskeita, mutta kumman tahansa, niiden on vastattava kaavion värinauhoja.
2. Taivuta kunkin vastuksen johdot 90 asteen kulmassa alaspäin.
3. Aseta kukin 4 vastusta piirilevylle "10K" merkittyihin kohtiin.
4. Kiinnitä ne levylle maalarinteipillä (tai taivuta vain johtoja, mutta maalarinteippi toimii paremmin).
5. Juotos jokainen, varo, ettet täytä muita ympärillä olevia reikiä.
6. Kun olet valmis, leikkaa ylimääräinen johdin juotosliitoksen yläpuolelta ja poista sitten suojateippi.

Huomautus: Minulla on harvoin ollut ongelmia tämän kanssa, mutta joskus juottamisen jälkeen johtimien leikkaaminen voi rikkoa jälkiä levyllä, joka ei yleensä ole korjattavissa. Pitää huolta!

Vaihe 16: Kokoa levy: Juottaa 220 ohmin vastukset

Tehdään nyt 220 ohmin vastukset.

1. Kuten 10K -vastukset, 220 voi olla ruskeaa tai sinistä, vain varmista, että ne vastaavat värikaistoja, kuten kaaviossa on esitetty.
2. Taivuta johtimia 90 astetta ja aseta ne sitten kohtaan "220".
3. Kiinnitä ne maalarinteipillä tai taivuta johdot.
4. Juotos johdot levyyn.
5. Kun olet valmis, leikkaa johdot ja poista peiteteippi.

Vaihe 17: Kokoa kortti: anturin otsikkotapit

Siirrytään otsikoihin antureiden liittämiseksi.

1. Katkaise 14-nastaiset urospäät 4 x 2-nastaiseksi ja 2 x 3-nastaiseksi.
2. Kiinnitä maalarinteipillä otsikot lyhyt puoli alaspäin levyjen kohdiin, joissa on merkintä "BL", "BR" (2-nastaiset pituudet) ja "IRR" ja "IRL" (3-nastaiset pituudet). Sinulla on 2 sarjaa 2-nastaisia pituuksia jäljellä, älä välitä niistä nyt.
3. Juotos tapit paikalleen levyn alapuolelta. Tein 2-nastaisen ja 3-nastaisen pituuden erikseen, mutta voit tehdä ne kaikki yhdessä.
4. Poista maalarinteippi

Vaihe 18: Kokoa levy: moottorin otsikkotapit

Muistatko nämä kaksi ylimääräistä 2-nastaista otsikkopituutta? Käytämme niitä moottorien liittämiseen.

1. Taivuta johtimien pidempi sivu pihdeillä 90 asteen kulmassa.
2. Aseta ne taululle merkittyihin kohtiin "MR" ja "ML".
3. Kiinnitä ne maalarinteipillä.
4. Juotos ne paikalleen ja poista sitten suojateippi.

Vaihe 19: Kokoa kortti: akun liitin

Melkein valmis! Meidän tarvitsee vain lisätä akun liitin.

1. Ota 2-nastaiset naaraspuoliset nastatapit ja aseta ne "Bat" -taululla olevaan kohtaan.
2. Kiinnitä ne paikalleen maalarinteipillä.
3. Juotos nastat levyyn ja poista sitten suojateippi.

Vaihe 20: Kokoa levy: Tarkista kaikki

Ennen kuin lopetat, katso taulua ja varmista, että kaikki on niin ja missä sen pitäisi olla.

Tarkistaa:

• Juotosillat (kun juote yhdistää kaksi nastaa yhteen)
• Tavarat on sijoitettu väärään paikkaan tai väärään paikkaan
• Väärin liitetyt/juotetut nastat

Juotossillat on riittävän helppo korjata, käytä vain juotos -imukuppia ja kuumaa rautaa päästäksesi eroon ylimääräisestä.

Väärin juotetut tavarat on poistettava juotoksesta ja asetettava takaisin oikealla tavalla. Sama menettely kuin siltojen poistaminen, tee se vain jokaiselle tapille riippumatta siitä, mikä on poistettava.

Vaihe 21: Pidä tauko

Tähän mennessä olet juottanut jonkin aikaa. Saattaa olla hyvä idea pitää tauko, hengittää raitista ilmaa ja venyttää niskalihaksia.

Kun olet siinä, voit puhdistaa juotosmateriaalit ja laittaa silitysraudan pois ja asettaa sitten kuuma liimapistoolisi alkamaan kuumentaa.

Vaihe 22: Robotin kokoaminen: Kerää osat

Nyt olet valmis kokoamaan ProtoBot!

Varmista, että sinulla on tarvitsemasi osat.

• 1 x ProtoBotBoard, jossa Arduino Nano
• 1 x 3D -tulostettu pohja
• 2 x 3D -tulostettuja antenniosia
• 4 x 3D -piirilevyn tuki
• 2 x törmäysanturia
• 2 x IR -anturia
• 2 x N20 -vaihteisto
• 2 x 39 mm muovipyörää (halkaisija 3 mm sisäreiässä)
• 1 x akun liitin
• 1 x 9V akku
• 1 sarja tarranauhaa (kuten tarranauhaa), leikattu noin 9 V: n akun pituiseksi

Tarvitset myös kuumaa liimapistoolia ja liimaa, mieluiten High-Temp.

Vaihe 23: Robotin kokoonpano: Liimoottorit

Aloitetaan moottoreista

• Laita runsaasti kuumaa liimaa moottorin kiinnikkeisiin.
• Aseta moottorit pidikkeisiin siten, että johdot menevät takaisin robotin takaa.

Huomautus: Ole varovainen, ettet pääse kuumaliimalla vaihteistojen alueelle, ne tarttuvat ja eivät toimi. Yleensä asetan liimapuristimen moottorin kiinnikkeiden päihin, jotka ovat lähimpänä robotin keskikohtaa, jotta se ei kulje päihin, joissa vaihteisto on.

Vaihe 24: Robotin kokoonpano: Törmäysanturit

Tehdään nyt törmäysanturit.

• Asenna antenni törmäysanturiin kuvan osoittamalla tavalla.
• Kun olet kiinnittänyt sen, voit halutessasi kiinnittää siihen kuuman liiman.
• Levitä kuumaa liimaa jokaisen pohjan törmäysanturialustan päälle.
• Paina törmäysanturit paikalleen ja varmista, että ne ovat linjassa korin reunojen kanssa.

Huomautus: Tulostimesi toimivuudesta riippuen antennin asettaminen voi olla vaikeaa. Varo vain, ettet laita törmäysanturia tai riko niitä. (Siksi niiden tulostaminen hieman suurempana auttaa paljon)

Vaihe 25: Robotin kokoonpano: IR -anturit

EyeR -anturit! (Hehe, Geddit? Ok, ok, silmä pysähtyy nyt)

• Laita liimapuikko IR -anturin kiinnikkeiden yläosaan.
• Taivuta infrapuna -antureiden johdot pois tieltä ja työnnä ne sitten kiinnikkeisiin niin, että yläosat ulkonevat hieman.

Vaihe 26: Robotin kokoaminen: Kiinnitä levy

Kiinnitämme levyn robottiin nyt.

• Valmistele 4 piirilevytukea.
• Levitä kuumaa liimaa levyn jokaiseen kulmaan.
• Kiinnitä levyn tuet jokaiseen kulmaan.
• Kun olet valmis, laita kuumaa liimaa jokaiseen tukeen.
• Kiinnitä levy robotin runkoon moottorin ohjain ja tapit taaksepäin ja anturiliitäntätapit eteen.

Vaihe 27: Robotin kokoonpano: Yhdistä johdot, lisää pyörät

Yhdistämme kaikki anturit ja moottorit.

• Ota johdot törmäys- ja infrapuna -antureista ja syötä ne robottipohjan reiän läpi.
• Kytke vasen moottori porttiin, jossa on merkintä "ML"
• Liitä oikea moottori porttiin, jossa on merkintä "MR"
• Kiinnitä pyörät moottoreihin.
• Jos ne ovat vaaleanpunaisia, niissä on D -muotoinen reikä, joka on kohdistettava moottorin akselin litteään kohtaan.
• Jos ne ovat keltaisia, ne voivat kuitenkin jatkua, mutta haluat todennäköisesti lisätä liimaa varmistaaksesi, että ne eivät vain pyöri.
• Liitä vasen ja oikea törmäysanturi vastaaviin portteihin, joissa on merkintä "BL" ja "BR". Johtojen järjestyksellä ei tässä ole väliä.(Huomaa, että oikealla puolella oleva anturi ei kytkeydy oikeaan porttiin, koska antenni on itse asiassa vasemmalla.)
• Selvitä, mitkä johdot ovat infrapuna -antureissasi kaavion perusteella ja mitkä johdot ovat missä, ja kytke ne sitten oikeisiin nastoihin, jotka on merkitty PWR, IN ja GND. (Oikea anturi IRR: ssä, vasen anturi IRL: ssä).

Vaihe 28: Robottikokoonpano: Kiinnitä 9 V: n akku

Nyt kiinnitämme akun.

• Ota koukku ja silmukkakiinnike (IE, tarranauha) ja leikkaa pala kummaltakin puolelta noin akun pituiseksi.
• Kiinnitä toinen puoli pohjan pohjaan, johon akku menee.
• Selvitä, mihin suuntaan akku istuu akkukaapelista tulevien johtimien suunnan perusteella, ja kiinnitä sitten koukku ja silmukkakiinnike (IE, tarranauha) niin, että se sopii oikein. (Katso kuvia. Sillä ei ole liikaa väliä, jos et ole oikein suunnattu.)
• Vie johdin akusta jalustan reiän läpi.

Vaihe 29: Valmis

Kytke akku pistorasiaan! Jos taikasavua ei pääse ulos, olet hyvä!

Seuraava askel on ohjelmoida se, mutta käsittelemme sitä toisessa ohjeessa. (Linkitän tänne heti, kun saan sen valmiiksi)

Jos olet kärsimätön, et voi odottaa ja osaat käyttää Arduino -kirjastoja, kirjasto löytyy täältä:

Jos haluat lisätietoja ProtoBotista yleensä ja/tai ProtoBot -projektista, käy osoitteessa https://theprotobotproject.wordpress.com tai ProtoBots Github osoitteessa