Arduino RC -robotti: 11 vaihetta (kuvilla)

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

Kuvaus

Kestävä, 3D -tulostettu, kauko -ohjattu Arduino -pohjainen robotti, jonka kantama on useita satoja metrejä. Modulaarisen pikaliitäntämoottorijärjestelmän avulla voit prototyypata nopeasti erilaisia robottimalleja ilman työkaluja. Täydellinen lasten robotiikkaopetukseen.

Mistä siinä kaikessa on kyse?

Joten olet juuri aloittanut Arduinon tai 3D -tulostuksen oppimisen ja olet valmis rakentamaan jotain hienoa. Haluat rakentaa jotain mielekästä ja käytännöllistä, mutta hauskaa… Olet valmis rakentamaan OmniBotin. Jos Arduino on elektroniikan Sveitsin armeijan veitsi, OmniBot on Sveitsin armeijan veitsi. OmniBot on tulosta Bolts and Bytes Maker Academyn useita kuukausia kestäneestä projektista, jonka tarkoituksena oli suunnitella monipuolinen ja helppokäyttöinen kauko -ohjattava robotiikkapaketti. Ja nyt kaikki on avointa lähdekoodia! OmniBot on paristokäyttöinen, voi ajaa jopa neljää tasavirtamoottorikanavaa, kahta servomoottoria ja sen etäisyys on useita satoja metrejä! Ja kaikki mahtuu tyylikkääseen 3D -tulostettuun koteloon, joka toimii, arvasit sen, Arduino Unon aivot.

Okei, mutta miksi?

Halusimme todella tehdä pikkulapsille erittäin helpoksi noutaa pahvia ja liimaa ja saada toimivan mukautetun robotin. Perinteisten robottipakettien avulla, joita saatat ostaa verkosta, sinun on pakko käsitellä paljon sotkuisia hyppyjohtoja, kirjoittaa oma koodi ja - joo … et voi melkein koskaan hallita niitä etänä. He vain suorittavat saman koodin silmukassa. OmniBotin avulla voit kytkeä akun, moottorin ja teipata tai liimata haluamaasi paikkaan ja - puomin. robotti. Kaikki kirjoittamamme koodi toimii automaagisesti samalla ohjaimella, jota saatat käyttää drone- tai RC-koneessa. Se on täydellinen sarja nopeille prototyyppikenttävalmiille roboteille. Kun olet lopettanut OmniBot -alustan rakentamisen, olet vasta aloittanut. Kymmenessä lyhyessä minuutissa voit siirtyä kriittisestä pomminpurkausrobotista Rocket-liiga-tyyliseen jalkapallobottiin, ja tämä tekee OmniBotista tehokkaan. Aloitetaan siis!

Suositellut taitotasot:

• Tämä projekti sisältää kevyttä juottamista, se on melko hallittavissa aloittelijoille.
• Yleinen käsitys Arduinosta ja siitä, miten työskennellä Arduino IDE: ssä lähettämällä luonnoksia ja lisäämällä kirjastoja. Koodausta ei tarvita, mutta kokeneet käyttäjät voivat muokata koodiaan haluttaessa.
• Jotkut kevyet laitteistot toimivat ruuvimeisselin ja langanleikkureiden/irrotinten kanssa. Pienille lapsille suositellaan aikuisten valvontaa. (Lopputuote sopii kaikenikäisille!)

Tarvikkeet

Tarvittavat työkalut:

• Juotin ja juote
• Kuusiokoloavain/-avain tai kuusiokantaruuvitaltta
• Ristipää- tai litteäpäinen ruuvimeisseli (moottorinsuojuksen riviliittimistä riippuen)
• Kuuma liimapistooli ja kuuma liimapuikot (ei vaadita, mutta erittäin suositeltavaa!)
• Lankaleikkurit (uppoleikkureita suositellaan, koska niitä voidaan käyttää muissa vaiheissa)
• Langanpoistimet
• Neulapihdit (ei vaadita, mutta helpottaa 3D -tulostuksen puhdistamista paljon)
• Pääsy 3D -tulostimeen (jos sinulla ei ole sitä, kysy paikalliselta valmistajalta, koululta, laboratoriosta tai kirjastosta!)
• Tietokone, jossa on Arduino IDE -ohjelmisto

Materiaaliluettelo:

Seuraavat kohteet ja linkit on hankittu Amazonilta (kaikki tai useimmat ovat Amazon Prime -tuotteita), mutta on huomattava, että useimmat, elleivät kaikki nämä, löytyvät paljon halvemmalla verkkosivuilta, kuten Banggood ja AliExpress, jos olet valmis odottamaan muutaman viikon toimitus. Tämä voi itse asiassa leikata projektin kustannukset puoleen, jos näytät tarpeeksi hyvältä.

1. Arduino Uno -mikro -ohjain (pinta -asennettavalla sirulla varustettu tyyppi toimii paremmin tähän)
2. Arduino Motor Shield V1
3. Turnigy Evo -lähetin (tila 2) (tämä tulee vastaanottimen mukana, mutta useimpien iBus -tiedonsiirtovastaanottimien pitäisi toimia)
4. Uros- ja naaraspuoliset JST -liittimet (suosittelen lämpimästi silikonia, koska ne ovat joustavampia)
5. 13,5 mm x 9 mm keinukytkin
6. M3x6mm upotetut ruuvit (tarvitaan vain 6 ruuvia)
7. 2S Lipo -akku (tämä voidaan korvata 7-12 voltin paristolla, joka ei ole ladattava)
8. 2S Lipolaturi (vaaditaan vain, jos käytetään lipoakkua)
9. PETG 3D -tulostuslanka (PLA voidaan käyttää, mutta PETG on kestävämpi ja kuumuutta kestävä kuuma liima)
10. TT -moottorit ja pyörät
11. Servomoottorit (voidaan käyttää myös suurempia servomoottoreita)

Jos sinulla on kaikki työkalut ja osat, seuraa minua! Meillä on robotteja rakennettavaksi…

Vaihe 1: Robottirungon 3D -tulostus

Tätä vaihetta varten tarvitset:

3D -tulostin, jonka vähimmäismäärä on 4,5 "X x 4,5" Y x 1,5 "Z

Hyvä uutinen on, että olen jo suunnitellut sen sinulle! 3D STL -tiedostot ovat kaikki alla. Mutta ensin tässä muutamia muistiinpanoja.

Painatus on kolme erillistä kiinteää mallia, yläosa, alaosa ja akkukotelo. Alaosa vaatii tukimateriaaleja, mutta vain sen osan alla, johon kytkin asennetaan.

Alaosan ja akun luukun voi tulostaa yhdellä otoksella "tulosta paikalle" -mallina, mikä tarkoittaa, että voit vetää sen suoraan pois tulostimesta, kun se on valmis, ja luukku toimii heti ilman asennusta. Jotkut huonolaatuisimmat tulostimet saattavat kuitenkin kamppailla toleranssien kanssa ja sulavat nämä kaksi osaa yhteen, joten olen sisällyttänyt myös erilliset tulostustiedostot jokaiselle akun luukulle ja alaosalle, jotta voit tulostaa ne yksitellen ja koota ne myöhemmin.

Vaihe 2: 3D -tulostuksen puhdistaminen

Tätä vaihetta varten tarvitset:

• Pari neulan nenäpihdit
• Harrasteveitsi

Poista tuloste varovasti asennuslevystä. Jos tulostit kaiken yhdellä otoksella kuten minä, saatat joutua harjaamaan osan merkkijonosta osien välillä. Vedä tukimateriaali pihdeillä ulos reiästä, johon kytkin menee. Joissakin tulostimissa paristolokeron ensimmäinen kerros tai kaksi voi olla sulattuna alaosaan, jos näin on, voit käyttää ovelaharjaa veitsellä. Jos sulake on liian huono, sinun on ehkä tulostettava luukku ja alaosa erikseen ja napsautettava ne yhteen myöhemmin.

Vaihe 3: Arduino Unon valmistelu

Tätä vaihetta varten tarvitset:

• Arduino Uno
• Tietokone, johon on asennettu Arduino IDE (voit asentaa IDE: n täältä)
• USB -ohjelmointikaapeli

OmniBot -koodi riippuu muutamasta eri kirjastosta.

1. "Servo.h" (tämä on sisäänrakennettu IDE: hen, eikä sitä tarvitse ladata)
2. "AFMotor.h" (tämä loistava Adafruitin kirjasto ja sen asennusopas löytyvät täältä)
3. "OmniBot.h" (asenna tämä kirjasto noudattamalla alla olevia ohjeita)

Jos haluat asentaa OmniBot -kirjaston, etsi Arduino Libraries -kansio (yleensä Dokumentit> Arduino> Kirjastot) ja luo uusi OmniBot -kansio. Liitä OmniBot.h-, OmniBot.cpp- ja keyword.txt -tiedostot tähän uuteen kansioon. Suorita asennus loppuun ja käynnistä Arduino IDE uudelleen. Jos onnistuit, sinun pitäisi nyt nähdä OmniBot -kirjasto siirtymällä IDE -kohtaan Luonnos> Sisällytä kirjasto.

Kun kirjastot on asennettu, kytke vain Arduino Uno, valitse oikea levy kohdasta Työkalut> Hallitus:> Arduino/Genuino Uno, valitse aktiivinen COM -portti ja lataa luonnos!

Vaihe 4: Robotivastaanottimen valmistelu

Tätä vaihetta varten tarvitset:

• juotin ja juote
• langanleikkurit
• langanpoistimet
• Arduino Uno
• IBus -vastaanotinmoduuli (mieluiten se, joka tulee suositellun lähettimen mukana, mutta muut iBus -vastaanottimet voivat toimia)

1. Aloita paikantamalla vastaanotinmoduulin mukana tulevat liitäntäjohdot. Sen pitäisi olla neljän lohkon. Keltaista lankaa, joka vastaa moduulimme PPM: ää, ei tarvita, ja se voidaan poistaa tai leikata otsikkoryhmästä.
2. Katkaise yksittäinen naarasliitin johtimien päästä ja irrota noin 1 cm eristys.
3. Pro -vinkki: Kierrä paljastettua lankaa, jotta se ei murene, ja tinaa päät juotoksella.
4. Etsi käytettävissä olevat Gnd-, Vcc- ja Rx -reiät Arduinollasi. (jos käytät suositeltua Arduinoa, ne löytyvät kaikki lähellä toisiaan juuri ICSP -nastojen alapuolelta.)
5. Työnnä tinatut johdot niiden reikien läpi ja juota takana. Valkoinen - RX, punainen - 5 V, musta - GND.
6. Leikkaa takana oleva johto oikosulun estämiseksi.
7. Liitä naaraspuolinen quad -otsikko vastaanotinmoduuliin punaiseksi VCC: ksi, musta GND: ksi ja valkoinen S. BUS: ksi
8. Työnnä vastaanotinmoduuli Arduinoon. Huomasin, että omani sopii tiukasti kondensaattoreiden ja kristallin väliin USB -portin kautta.

Vaihe 5: Moottorin ohjainkilven valmistelu

Tätä vaihetta varten tarvitset:

• Pari huuhteluleikkuria tai -leikkuria.
• Pieni litteä pää tai ristipääruuvimeisseli (riippuen moottorinsuojuksen liittimistä)
• Seitsemän (7) naaraspuolista JST -kaapelisovitinta.

1. Yritä painaa moottorin suojus Arduinon päälle vastaanottimen ollessa välissä.
2. Jos moottorin suojatapit eivät paina kokonaan Arduino -naaraspuolisiin nastoihin, moottorin suojan alapuolella voi olla pitkiä tappeja, jotka työntyvät vastaanottimeen, mikä estää tämän. Ne voidaan leikata uppoleikkureilla tai -leikkureilla kuvan 2 mukaisesti.
3. Kun Arduino, Motor Shield, vastaanotinvoileipä on tehty (kutsutaan tätä "pinoksi"), aloita JST -kaapelisovittimien ruuviminen riviliittimiin kuvan osoittamalla tavalla. Kaapeleiden punaiset johdot ovat kaikki riviliittimien pääpäässä ja mustat johtimet keskellä. (Huomaa, että kilven liittimissä M1 ja M2 tulee olla kaksi JST -kaapelia, M3: ssa ja M4: ssä kummassakin yksi, akun navassa yksi)
4. Kiinnitä erityistä huomiota moottorin suojuksen akun napaan. JST -kaapelin liittäminen tähän kaapeliin väärin voi paistaa pinon, kun akku on kytketty. Muista, että punainen menee M+: een, musta GND: hen.
5. Varmista, että keltainen hyppyjohdin yhdistää PWR -nastat akun riviliittimen oikealle puolelle. Tämä antaa virran pinon alaosille.
6. Pro -vinkki: Kun kaikki kaapelit on ruuvattu alas, anna jokaiselle langalle kevyt hinaaja varmistaaksesi, että se on kiinnitetty hyvin ja ettei putoa.

Ollessani täällä, kerron teille, mitä nämä liittimet liittyvät. M1- ja M2 -riviliittimet (kumpikin kaksi erillistä pistorasiaa) ovat robotin oikean- ja vasemmanpuoleisia käyttömoottoreita varten. Rivin keskellä on viides pistorasia, joka on mielestäni kytketty maahan ja jota ei käytetä tarkoituksiimme. M3- ja M4 -riviliittimet ovat "apumoottoreita", jotka on jaettu OmniBotin etuosaan tarvittavista yleisistä moottoritoiminnoista. M3 -apumoottori voidaan asettaa 0% - 100% pyörimisnopeuteen yhteen suuntaan, ja sitä ohjataan vasemmanpuoleisella ohjaussauvalla ylös ja alas. M4 -moottori voi pyöriä 100% myötäpäivään ja vastapäivään vasemman ohjaussauvan vasemman ja oikean liikkeen ohjaamana. Tällä ohjaussauvalla on "paluu keskelle" -jousi, joka luonnollisesti asettaa moottorin nopeuden 0%: iin.

Vaihe 6: Arduino -pino kiinnitetään rungon alaosaan

Tätä vaihetta varten tarvitset:

• Valmis pino edellisistä vaiheista.
• Alustan 3D -tulostettu alaosa
• Kaksi (2) 6 mm M3 -koneruuvia
• Kuusiokoloavain/avain tai pitkä kuusiokoloavain.

1. Järjestä JST -liittimet siten, että M1 -riviliittimen johdot ulottuvat oikealle puolelle, M2 -riviliittimen johdot ulottuvat vasemmalle puolelle ja johdot M3- ja M4 -riviliittimen silmukasta pinon alle eteen. (vastaanottimen antenni voidaan myös silmukoida pinon alle)
2. Varmista, että JST -logo on ylöspäin punaisessa liittimen rungossa, ja paina JST -liitinpäät painettuun alaosaan. Oikeanpuoleisten kaapeleiden järjestys ei ole tärkeä, koska ne molemmat menevät M1 -riviliittimeen. Sama koskee M2 -riviliittimen vasemmanpuoleisia liittimiä.
3. M3- ja M4 -kaapeleiden tulee silmukoida suoraan pinon alle ja kytkeä pistorasiaan, jonka sivulla on.
4. Kiinnitä pino kuusiokoloavaimella ja M3 -ruuveilla alaosan ruuvien vasteisiin. Voi olla hyödyllistä löytää pienempi ruuvi, jonka pään halkaisija on pienempi, koska yksi ruuveista todennäköisesti puree Arduinon naaraspäähän. Älä huolehdi tämän otsikon vahingoittumisesta, koska emme käytä sitä mihinkään.
5. Työnnä kaikki löysät johdot pinon alle, jos mahdollista, jotta sotku vähenee.

Vaihe 7: Asentaminen ja juottaminen virtakytkimessä

Tätä vaihetta varten tarvitset:

• Juotin ja vähän juotosta
• langanleikkurit
• langanpoistimet
• 13,5 mm x 9 mm keinukytkin

1. Työnnä keinukytkin reikään alaosan alapuolelta, kunnes se napsahtaa paikalleen. Varmista, että | -merkki osoittaa etupuolelle ja 0 -symboli taaksepäin kohti akkupaikkaa.
2. Vedä musta JST -johto akun navasta kytkimen liittimeen ja katkaise se varmistaen, että GND -liittimestä kulkee tarpeeksi mustaa johtoa, jotta pääset mukavasti kytkentänapaan.
3. Kuori ja tina leikatun langan molemmat päät.
4. Juotos mustan langan jokainen katkaistu pää kuhunkin kytkimen liittimeen kuvien mukaisesti. (varo, ettet pidä kiinni juotosraudasta kytkimen liittimessä liian kauan, koska lämpö voi helposti siirtyä alas ja alkaa sulaa kytkimen muovirunkoa!)
5. Kierrä akun liitäntäkaapelin liittimen pää akkupaikan loven yli alas akkukoteloa kohti.

Vaihe 8: Rungon sulkeminen

Tätä vaihetta varten tarvitset:

• Kuusiokoloavain tai kuusiokoloavain.
• Neljä (4) 6 mm: n upotettua M3 -ruuvia

1. Aseta painettu yläosa varovasti alaosan päälle varmistaen, että lanka jää puristuksiin kahden osan väliin. Tarvittaessa mene taaksepäin ja vedä lisää lankaa pinon alle saadaksesi ne pois tieltä.
2. Kiristä kaikki neljä ruuvia sisäänpäin. Ammattilaisvinkki: Kierrä kaikki ruuvit suurimman osan ajasta, ennen kuin ruuvaat ne kokonaan sisään. Tämä auttaa jopa painamaan painettuja osia. Kiristä ruuveja yhä enemmän vuorotellen kulmien yli, kunnes kaikki ruuvit ovat tasaiset.

Vaihe 9: Pikaliitäntämoottoreiden rakentaminen

Tätä vaihetta varten tarvitset:

• Neljä (4) TT -vaihteistomoottoria
• Neljä (4) urospuolista JST -liitäntäkaapelia
• Juotin ja vähän juotosta
• Kuumaa liimapistoolia ja liimaa suositellaan voimakkaasti, mutta ei välttämätöntä

1. Juotos urospuolinen JST -liitäntäkaapeli TT -moottoriin samalla tavalla kuin kuvissa. Pro -vinkki: Koska nämä moottorit pyörivät sekä myötä- että vastapäivään, johtimien napaisuudella ei ole väliä, mutta sinun on varmistettava kaikkien moottorien tasaisuus, jotta ne kaikki toimivat samalla tavalla, kun ne on kytketty. (Eli kuitenkin juot punaisen ja mustien johtojen pitäisi nyt olla samat kuin juotat jokaisen moottorin!)
2. Ammattilaisvinkki: Lisää kuumaa liimaa näiden moottorien juotosliitoksen päälle, mikä pidentää huomattavasti niiden käyttöikää! Näissä moottoreissa on hiukan hauraat kuparikielekkeet, joihin sinun on tarkoitus juottaa, ja jos ne taipuvat liikaa, ne voivat väsyttää stressiä ja napsahtaa heti pois, mikä tekee moottoristasi hyödytöntä. Kuuma liima estää taivutuksen!
3. Kun kytket moottorin OmniBotiin, kahden metallikontaktin tulee olla ylöspäin. Niiden liittäminen voi olla hieman hankalaa ensimmäisten kertojen aikana, koska rungon alaosa voi puristaa naaraspuolisia JST -liittimiä hieman.

Vaihe 10: Ensimmäinen OmniBot

Tätä vaihetta varten tarvitset:

• Jotkut pikaliittimillä varustetut TT -moottorit pyörillä
• Kaksinkertainen teippi on edullinen, mutta voit käyttää myös kuumaa liimaa tai tavallista teippiä.
• Lähettimen ohjain
• Paristo (7 V - 12 V toimii, mutta mieluiten 2S 7,4 V Lipo -akut materiaaliluettelossa)

Avaa ensin akkupaikka kuusiokoloavaimella tai pienellä ruuvimeisselillä, kytke akku ja sulje se. Sen jälkeen ei todellakaan ole muita sääntöjä rakennetta varten kuin: vasen käyttömoottori kytketään vasemmalle puolelle, oikea käyttömoottori kytketään oikealle puolelle ja servomoottorin ruskea/takajohto on poispäin OmniBot. Muuten tee siitä oma!

Voit virrata kuviani saadaksesi käsityksen siitä, miten rakensin omani. Suosittelen myös rakennusmateriaalien, kuten Popsicle -tikkujen, kuumaliiman ja pahvin käyttöä muihin korin osiin tai rungon koon pidentämistä.

Vaihe 11: OmniBotin hallinta

Tätä vaihetta varten tarvitset:

• OmniBot on valmis
• Ohjaimesi

En voi suositella Hobby Kingin Turnigy Evo -lähetintä tarpeeksi. Se on loistava 2,4 GHz: n digitaalinen lähetin, jossa on automaattinen taajuushyppely ja paljon hienoja ominaisuuksia, kuten kosketusnäyttö! Sitä käytämme Bolts and Bytes Maker Academyssa ja se on palvellut meitä hyvin. Jos käytät sitä myös, varmista, että suoritat laiteohjelmistopäivityksen, jotta käytät uusinta laiteohjelmistoa. Linkki siihen löytyy Hobby Kingin tuotesivulta.

Saadaksesi OmniBotisi liikkeelle, napsauta Turnigy Evo -ohjaimen työkalupakkia ja napauta RX Bind ja käynnistä sitten OmniBot (kytke se pois päältä ja sitten päälle) kytkimestä. Ohjaimen pitäisi antaa ääni, joka osoittaa, että se on muodostanut yhteyden OmniBot -vastaanottimeen.

Aja nyt! Koko koodin pitäisi toimia saumattomasti.

Huomaat, että Turnigy Evo -ohjaimen ominaisuudet ohjaavat OmniBotia seuraavilla tavoilla:

• Oikea sauva Pystysuora ja vaakasuora> OmniBot -moottorien vasen portti (2) ja oikea portti (2).
• Vasen sauva vaakasuora> Moottorin etuportti 1, moottorin nopeus -100% -100% ja servoportti 1
• Vasen sauva pystysuora> Moottorin etuportti 2, moottorin nopeus 0% - 100% ja servoportti 2
• Keskimmäinen nuppi> Säädä OmniBotin maksiminopeutta
• Keskikytkin> Vaihda taajuusmuuttajan sekoitusmallia, kun vedät taaksepäin oikeaa tikkua (siellä on paljon purkamista, koska taajuusmuuttajan sekoittaminen on monimutkainen aihe, tallennan selityksen, jos joku todella haluaa sen!)
• Vasen kytkin> YLÖS: sallii etu- ja servomoottoreiden ohjauksen, MID: sallii vain servomoottoreiden ohjauksen, ALAS: sallii vain etumoottoreiden ohjauksen. (tästä on hyötyä, jos tarvitset servoa liikkuaksesi, mutta et etumoottoria samanaikaisesti)
• Oikea kytkin> tällä hetkellä käyttämätön

Ohjainvalikosta löytyy myös "päätepisteitä", "käänteisiä" ja "leikkauksia" koskevia ominaisuuksia, mutta niistä on paljon sanottavaa ja jätän ne toiseen oppaaseen. Jos olet kiinnostunut näistä, YouTube -haku näillä termeillä paljastaa kymmeniä hyödyllisiä videoita.

Kaikki tehty

Jos olet päässyt tähän asti, onnittelut, tiedän, että se oli pitkä.

En malta odottaa, mitä yhteisö tekee OmniBotilla. Odotan varmasti vastausta kaikkiin kysymyksiin ja haluaisin kuulla palautetta. Pysy kuulolla kevyemmästä OmniBot -versiosta tulevassa Instructables -oppaassa!