Arduino Mothbot: 11 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:04

Tämän projektin tarkoituksena on suunnitella ja rakentaa yksinkertainen valonseurantarobotti käyttäen Arduino Duemilanove -korttia. Halusin todella jakaa robottiprojektin, joka oli halpa, helppo rakentaa ja jossa oli täydelliset ohjeet kaikille eri vaiheille. Toivon, että olen onnistunut, ja haluaisin saada kommentteja siitä, miten tämä ohje olisi vielä parempi.

Tämän robotin suunnittelussa keskityttiin käyttämään Massimo Banzin kirjaa "Aloittaminen Arduinon kanssa", joka julkaistiin sivustolla [makezine.com Make]. Käytin myös koodia servojen suorittamiseen projektista nimeltä: Kuinka tehdä Arduino -ohjattu servobotti (SERB). Arduino Mothbot on kaiken kaikkiaan melko nopea robotti rakentaa. Olettaen, että aloitat kaikista osista ja sinun ei tarvitse improvisoida, projektin rakentaminen kestää kokonaisuudessaan ehkä tunnin. Tämä tapahtuu, jos noudatat ohjeita ja kopioit koodin. Jos kuitenkin rakennat vain yhden ominaisuuden kerrallaan ja testaat matkan varrella, tämä projekti voi kestää huomattavasti kauemmin. Pidemmän radan etuna on, että opit todennäköisesti paljon enemmän ja pidät hauskaa matkan varrella.

Vaihe 1: Kerää osat ja työkalut

Tämän robotin rakentaminen maksaa osittain noin 80 dollaria, jos et ole koskaan tehnyt mitään tällaista ennen. Kustannukset olivat minulle huomattavasti pienemmät, koska minulla on paljon elektroniikkaa työskentelemässä. Tiedän kuitenkin, kuinka turhauttavaa voi olla yrittää noudattaa ohjeita, tietämättä mitä osia on hankittava, mistä tilata ja kuinka paljon kaikki maksaa etukäteen, joten olen tehnyt kaiken tämän puolestasi. Kun olet saanut kaikki osat neliöön, tämän projektin pitäisi olla hetkellinen. Seuraa linkkiä projektini wikiin saadaksesi täydellinen osaluettelo

Nyt saatat haluta hankkia työkaluja. Koska tämä projekti käyttää juotonta leipälautaa, voit tehdä ilman paljon hienoja elektroniikkalaitteita. Toivottavasti löydät loput tarvitsemasi autotallista: 1. Neulan pihdit 2. Langanleikkurit 3. Litteäruuvitaltta 4. Pieni ristipääruuvimeisseli (4-puolinen) ruuvimeisseli 5. Säädettävä jakoavain tai 11/32 " kuusiokoloavain 6. Pora 7. 1/16 ", 5/32" ja 7/32 "poranterät 8. Saha (valinnainen) 9. Suojalasit Käytä turvallisia käytäntöjä käyttäessäsi sähkötyökaluja.

Vaihe 2: Suunnitteluvaihe

Ennen kuin aloitin tämän projektin, katselin Instructablesin ympärillä monia muita projekteja. Luin myös jonkin aikaa Massimo Banzin kirjan "Aloittaminen Arduinon kanssa" lukemisen. Lähes kaikki tässä projektissa tehdään tämän sivuston tai kirjan esimerkistä. Suunnittelin projektin tällä tavalla yrittäen tehdä siitä aloittelijan robotin saatavilla.

Suunnitteluvaiheessani en vain katsonut laitteistoa ja koodausta, vaan tein myös elektroniikan läksyt. Halusin laatia yksinkertaisen elektroniikkakaavion tälle projektille, jotta voisin seurata sitä, mitä olin rakentamassa. Näet kuvassa eri komponentit, voimalinjat ja Arduino -nastat. Toivottavasti se on selkeä kaavio ja havainnollistaa myös kuinka yksinkertaista tämän projektin elektroniikka on.

Vaihe 3: Servojen liittäminen Arduinoon

Jos aiot rakentaa robotin, ensimmäinen asia, jonka haluat todennäköisesti selvittää, on saada se liikkumaan. Todennäköisesti haluat lähettää sen eteenpäin, taaksepäin, oikealle, vasemmalle ja pysäyttää sen. Jos et ymmärrä, miten voit antaa sen liikkua kunnolla, et todennäköisesti pysty tekemään siitä mitään, kun liität kaikki anturit. Alla on vaiheet moottorin liittämiseksi Arduinoon.

1. Ensimmäinen asia, joka on tehtävä juotonta leipälautaa asennettaessa, on servojen maan (GND) ja virran (+6 V) asettaminen. Päätin käyttää kahta pitkää nauhaa, jotka olisivat lähimpänä Arduinoa. 2. Kun maadoitus- ja sähkölinjat on tunnistettu, liitä Arduino -levyn maa juotottoman leipälevyn maadoitusliuskaan. Älä kytke virtaa vielä juotottomaan leipälevyyn. 3. Jokaisessa servossa on kolme johtoa, jotka tulevat ulos niistä. Minulla on musta, punainen ja valkoinen lanka kullekin. Musta on maadoitettu, punainen on virtaa ja valkoinen on ohjausjohto. Leikkaa kolme hyppyjohtoa jokaiselle samankokoiselle servolle (yhteensä 6). 4. Kiinnitä hyppyjohdot servojohtojen päähän ja sitten jokainen servo juotottomaan leipälevyyn. 5. Käytä nyt hyppyjohtimia yhdistääksesi maan ja tehon jokaisesta servosta maahan ja juotottoman leipälevyn tehoon. 6. Liitä nyt ohjausjohdot kustakin servosta Arduinoon. Kytke vasen servo digitaalilähtöön (PWM) 3 ja oikea servo digitaalilähtöön (PWM) 11. 7. Kytke lopuksi 4AA -paristojen maadoitus ja virta juotottomaan leipälevyn maahan ja virtalähteeseen. Älä huolestu, jos servot alkavat liikkua, kun Arduinollasi ei ole virtaa tai sitä ei ole vielä ohjelmoitu. 8. Käyttämällä koodia sinun pitäisi nyt pystyä käyttämään moottoreita eteen, taakse, vasemmalle tai oikealle käyttämällä mukana toimitettuja toimintoja.

Vaihe 4: Moottorien testaaminen

Mielestäni on tärkeää sisällyttää osa testikoodista, jota käytin Arduino Mothbotin kokoamisessa. Jos olet kiinnostunut ja olet valmis käyttämään aikaa tinkimiseen, uskon, että löydät nämä koodinpätkät opettavaisia ja hyödyllisiä muissa projekteissa. Ennen kuin lähetän alla olevan koodin, haluan ilmoittaa, että seuraava perustuu toiseen suureen projektiin nimeltä How to Make Arduino Controlled Servo Robot (SERB). Olen oppinut paljon seuraamalla tämän ohjeen mukaista työtä ja haluan antaa tunnustusta silloin, kun se on maksettava.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/motor_test1.pde

Vaihe 5: On/Off -painikkeen integrointi

Nyt saatat haluta kytkeä robotin päälle ja pois päältä napin painalluksella. Arduino itse suorittaa koodin loputtomassa silmukassa, kunnes irrotat sen pistorasiasta, mikä voi olla melko turhauttavaa, kun liität robotin pöydälle ja se alkaa juosta pois! Painikkeen integrointi on loistava askel tässä prosessissa, koska opit myös käyttämään painikkeita muihin tarkoituksiin, kuten puskurin luomiseen havaitsemaan, milloin robotti osuu seinään. Huomaa, että poistin servot juottamaton leipälauta suurimmalle osalle kuvistani. Tämä auttaa vain selventämään kuvaa, kun näytän eri vaiheita.1. Katkaise ensin virta servomoottoreista ennen kuin teet mitään töitä. Muista tehdä tämä aina, kun lisäät jotain tähän projektiin. Nyt voit halutessasi kytkeä robotin päälle ja pois päältä sen sijaan, että robotti alkaisi välittömästi liikkua, kun kytket virran. Tunnista juoteettoman leipälevyn vastakkaisella puolella oleva nauha virtakytkimeksi virtapainikkeelle (ja myöhemmin antureille).4. Kytke Arduinon virta (+5 V) pitkähyppyjohdolla juuri tunnistamaasi nauhaan.5. Kytke kaksi hyppyjohtoa hetkelliskytkimeen ja kytke toinen pää (+5V) virtalähteeseen6. Liitä hetkekytkimen toinen pää pienempään nauhaan juotottoman leipälevyn keskellä. Yhdistä samasta nauhasta 10K ohmin vastus nauhaan ja toinen pää maahan 8. Kytke lopuksi liuska nauhasta, jossa on kytkin ja vastus toisessa päässä, ja aseta toinen pää Arduinon digitaalituloon 7. Nyt koodin avulla sinun pitäisi pystyä kytkemään robotti päälle ja pois päältä painikkeella. Jos käytät koodia LED-valon kanssa (digitaalilähtö 13), näet sisäisen LED-valon syttyvän ja sammuvan robotin kanssa. Tämä on loistava tapa testata Arduino -koodi, jos moottorien virta on katkaistu.

Vaihe 6: On/Off -painikkeen testaus

Tämä uusi koodi sisältää tietoja On/Off -painikkeen käytöstä ja sisäisen LED -valon vilkkumisesta.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/motor_test2.pde

Vaihe 7: Valoanturien integrointi

Mikä olisi Arduino Mothbot, jos siinä ei olisi valotunnistimia? Tämän yksinkertaisen projektin tarkoitus on tehdä robotti, joka houkuttelee kirkkainta valoa. Tätä varten meidän on integroitava joitain valotunnistimia, jotka tunnetaan myös nimellä valovastus.

1. Katkaise jälleen virta servomoottoreista ennen tämän vaiheen suorittamista. 2. Valoanturien asetukset tehdään kahdesti. Se on melkein täsmälleen sama asetus kuin hetkellinen kytkin. Itse asiassa se on sama asetus, mutta tällä kertaa käytät valotunnistinta (valokuvavastus) hetkellisen kytkimen sijasta. 3. Koska tämä robotti käyttää kahta valotunnistinta ajosuunnan valitsemiseen, on suositeltavaa, että asennat kukin valoanturi juottoman leipälevyn vastakkaisille puolille tai mahdollisimman kauas toisistaan. 4. Liitä valoanturin toinen pää (+5 V) sähköjohtoon ja toinen pää pieneen nauhaan levyn keskellä. 5. Kytke 10 k ohmin vastus samaan nauhaan ja toinen pää maahan. 6. Kytke nyt hyppyjohdin pienestä nauhasta (jossa valokuvavastus ja tavallinen vastus on kytketty) ja kytke toinen pää analogiseen tuloon. 7. Liitä vasen anturi Arduinon analogiseen tuloon 0 ja oikea anturi analogiseen tuloon 1. 8. Sinun pitäisi nyt pystyä käyttämään valotunnistimia servojen siirtämiseen.

Vaihe 8: Lopullinen koodi

Tässä on viimeinen koodi, jota käytetään Arduino Mothbotin suorittamiseen. Koodiin olen sisällyttänyt tulostuslausunnot Arduinon sarjaporttiin. Jos Arduino on kytketty tietokoneen USB -portin kautta, sinun pitäisi nähdä tulostuslausunnot, jotka kertovat, mihin suuntaan robotti aikoo mennä. Haluat ehkä säätää valoanturin kynnysarvoa hienosäätääksesi robotin käyttäytymistä. Kynnys riippuu lähinnä antureistasi ja sijaintisi ympäristön valosta.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/mothbot.pde

Vaihe 9: Rakenna Mothbot -runko

Rakentamasi robotti ei todellakaan ole hyvä, ellei se voi pitää itseään yhdessä. Tästä syystä se tarvitsee kehoa. Yritin parhaani tehdä tästä mahdollisimman yksinkertaisen rakennusprojektin. Sinun on kuitenkin tehtävä pieni työ itse selvittääksesi oikeat mitat. Ehdotan ikääntyvää "mittaa kahdesti, leikkaa kerran" -menetelmää.1. Robotin runko on valmistettu pienestä poppelipuusta, jonka ostin rautakaupasta ja jonka koko oli 6 "x 24". Leikkasin omani alas 6 "x 8" rautakaupan mukana toimitetulla sahalla. Seuraavaksi porasin reikiä levyn etuosaan kiinnittääkseni servokannattimet kullekin servolle. Tätä varten käytin 5/32 "kokoista poranterää.3. Porasin myös reiän levyn takaosaan pyörää varten, joka tasapainottaa robotin. Tätä varten käytin 7/32" -kokoista poraa. Päätin käyttää hieman pienempää poranterää, jotta saisin tiiviin kitkapyörän pyöräni kanssa, koska en käyttänyt mutterin ja pultin yhdistelmää sen kiinnittämiseen. Sitten kiinnitin kiinnikkeet levyyn muttereilla ja ruuveilla. Tämä tehtiin litteällä ruuvimeisselillä ja säädettävällä jakoavaimella. Kiinnikkeiden kiinnittämisen jälkeen kiinnitin jokaisen servon kiinnikkeisiin muttereilla ja ruuveilla. 6. Lopuksi työnsin pyörän kokonaisuuteen.

Vaihe 10: Pyörien valmistus

Pyörät olivat minulle hankala ongelma. Minulla oli todellakin joitain sertifioituja robottipyöriä, mutta huomasin, että ne olivat a) liian raskaita ja b) minulla ei ollut mahdollisuutta kiinnittää niitä valitsemiini servoihin. Silloin muistin, että käytin purkkikansiota lukiossa vastaavassa projektissa. Joten se lähti kauppaan etsimään sopivaa robottipyörävaihtoehtoa. Jokainen pyörä on valmistettu Ziploc Twist 'n Loc -säiliön kannesta. Muita hyviä kansia ovat maapähkinävoi purkit tai muut elintarvikkeet. En kannata ruoan tuhlausta, mutta säästät kannet ja saatat löytää sellaisen, joka on oikean kokoinen robottiprojektillesi. Käytin jäljelle jääneitä astioita kerättyjen osien pitämiseen.1. Ensimmäinen asia, jonka tein, oli valita servosarvi, jonka halusin pyörille. Valitsin ne, joissa oli neljä sarvea ja jotka sisältyivät servoihini, kun ostin ne. Ennen kuin teet mitään, poraa reikä pyörän keskelle. Suosittelen tekemään tämän 5/32 "poranterällä. Tarvitset tämän, jotta pääset ruuviin, joka yhdistää äänitorven servoon. 4. Kierrä nyt kansi torveen. Käytin neljää mukana toimitettua ruuvia servon avulla kannet voidaan yhdistää sarviin. Voi olla helpompaa, jos poraat kannen läpi pieniä reikiä kuten minä. Käytin tähän 1/16 "poranterää. Mutta ole varovainen, poraaminen tämän muovin läpi raskaalla poralla ja pienellä terällä voi olla vaikeaa. Liitä nyt sarvet servoihin pienellä ristipääruuvimeisselillä (4-puolinen). Kierrä lopuksi kuminauhat jokaisen pyörän ympärille, jotta saat lisää pitoa. Sain kuminauhat ruokakaupasta ostamistani tuotteista. Toivottavasti sinulla on muutama makaamassa.7. Tässä vaiheessa koko runko ja pyörät on koottava.

Vaihe 11: Viimeistele Arduino Mothbot

Kun runko ja pyörät on koottu, Arduinon ja juottoman leipälautan sijoittaminen robotin rungon päälle on helppoa. Varmista, että pääset edelleen Arduinon USB -tuloon, jos joudut muuttamaan ohjelmointia. Käytin jokaisen alla mustaa sähköteippiä kiinnittääkseni ne runkoon. Sähköteippi on helppo irrottaa ja pitää melko hyvin. Nauhoita Arduino ja juottamaton leipälauta rakentamasi robotin rungon yläosaan.2. Kun teippiä käytetään uudelleen, on hyvä idea liittää 4AA -paristopidike ja 9V -paristo runkoon. Varmista, että johdot ulottuvat 3. Liitä servojohdot juotottomaan leipälevyyn, jos olet poistanut ne aikaisemmin. Liitä Arduino -virta 5. Liitä servomoottorin virta 6. Aseta robotti maahan ja paina virtakytkintä! Sen pitäisi nyt herätä eloon ja jahdata valoa ympäri huonetta:) Tulevaksi lisäprojektiksi sisällyttäisin yksinkertaisen puskurin tai seinäanturin. Tämä olisi kytkin, aivan kuten tässä projektissa käytetty On/Off -painike. Kuitenkin, kun painiketta painettiin, se käski robotin kääntää suunnan, kääntyä vasemmalle tai oikealle ja jatkaa ohjelmaa. Tämän valmistuttuaan tämä robotti olisi loistava pieni testausalusta muille antureille ja laitteille.