DFRobot bruņurupuču robots: 12 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Līdz šim manu darbnīcu robotu projekti ir virzīti uz zemām izmaksām un vieglu montāžu. Ko darīt, ja mērķis un precizitāte būtu mērķis, nevis izmaksas? Ko darīt, ja robotu komplektu uzņēmums būtu gatavs ziedot detaļas? Un ja nu mēs zīmētu ar kaut ko citu, nevis marķieriem?

Tātad, šī projekta mērķis ir izveidot precīzu bruņurupuču robotu, izmantojot plauktā esošās detaļas, kas uzzīmēs kaut ko interesantu nākamajai veidotāju izstādei.

Bruņurupuči prom!

1. darbība: detaļas

DFRobot nodrošināja galvenās sastāvdaļas. Lūk, ko mēs izmantojam:

• 1 ea., Bluno M0 Mainboard, SKU: DFR0416 vai parasts Arduino Uno
• 1 ea., Divkāršs bipolārs pakāpju motora vairogs Arduino (DRV8825), SKU: DRI0023
• 2 ea., Hibrīda pakāpju motors, SKU: FIT0278
• 1 gab., 5 mm gumijas riteņu sakabes komplekts (pāris), SKU: FIT0387
• 1 ea., 9G servo SKU: SER0006

Jaudai es izmantošu 18650 litija šūnas, tāpēc es nopirku:

• 3 ea., EBL 18650 Akumulators 3.7V
• 1 ea., KINDEN 18650 viedais akumulatora lādētājs
• 3 ea., 18650 Akumulatora turētājs

Es izmantoju arī dažādas aparatūras:

• 2 gab., Buna-N gumijas #343 O-gredzens (3/16 "x 3-3/4" ID)
• 1 ea., 1 "tērauda lodīšu gultnis ar zemu oglekļa saturu
• 10 ea., M3x6MM Pan galvas skrūve
• 2 ea., M3x8MM Pan galvas skrūve
• 4 ea., M3x6MM plakana skrūve
• 14 ea., M3 uzgrieznis
• 4 ea., #2 x 1/4 vītni veidojoša skrūve

Mums būs vajadzīgs arī radošs veids, kā koplietot akumulatora enerģiju starp Motor Shield un Arduino, jo šķiet, ka tam nav iespējas. Es izmantoju 2,1 mm x 5 mm mucas ligzdas galu mirušam barošanas avotam vai kaut ko līdzīgu šim.

Rīki:

• Phillips uzgaļa skrūvgriezis
• Stiepļu noņēmēji
• Karstās līmes pistole (pēc izvēles)
• Lodāmurs un lodētava

Un ne mazākais no tiem:

• Pacietību
• Noturība
• Pozitīva attieksme

2. darbība: 3D daļas

Es nolēmu izmēģināt un izveidot šim robotam 3D 3D, lai tas palīdzētu man mācīties. Viss, kas man bija jādara, bija pārsūtīt servo un pildspalvas izkārtojuma izmērus, un pēc tam palielināt pārējo, lai tas atbilstu daudz lielākiem pakāpieniem.

• Lielāki riteņi, lai nodrošinātu akumulatoru atstarpi.
• Biezāka šasija, lai nodrošinātu izturību palielinātajam svaram.
• Lielāks ritentiņš, kas atbilst paceltā klāja augstumam.
• Modulārs, lai viegli pārbaudītu un pielāgotu.

Šeit ir vajadzīgie gabali. Visi faili atrodas vietnē

• 1 ea., Šasija
• 1 ea., Augšējais statnis
• 2 ea., Ritenis
• 1 ea., Muca
• 1 ea., Servo turētājs

3. darbība: šasijas montāža 1. daļa

• Sāciet, ievietojot M3 uzgriežņus šasijas atdalītājos. Tos var vai nu iespiest, vai ievilkt, izmantojot M3 skrūvi.
• Uzstādiet pakāpienus ar M3 skrūvēm tā, lai elektriskie savienotāji būtu vērsti uz aizmugurējo (īsāko) galu.
• Uzstādiet akumulatora turētājus, izmantojot skrūves ar plakanām galvām.

4. solis: šasijas montāža 2. daļa

• Uzstādiet stobru, augšējo daļu un servo kopā ar M3 skrūvēm un uzgriežņiem.
• Piestipriniet kombinēto augšējo daļu pie steperiem ar M3 skrūvēm.
• Ievietojiet tērauda gultni ritentiņa turētājā, vajadzības gadījumā sildot to ar matu žāvētāju, lai to mīkstinātu.
• Piestipriniet ritentiņu pie korpusa, izmantojot M3 skrūves.

5. solis: riteņu montāža

• Rumbu satveršana ar vārpstu ir problēma, jo vārpstas ir 5 mm, un rumbas (kas apgalvo, ka tās ir 5 mm) patiesībā ir 6 mm. Izmantojot pietiekamu griezes momentu uz skrūvēm, iespējams, tās noņems, tāpēc es vispirms izmantoju skrūvju pāri, lai vispirms aizvērtu pielaidi.
• Pēc pielaides noregulēšanas pabīdiet rumbu uz pakāpiena vārpstas un pievelciet stiprinājuma skrūves.
• Novietojiet 3D riteni uz rumbas, ievietojiet lielu skrūvi un pievelciet.
• Novietojiet O-gredzenu virs rumbas.
• Pārliecinieties, ka ritenis griežas bez svārstībām. Ja nepieciešams, noregulējiet.

6. darbība: elektroinstalācija

Ļaujiet mums atbrīvoties no spēka, lai mēs varētu pārbaudīt steperus. Mums vajag:

• Stepper vairogam ir nepieciešami no 8 līdz 35 V.
• Pakāpieni ir paredzēti 3,4 V spriegumam, bet parasti tos darbina 12 V.
• Bluno (Arduino) ieteicamais ieejas spriegums ir 7–12 V, vai arī to var darbināt tieši no 5 V USB.

Litija akumulatora elementu nominālais spriegums ir 3,7 V. Ja mēs ievietojam trīs sērijās, tas dod mums 3 x 3,7 V = 11,1 V un aptuveni 3 x 3000 mAh = 9000 mAh. Bluno, iespējams, patērē tikai 20 mA, tāpēc lielākā daļa izplūdes gūs no steperiem, kas atkarībā no slodzes varētu uzņemt pastiprinātāju vai vairāk. Tam vajadzētu dot mums stundu ilgu darbības laiku.

Pārbaudei jūs varat piegādāt 12 V regulētu vairogu un 5 V USB Arduino. Var būt vieglāk vienkārši savienot akumulatorus ar barošanu vienlaikus.

• Lodējiet akumulatora turētājus paralēli, kā norādīts zīmējumā.
• Uzstādiet Arduino, izmantojot vītņu veidošanas skrūves Nr.
• Novietojiet motora vairogu virs Arduino

• Noņemiet izglābtos 2,1 mm x 5 mm domkrata vadus un savijiet tos kopā ar akumulatora vadiem:

  Balta svītra ir pozitīva, pagrieziet ar sarkanu akumulatora vadu

• Ievietojiet sarkano vadu VCC un melno vadu GND uz motora vairoga.

7. solis: pakāpiena pakāpiens

Man bija nelielas problēmas, lai apkopotu pietiekami daudz informācijas, lai to palaistu, tāpēc, cerams, tas palīdzēs citiem. Nepieciešamais galvenais dokuments ir pieejams vietnē

Pievienojiet pakāpju vadus un barošanas bloku savam vairogam:

• 2B Zils
• 2A Sarkans
• 1A Melns
• 1B Grenns

Piedāvātā skices piemērs man noderēja, bet nav pārāk pamācošs. Lai taupītu enerģiju, mums būs jākontrolē ātrums un rotācija, kā arī jāatlaiž pakāpju motori, kad tie netiek izmantoti.

Es atradu modificētu piemēru no vietnes https://bildr.org/2011/06/easydriver/, kuram ir palīga funkcijas. Tas vienlaikus dzen tikai vienu soli, bet dos jums pārliecību, ka esam uz pareizā ceļa. Vēlāk mēs uzrakstīsim sarežģītāku kodu.

8. solis: Servo

Servo izmanto, lai paceltu un nolaistu pildspalvu zīmēšanai.

• Novietojiet roku uz rumbas un viegli pagrieziet pakāpienu pretēji pulksteņrādītāja virzienam, skatoties uz leju, līdz tas sasniedz pieturu.
• Noņemiet roku un novietojiet to vērstu pa kreisi (tā būs lejup).
• Ievietojiet mazo vītni veidojošo skrūvi un pievelciet.
• Ievietojiet servo stiprinājumā ar rumbas galu uz augšu un piestipriniet, izmantojot divas lielākas vītnes veidojošās skrūves.

9. solis: kalibrēšana

Montāžas un izlīdzināšanas atšķirību dēļ robots ir jākalibrē tā, lai tas varētu pārvietot precīzus attālumus un leņķus.

• Izmēriet riteņa diametru no gumijas gredzena ārējām malām.
• Izmēriet riteņu bāzi no o-gredzenu centra robota apakšā (vietā, kur tas saskarsies ar grīdu).
• Lejupielādējiet pievienoto kalibrēšanas skici
• Ievadiet izmērītos parametrus.
• Augšupielādējiet skici..

Sagatavojiet pildspalvu:

• Noņemiet vāciņu un pabīdiet pildspalvas apkakli no gala puses.
• Ievietojiet pildspalvu turētājā ar servo roku taisni uz augšu.
• Pārliecinieties, ka pildspalva šajā pozīcijā nepieskaras papīram.
• Ja pildspalva sasien vārpstā, izmantojiet failu, lai noņemtu nelīdzenumus un palielinātu urbuma diametru.

Zīmējiet kvadrātu:

• Bīdiet barošanas slēdzi pozīcijā "Ieslēgts".
• Pagaidiet dažas sekundes, līdz sāknēt sāknēšanas ielādētāju.
• Kad robots ir pabeidzis pirmo kvadrātu, noņemiet pildspalvu un izslēdziet robotu.

Vispirms noregulējiet parametru wheel_dia. Izmēriet kvadrāta malas garumu. Tam jābūt 100 mm:

• Ja izmērītais attālums ir pārāk liels, palieliniet riteņa_dia.
• Ja izmērītais attālums ir pārāk īss, samaziniet wheel_dia.

Pēc attāluma kalibrēšanas noregulējiet riteņa bāzes parametru, kas ietekmē pagrieziena leņķi. Novietojiet robotu uz svaigas papīra lapas, ieslēdziet to un ļaujiet tam uzzīmēt visus četrus kvadrātus:

• Ja robots griežas pārāk strauji (kaste griežas pulksteņrādītāja virzienā), samaziniet riteņa bāzes vērtību.
• Ja robots negriežas pietiekami strauji (kaste griežas pretēji pulksteņrādītāja virzienam), palieliniet riteņa bāzes vērtību.
• Tā kā soļu kodā ir noapaļošanas kļūdas un lēti stepperu pārnesumi, jūs nekad to nevarat iegūt perfekti, tāpēc netērējiet tam pārāk daudz pūļu.

10. solis: zīmēšana

Laiks zīmēt! Lai sāktu, lejupielādējiet pievienotās skices.

11. solis: ko tagad? Mācību programma

Tas darbojas un zīmē jaukus kvadrātus. Tagad sākas jautrība.

Šeit ir daži resursi bruņurupuču grafikas apguvei.

• https://blockly-games.appspot.com/ (bloķēt programmēšanu)
• TinyTurtle apmācība (JavaScript)
• Kods ar Annu un Elzu no Hour of Code

Esmu arī ievietojis pamācību par bruņurupuču robota izmantošanu šiem tiešsaistes resursiem ar bruņurupuču robotu. Parasti jebkuru Turtle JavaScript kodu var ielīmēt un palaist kalibrēšanas skicē. Vispirms tiešsaistē varat pārbaudīt izvadi datorā un pēc tam augšupielādēt to savā bruņurupucī, lai to izvilktu reālajā dzīvē!

Studentiem šeit ir dažas projektu idejas:

• Ieprogrammē savu robotu uzrakstīt savu vārdu!
• Izveidojiet un 3D izdrukājiet datu plāksnīti TinkerCad no veidnes. To var piestiprināt zem jūsu servomotora.
• Piešķiriet robotam personību ar karstu līmi un blingu. (Vienkārši turiet riteņus un acis brīvas no šķēršļiem).
• Izmantojot OSTR_eyes skici, izveidojiet un pārbaudiet algoritmu, lai pārvietotos telpā. Ko darīt, ja viena acs kaut ko atklāj? Abas acis? Vai jūs varētu iekļaut Arduino izlases () funkciju?
• Uz lielas papīra lapas uz grīdas izveidojiet labirintu un ieprogrammējiet savu robotu, lai pārvietotos pa to.
• Izveidojiet labirintu ar sienām un izveidojiet algoritmu tā automātiskai navigācijai.
• Poga starp gaismas diodēm vēl nav izmantota, un tā ir savienota ar Arduino tapu "A3". Kam to varētu izmantot? Izmantojiet to, lai ieslēgtu un izslēgtu gaismas diodi.
• Ja neveicāt darbības "Firmware (FW): Testing and Blinking" (Izmeklēšana) sadaļu, atgriezieties un pamēģiniet.

12. solis: Bet pagaidiet, ir vairāk

Ja esat pievērsis uzmanību, pamanījāt, ka muca ir kvadrātveida. Kādas dīvainas kosmiskas sakritības dēļ pasteļkrāsas krīta platums ir tāds pats kā Crayola marķieru diametram. Viss, kas mums nepieciešams, ir veids, kā pietiekami izdarīt spiedienu uz krītu, un mēs esam ietves mākslinieks.

Jums būs nepieciešams:

• 3D drukāta muca un auns (https://www.thingiverse.com/thing:2976527)

• Krīts, vai nu pasteļtoņu kvadrātveida mākslinieku krīts, vai neliels apaļš krīts (nevis trekno ietvju sīkumi).

  https://a.co/6B3SzS5

3/4 collu paplāksnes svaram

Soļi:

• Izdrukājiet divus pievienotos failus.
• Noņemiet servo un servo turētāju.
• Pievienojiet kvadrātveida padeves mucu.
• Asiniet krītu līdz tuvam punktam.
• Ievietojiet krītu mucā.
• Ievietojiet aunu mucā.
• Novietojiet mazgātāja svaru uz cilindra.