DIY daudzfunkcionāla robotu bāze un motora vairogs: 21 solis (ar attēliem)

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

Sveiki visiem, nesen es sāku strādāt pie robotikas projektiem, izmantojot Arduino. Bet man nebija pienācīgas bāzes, pie kuras strādāt, gala rezultāts neizskatījās lieliski, un vienīgais, ko es varēju redzēt, ir visas manas sastāvdaļas, kas sapinušās vados. Problēmu novēršana jebkurai kļūdai, kas bija līdzīga uz visiem laikiem, un elektroinstalācijas atkārtošana atkal un atkal dažreiz bija nomākta. Tāpēc es nolēmu izgatavot daudzfunkcionālu robotu kopā ar motora draiveri, uz kura es varētu viegli piestiprināt citus komponentus, neradot putru, un viegli salikt un izjaukt to jebkādām izmaiņām.

Ja esat iesācējs un vēlaties sākt darbu ar robotiku vai pat tad, ja plānojat vispirms prototipēt lielāku robota projektu nelielā mērogā, prototipu bāze vienmēr ir noderīga.

Šī pamācība aptver visu jūsu akrila pamatnes sagatavošanas procesu, pievienojot motorus, riteņus, kā arī izgatavojiet DIY motora vairogu, izgatavojot mājās abpusēju PCB. Beigās būs pamatprojekts, lai pārbaudītu, vai viss ir izdarīts pareizi, un sniedz aptuvenu priekšstatu par to, ko jūs varat darīt ar savu robotu. Pēc uzbūves varat izmēģināt dažus ļoti vienkāršus robotus, piemēram:

1. Vienkāršs tālvadības robots (vadu)
2. Rinda pēc robota
3. Šķērslis, lai izvairītos no robota
4. Bluetooth vadāms robots
5. Bezvadu tālvadības robots (izmantojot RF raidītāju un uztvērēju / IR tālvadības pulti)

Šī ir mana pirmā pamācība, tāpēc piedodiet man par kļūdām, un konstruktīva kritika ir apsveicama.

1. darbība: apkopojiet instrumentus un materiālus

Tā kā tā sastāv no divām daļām 1. Šasija un 2. Motora vairogs instrumentu un detaļu saraksts ir attiecīgi sadalīts divās sadaļās.

Šasijai:

Rīki:

• Piekļuve lāzera griezējam (varat to meklēt tuvumā esošā ražotāja telpā vai tiešsaistē meklēt vietējos lāzera griešanas pakalpojumu sniedzējus)
• Skrūvgriezis
• Stiepļu griezējs
• Lodāmurs + stieple

Daļas:

• 3 mm akrila loksne (jebkura jūsu izvēlēta krāsa)
• Pārnesumu motori (100 līdz 200 apgr./min) x 2
• Riteņi x 2
• Riteņa ritenis x1
• M3 x 10 mm uzgriežņi un skrūves x 20 (vai vairāk, ja tos pazaudējat)
• 6 šūnu AA bateriju turētājs x 1 (nav nepieciešams, ja izmantojat 12V akumulatoru vai litija komplektu)
• Servomotors x 1 (pēc izvēles)
• M2 x 25 mm uzgriežņi un skrūves x (motoru nostiprināšanai)
• Pārslēgšanas slēdzis x 1
• Izolēts vads (savienojumiem)

Motora vairogam:

Rīki:

• Lodāmurs + stieple
• Dzelzs
• Mini urbis vai rokas urbis
• Gumijas roku cimdi
• Metāla skrubis
• Neliels plastmasas trauks
• Multimetrs (testēšanai)
• Pastāvīgs marķieris

Nepieciešamās ķīmiskās vielas:

• FeCl3 pulveris VAI šķīdums
• Acetons vai atšķaidītājs (var izmantot arī nagu krāsas noņēmēju)

Daļas:

• Divpusēja vara pārklāta tāfele
• Spīdīgs papīrs vai fotopapīrs
• 16 kontaktu IC ligzda x 2
• 14 kontaktu IC ligzda x 2
• L293D motora vadītāja IC x 2
• 74HC04 NOT Gate IC x1
• Elektrolītiskie kondensatori: 100uf, 10uf, 47uf (katrs X 1)
• 0.1uf keramikas kondensators x 2
• 7805 sprieguma regulators IC x 1
• Sieviešu galvenes sloksne ar garu tapu X 1
• Sieviešu galvenes sloksne īsa tapa x1
• Vīriešu galvenes sloksne X 1
• Skrūvju spaiļu bloki (2 kontaktu 3,5 mm attālums) x 6
• LED x 1
• Rezistors (no 220 omiem līdz 330 omiem derēs jebkurš) x 1

2. solis: šasija

Lai uzstādītu mūsu robota motorus, riteņus, sensorus utt., Mums ir nepieciešama šasija, kas noturēs visas lietas un būs galvenā robota virsbūve. Tā vietā, lai to iegādātos, es nolēmu pats izgatavot tādu, uz kura var viegli uzstādīt nepieciešamās detaļas un vajadzības gadījumā to mainīt. Es devos ar akrilu, lai tam piešķirtu profesionālu izskatu.

Pirms šasijas zīmēšanas datorā es izmantoju pildspalvu un papīru un uzzīmēju aptuvenu skici ar visiem mērījumiem un izmēriem. Tā bija pirmā reize, kad es strādāju ar akrilu, tāpēc es biju nedaudz apjukusi par parametriem un projektēšanu, bet pēc dažiem mēģinājumiem un atsaucoties uz instrukciju, ko ievietojis "oomlout", tas vairs nebija grūts uzdevums.

Galīgais dizains tika izveidots Inkscape un nosūtīts lāzera griešanai.

Tagad jums ir jālejupielādē faili un jāeksportē tie pakalpojuma sniedzēja pieprasītajā formātā un jāizgriež lāzers. Fails ''.svg "ir paredzēts Inkscape un".cdr " - Corel draw.

InkScape lejupielādes saite:

Lai lejupielādētu failus:

3. solis: sāksim montāžu

Savāc lāzera griezuma detaļas un iepriekš minētos instrumentus un materiālus.

4. solis: vispirms sagatavojiet savus motorus

Lai robots varētu pārvietoties, mums ir nepieciešami sava veida izpildmehānismi. Kā izpildmehānismus mēs izmantosim līdzstrāvas motorus.

Lodējiet divu dažādu krāsu lodēšanas vadus (katrs ar aptuveni 5 līdz 6 collu garumu) pie motoriem. Lai pārbaudītu polaritāti, pievienojiet vadus akumulatoram un pārbaudiet griešanos. Ja motori griežas pretējos virzienos, nomainiet vadus.

5. solis: laiks visu “uzgriezt” un “pieskrūvēt”

Sāciet, piestiprinot sānu plāksnes pie apakšējās pamatplāksnes, ievietojot tās spraugās. Ievietojiet uzgriezni T veida spraugā un ievietojiet skrūvi no apakšējās plāksnes atveres un nostipriniet to, izmantojot skrūvgriezi. Pārliecinieties, ka neesat nostiprinājis pārāk stingri, pretējā gadījumā jūs varat salauzt akrilu. Pārbaudiet plākšņu orientāciju (motora puse uz leju, kā parādīts attēlā).

Pēc tam nostipriniet motorus, ritentiņa riteni, priekšējo plāksni, akumulatora turētāju un visbeidzot augšējo plāksni

Ja vēlaties ievietot lielu servomotoru, varat to tieši ieskrūvēt attiecīgajā slotā vai mikro servo uzstādīšanai vispirms piestipriniet servo plāksni un pēc tam servomotoru

Piestipriniet riteņus pie motoriem

Savienojiet slēdzi ar akumulatoru, kā parādīts attēlā, un pieskrūvējiet to vietā

Visbeidzot ieskrūvējiet savu arduino/ arduino mega VAI Raspberry pi

Un jūs esat pabeidzis !!

6. solis: motora vairogs/ motora vadītāja ķēde

Motori ir robota izpildmehānismi, kuru darbībai nepieciešams vairāk enerģijas, ko mūsu mikrokontrolleris nevar nodrošināt, tāpēc, pieslēdzoties pie tā, tas noteikti tiks apcepts. Lai nodrošinātu motoru enerģiju un kontrolētu tā virzienu un ātrumu, mums ir nepieciešams H tilts. Kas ir H-tilts un kā tas darbojas? Es domāju, ka šis video atbildēs uz jūsu jautājumu: Video (video nav mans)

Ja uzskatāt, ka visu darāt pats, varat apsvērt iespēju patstāvīgi izveidot motora vadītāja shēmu, nevis iegādāties gatavu. Tā kā es izmantoju Arduino plāksni, es nolēmu izveidot motora vairogu, nevis sadalīšanas dēli.

Aizsarga priekšrocība salīdzinājumā ar izlaušanas dēli ir tā, ka tā ir viegli aizbāžama jūsu Arduino plāksnes augšpusē, kas ietaupa vietu un elektroinstalācijas lietas kļūst vienkāršas un tiek radīts mazāk putru.

Vairogu izgatavošanai es izveidoju divpusēju PCB (iespiedshēmas plates), jo ar vienu PCB slāni nebija pietiekami, lai izveidotu visus savienojumus. Lai izveidotu PCB, es izmantoju “tonera pārsūtīšanas” metodi.

Ja jūs nezināt, kā izveidot PCB, tad neuztraucieties, es aprakstīšu visas darbības, kā to izveidot.

7. darbība: shēmas plates noformēšana

Pirms veidojat savu pielāgoto PCB plāksni, jums ir jāizstrādā PCB izkārtojums. Jūs varat izveidot izkārtojumu, izmantojot pienācīgu PCB projektēšanas programmatūru. Manuprāt, šī ir labākā PCB projektēšanas programmatūra.

• Autodesk EAGLE
• Fritzing

Lai izgatavotu motora vairogu, vienkārši lejupielādējiet failus, veicot tālāk norādītās darbības, un izpildiet norādījumus.

8. darbība. PCB izkārtojuma drukāšana

Tā kā mēs izgatavojam abpusēju PCB, mums būs nepieciešami divi slāņi 1. augšējais slānis 2. apakšējais slānis.

Lejupielādējiet pdf failus un izdrukājiet tos atsevišķi uz jebkura spīdīga papīra (derēs arī žurnāla papīram), izmantojot lāzera printeri.

Tintes printeri nedarbosies, jo tinte šķīst ūdenī, tāpēc tinte netiks pārnesta uz PCB plates.

Padomi:

• Pirms drukāšanas iestatiet printeri uz augstu izšķirtspēju
• Pirms drukāšanas izvēlieties faktiskā izmēra opciju

Kāpēc mums ir nepieciešams papīrs un tinte, lai izgatavotu PCB?

Kā minēts iepriekš, būvei izmantoto metodi sauc par tonera pārnesi.

Kā tas strādā:

1. Vispirms, izmantojot lāzera printeri, uz glancēta papīra uzņemat tāfeles izkārtojuma izdruku.
2. Printerī izmantotais toneris ir nekas cits kā plastmasa, kas kūst un pielīp pie papīra.
3. Tagad jūs pārnesat toneri uz vara pārklātas plāksnes, izmantojot dzelzi, t.i., jūs atkal izkausējat toneri un tas pielīp pie vara.
4. Tinte kalpo kā aizsargslānis, lai pārklātu vara daļu, kuru nevajadzētu kodināt.
5. Tā kā kodināšanas šķīdums darbojas tikai ar metālu, nevis ar tinti, jūs pārnesat tinti uz PCB vara pusi tā, lai kāds jūsu PCB plāksnes raksts tiktu iegravēts un tintes daļa ne.

9. solis: sagrieziet un notīriet vara pārklājumu

• Paņemiet iespiedshēmu un atzīmējiet punktus uz tāfeles, lai zīmētu līnijas un izgrieztu to. Griešanai varat izmantot Dremel vai zāģa zāģi.
• Pēc griešanas notīriet dēli, izmantojot dažas ziepes un metāla skruberi, līdz tā izskatās jauka un spīdīga.

Plāksnes tīrīšana noņem oksīda slāni, netīrumus un taukus un atklāj svaigu vara slāni, uz kura toneris var stingri pielipt.

10. solis: tonera pārnešana uz tāfeles

1. Paņemiet jebkuru drukas slāni (apakšējo vai augšējo spoguli) un novietojiet to uz vara pārklājuma ar apdrukātu pusi uz leju.
2. Izlīdziniet tāfeli un druku. Izmantojiet veļas gludekli, lai gludinātu izdrukāto PCB izkārtojumu pie tāfeles.
3. Gludinot izkārtojumu, tinte tiek pārnesta no papīra uz PCB plāksni.

Padomi:

• Iestatiet gludekli uz augstāko temperatūru (biezam papīram) vai uz vidēju
• Lai nodrošinātu pastāvīgu siltumu, novietojiet gludekli uz tāfeles un nedaudz spiediet uz to apmēram 1 līdz 2 minūtes.
• Viegli pārvietojiet gludekli uz papīra apmēram 2-3 minūtes.
• Pārliecinieties, ka stūros un sānos tiek piemērots siltums

Visam procesam vajadzētu ilgt apmēram 5-6 minūtes (var būt vairāk vai mazāk atkarībā no papīra biezuma un temperatūras).

11. solis: tāfeles papīra noņemšana

Pēc termiskās apstrādes plāksni apmēram 5-7 minūtes iemērciet traukā ar ūdeni no krāna. Noteikti pagaidiet, līdz papīrs uz tāfeles kļūst mitrs, un pēc tam viegli berziet to, lai, noberzot papīru, netiktu noņemta tinte. dēlis.

12. solis: otrais slānis

Tagad ir pienācis laiks izveidot otro slāni. Tā kā tas ir abpusējs PCB, augšējam un apakšējam slānim jābūt perfekti izlīdzinātam, pretējā gadījumā rezultāti būtu nevēlami. Lai savienotu divus slāņus, tiks izmantoti vias.

PCB ražotājiem ir mašīnas, kas var precīzi izlīdzināt abus slāņus. Bet kā mēs varam veikt tik precīzu darbu mājās? Tāpēc es izdomāju triku, kas var atrisināt šo problēmu. Lai izlīdzinātu divus slāņus, rīkojieties šādi:

1. Izurbiet caurumus PCB stūros, izmantojot pirmo slāni kā atsauci.
2. Uzņemiet otrā slāņa izdruku un izveidojiet caurumus tajā pašā vietā, kur tas tika darīts iepriekšējam slānim.
3. Izlīdziniet tāfeli un apdruku tā, lai gaisma izietu cauri visiem caurumiem.
4. Līmējiet malas, izmantojot kādu maskēšanas lenti, un veiciet to pašu termisko apstrādi. Mērcējiet dēli ūdenī un noņemiet papīru

13. darbība: sliežu ceļu nostiprināšana

Dažreiz toneris netiek pareizi pārsūtīts uz tāfeles, kā rezultātā rodas daži nepabeigti savienojumi.

Lai novērstu šo problēmu, paņemiet smailu pastāvīgu marķieri un uzzīmējiet nepabeigtās pēdas.

14. solis: dēļa kodināšana

Ir dažādi kodināšanas šķīdumu veidi, bet visizplatītākais ir dzelzs hlorīds. Jūs to varat iegūt pulvera veidā vai kā šķīdumu.

Risinājuma pagatavošanai:

1. Paņemiet plastmasas trauku ar nedaudz ūdens. (apmēram 1,5 tases).
2. Pievienojiet tam 2-3 ēdamkarotes FeCl3 un labi samaisiet. (vienmēr viegli pievienojot ūdenim pievienojiet skābi)

Strādājot ar ķimikālijām, noteikti valkājiet cimdus un atrodieties labi vēdināmā vietā.

Novietojiet dēli šķīdumā apmēram 20 - 30 minūtes. Pēc apmēram 20 - 30 minūtēm izņemiet to no konteinera, atstājot to uz ilgu laiku, tiks iegravēta tintes aizsargātā vieta, tāpēc, lūdzu, noņemiet to, kad tas ir izdarīts.

Pēc kodināšanas noskalojiet dēli ar ūdeni.

15. darbība: noņemiet toneri

Lai noņemtu toneri, varat izmantot acetonu vai šķīdinātāju (derēs arī nagu krāsas noņēmējs). Ņemiet kokvilnas vai mitru drānu un labi iemērciet to ar atšķaidītāju/acetonu. Noberziet toneri un notīriet dēli ar ūdeni.

Un jums ir jūsu mājas brūvēt "Divpusējās PCB".

16. solis: urbumu urbšana

Izurbiet caurumus, izmantojot vertikālu mini urbi vai rokas urbi.

Izmantojiet 1 mm urbi urbumu urbšanai skrūvju spailēm un sprieguma regulatoram, un 0,8 mm uzgali citiem caurumiem

Pēc urbšanas notīriet putekļus.

17. solis: ir pienācis laiks lodēšanai

Pirms lodēšanas pārliecinieties, ka jums ir izkārtojuma izdruka, lai tā būtu atsauce un zinātu detaļu izvietojumu. Sāciet ar lodēšanas lodziņiem, izlaižot vadu caur caurumiem un lodēt abās pusēs, nogrieziet lieko vadu. Pirms pārējo sastāvdaļu lodēšanas izmantojiet multimetru un pārbaudiet augšējā un apakšējā slāņa sliežu ceļu nepārtrauktību, kā arī pārbaudiet, vai pēc lodēšanas nav konstatēti īssavienojumi."

Pārējās detaļas lodēt. Noteikti pārbaudiet sastāvdaļu polaritāti un izvietojumu.

18. darbība: pārbaudiet ķēdi

Pirms ievietojat IC to kontaktligzdās un ieslēdzat ķēdi, pārliecinieties, vai nav īssavienojumu, un pārbaudiet spriegumu attiecīgajās tapās. Ja viss ir kārtībā, ievietojiet IC un ieslēdziet ķēdi.

19. darbība. Motora draivera instalēšana un pārbaude

Vairogs cieši pieguļ jūsu Arduino plates virsmai, un ķēde tiek pārbaudīta, tāpēc tās barošana nebūs problēma.

Pirms pārbaudes ļauj apskatīt motora vairoga struktūru un īpašības.

Struktūra un īpašības:

• Izmanto divus L293D H tilta IC, lai kontrolētu četrus motorus.
• 74HC04 invertora IC, lai samazinātu tapu skaitu, ko izmanto h tiltu vadīšanai.
• Atsevišķa +5V un GND sliede.
• Tapas 4 servomotoru uzstādīšanai ar atsevišķu barošanas sliedi
• Pārslēdzieties, lai atiestatītu dēli
• Atlikušo digitālo tapu skaits pat pēc 4 motoru vadības: 6 (2 no tiem kā PWM)

Ķēdes pārbaude:

Pievienojiet divus motorus skrūves spailes izejai M1 un M2, pievienojiet strāvas džemperi un barojiet ķēdi, izmantojot līdzstrāvas padevi 9-12V (skatiet diagrammu par polaritāti un savienojumiem). Pēc TEST skices augšupielādes arduino panelī pievienojiet motora vairogu un ieslēdziet strāvas padevi.

Lai pārbaudītu otro motora draiveri, pievienojiet motorus M3 un M4 un nomainiet tapu numurus ar šiem kodā

• Pa kreisiEN = 3
• Kreisā spraudīte = 2
• Pa labiEN = 5
• RightPin = 6

20. solis: Liksim tam pārvietoties

Ir pienācis laiks atdzīvināt savu robotu

Tagad jums ir uzstādīts robots ar visām nepieciešamajām sastāvdaļām, izveidosim vienkāršu projektu, izmantojot to, lai iegūtu priekšstatu par to, cik ātri jūs varat izveidot prototipu dažu minūšu laikā bez jebkādām problēmām un putru.

Vislabāk sākt ar šķēršļu novēršanas robotu. Tātad tiksim galā.

Nepieciešamās detaļas:

1. HC -SR04 Ultraskaņas sensors
2. Mikro servomotors (ja nav uzstādīts)
3. Daži vadi

Savienojumi:

• Savienojiet sensora Vcc un GND tapu attiecīgi ar +5V un GND
• Savienojiet trigera tapu ar A1 un Echo tapu ar A2 arduino
• Novietojiet J5 džemperi uz vairoga un pievienojiet servo pie servo sliedes 10. tapas (skatiet diagrammu)
• Uzstādiet sensoru uz servo

Augšupielādējiet zemāk redzamo skici savā arduino dēlī un vērojiet savu robotu, izvairoties no šķēršļiem.

Tātad jūs dažu minūšu laikā izveidojāt vienkāršu autonomu robotu.

21. solis: beigas

Jūs esat pabeidzis !

Izbaudiet spēli ar savu robotu un veidojiet ar to jautrus projektus. Ir pieejami dažādi sensori un izstrādes dēļi, kurus ir viegli lietot un saprast, izmantojiet tos, lai tas pārvietotos vēlamajā veidā.

Un, ja neesat iepazinies ar robotiku, es ieteikšu jums izmēģināt dažus pamatprojektus, kas sniegti ievaddaļā.

Tas ir par šo Instructable. Es ceru, ka jums tas šķita interesanti.

Ja jums ir šaubas/jautājumi par konstrukciju, jautājiet. Paldies par skatīšanos:)