Նկարող ռոբոտ Arduino- ի համար. 18 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:48

Նշում. Ես ունեմ այս ռոբոտի նոր տարբերակ, որն օգտագործում է տպագիր տպատախտակ, ավելի հեշտ է կառուցել և ունի IR խոչընդոտների հայտնաբերում: Ստուգեք այն https://bit.ly/OSTurtle կայքում

Այս նախագիծը նախագծեցի ChickTech.org- ի համար 10-ժամյա սեմինարի համար, որի նպատակն է դեռահաս կանանց ծանոթացնել STEM թեմաներին: Այս նախագծի նպատակներն էին.

• Հեշտ է կառուցել:
• Հեշտ է ծրագրավորել:
• Հետաքրքիր բան արեց:
• Էժան, որպեսզի մասնակիցները կարողանան այն տուն տանել և շարունակել սովորել:

Հաշվի առնելով այդ նպատակները ՝ ահա դիզայնի մի քանի ընտրություն.

• Arduino- ն համատեղելի է ծրագրավորման հեշտության համար:
• AA մարտկոցի հզորությունը արժեքի և մատչելիության համար:
• Stepper շարժիչներ ճշգրիտ շարժման համար:
• 3D տպագրություն `հարմարեցման հեշտության համար:
• Գրիչը գծագրում է Turtle գրաֆիկայի հետ հետաքրքիր արդյունքի համար:
• Բաց կոդ, որպեսզի կարողանաք կատարել ձեր սեփականը:

Ահա այն ռոբոտը, որն ամենից շատ մոտեցավ նրան, ինչ ուզում էի անել ՝ https://mirobot.io: Ես լազերային դանակ չունեմ, իսկ Անգլիայից առաքումն արգելող էր: Ես ունեմ 3D տպիչ, ուստի ենթադրում եմ, որ կարող եք տեսնել, թե ուր է դա գնում:..

Թույլ մի տվեք, որ 3D տպիչի բացակայությունը խանգարի ձեզ: Դուք կարող եք գտնել տեղական հոբբիստներ, ովքեր պատրաստ են օգնել ձեզ www.3dhubs.com կայքում

Շատ աշխատանք պահանջվեց, բայց ես գոհ եմ, թե ինչպես ստացվեց: Եվ այդ ընթացքում ես բավականին բան սովորեցի: Թույլ տվեք իմանալ, թե ինչ եք կարծում!

Քայլ 1: Մասեր

Ռոբոտներին աշխատեցնելու, վարելու և կառավարելու մի շարք եղանակներ կան: Դուք կարող եք ունենալ ձեռքի տարբեր մասեր, որոնք կաշխատեն, բայց սրանք այն մասերն են, որոնք ես փորձել եմ և գտել եմ, որ լավ են աշխատում.

Էլեկտրոնիկա:

• 1- Arduino UNO կամ համարժեք- adafruit.com/products/50

  Adafruit- ն այժմ ԱՄՆ -ի արտադրությունն է իսկական Arduinos- ի համար: Ստացեք դրանք աղբյուրից:

• 2- Geared 5V Stepper- adafruit.com/products/858
• 1- ULN2803 Darlington Driver - adafruit.com/products/970
• 1- Կես չափի տախտակ- adafruit.com/products/64

• 12- արու-արու թռչկոտողներ- adafruit.com/products/1956

  Առնվազն երկուսը պետք է լինեն 6 ", մնացածը` 3 ":

• 1- Միկրո servo- adafruit.com/products/169
• 1- Արական քորոց վերնագիր- digikey.com/short/t93cbd
• 1- 2 x AA սեփականատեր- digikey.com/short/tz5bd1
• 1 -3 x AA սեփականատեր- digikey.com/short/t5nw1c
• 1 -470 uF 25V կոնդենսատոր-www.digikey.com/product-detail/hy/ECA-1EM471/P5155-ND/245014
• 1 -SPDT սլայդ անջատիչ -www.digikey.com/product-detail/hy/EG1218/EG1903-ND/101726
• 1- USB միկրո մալուխ
• 5 - AA մարտկոցներ

Սարքավորումներ:

• 2- 1 7/8 "ID x 1/8" O-ring- mcmaster.com/#9452K96
• 1- Caster 5/8 "կրող- mcmaster.com/#96455k58/=yskbki
• 10- M3 x 8 մմ թավայի գլուխ պտուտակ- mcmaster.com/#92005a118/=z80pbr
• 4- M3 x 6 մմ հարթ գլխով պտուտակ- mcmaster.com/#91420a116/=yskru0
• 12- M3 Nut- mcmaster.com/#90591a250/=yskc6u3D
• 2 - 1/4 "թել, որը կազմում է 4-20 պտուտակ

Տպագիր մասեր (տպիչին մուտք չունենալու դեպքում այցելեք www.3dhubs.com).

• https://www.thingiverse.com/thing:1091401

  • 1 x Գնդիկավոր առանցքակալ
  • 1 x Շասսի
  • 2 x Անիվներ
  • 2 x Stepper փակագիծ
  • 1 x Գրիչ պահող / սերվո փակագիծ
  • 1 x Գրիչի մանյակ
• Ես օգտագործում եմ ցածր լուծման, 100% լրացման և ոչ մի աջակցություն: Սա մոտ 4 ժամ տպագրության արժեք է:

Պարագաներ:

• Phillips պտուտակահան
• Տաք սոսինձ ատրճանակ
• Թվային բազմամետր
• Սուր դանակ
• Crayola գունավոր մարկերներ

Քայլ 2: Ֆլեշ ծրագրակազմը

Նախքան շինարարության մեջ մտնելը, եկեք փորձարկման որոնվածը բեռնենք միկրոկոնտրոլերի վրա: Թեստային ծրագիրը պարզապես նկարում է տուփերի համար, որպեսզի մենք կարողանանք ստուգել ճիշտ ուղղությունն ու չափերը:

1. Ներբեռնեք Arduino ծրագրակազմը www.arduino.cc/hy/Main/Software- ից
2. Բացեք Arduino ծրագիրը:

3. Ներբեռնեք կցված zip ֆայլը և բացեք այն Arduino էսքիզների գրքույկի վայրում:

   Այս վայրը կարող եք գտնել (կամ փոխել) Arduino IDE- ում

4. Բեռնեք թեստային ուրվագիծը ՝ [Ֆայլ] -> [Նկարչական գիրք] -> [TIRL_Arduino_TEST]
5. Կցեք ձեր Arduino- ն ձեր համակարգչին USB մալուխով:

6. Arduino IDE- ում.

   1. Սահմանեք տախտակի տեսակը ՝ [Գործիքներ] -> [Տախտակ] -> Ձեր տախտակի տեսակը:
   2. Սահմանեք ձեր սերիայի նավահանգիստը ՝ [Գործիքներ] -> [Նավահանգիստ] -> Սովորաբար վերջինը նշված է:
7. Վերբեռնեք ուրվագիծը ՝ օգտագործելով սլաքի պատկերակը:

Եթե որևէ խնդիր ունեք, օգնության համար դիմեք www.arduino.cc/hy/Guide/Troubleshooting:

Քայլ 3. Գրիչ և մարտկոցներ

1. Տեղադրեք ընկույզները շասսիի վերին մասում (Պատկեր 1): Հնարավոր է ստիպված լինեք դրանք սեղմել:
2. Տեղադրեք Գրիչի սեփականատերը ՝ Servo փակագծով, շասսիի վերևի մասում (Պատկեր 2 և 3):

3. Մարտկոցի ամրակները ամրացրեք շասսիի ներքևի մասում ՝ օգտագործելով 3Mx6 մմ հարթ գլխի պտուտակներ (Պատկեր 4)

   • Ձեզ անհրաժեշտ է առնվազն 5xAA ՝ Arduino- ի պատշաճ կարգավորիչով աշխատելու համար: Վեցը նույնպես կաշխատեին, այնպես որ ես երկու կողմերի համար անցքեր եմ ընդգրկում ցանկացած չափի համար:
   • Դուք ցանկանում եք, որ քաշը տեղափոխվի դեպի պտուտակը, այնպես որ 3xAA- ն դրեք հետևի կողմը:
   • Ուղղորդեք ամրակները այնպես, որ լարերը ամենամոտ լինեն ուղղանկյուն մալուխային հոսանքներին:
4. Մուտքագրեք մարտկոցի լարերը ուղղանկյուն մալուխների միջով (Պատկեր 4):
5. Կրկնեք մարտկոցի մյուս պահիչի համար:

Նշում. Եթե նշված չէ, պտուտակների մնացորդը 3Mx8 մմ տրամագծով պտուտակներ են

Քայլ 4: Stepper Backets

1. Տեղադրեք ընկույզ սանդղակի փակագծի մեջ և դրանք պտուտակով ամրացրեք շասսիի վերևում (Պատկեր 1):
2. Տեղադրեք սլաքը փակագծի մեջ և ամրացրեք պտուտակներով և ընկույզներով:
3. Կրկնել մյուս փակագծի համար:

Քայլ 5: Կաստեր

1. Տեղադրեք գնդակը առանցքակալը սկուտեղի մեջ:

   Մի ուժեք այն, հակառակ դեպքում այն կկոտրվի: Անհրաժեշտության դեպքում նյութը մեղմելու համար օգտագործեք վարսահարդարիչ կամ տաք օդի ատրճանակ:

2. Կցորդիչը ամրացրեք շասսիի ներքևի մասում `մարտկոցի բռնակի դիմաց:

Ես փորձել եմ մարմարների նման այլ կլոր առարկաներ, բայց հարթ և ծանր, կարծես, լավ են աշխատում: Եթե ձեզ այլ տրամագիծ է պետք, կարող եք խմբագրել openScad ֆայլը (https://www.thingiverse.com/thing:1052674), որը կհամապատասխանի այն, ինչ ունեք երբևէ:

Քայլ 6: Հացաթուղթ և ուղեղ

1. Հեռացրեք հոսանքի ռելսերից մեկը `օգտագործելով սուր դանակ, կտրելով ներքևի սոսինձը (Պատկեր 1):

   Մեկ երկաթուղին արտաքին եզրին ունի հզորություն (կարմիր), մյուսը ՝ բացասական (կապույտ): Առաջինը կցված եմ պահում, և այն կհամապատասխանի սխեմաներին և լուսանկարներին: Եթե դուք օգտագործում եք մյուսը, պարզապես համապատասխանաբար կարգավորեք լարերը:

2. Հացաթխիկը պահելով շասսիի ռելսերի վրա, նշեք, թե որտեղ են նրանք հատում եզրը (Պատկեր 2):
3. Օգտագործելով ուղիղ եզր (ինչպես հեռացված հոսանքի երկաթուղին), նշեք գծերը և կտրեք պատնեշի միջով (Պատկեր 3):
4. Տեղադրեք տախտակը շասսիի վրա, իսկ ռելսերը դիպչում են բաց սոսինձին (Պատկեր 4):
5. Կցեք Arduino- ն շասսիի մյուս կողմին ՝ օգտագործելով 4-20 պտուտակ (Պատկեր 5):

Քայլ 7. Կոնդենսատորը և մասերի տեղադրումը

1. Տեղադրեք darlington- ի վարորդը և անջատիչը միացրեք հացի տախտակին (Պատկեր 1):

   • Տեսանելիության համար ես ավելացրել եմ նարնջագույն կետեր ՝ հետևյալը նշելու համար.

     • Տեղադրեք darlington վարորդի 1 -ին կապը
     • Միկրոտրոլերի մարտկոցի քորոցը: Սնուցման անջատիչը «միացված» դիրքում:
2. Անհրաժեշտության դեպքում կտրեք կոնդենսատորի լարերը (երկարը բացասական է) (Պատկեր 2):
3. Տեղադրեք կոնդենսատորը տախտակի վերևի ճիշտ ռելսերի մեջ (Պատկեր 3):

Քայլ 8: Հզորություն

1. Աջ մարտկոցի լարերով. Միացրեք կարմիր գիծը հոսանքի անջատիչի առաջին կապին (Պատկեր 1):
2. Միացրեք սև կապարը դատարկ տողին միկրոկառավարիչի և darlington չիպի միջև (Պատկեր 1):
3. Մարտկոցի ձախակողմյան կապիչներով. Միացրեք կարմիր գիծը նույն շարքին, ինչ մյուս մարտկոցի սև կապիչը (Պատկեր 2):
4. Սև գիծը միացրեք տախտակի բացասական երկաթուղուն (Պատկեր 2):

5. Միացրեք միկրոկառավարիչին.

   1. Կարմիր թռիչք դրական երկաթուղուց մինչև մարտկոցի քորոց (նարնջագույն կետ, Պատկեր 3):
   2. Սև ցատկողը բացասական երկաթուղուց մինչև «G» նշանով քորոց (Պատկեր 4):
6. Տեղադրեք մարտկոցներ և միացրեք հոսանքը (Պատկեր 5):
7. Դուք պետք է տեսնեք, որ միացված են վերահսկիչի կանաչ և կարմիր լույսերը (Պատկեր 6):

Անսարքությունների վերացում

• Եթե միկրոկառավարիչի լույսերը չեն միանում, անմիջապես անջատեք հոսանքը և լուծեք խնդիրները.

  • Մարտկոցներ տեղադրե՞լ ճիշտ կողմնորոշման մեջ:
  • Կրկնակի ստուգեք մարտկոցի հոսանքի դիրքը:
  • Կրկնակի ստուգիչ անջատիչի հոսանքի դիրքը:
  • Մարտկոցների լարումը ստուգելու համար օգտագործեք բազմաչափ հաշվիչ:
  • Օգտագործեք բազմաչափ հաշվիչ `հոսանքի երկաթուղու լարումները ստուգելու համար:

Քայլ 9: Stepper Power

Այժմ, երբ միկրոկառավարիչին միացված եք էներգիան, եկեք ավարտենք լարերի էլեկտրամատակարարումը:

1. Միացրեք սև ցատկիչը վերին ձախ դարլինգթոնի քորոցից հոսանքի երկաթգծի բացասական կողմին (Պատկեր 1):
2. Միացրեք կարմիր ցատկիչը ներքևի ձախ darlington քորոցից հոսանքի երկաթգծի դրական կողմին (Պատկեր 1):
3. Միացրեք կարմիր թռչկոտիչը ներքևի ձախ darlington քորոցից darlington- ի աջ կողմում (Պատկեր 2):
4. Տեղադրեք սլաքի վերնագրեր stepper- ի սպիտակ JST միակցիչների համար (Պատկեր 2):

Քայլ 10: Stepper Control ազդանշաններ

Միկրոկոնտրոլերը 5 վոլտ ազդանշան է տալիս darlington զանգվածին, որն իր հերթին VCC- ն ապահովում է stepper ոլորուններին.

1. Սկսեք darlington- ի վարորդի գրունտային կողքին գտնվող քորոցով և տեղադրեք նարնջագույն, դեղին, կանաչ և կապույտ լարերը այդ հերթականությամբ (Պատկեր 1):

2. Կցեք թռչկոտողներին arduino- ի հետևյալ կապումներին (Պատկեր 2).

   1. նարնջագույն - Թվային կապում 4
   2. դեղին - Թվային կապում 5
   3. կանաչ - Թվային կապում 6
   4. կապույտ - Թվային կապում 7

3. Վերադառնալով Դարլինգթոն, մյուս սլաքի հակառակ ուղղությամբ շարունակեք թռիչքը:

   կապույտ, կանաչ, դեղին և նարնջագույն (Պատկեր 3):

4. Կցեք թռչկոտողներին arduino- ի հետևյալ կապումներին (Պատկեր 4).

   1. կապույտ - Թվային փին 9 (8 -րդը օգտագործվում է սերվոյի համար):
   2. կանաչ - Թվային փին 10
   3. դեղին - Թվային փին 11
   4. նարնջագույն - Թվային փին 12

Քայլ 11: Stepper Coil միացումներ

Քամիչի սպիտակ JST միակցիչները կցվում են քորոցի վերնագրին: Կարմիր կապարը հզորություն է և պետք է համապատասխանի այն կարմիր թռչկոտիչներին, որոնք մենք տեղադրել էինք ավելի վաղ (Պատկեր 1):

Բոլոր գույները պետք է համապատասխանի darlington- ի հակառակ կողմում գտնվող միկրոկառավարիչի թռիչքներին, բացառությամբ կանաչի, որը համընկնում է ստեպերի վարդագույն մետաղալարերի հետ (Պատկեր 2):

Քայլ 12: Սերվո

1. Տեղադրեք servo եղջյուրը, երբ servo- ն ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ պտտվել է դեպի կանգառ, իսկ եղջյուրը ՝ հորիզոնական (Պատկեր 1):
2. Սերվոն ամրացրեք ամրակին, իսկ եղջյուրը մատնանշեց աջ աստիճանի կողմը (Պատկեր 1):
3. Սերվո միակցիչի մեջ ամրացրեք դարչնագույն (գետնին), կարմիր (5 Վ հզորություն) և սպիտակ (ազդանշանային) ցատկիչներ ՝ համապատասխանելով սերվո լարերի գույներին (Պատկեր 2):
4. Կցեք հոսանքի և գրունտի թռչկոտիչները գետնին և 5V վերնագիր Arduino- ի վրա (Պատկեր 3):
5. Միացրեք սպիտակ ազդանշանային մետաղալարը Arduino- ի թվային Pin 8 -ին (Պատկեր 4):

Քայլ 13: Անիվներ

1. Տեղադրեք ռետինե օղակը անիվի եզրին (Պատկեր 1):

2. Եթե առանցքի վրա հանգույցի տեղավորումը թույլ է, կարող եք օգտագործել 3M պտուտակ ՝ այն տեղում պահելու համար (Պատկեր 2):

   Շատ մի ամրացրեք այն, հակառակ դեպքում պլաստիկը կպոկեք:

Քայլ 14: Փորձարկում

Հուսանք, որ արդեն բեռնել եք որոնվածը Քայլ 2 -ում: Եթե ոչ, արեք դա հիմա:

Փորձարկման որոնվածը պարզապես մի քանի անգամ գծում է քառակուսի, որպեսզի կարողանանք ստուգել ուղղությունն ու ճշգրտությունը:

1. Տեղադրեք ձեր ռոբոտը հարթ, հարթ, բաց մակերևույթի վրա:
2. Միացրեք հոսանքը:
3. Դիտեք, թե ինչպես է ձեր ռոբոտը գծում քառակուսիներ:

Եթե միկրոկառավարիչի վրա լույսեր չեք տեսնում, հետ գնացեք և անջատեք էներգիան, ինչպես քայլ 8 -ում:

Եթե ձեր ռոբոտը չի շարժվում, կրկնակի ստուգեք 9 -րդ քայլում darlington վարորդի հոսանքի միացումները:

Եթե ձեր ռոբոտը անկանոն է շարժվում, կրկնակի ստուգեք քայլ 10 -ում միկրոկառավարիչի և darlington վարորդի կապի կապերը:

Քայլ 15: Կալիբրացում

Եթե ձեր ռոբոտը շարժվում է մոտավոր քառակուսու վրա, ժամանակն է թուղթ գցել և դրա մեջ գրիչ տեղադրել:

Չափեք ձեր անիվի տրամագիծը (Պատկեր 1) և անիվի հիմքը (Պատկեր 2) միլիմետրերով:

Կոդում ձեր ճշգրտման կարգավորումները հետևյալն են.

float wheel_dia = 63; // մմ (ավելացում = պարույր դուրս)

float wheel_base = 109; // մմ (ավելացում = պարուրաձեւ) int քայլեր_վերև = 128; // 128 ՝ 16x փոխանցման տուփի համար, 512 ՝ 64x փոխանցման տուփի համար

Ես սկսեցի չափված անիվի տրամագիծը 65 մմ, և դուք կարող եք տեսնել, որ արկղերը յուրաքանչյուր քայլով պտտվում են դրսից կամ ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ (Պատկեր 3):

Ի վերջո, ես հասա 63 մմ արժեքի (Պատկեր 4): Դուք կարող եք տեսնել, որ դեռ որոշ բնածին սխալ կա հանդերձանքի թարթիչների և այլնի պատճառով: Բավականին մոտ, որևէ հետաքրքիր բան անելու համար:

Քայլ 16. Գրիչի բարձրացում և իջեցում

Մենք ավելացրել ենք սերվո, բայց ոչինչ չենք արել դրա հետ: Այն թույլ է տալիս բարձրացնել և իջեցնել գրիչը, որպեսզի ռոբոտը կարողանա շարժվել առանց նկարելու:

1. Գրիչի օձիքը դրեք գրիչի վրա (Պատկեր 1):

   Եթե այն չամրացված է, ամրացրեք այն տեղում:

2. Ստուգեք, որ այն կպչի թղթին, երբ սերվո թևն իջեցվի:
3. Ստուգեք, որ այն թղթի վրա չի դիպչի բարձրացնելիս:

Սերվոյի անկյունները կարող են ճշգրտվել ՝ եղջյուրը հանելով և այն նորից տեղադրելով, կամ ծրագրաշարի միջոցով.

int PEN_DOWN = 20; // servo- ի անկյունը, երբ գրիչն իջած է

int PEN_UP = 80; // servo- ի անկյունը, երբ գրիչը վեր է

Գրիչի հրամանները հետևյալն են.

penup ();

առկախ ();

Եթե ցանկանում եք օգտագործել գրիչների տարբեր չափսեր, դուք պետք է փոխեք գրիչի պահոցը (www.thingiverse.com/thing:1052725) և գրիչի օձիքը (www.thingiverse.com/thing:1053273) ճիշտ տրամագծով:

Քայլ 17: Haveվարճացեք

Հուսով եմ, որ դուք հասցրել եք այսքան հեռու, առանց ավելորդ հայհոյանքների: Թույլ տվեք իմանալ, թե ինչի հետ եք պայքարել, որպեսզի ես կարողանամ կատարելագործել հրահանգները:

Այժմ ժամանակն է ուսումնասիրել: Եթե նայեք թեստային ուրվագծին, կտեսնեք, որ ես ձեզ տրամադրել եմ մի քանի «Կրիա» ստանդարտ հրամաններ.

առաջ (հեռավորություն); // միլիմետր

հետընթաց (հեռավորություն); ձախ (անկյուն); // աստիճաններ աջ (անկյուն); penup (); առկախ (); կատարած(); // մարտկոցը խնայելու համար թողեք stepper

Օգտագործելով այս հրամանները, դուք պետք է կարողանաք անել գրեթե ամեն ինչ ՝ ձյան փաթիլներ նկարելուց կամ ձեր անունը գրելուց: Եթե ինչ -որ օգնության կարիք ունեք սկսելու համար, ստուգեք ՝

• https://code.org/learn
• https://codecombat.com/

Քայլ 18: Այլ հարթակներ

Հնարավո՞ր է այս ռոբոտը կատարել a- ով:

Այո՛ Այս հարթակը շատ ճկուն է: Հիմնականում պարզապես պետք է փոփոխել շասսը:

Ես դա արել եմ Raspberry Pi- ի (Պատկեր 1) և Adafruit Trinket- ի հետ (www.instructables.com/id/Low-Cost-Arduino-Compatible-Drawing-Robot/) (Պատկեր 2):

Թույլ տվեք իմանալ, թե ինչ եք գալիս!