Ածր ծախս, Arduino- ի հետ համատեղող գծագրական ռոբոտ. 15 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:50

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:
• 4xAA մարտկոցի հզորություն 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 հոբբիստներին, ովքեր պատրաստ են օգնել ձեզ https://www.3dhubs.com/ հասցեով:

Այս նախագիծը լիցենզավորված է Creative Commons- ի ներքո և օգտագործում է 3D մասեր ՝ հիմնված ուրիշների նախագծերի վրա (ինչպես նշված է հաջորդ բաժնում), որոնցից առավել սահմանափակիչը անիվն է, որը ոչ առևտրային է: Դա նշանակում է, որ այս նախագիծը պետք է լինի նաև ոչ առևտրային: Մի՛ եղիր այս տղան:

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- *Adafruit Pro Trinket 3V- adafruit.com/products/2010

  • Սարքավորումներ CC BY-SA լիցենզիայի ներքո
  • Softwareրագրային ապահովում (Bootloader) ՝ GPL լիցենզիայի ներքո
• 2- Geared 5V Stepper- adafruit.com/products/858
• 1- ULN2803 Darlington Driver - adafruit.com/products/970
• 1- Կես չափի տախտակ- adafruit.com/products/64
• 16- Արու-արու թռչկոտողներ- adafruit.com/products/759
• 1- Միկրո servo- adafruit.com/products/169
• 1 - SPDT սահիկի անջատիչ - adafruit.com/product/805 կամ www.digikey.com/product-detail/en/EG1218/EG1903-ND/101726
• 1- Արական քորոց վերնագիր- digikey.com/short/t93cbd
• 2- 2 x AA սեփականատեր- digikey.com/short/tz5bd1
• 1- USB միկրո մալուխ
• 4- AA մարտկոցներ

*Նշում. Տեսեք վերջին քայլը Arduino- ի կամ Raspberry Pi- ի սովորական տախտակների օգտագործման վերաբերյալ քննարկման համար:

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/=yskc6u

Եռաչափ տպագրված մասեր (տպիչից օգտվելու դեպքում այցելեք www.3dhubs.com).

• 1 x Գնդիկավոր սկավառակ - thingiverse.com/thing:1052674 (հիմնված onebytegone- ի աշխատանքի վրա, CC BY -SA 3.0)
• 1 x Chassis - thingiverse.com/thing:1053269 (օրիգինալ աշխատանք ՝ Maker's Box, CC BY -SA 3.0)
• 2 x Անիվներ - thingiverse.com/thing:862438 (հիմնված Մարկ Բենսոնի աշխատանքի վրա, CC BY -NC 3.0*)
• 2 x Stepper փակագիծ - thingiverse.com/thing:1053267 (հիմնված jbeale- ի աշխատանքի վրա, CC BY -SA 3.0)
• 1 x Գրիչ պահիչ / servo փակագիծ - thingiverse.com/thing:1052725 (օրիգինալ աշխատանք ՝ Maker's Box, CC BY -SA 3.0)
• 1 x Գրիչի մանյակ - thingiverse.com/thing:1053273 (օրիգինալ աշխատանք ՝ Maker's Box, CC BY -SA 3.0)

* Նշում. CC BY-NC- ը ոչ առևտրային լիցենզիա է

Գործիքներ և 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:

Trinket Pro- ի հետ խոսելու համար ձեզ հարկավոր է.

1. Վարորդ ՝
2. Arduino ծրագրակազմ

Լեդի Ադան և Ադաֆրուտի թիմը վերը նշված հղումներում ստեղծել են շատ ավելի լավ հրահանգներ, քան ես կարող եմ տրամադրել: Խնդրում ենք օգտագործել դրանք, եթե խրված եք:

Նշում. Հնարքը, որը տարբերում է Trinket- ը սովորական Arduino- ից, այն է, որ նախքան էսքիզը վերբեռնելը պետք է վերականգնել տախտակը:

Քայլ 3. Գրիչ և մարտկոցներ

1. Տեղադրեք Գրիչի պահիչը Servo փակագծով ՝ շասսիի կարճ կողմում (Պատկեր 1):
2. Տեղադրեք ընկույզները շասսիի վերին մասում (Պատկեր 2)
3. Մարտկոցի ամրակները ամրացրեք շասսիի ներքևի մասում ՝ օգտագործելով 3Mx6 մմ հարթ գլխի պտուտակներ (Պատկեր 3 և 4):
4. Մուտքագրեք մարտկոցի լարերը ուղղանկյուն մալուխների միջով (Պատկեր 4 և 5):
5. Կրկնեք մարտկոցի մյուս պահիչի համար:

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

Քայլ 4: Անիվներ

1. Փորձարկեք, տեղավորեք ձեր անիվը սանդղակի լիսեռին (Պատկեր 1):

   1. Եթե այն չափազանց ամուր է, կարող եք անիվի հանգույցը տաքացնել վարսահարդարիչով կամ տաք օդով, այնուհետև տեղադրել լիսեռը:
   2. Եթե այն չափազանց թուլացած է, կարող եք օգտագործել 3Mx8 մմ պտուտակ, այն լիսեռի հարթության վրա պահելու համար (Պատկեր 2):
   3. Եթե դուք կատարելագործող եք, կարող եք չափագրել ձեր տպիչը և ստանալ այն ճիշտ:
2. Տեղադրեք օղակը անիվի եզրին (Պատկեր 3 և 4):
3. Կրկնեք մյուս անիվի համար:

Քայլ 5: 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 6: 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:

Քայլ 7: Գրատախտակ

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

Քայլ 8: Հզորություն

1. Տեղադրեք միկրոկառավարիչը, սիրելի վարորդը և հոսանքի անջատիչը հացի տախտակին (Պատկեր 1):

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

     • Տեղադրեք darlington վարորդի 1 -ին կապը:
     • Միկրոտրոլերի մարտկոցի քորոցը:
     • Սնուցման անջատիչի «միացված» դիրքը:

2. Աջ մարտկոցի լարերով ՝

   1. Կարմիր գիծը միացրեք հոսանքի անջատիչի առաջին քորոցին (Պատկեր 2):
   2. Միացրեք սև կապարը դատարկ տողին միկրոկառավարիչի և darlington չիպի միջև (Պատկեր 2):

3. Ձախ ձեռքի մարտկոցի լարերով.

   1. Կարմիր գիծը միացրեք նույն շարքին, ինչ մյուս մարտկոցի սև կապարը (Պատկեր 3):
   2. Սև գիծը միացրեք տախտակի բացասական երկաթուղուն (Պատկեր 3):

4. Միացրեք միկրոկառավարիչին.

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

Խնդիրների լուծում. Եթե միկրոկառավարիչի լույսերը չեն միանում, անմիջապես անջատեք հոսանքը և վերացրեք անսարքությունները.

1. Մարտկոցներ տեղադրե՞լ ճիշտ կողմնորոշման մեջ:
2. Կրկնակի ստուգեք մարտկոցի հոսանքի դիրքը:
3. Կրկնակի ստուգիչ անջատիչի հոսանքի դիրքը:
4. Մարտկոցների լարումը ստուգելու համար օգտագործեք բազմաչափ հաշվիչ:
5. Օգտագործեք բազմաչափ հաշվիչ `հոսանքի երկաթուղու լարումները ստուգելու համար:

Քայլ 9: Վերնագրեր և Servo լարերի միացում

Տղամարդու վերնագրի քորոցները թույլ են տալիս միացնել 5-պին servo JST միակցիչները հոսանքին և darlington վարորդին (Պատկեր 1).

1. Առաջին 5-փին վերնագիրը սկսվում է մեկ շարքով darlington վարորդի դիմաց:
2. Երկրորդ servo վերնագիրն այնուհետև պետք է համընկնի darlington վարորդի վերջի հետ:

Նախքան էլեկտրագծերի բարդացումը, եկեք միացնենք սերվերը.

1. Ավելացրեք 3 պինով վերնագիր servo- ի համար `տախտակի առջևի հատվածի աջ եզրին (Պատկեր 2):
2. Կենտրոնական փինից կարմիր ցատկիչ ավելացրեք հոսանքի երկաթգծի դրական կողմին:
3. Ավելացրեք սև կամ շագանակագույն թռիչք արտաքին քորոցից դեպի հոսանքի երկաթգծի բացասական կողմը:
4. Ներքին քորոցից ավելացրեք գունավոր թռիչք միկրոկառավարիչի 8 -րդ կապին:
5. Տեղադրեք սերվերի եղջյուրը լիսեռով մինչև ամբողջ ժամացույցի դիրքը, իսկ թևը ՝ դեպի աջ անիվը (Պատկեր 3)
6. Տեղադրեք servo- ն գրիչի ամրակի մեջ `օգտագործելով servo- ի պտուտակները (Պատկեր 3):
7. Միացրեք servo միակցիչը ՝ հավասարեցնելով գույները (Պատկեր 4):

Քայլ 10: Stepper Control

Theամանակն է միացնել էլեկտրասնուցումը darlington վարորդի և քայլողների համար, որը կշարժվի անմիջապես մարտկոցից.

1. Միացրեք սև կամ շագանակագույն թռչկոտիչը ներքևի աջ darlington քորոցից հոսանքի երկաթգծի բացասական կողմին (Պատկեր 1):
2. Կարմիր ցատկիչը վերին աջ darlington քորոցից միացրեք հոսանքի երկաթգծի դրական կողմին:
3. Միացրեք կարմիր ցատկիչը վերին ձախ կապի վերնագրից հոսանքի երկաթգծի դրական կողմին (Պատկեր 2):
4. Ձախ սլաքի միակցիչը միացրեք ձախ կողքի գլխիկի վերնագրին `աջ կողմում գտնվող կարմիր կապով (Պատկեր 3):
5. Աջ սլաքի միակցիչը միացրեք աջ կողքի գլխիկի վերնագրին `ձախ կողմում կարդացած կապարով:

Նշում. Կտրուկ միակցիչի կարմիր հոսանքը հզորություն է և պետք է համապատասխանի տախտակի կարմիր գծերին:

Քայլ 11: Stepper Control (շարունակություն)

Այժմ մենք միկրոկառավարիչից միացնող ազդանշանային լարերը միացնելու ենք darlington վարորդի մուտքի կողմին.

1. Սկսած միկրոկառավարիչի 6 -րդ կապից ՝ միացրեք լարերը ձախ հսկիչ շարժիչի չորս հսկիչ թռիչքների համար (Պատկեր 1):
2. Համատեղեք այս թռիչքները աջ կողմում գտնվող darlington- ի մուտքի կողմին: Բոլոր գույները պետք է համապատասխանեն բացառությամբ կանաչի, որը համընկնում է քամիչի վարդագույն մետաղալարերի հետ (Պատկեր 2):
3. Սկսած միկրոկառավարիչի PIN 13 -ից ՝ միացրեք չորս սլաքների աջակողմյան շարժիչի լարերը (Պատկեր (3)):
4. Համատեղեք այս թռիչքաձողերը ձախ կողմում գտնվող darlington- ի մուտքի կողմին: Բոլոր գույները պետք է համապատասխանեն բացառությամբ կանաչի, որը համընկնում է քամիչի վարդագույն մետաղալարերի հետ (Պատկեր 3):

Քայլ 12: Փորձարկում և չափագրում

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:

Եթե ձեր ռոբոտը շարժվում է մոտավոր քառակուսու վրա, ժամանակն է թուղթ գցել և գրիչ տեղադրել դրա մեջ (Պատկեր 1):

Ձեր ճշգրտման կետերն են.

float wheel_dia = 66.25; // մմ (ավելացում = պարույր դուրս)

float wheel_base = 112; // մմ (ավելացում = պարուրաձեւ) int քայլեր_վերև = 128; // 128 ՝ 16x փոխանցման տուփի համար, 512 ՝ 64x փոխանցման տուփի համար

Ես սկսեցի 65 մմ անիվի չափված տրամագծով, և դուք կարող եք տեսնել, որ արկղերը պտտվում են դեպի ներս (Պատկեր 2):

Ես բարձրացրեցի տրամագիծը մինչև 67, և դուք կարող եք տեսնել, որ այն պտտվում էր դեպի դուրս (Պատկեր 3):

Ի վերջո, ես հասա 66.25 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 13. 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):
2. Եթե այն չամրացված է, ամրացրեք այն տեղում:
3. Ստուգեք, որ այն կպչի թղթին, երբ սերվո թևն իջեցվի:
4. Ստուգեք, որ այն թղթի վրա չի դիպչի բարձրացնելիս (Պատկեր 2):

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

int PEN_DOWN = 170; // servo- ի անկյունը, երբ գրիչն իջած է

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

Գրիչի հրամանները հետևյալն են.

penup ();

առկախ ();

Քայլ 14: Haveվարճացիր:

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 15: Այլ հարթակներ

Կարո՞ղ է այս ռոբոտը կատարվել սովորական Arduino- ի միջոցով: Այո՛ Wentածր արժեքի և փոքր չափի պատճառով ես գնացի Trinket- ի հետ: Եթե ավելացնեք շասսիի երկարությունը, մի կողմից կարող եք տեղադրել սովորական Arduino- ն, իսկ մյուս կողմից `տախտակ (Պատկեր 1): Թեստային ուրվագծի հետ այն պետք է աշխատի քորոց-քորոց, գումարած ՝ այժմ դուք կարող եք կարգաբերման համար հասնել սերիական վահանակին:

Կարո՞ղ է այս ռոբոտը պատրաստվել Rasberry Pi- ի միջոցով: Այո՛ Սա իմ առաջին հետազոտական գիծն էր, քանի որ ես ցանկանում էի ծրագրել Python- ում և կարողանալ վերահսկել այն համացանցում: Ինչպես վերը նշված Arduino- ն, այնպես էլ դուք պարզապես տեղադրեք Pi- ն մի կողմից, իսկ տախտակը `մյուս կողմից (Պատկեր 2): Էլեկտրաէներգիան դառնում է հիմնական մտահոգությունը, քանի որ չորս AA- ն չեն պատրաստվում կտրել այն: Դուք պետք է ապահովեք մոտ 1 Ա հոսանք կայուն 5 Վ լարման դեպքում, հակառակ դեպքում ձեր WiFi մոդուլը կդադարի հաղորդակցվել: Ես գտա, որ A մոդելը շատ ավելի լավն է էներգիայի սպառման մեջ, բայց ես դեռ աշխատում եմ, թե ինչպես ապահովել հուսալի էներգիա: Եթե պարզեցիր, ասա՛ ինձ: