ProtoBoti ehitamine - 100% avatud lähtekoodiga, väga odav haridusrobot: 29 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

ProtoBot on 100% avatud lähtekoodiga, ligipääsetav, ülimalt odav ja hõlpsasti ehitatav robot. Kõik on avatud lähtekoodiga-riistvara, tarkvara, juhendid ja õppekava-mis tähendab, et igaüks pääseb juurde kõigele, mida vaja roboti ehitamiseks ja kasutamiseks.

See on suurepärane võimalus õppida jootmise, elektrotehnika ja programmeerimise põhitõdesid.

See juhend juhendab, kuidas seda ehitada, alates paljast tahvlist, komponentidest ja 3D -trükitud detailidest kuni täielikult kokkupandud (ja loodetavasti funktsionaalse!) ProtoBotini.

(Kui soovite ProtoBotide kohta üldiselt ja/või The ProtoBot Project kohta rohkem teada saada, külastage aadressi https://theprotobotproject.wordpress.com või ProtoBots Github aadressil

Selle juhendi PDF -versiooni leiate ka aadressilt

Samm: tarvikud: osad

Kui olete alustamiseks valmis, on teil seda vaja. Kogused on ühe roboti kohta.

Osad: (link nr 1 on eBay, number 2 on AliExpress, tavaliselt odavam)

• 2 x N20 reduktorit, 300 p / min, 12 V (link, link)
• 1 x Arduino Nano (link, link)
• 2 x plastrattad, 39 mm, 3 mm auk (partii 10: kollane link, kollane link, roosa link)
• 2 x kombatavaid piirlüliteid (link 10 tükki)
• 2 x 220 oomi takistit (100 tk: link, link)
• 4 x 10K takistit (100 tükki: link, link)
• 1 x L293D mootori draiver (link, link)
• 2 x TCRT5000L IR -andurit (10 tükki: link, link)
• 7 x DuPont naissoost juhtmed (40 tk: link, link)
• 1 x 9 V akuklamber (10 tükki: link, link)
• 18 x isane päise tihvt (200 tk: link, link juba painutatud 90 kraadi)
• 32 x naissoost päisepoldid (400 tükki: link, link)

Kogused kehtivad ainult nende kirjete kohta, kus müüakse ühte kaupa (arduiinod ja mootorid), kuna kõik muu on lahtiselt ja teil on lisavarusid. Kui nimekirjad ületavad vajamineva koguse, on see tavaliselt põhjus, miks hulgiostu on odavam osta kui üksikuid tooteid. Ma ei kurda!

Veel üks asi: kõik siin on pärit Hiinast ja seetõttu kulub kohaletoimetamine tavaliselt kuu aega ja äärmuslikel juhtudel mõnikord kaks. Siiski pole mul kunagi olnud midagi, mis lõpuks ei ilmuks.

Samm 2: Tarvikud: osad (ülejäänud)

Aga oota! On veel!

Teil on vaja veel mõnda detaili, nimelt 3D -prinditud osi, trükkplaati, akut ja aku jaoks mõeldud konksu ja silmuse kinnitit (nagu näiteks takjakinnis).

• Konksu ja silmuse kinnitus (eBay Link, üks meeter asju)
• Aku (eBay Link, kuid ostke see lihtsalt poest)

3D trükitud osad:

• STL -failid on aadressil
• Kui lähete printima, muutke nende suurust 105% suurusele ja muutke täitmine 30% -le. Toetusi pole vaja, otsustate, kas vajate parve. Antennid võivad pisut suuremaks skaleerudes kergemini põrkeanduritele sobida.

Trükkplaat:

Kui soovite seda ise söövitada, jätkake. Kõik, mida vajate, on aadressil

Mida ma tegin (lihtsam viis, kui teil veel asju pole):

• Ma kasutasin veebisaiti www.pcbway.com ja nad lubavad teil teha 5 tükki 5 dollari eest, arvestamata saatmist. Kui me teeme umbes 20 tükki STEM -laagrite jaoks, maksab see umbes 24 dollarit koos saatmisega.
• Looge nendega konto, laadige üles Gerber -faili zip ja nad annavad teile soovitud arvu tahvleid.

Samm: tarvikud: tööriistad

Nüüd on see tõenäoliselt juba teie kraam, kuid ma annan siia siiski linke.

Tööriistad: (lingid Amazonile)

• Jootekolb (Amazonil 7 dollarit, kuid oleme neid laagrites kasutanud ja mulle on see väga muljet avaldanud, nad edestavad meie 25 dollari suurust Wellerit).
• Jootmine (kaasas 7 -dollarine triikraud, nii et te ei vaja seda praegu, kuid see kestab teid igavesti)
• Abistavad käed (pole vaja, ma pole neid endale veel ostnud, kuid need muudavad elu kindlasti lihtsamaks)
• Solder Sucker (tõesti kasulik, kui see pole ummistunud)
• Messingvilla puhastusvahend (rauast otsa heas korras hoidmiseks)
• Jootekolvi hoidja (nii et te ei paneks kogemata käsi rauale)
• Traadilõikurid (vajate neid)
• Traadi eemaldajad (saate hakkama ka ilma, kuid need muudavad elu palju lihtsamaks)
• Nõelatangid (pole absoluutselt vajalik, kuid tore)
• Kõrge temperatuuriga kuumliimipüstol ja liim (ka CA liim või midagi muud võib toimida)

Konservatiivne kulutaja võib vangutada pead selle tohutu hulga ostetavate tööriistade pärast, kuid pidage meeles- Iga neist tööriistadest, kui neid korralikult hooldatakse, jätkub aastaid ja neid saab kasutada ka mitmesuguste muude asjade jaoks väikeste robotite tegemine. (Nagu öeldud, ma tunnen sind!)

4. samm: mootori ja põrkeanduri kokkupanek: lõikamine, ribade eemaldamine, tinajuhtmed

Alustame põrkeandurite ja mootorite juhtmetega. Peate seadistama jootekolvi ja jootmiseks töökoha ning võib -olla soovite mõnda ventilatsiooni. Väike, väikese kiirusega ventilaator on tore.

1. Eraldage 2 komplekti 4 juhtmest naissoost naissoost džempritega.
2. Kasutage oma traatlõikureid, et lõigata need iga komplekti keskele.
3. Eemaldage oma eemaldajate abil juhtmete otstelt umbes 5MM või 1/4 isolatsioon.
4. Eraldage traadiotsad, seejärel keerake üksikud vasest kiud korras.
5. Tina iga traadi otsa, hoides tinatatud rauda traadi peal, kandes samal ajal traati jootetile.

Kui olete lõpetanud, peaks teil olema 4 komplekti 2 juhtmest, mille ühes otsas on 2 tinakaablit ja mõlemas otsas 2 naissoost pistikut.

Samm: mootori ja põrkeanduri kokkupanek: jootmismootorid ja andurid

Jätke jootekolb sisse, sest me pole veel päris valmis …

1. Iga juhtmekomplekti puhul painutage tinutatud otsad üksteisest 180 kraadi.
2. Sisestage juhtmeotsad mootorite ja põrkeandurite pistikupesadesse, nagu piltidel näidatud.
3. Kinnitage mootorid ja andurid kuidagi.
4. Tinaraua abil jootke juhtmed pistikute vahelehtede külge.

6. samm: IR -anduri kokkupanek: lõikamine, ribadeks võtmine, tina

Kui teie mootorid ja põrkeandurid on lõpetatud, on aeg liikuda edasi IR -andurite juurde.

• Eraldage 3 nais-naisjuhtme komplekt.
• Lõika need pooleks.
• Eemaldage otstelt umbes 5 mm või 1/4 tolli isolatsioon.
• Tina traate, hoides neid joodisel, seejärel kandke oma tinutatud rauda.

Kui olete lõpetanud, peaks teil olema 2 komplekti 3 juhtmest, mille ühes otsas on naissoost pistikud ja teises tinatatud traatotsad.

Samm 7: IR -anduri kokkupanek: valmistage ette andurid

See on ilmselt kõige raskem jootmine, mida peate tegema. Võta aega!

1. Kasutage oma lõikamismasinaid täiendavate juhtmete katkestamiseks, jättes anduri plastikust korpusest umbes 5 mm või 1/4 tolli avatuks.
2. Pildi põhjal selgitage välja anduri suund.
3. Painutage sinise LED -i GND -juhet musta LED -i GND -juhtmega kokku.
4. Kinnitage andurid, seejärel kasutage jootekolvi, et luua jootmisühendus ühendatud GND -juhtmete vahel.

8. samm: IR -anduri kokkupanek: jootetraadid

Nüüd oleme valmis juhtmed IR -anduritega ühendama.

1. Eraldage juhtmete otsad nii, et üksikud juhtmed oleksid eraldatud umbes 2,5 cm või 1 tolli.
2. Alustage juhtmete jootmist järjekorras iga 3 anduri juhe külge.
3. Kui kasutate maskeerimislinti nagu mina, siis kui olete ühe küljega lõpetanud, pöörake andur ümber ja jootke teine pool.

Märkus: Kuna DuPonti juhtmed on juhuslikult värvitud, ei ole värvikombinatsioonist kinni pidamine lihtne, seega soovitan lihtsalt hoida seda anduripaaride vahel järjepidevana. Tavaliselt proovin neid teha järjekorras, GND, Sense ja seejärel +5V, kusjuures kõige tumedam lõppvärv on GND.

Samm: pange aku kaabel kokku

Viimaseks, kuid mitte vähem tähtsaks, peame akukaabli kokku jootma.

• Hankige oma viimase 2-kontaktilise pikkusega isased päised, seejärel lükake plastikust eraldusdetail alla umbes tihvtide keskele.
• Kasutage tangide abil ühte külge 90 -kraadise nurga all.
• Kinnitage see kuidagi (ma kasutasin tükk vahtu, seejärel lisasin maalriteibi, et päised paigal hoida, kui vaht sulab).
• Tina iga tihvti, nii et juhtmeid on lihtne jootma panna.
• Veenduge, et polaarsus on õige (punane = +, must = -), jootke aku pistik tihvtide külge.

(Kui teie aku pistikud ei ole eelnevalt eemaldatud ega konserveeritud, peate seda tegema.)

Tagantjärele mõeldes võib olla hea mõte panna väike tükk termokahanevaid torusid juhtmete ja päise tihvtide vahelise vuugi kohale.

Samm: tehke paus

Nüüd, kui olete andurid ja mootorid lõpetanud, on hea teha paus. Olen ProtoBotide jaoks palju osi kokku pannud ja pean ikka aeg -ajalt pause tegema.

Vaheajal olles jätkake ja kasutage võimalust puhastada oma tööruumi kõik väikesed metalli- ja traadiisolatsioonid. Seejärel hingake värsket õhku ja jooge midagi mõnusat.

Kui tunnete end piisavalt värskena, jätkake julgelt!

Samm: pange Arduino kokku

Alustame asjaga, alustades Arduino kokkupanekust.

• Võtke Arduino kilekotist välja
• Leidke kaks 15-kontakti pikkust päist ja sisestage need lühikese küljega ülespoole Arduino, nagu näidatud.
• Sisestage arduino plaadile, veendumaks, et päised jäävad jootmise ajal õige nurga alla.
• Alates nurkadest jootke iga tihvt Arduino külge.

Kui olete lõpetanud, kontrollige, kas jootega on ühendatud kaks tihvti. Liigse joodise eemaldamiseks sulatage see lihtsalt triikrauaga keskel ja lohistage see seejärel tihvtidest eemale. Kui see ei aita, proovige üleliigne jootetoruga imeda.

Te märkate, et ma ei jootnud 6 tihvti komplekti- need on ICSP tihvtid, mida kasutatakse selle programmeerimiseks ilma USB-ta. Me ei vaja neid ProtoBoti jaoks, kuid soovi korral saate need sisse joota.

12. samm: plaadi kokkupanek: osade kogumine

Teil peaks olema kõik tahvli jaoks vajalikud osad, kuid võtke aega, et neid vajalikus koguses kokku koguda.

• 1 x ProtoBotBoard
• 1 x kokkupandud Arduino Nano
• 2 x 220 oomi takistid
• 4 x 10K takistit
• 1 x 14 tihvti pikkune isane päise tihvt
• 2 x 15 tihvti pikkused naissoost päised
• 1 x 2 tihvti pikkused naissoost päised
• 1 x L293D mootorijuhi kiip

Naispeade lõikamiseks kasutan traatlõikureid ja kinnitan need lisatihvti külge. Iga lõikamise jaoks peate ohverdama tihvti, kuid igal juhul peaks teil palju üle jääma.

Samm 13: Pange plaat kokku: jootma naissoost päise tihvtid

Kui soovite, võite naissoost päise nööpnõelad vahele jätta, kuid see hõlbustab Arduino taaskasutamist või tõrkeotsingut, kui midagi läheb valesti.

1. Sisestage Arduino emase päise tihvtidesse. (Sel juhul kasutame seda lihtsalt nende joondamiseks)
2. Sisestage Arduino/päise tihvti komplekt plaadile ja kinnitage see plaadi külge.
3. Alustades nurgatappidest, jootke emase päise tihvtid tahvli külge.

14. samm: paneeli kokkupanek: jootmismootori juhi kiip

Aeg mootorijuhi jootmiseks!

1. Sisestage mootori juht plaadile, nii et kiibi ülaosas olev sälk oleks joondatud tahvli kontuuri lõhega.
2. Kinnitage see mõne kleeplindiga.
3. Jootke iga tihvt, alustades nurgas olevatest, seejärel jätkake ülejäänud osaga.

Samm 15: Pange plaat kokku: jootke 10K takistid

Kui olete mootorijuhiga lõpetanud, läheme edasi 10K takistite juurde.

1. Leidke 4 10K takistit. Need võivad olla sinist või punakaspruuni värvi, kuid olenevalt sellest, kumb peaks sobima diagrammi värviribadega.
2. Painutage iga takisti juhtmed 90 -kraadise nurga all allapoole.
3. Sisestage kõik 4 takistit tahvlile "10K" tähistatud kohtadesse.
4. Kasutage maalriteipi, et need plaadile kinnitada (või lihtsalt painutage juhtmeid, kuid maalriteip töötab paremini).
5. Jootke igaüks, olge ettevaatlik ja ärge täitke teisi auke nende ümber.
6. Kui olete lõpetanud, eemaldage jootekoha kohal olev lisavool ja eemaldage maalriteip.

Märkus. Mul on sellega harva probleeme, kuid mõnikord võivad jootmise järel juhtmete lõikamine purustada plaadil olevad jäljed, mida tavaliselt ei saa parandada. Ole tubli!

16. samm: plaadi kokkupanek: jootke 220 oomi takistid

Nüüd teeme 220 oomi takistid.

1. Nagu 10K takistite puhul, võivad 220 olla pruunid või sinised, lihtsalt veenduge, et need vastaksid värviribadele, nagu on näidatud diagrammil.
2. Painutage juhtmeid 90 kraadi, seejärel sisestage need "220" tähistatud kohtadesse.
3. Kinnitage need maalriteibiga või painutage juhtmeid.
4. Jootke juhtmed plaati.
5. Kui olete lõpetanud, kinnitage juhtmed ja eemaldage maalriteip.

17. samm: paneeli kokkupanek: anduri päise tihvtid

Liigume edasi andurite ühendamise päiste juurde.

1. Jagage oma 14-nööpnõeliste isaste päiste komplekt 4 x 2-kontaktiliseks ja 2 x 3-kontaktiliseks.
2. Kinnitage kleeplindiga päised lühikese küljega allapoole tahvlite kohtadesse, millel on märge "BL", "BR" (2-kontaktilised pikkused) ning "IRR" ja "IRL" (3-pin pikkused). Teil on jäänud 2 komplekti 2-kontaktilisi pikkusi, ärge nende pärast praegu muretsege.
3. Jootke tihvtid plaadi alumisest küljest oma kohale. Ma tegin 2-ja 3-pin pikkused eraldi, kuid saate neid kõiki koos teha.
4. Eemaldage maalriteip

18. samm: paneeli kokkupanek: mootori päise tihvtid

Kas mäletate neid kahte täiendavat 2-kontaktilist päisepikkust? Me kasutame neid mootorite ühendamiseks.

1. Tangide abil painutage juhtmete pikemat külge 90 -kraadise nurga all.
2. Sisestage need plaadil olevatele kohtadele, millele on märgitud "MR" ja "ML".
3. Kinnitage need maalriteibiga.
4. Jootke need oma kohale, seejärel eemaldage maalriteip.

19. samm: paneeli kokkupanek: aku pistik

Peaaegu valmis! Peame lihtsalt lisama aku pistiku.

1. Hankige oma 2-kontakti pikkused naissoost päisepoldid ja sisestage need plaadile, millel on märge "Bat".
2. Kinnitage need maalriteibiga.
3. Jootke tihvtid plaati, seejärel eemaldage maalriteip.

20. samm: paneeli kokkupanek: kontrollige kõike

Enne lõpetamist vaadake tahvlit ja veenduge, et kõik oleks nii, nagu ja kus see olema peaks.

Kontrollige:

• Jootmissillad (kui joodis ühendab kaks tihvti kokku)
• Asjad on paigutatud valesti või valesse kohta
• Valesti ühendatud/joodetud tihvtid

Jootmissillasid on piisavalt lihtne parandada, lisatarvikutest vabanemiseks kasutage lihtsalt jootetõmmet ja kuuma triikrauda.

Valesti joodetud asjad tuleb joodetust eemaldada ja õigel viisil tagasi panna. Sama protseduur nagu sildade eemaldamisel, tehke seda lihtsalt iga tihvtiga kõikjal, mis tuleb eemaldada.

21. samm: tehke paus

Nüüdseks olete juba mõnda aega jootnud. Võib olla hea mõte teha paus, hingata värsket õhku ja venitada kaelalihaseid.

Sel ajal saate jootekraami ära puhastada ja triikraua ära panna ning seejärel kuuma liimipüstoli kuumutamiseks välja lülitada.

22. samm: roboti kokkupanek: koguge osad kokku

Nüüd olete valmis ProtoBoti kokku panema!

Veendume, et teil on vajalikud osad.

• 1 x ProtoBotBoard, kuhu on sisestatud Arduino Nano
• 1 x 3D trükitud alus
• 2 x 3D trükitud antenni osad
• 4 x 3D trükitud tahvlit
• 2 x põrkeandurid
• 2 x IR -andurit
• 2 x N20 hammasratastega mootorid
• 2 x 39 mm plastikust rattaid (ava läbimõõt 3 mm)
• 1 x aku pistik
• 1 x 9V aku
• 1 komplekt konksu ja silmuse kinnitit (nagu takjapael), lõigatud umbes 9 V aku pikkuseks

Teil on vaja ka kuuma liimipüstolit ja liimi, eelistatavalt High-Temp.

Samm 23: Roboti kokkupanek: liimimootorid

Alustame mootoritega

• Asetage mootorikinnitustele ohtralt kuuma liimi.
• Asetage mootorid hoidikutesse nii, et juhtmed läheksid roboti tagaosast välja.

Märkus: Olge ettevaatlik, et käigukastide piirkonda ei satuks kuuma liimi, need kleepuvad kokku ja ei tööta. Üldiselt panen liimitükid mootorihoidikute otstesse, mis on kõige lähemal roboti keskele, et see ei liiguks otstesse, kus on käigukast.

24. samm: roboti kokkupanek: põrkeandurid

Teeme nüüd põrkeandurid.

• Paigaldage antenn põrkeandurile, nagu näidatud.
• Kui olete selle peale pannud, võite soovi korral selle kinnitamiseks lisada kuuma liimi.
• Kandke kuuma liimi tampoonid igale aluse muhkeanduri platvormile.
• Vajutage põrkeandurid oma kohale, veendudes, et need on platvormi servadega joondatud.

Märkus. Sõltuvalt sellest, kui hästi teie printer töötab, võib antenni paigaldamine olla keeruline. Lihtsalt olge ettevaatlik, et mitte löökide andureid voodisse panna ega neid rikkuda. (Seetõttu aitab nende printimine veidi suuremaks)

25. samm: robotite kokkupanek: IR -andurid

EyeR andurid! (Hehe, Geddit? Ok, ok, silm peatub nüüd)

• Pange infrapunaanduri kinnituste ülaosale liim.
• Painutage IR -andurite juhtmed teelt eemale, seejärel sisestage need kinnituskohtadesse, nii et ülaosad pisut välja ulatuvad.

26. samm: roboti kokkupanek: kinnitage plaat

Kinnitame tahvli nüüd roboti külge.

• Valmistage ette 4 trükkplaadi tuge.
• Pange tahvli igale nurgale tups kuuma liimi.
• Kinnitage tahvlid iga nurga külge.
• Kui olete lõpetanud, pange igale toele tups kuuma liimi.
• Kinnitage plaat roboti kere külge, mootori juht ja tihvtid tahapoole ning anduriühenduse tihvtid ettepoole.

27. samm: robotite kokkupanek: ühendage juhtmed, lisage rattad

Ühendame kõik andurid ja mootorid.

• Võtke juhtmed põrke- ja infrapunaanduritelt ning söödake need läbi robotbaasi augu.
• Ühendage vasak mootor pordiga, millel on silt "ML"
• Ühendage parem mootor porti, millel on silt "MR"
• Kinnitage rattad mootorite külge.
• Kui need on roosad, on neil D -kujuline auk, mis peab joonduma mootori võlli lameda kohaga.
• Kui need on kollased, võivad need siiski jätkuda, kuid tõenäoliselt soovite lisada liimi, et veenduda, et need lihtsalt ei pöörle.
• Ühendage vasaku ja parema löögi andurid vastavatesse portidesse, mis on märgistatud "BL" ja "BR". Juhtmete järjekord pole siin oluline.(Pange tähele, et paremal asuv andur ei ühenda parema pordiga, kuna antenn on tegelikult vasakul.)
• Mõelge diagrammi põhjal välja, millised juhtmed on teie IR -anduritel ja millised juhtmed asuvad, seejärel ühendage need tahvli õigetele tihvtidele, mis on tähistatud PWR, IN ja GND. (Parempoolne andur "IRR", vasakpoolne andur "IRL").

28. samm: roboti kokkupanek: kinnitage 9V aku

Nüüd kinnitame aku.

• Võtke oma konks ja silmuskinnitus (IE, Velcro) ja lõigake tükk mõlemalt poolt umbes sama kaua kui aku.
• Kinnitage üks külg aluse põhja, kuhu aku läheb.
• Akujuhtmest tulevate juhtmete suuna põhjal tehke kindlaks, mis suunas aku istub, seejärel kinnitage konks ja silmuskinnitus (IE, Velcro), et see sobiks õigesti. (Vaadake pilte. Pole tähtis, kui te seda õigesti ei orienteeri.)
• Viige aku juhe läbi aluse augu.

Samm: lõpetatud

Ühendage aku! Kui maagilist suitsu ei pääse, on sul hea!

Järgmine samm on selle programmeerimine, kuid me käsitleme seda teises juhendis. (Lisan siia, niipea kui saan selle valmis)

Kui olete kannatamatu, ei jõua ära oodata ja teate, kuidas Arduino raamatukogusid kasutada, leiate raamatukogu siit:

Kui soovite ProtoBotide kohta üldiselt ja/või The ProtoBot Project kohta rohkem teada saada, külastage https://theprotobotproject.wordpress.com või ProtoBots Githubi aadressil