Joonistusrobot Arduino jaoks: 18 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Märkus: mul on sellest robotist uus versioon, mis kasutab trükkplaati, on lihtsam ehitada ja millel on IR takistuste tuvastamine! Tutvu sellega aadressil

Kavandasin selle projekti ChickTech.org jaoks mõeldud 10-tunniseks töötoaks, mille eesmärk on tutvustada teismelistele naistele STEM-i teemasid. Selle projekti eesmärgid olid järgmised:

• Lihtne ehitada.
• Lihtne programmeerida.
• Tegi midagi huvitavat.
• Odav, nii et osalejad saaksid selle koju viia ja edasi õppida.

Neid eesmärke silmas pidades oli siin paar disainivalikut:

• Programmeerimise hõlbustamiseks ühildub Arduinoga.
• AA patareitoide hinna ja kättesaadavuse jaoks.
• Sammumootorid täpseks liikumiseks.
• 3D trükitud kohandamise hõlbustamiseks.
• Kilpkonna graafikaga pliiatsi joonistamine huvitava tulemuse saamiseks.
• Avatud lähtekoodiga, et saaksite teha ühe oma!

Siin on robot, mis jõudis kõige lähemale sellele, mida ma tahtsin teha: https://mirobot.io. Mul pole laserlõikurit ja Inglismaalt saatmine oli keelatud. Mul on 3D -printer, nii et ilmselt näete, kuhu see läheb…

Ärge laske 3D -printeri puudumisel end heidutada. Kohalikud harrastajad, kes on valmis teid aitama, leiate aadressilt www.3dhubs.com

See võttis palju tööd, kuid olen rahul, kuidas see välja kukkus. Ja ma õppisin selle käigus üsna palju. Anna mulle teada, mis sa arvad!

Samm: osad

Robotite toiteks, juhtimiseks ja juhtimiseks on mitmeid viise. Teil võib olla käepärast erinevaid osi, mis töötavad, kuid olen proovinud ja leidnud, et need toimivad hästi:

Elektroonika:

• 1- Arduino UNO või samaväärne- adafruit.com/products/50

  Adafruit on nüüd USA ehtsate arduino tootmine! Hankige need allikast

• 2-käiguline 5V samm- adafruit.com/products/858
• 1- ULN2803 Darlingtoni draiver - adafruit.com/products/970
• 1- Poole suurusega leivalaud- adafruit.com/products/64

• 12- Mees-mees džemprid- adafruit.com/products/1956

  Vähemalt kaks peaksid olema 6 ", ülejäänud võivad olla 3"

• 1- Mikroservo-adafruit.com/products/169
• 1- isase tihvti päis- digikey.com/short/t93cbd
• 1- 2 x AA hoidja- digikey.com/short/tz5bd1
• 1-3 x AA hoidik - digikey.com/short/t5nw1c
• 1-470 uF 25V kondensaator-www.digikey.com/product-detail/en/ECA-1EM471/P5155-ND/245014
• 1 -SPDT slaidilüliti -www.digikey.com/product-detail/en/EG1218/EG1903-ND/101726
• 1- USB mikrokaabel
• 5 - AA patareid

Riistvara:

• 2- 1 7/8 "ID x 1/8" O-rõngas- mcmaster.com/#9452K96
• 1- Ratas 5/8 "laager- mcmaster.com/#96455k58/=yskbki
• 10- M3 x 8mm pannipea kruvi- mcmaster.com/#92005a118/=z80pbr
• 4- M3 x 6 mm lameda peaga kruvi- mcmaster.com/#91420a116/=yskru0
• 12- M3 mutter- mcmaster.com/#90591a250/=yskc6u3D
• 2 - 1/4 "keerme moodustav 4-20 kruvi

Trükitud osad (kui teil pole printerile juurdepääsu, vaadake veebisaiti www.3dhubs.com):

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

  • 1 x kuullaagrite ratas
  • 1 x šassii
  • 2 x rattad
  • 2 x sammuklamber
  • 1 x pliiatsihoidja / servoklamber
  • 1 x pliiatsi krae
• Ma kasutan madala eraldusvõimega, 100% täitmist ja ei toeta. See on umbes 4 tundi väärt trükkimine.

Tarvikud:

• Phillipsi kruvikeeraja
• Kuum liimipüstol
• Digitaalne multimeeter
• Terav nuga
• Crayola värvilised markerid

Samm 2: Välk püsivara

Enne kui ehitusega liiga kaugele jõuame, laadime testitava püsivara mikrokontrollerile. Testprogramm lihtsalt joonistab kaste, et saaksime kontrollida õiget suunda ja mõõtmeid.

1. Laadige Arduino tarkvara alla aadressilt www.arduino.cc/en/Main/Software
2. Avage Arduino tarkvara.

3. Laadige alla lisatud ZIP -fail ja pakkige see lahti Arduino visandiraamatu asukohta.

   Selle asukoha leiate (või saate muuta) Arduino IDE -st: [Fail] -> [Eelistused] -> "Eskiisraamatu asukoht"

4. Laadige testi visand: [File] -> [Sketchbook] -> [TIRL_Arduino_TEST]
5. Ühendage Arduino arvutiga USB -kaabli abil.

6. Arduino IDE -s:

   1. Paneeli tüübi määramine: [Tools] -> [Board] -> Your board type.
   2. Määrake oma jadaport: [Tools] -> [Port] -> Tavaliselt viimane.
7. Laadige visand üles nooleikooni abil.

Kui teil on probleeme, vaadake abi aadressilt www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting.

3. samm: pliiatsihoidja ja akuhoidikud

1. Sisestage mutrid šassii ülemisele küljele (joonis 1). Võimalik, et peate need sisse vajutama.
2. Paigaldage pliiatsihoidik koos servoklambriga šassii ülemisele küljele (joonis 2 ja 3).

3. Kinnitage akuhoidikud šassii põhjale, kasutades 3Mx6mm lamedapoolseid kruvisid (joonis 4)

   • Arduino nõuetekohaseks toiteks selle pardal oleva regulaatori kaudu on vaja vähemalt 5xAA. Kuus töötaks samuti, nii et olen lisanud mõlemale küljele augud mõlema suuruse jaoks.
   • Soovite, et kaal liiguks ratta poole, nii et pange 3xAA taha.
   • Suunake hoidikud nii, et juhtmed oleksid ristkülikukujulistele kaablikanalitele kõige lähemal.
4. Keerake akujuhtmed ristkülikukujuliste kaablite kaudu (joonis 4).
5. Korrake sama ka teise akuhoidiku puhul.

Märkus. Kui pole täpsustatud, on ülejäänud kruvid 3Mx8mm pangapea kruvid

4. samm: sammude tagastamine

1. Sisestage mutter samm -kronsteini ja kinnitage need kruviga šassii ülaossa (joonis 1).
2. Sisestage samm kronsteini ja kinnitage kruvide ja mutritega.
3. Korrake sama teise sulgu puhul.

5. samm: ratas

1. Sisestage kuullaager ratasesse.

   Ärge suruge seda sisse või muidu puruneb. Vajadusel kasutage materjali pehmendamiseks fööni või kuumaõhupüstolit

2. Kinnitage ratas šassii alumisele küljele akuhoidiku ette.

Olen proovinud ka teisi ümmargusi esemeid nagu marmor, kuid sile ja raske tundub hästi toimivat. Kui vajate erinevat läbimõõtu, saate OpenScadi faili (https://www.thingiverse.com/thing:1052674) muuta nii, et see sobiks teie käsutuses olevaga.

6. samm: leivalaud ja ajud

1. Eemaldage üks toitepiire terava noaga, lõigates läbi alumise liimi (joonis 1).

   Ühel rööpmel on välisservas võimsus (punane), teisel negatiivne (sinine). Hoian esimest kinnitatud ja see sobib skeemide ja fotodega. Kui kasutate teist, reguleerige lihtsalt juhtmeid vastavalt

2. Hoides leivaplaati šassiirööbaste kohal, märkige koht, kus need serva lõikavad (joonis 2).
3. Märkige sirged servad (nagu eemaldatud toiteliin) jooned ja lõigake aluspind läbi (joonis 3).
4. Asetage leivaplaat šassiile nii, et rööpad puudutavad katmata liimi (joonis 4).
5. Kinnitage Arduino šassii teisele küljele, kasutades 4-20 kruvi (joonis 5).

7. samm: kondensaator ja osade paigutus

1. Asetage darlingtoni draiver ja toitelüliti leivaplaadile (joonis 1).

   • Lisasin nähtavuse huvides oranžid punktid, et tähistada järgmist:

     • Darlingtoni draiveri tihvt 1
     • Mikrorulli aku tihvt. Toitelüliti asendis "on".
2. Vajadusel kärpige kondensaatori juhtmeid (pikem on negatiivne) (joonis 2).
3. Sisestage kondensaator leivaplaadi ülaosas asuvatesse rööbastesse (joonis 3).

8. samm: toide

1. Parempoolsete akujuhtmetega: ühendage punane joon toitelüliti esimese tihvtiga (joonis 1).
2. Ühendage must juhe tühjale reale mikrokontrolleri ja darlingtoni kiibi vahel (joonis 1).
3. Vasakpoolsete akujuhtmetega: ühendage punane joon teise aku musta juhtmega samale reale (joonis 2).
4. Ühendage must joon leivaplaadi negatiivse rööpaga (joonis 2).

5. Ühendage toide mikrokontrolleriga:

   1. Punane hüppaja positiivse rööpa juurest aku tihvtini (oranž täpp, pilt 3).
   2. Must hüppaja negatiivsest rööpast nööpnõelani, mis on tähistatud tähega "G" (joonis 4).
6. Paigaldage patareid ja lülitage toide sisse (joonis 5).
7. Peaksite nägema kontrolleri rohelisi ja punaseid tulesid (pilt 6).

Veaotsing:

• Kui mikrokontrolleri tuled ei sütti, lülitage toide kohe välja ja tehke tõrkeotsing:

  • Patareid on paigaldatud õiges suunas?
  • Kontrollige veel kord akujuhtmete asukohta.
  • Kontrollige kahekordselt lüliti juhtmete positsioneerimist.
  • Patareide pinge kontrollimiseks kasutage multimeetrit.
  • Kasutage toitekaabli pinge kontrollimiseks multimeetrit.

9. samm: samm -võimsus

Nüüd, kui teil on mikrokontrolleri toide, lõpetame stepperite juhtmestiku:

1. Ühendage vasakust ülemisest Darlingtoni tihvtist must hüppaja toitekaabli negatiivse küljega (joonis 1).
2. Ühendage punane hüppaja vasakpoolsest Darlingtoni tihvtist toiteliini positiivse küljega (joonis 1).
3. Ühendage punane hüppaja vasakpoolsest Darlingtoni tihvtist Darlingtoni ühe rea paremale (joonis 2).
4. Sisestage stepperi valgete JST -pistikute jaoks tihvtide päised (joonis 2).

10. samm: samm -juhtsignaalid

Mikrokontroller edastab Darlingtoni massiivile 5 -voldise signaali, mis omakorda pakub astmemähistele VCC -d:

1. Alustage Darlingtoni draiveri maandusnõela kõrval asuvast tihvtist ja paigaldage oranžid, kollased, rohelised ja sinised juhtmed selles järjekorras (joonis 1).

2. Kinnitage džemprid järgmiste arduino tihvtide külge (joonis 2):

   1. oranž - digitaalne tihvt 4
   2. kollane - digitaalne tihvt 5
   3. roheline - digitaalne tihvt 6
   4. sinine - digitaalne tihvt 7

3. Tagasi Darlingtoni juures jätkake teise sammu hüppaja tagurpidi:

   sinine, roheline, kollane ja oranž (pilt 3)

4. Kinnitage džemprid järgmiste arduino tihvtide külge (joonis 4):

   1. sinine - digitaalne tihvt 9 (tihvti 8 kasutati viimati servo jaoks).
   2. roheline - digitaalne tihvt 10
   3. kollane - digitaalne tihvt 11
   4. oranž - digitaalne tihvt 12

Samm 11: samm -pooli ühendused

Stepper valge JST pistikud kinnitatakse tihvti päise külge. Punane juhe on toide ja peaks sobima varem paigaldatud punaste toitehüpikutega (joonis 1).

Kõik värvid peaksid sobima Darlingtoni vastasküljel asuvate mikrokontrollerite džempritega, välja arvatud roheline, mis sobib stepperi roosa traadiga (joonis 2).

12. samm: servo

1. Paigaldage servosarv nii, et servo on päripäeva pööratud lõpuni ja sarv horisontaalselt (joonis 1).
2. Kinnitage servohoidiku külge ja sarv osutas paremale samm -küljele (joonis 1).
3. Kinnitage servopistikusse pruunid (maandatud), punased (5 V toide) ja valged (signaal) džemprid, mis sobivad servotraadi värvidega (joonis 2).
4. Kinnitage toite- ja maapealsed džemprid maapinnale ja 5 V päis Arduino külge (joonis 3).
5. Ühendage valge signaaltraat Arduino digitaalse tihvtiga 8 (joonis 4).

13. samm: rattad

1. Asetage kummist tihendusrõngas ratta serva ümber (joonis 1).

2. Kui rummu kinnitus teljele on lahti, võite selle kinnitamiseks kasutada 3M kruvi (joonis 2).

   Ärge pingutage seda liiga palju, vastasel juhul eemaldate plastiku

14. samm: testimine

Loodetavasti laadisite püsivara juba 2. etapis üles. Kui ei, siis tehke seda kohe.

Testi püsivara lihtsalt joonistab ruudu korduvalt, et saaksime kontrollida suunda ja täpsust.

1. Asetage robot siledale, tasasele ja avatud pinnale.
2. Lülitage toide sisse.
3. Vaadake, kuidas teie robot ruute joonistab.

Kui te ei näe mikrokontrolleri tulesid, minge tagasi ja proovige voolutugevust, nagu punktis 8.

Kui teie robot ei liigu, kontrollige 9. sammus darlingtoni draiveri toiteühendusi.

Kui teie robot liigub ebaühtlaselt, kontrollige 10. sammus mikrokontrolleri ja darlingtoni draiveri tihvtühendusi.

15. samm: kalibreerimine

Kui teie robot liigub ligikaudsel ruudul, on aeg paber alla panna ja pliiats sinna panna.

Mõõtke ratta läbimõõt (joonis 1) ja ratta vahe (pilt 2) millimeetrites.

Teie kalibreerimissätted koodis on järgmised:

float wheel_dia = 63; // mm (kasv = spiraal välja)

ujuki rattabaas = 109; // mm (suurenemine = spiraal) int steps_rev = 128; // 128 16x käigukasti jaoks, 512 64x käigukasti jaoks

Alustasin mõõdetud ratta läbimõõduga 65 mm ja näete kaste, mis pöörlevad igal sammul väljapoole või päripäeva (joonis 3).

Lõpuks jõudsin väärtuseni 63 mm (pilt 4). Näete, et käigukasti ja muu sellise tõttu on ikka veel omane viga. Piisavalt lähedal, et teha midagi huvitavat!

16. samm: pliiatsi tõstmine ja langetamine

Oleme lisanud servo, kuid pole sellega midagi teinud. See võimaldab teil pliiatsit tõsta ja langetada, et robot saaks ilma joonistamiseta liikuda.

1. Asetage pliiatsi krae pliiatsile (joonis 1).

   Kui see on lahti, kleepige see oma kohale

2. Kontrollige, kas see puudutab paberit, kui servohoob on langetatud.
3. Kontrollige, et see ei puudutaks paberit tõstmisel.

Servo nurki saab reguleerida, eemaldades sarve ja asetades selle uuesti, või tarkvara abil:

int PEN_DOWN = 20; // servo nurk, kui pliiats on maas

int PEN_UP = 80; // servo nurk, kui pliiats on üleval

Pliiatsi käsud on järgmised:

penup ();

pendown ();

Kui soovite kasutada erinevaid pliiatsisuurusi, peate pliiatsihoidja (www.thingiverse.com/thing:1052725) ja pliiatsi krae (www.thingiverse.com/thing:1053273) muutma õige läbimõõduga.

17. samm: nautige

Loodan, et saite hakkama, ilma liiga paljude sõimusõnadeta. Andke mulle teada, millega te vaeva nägite, et saaksin juhiseid täiustada.

Nüüd on aeg uurida. Kui vaatate testi visandit, näete, et olen andnud teile mõned standardsed "Turtle" käsud:

edasi (kaugus); // millimeetrit

tagurpidi (kaugus); vasak (nurk); // kraadi paremale (nurk); penup (); pendown (); tehtud (); // vabastage aku säästmiseks stepper

Neid käske kasutades peaksite saama teha peaaegu kõike, alates lumehelveste joonistamisest või oma nime kirjutamisest. Kui vajate alustamisel abi, vaadake järgmist:

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

18. samm: muud platvormid

Kas seda robotit saab teha a -ga?

Jah! See platvorm on väga paindlik. Peaksite lihtsalt šassii muutma.

Olen seda teinud Raspberry Pi (pilt 1) ja Adafruit Trinketiga (www.instructables.com/id/Low-Cost-Arduino-Compatible-Drawing-Robot/) (joonis 2).

Andke teada, mida välja mõtlete!