Kako zgraditi ProtoBot - 100% odprtokoden, super poceni, izobraževalni robot: 29 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

ProtoBot je 100% odprtokoden, dostopen, super poceni in enostaven za izdelavo. Vse je odprtokodno-strojna oprema, programska oprema, vodniki in učni načrt-kar pomeni, da ima vsakdo dostop do vsega, kar potrebuje za izdelavo in uporabo robota.

To je odličen način za spoznavanje osnov spajkanja, elektrotehnike in programiranja.

Ta Instructable zajema, kako sestaviti enega, od gole plošče, sestavnih delov in 3D natisnjenih kosov do popolnoma sestavljenega (in upajmo, funkcionalnega!) ProtoBota.

(Če želite izvedeti več o ProtoBotih na splošno in/ali projektu ProtoBot, obiščite https://theprotobotproject.wordpress.com ali ProtoBots Github na

Različico tega priročnika v PDF -ju najdete tudi na

1. korak: Zaloge: Deli

Ko boste pripravljeni na začetek, boste potrebovali naslednje. Količine so za 1 robota.

Deli: (Link #1 je eBay, #2 je AliExpress, običajno ceneje)

• 2 x gonila N20, 300 vrt / min, 12V (povezava, povezava)
• 1 x Arduino Nano (povezava, povezava)
• 2 x plastična kolesa, 39 mm, luknja 3 mm (sklop 10: rumena povezava, rumena povezava, roza povezava)
• 2 x taktilna končna stikala (povezava 10 kosov)
• 2 upori 220 Ohm (100 kosov: povezava, povezava)
• 4 x 10K upori (100 kosov: povezava, povezava)
• 1 x gonilnik motorja L293D (povezava, povezava)
• 2 x TCRT5000L IR senzor (10 kosov: povezava, povezava)
• 7 x DuPont žensko-ženska žica (40 kosov: povezava, povezava)
• 1 x 9V sponka za baterijo (10 kosov: povezava, povezava)
• 18 x moški zatiči za glavo (200 kosov: povezava, že upognjena povezava za 90 stopinj)
• 32 x ženski zatiči (400 kosov: povezava, povezava)

Količine veljajo samo za sezname, kjer se prodaja en sam izdelek (Arduinos in motorji), saj je vse ostalo v razsutem stanju in vam bodo preostali dodatki. Ko oglasi presegajo potrebno količino, je ponavadi ceneje kupiti na veliko kot posamezne artikle. Ne pritožujem se!

Še nekaj: vse tukaj prihaja iz Kitajske, zato pošiljanje običajno traja en mesec, včasih pa tudi dva v skrajnih primerih. Vendar nikoli nisem imel ničesar, kar bi se na koncu pojavilo.

2. korak: Zaloge: deli (preostanek)

Ampak počakaj! Še več je!

Še vedno potrebujete še nekaj delov, in sicer 3D tiskane dele, vezje, baterijo in "Fast Hook and Loop Fastner" (kot Velcro na primer) za baterijo.

• Pospeševalnik kljuk in zanke (eBay Link, en meter stvari)
• Baterija (eBay Link, vendar jo kupite v trgovini)

3D natisnjeni deli:

• Datoteke STL so na naslovu
• Ko greste na tiskanje, jih spremenite na 105% in spremenite polnilo na 30%. Nosilci niso potrebni, sami ugotovite, ali potrebujete splav. Antene se lahko lažje prilegajo senzorjem udarcev, če so nekoliko večje.

Vezje:

Če želite sami poskusiti jedkanje, nadaljujte. Vse, kar potrebujete, je na

Kaj sem naredil (lažji način, če stvari še nimate):

• Uporabil sem www.pcbway.com in pustili vam bodo, da naredite 5 kosov za 5 USD, ne upoštevajoč pošiljanja. Ko naredimo 20 ali več kosov za STEM tabore, stane približno 24 USD, z vključeno pošiljko.
• Ustvarite račun pri njih, naložite datoteko gerber zip in dobili vam bodo zahtevano število plošč.

3. korak: Zaloge: Orodja

Morda imate to že pri roki, vendar bom vseeno dal povezave tukaj.

Orodja: (povezave do Amazon)

• Spajkalnik (7 dolarjev na Amazonu, vendar smo jih uporabljali v taboriščih in zelo sem navdušen, da presegajo 25 dolarjev Wellerjev, ki jih imamo.)
• Spajkalnik (prihaja z železom za 7 USD, zato ga zdaj ne potrebujete, vendar vam bo to trajalo večno)
• Roke za pomoč (Ni potrebno, nisem si še kupil nobenega, a zagotovo olajšajo življenje)
• Spajkalnik za spajkanje (res v pomoč, če ni zamašen)
• Sredstvo za čiščenje volne iz medenine (za ohranjanje železne konice v dobrem stanju)
• Držalo za spajkalnik (da ne boste pomotoma položili roke na likalnik)
• Stroji za striženje žice (to boste potrebovali)
• Odstranjevalci žice (lahko tudi brez, vendar ti življenje olajšajo)
• Klešče za nos (ne nujno, vendar lepo)
• Pištola in lepilo za vroče lepilo visoke temperature (lepilo CA ali kaj drugega bi lahko delovalo)

Konzervativni porabnik se morda trese z glavo ob tem velikem naboru orodij, ki jih je treba kupiti, vendar ne pozabite- vsako od teh orodij, če je ustrezno poskrbljeno, bo trajalo več let in ga lahko uporabite poleg različnih stvari izdelovanje malih robotov. (Kot rečeno, čutim te!)

4. korak: Sklop senzorja motorja in udarca: odrežite, odstranite in kositrite žice

Začnimo z žicami za senzorje udarcev in motorje. Za spajkanje boste morali postaviti spajkalnik in delovno mesto, morda pa boste želeli kakšno obliko prezračevanja. Majhen ventilator z nizko hitrostjo je lep.

1. Ločite 2 kompleta po 4 žice od ženskih do ženskih skakalcev.
2. Z rezalniki za žice jih razrežite na sredini vsakega niza.
3. S svojih odstranjevalcev odstranite približno 5 mm ali 1/4 izolacije s koncev žic.
4. Ločite konce žice, nato pa zvijte posamezne bakrene pramene, da ostanejo urejeni.
5. Vsak kos žice kosite tako, da pokositreno železo držite na vrhu žice, žico pa pritrdite na spajkalnik.

Ko končate, bi morali imeti 4 komplete po 2 žici, z dvema kositrenima žicama na enem koncu in 2 ženskimi priključki na vsakem koncu.

5. korak: Sklop senzorja motorja in udarca: Spajkalni motorji in senzorji

Priključite spajkalnik, ker še nismo končali …

1. Za vsak komplet žic upognite kositrene konce za 180 stopinj narazen.
2. Konce žic vstavite v jezičke priključkov na motorjih in senzorjih udarcev, kot je prikazano na slikah.
3. Motorje in senzorje nekako pritrdite.
4. S kaljenim železom spajkajte žice na jezičke priključkov.

Korak 6: Sestavljanje IR senzorja: rezanje, odstranjevanje, kositr

Ko so motorji in senzorji udarcev končani, je čas, da preidete na IR senzorje.

• Ločite komplet 3 žensko-ženskih žic.
• Prerežite jih na pol.
• S koncev odstranite približno 5 mm ali 1/4 palca izolacije.
• Žice pokosite tako, da jih držite na spajki, nato pa nanesete pločevinko.

Ko končate, bi morali imeti 2 kompleta po 3 žice z ženskimi konektorji na enem koncu in s kositrenimi žicami na drugem.

Korak 7: Montaža senzorja IR: Pripravite senzorje

To je verjetno najtežje spajkanje, ki ga boste morali narediti. Vzemi si čas!

1. S škarjami odrežite dodatne kable in pustite približno 5 mm ali 1/4 palca izpostavljene plastičnemu telesu senzorja.
2. Na podlagi slike določite usmerjenost senzorja.
3. Upognite kabel GND za modro LED, da pride v stik s kablom GND črne LED.
4. Zavarujte senzorje, nato pa s spajkalnikom povežite spajkalno žico med kabli GND, ki ste jih priključili.

8. korak: Sklop senzorja IR: Spajkalne žice

Zdaj smo pripravljeni priključiti žice na IR senzorje.

1. Ločite konce žic, tako da imate posamezne žice ločene približno 2,5 cm ali 1 palec.
2. Začnite spajkati žice po vrstnem redu na vsakega od 3 vodov senzorja.
3. Če uporabljate maskirni trak kot jaz, ko končate z eno stranjo, obrnite senzor in spajkajte drugo stran.

Opomba: Ker so žice DuPont naključno obarvane, se ni enostavno držati barvne konvencije, zato priporočam, da ostanejo skladne med pari senzorjev. Običajno jih poskušam narediti po vrstnem redu, z GND, Sense in nato +5V, pri čemer je najtemnejša barva konca GND.

9. korak: Sestavite kabel akumulatorja

Nenazadnje bomo morali kabel baterije spajkati skupaj.

• Pridobite svoje zadnje 2-pinske dolžine moških glav, nato pa potisnite plastični del razdelilnika navzdol do približno sredine zatičev.
• S kleščami upognite eno stran pod kotom 90 stopinj.
• Nekako ga pritrdite (uporabil sem kos pene in nato dodal maskirni trak, da so glave ostale na mestu, ko se je pena stopila).
• Pokosite vsak zatič, tako da bo žice enostavno spajkati.
• Prepričajte se, da je polarnost pravilna (rdeča = +, črna = -), priključite priključek baterije na zatiče.

(Če konektorji za baterije niso vnaprej odstranjeni in konzervirani, morate to storiti.)

Če pogledamo nazaj, bi bilo dobro, da majhen kos toplotno skrčljive cevi položimo na spoj med žicami in zatiči glave.

10. korak: Vzemite si odmor

Zdaj, ko ste končali s senzorji in motorji, je dobro, da si vzamete odmor. Zbral sem veliko delov za ProtoBots in še vedno si moram vzeti odmor.

Med odmorom pojdite in izkoristite priložnost, da očistite vse drobce kovinske in žične izolacije v vašem delovnem prostoru. Nato si privoščite svež zrak in si privoščite dobro osvežilno pijačo.

Ko se počutite dovolj osveženi, nadaljujte!

11. korak: Sestavite Arduino

Začnimo s tem, da začnemo s sestavljanjem Arduina.

• Arduino vzemite iz plastične vrečke, v kateri je prišel
• Poiščite dve 15-pinski dolžini glav in ju s kratko stranjo navzgor vstavite v Arduino, kot je prikazano.
• Arduino vstavite v ploščo, da se prepričate, da glave med spajkanjem ostanejo pod pravilnim kotom.
• Začenši na vogalih, vsak zatič spajkajte na Arduino.

Ko končate, preverite, ali obstaja spajkanje, ki premosti dva zatiča. Če želite odstraniti odvečno spajkanje, ga z likalnikom samo stopite na sredini in nato povlecite nazaj stran od zatičev. Če to ne deluje, poskusite sesati presežek s sesalnikom za spajkanje.

Opazili boste, da nisem spajkal kompleta 6 zatičev- to so zatiči ICSP, ki se uporabljajo za programiranje brez USB-ja. Za ProtoBot jih ne potrebujemo, po želji pa jih lahko spajkate.

12. korak: Sestavite ploščo: zberite dele

Imeti bi morali vse dele, ki jih potrebujete za ploščo, vendar si vzemite trenutek, da jih zberete v potrebnih količinah.

• 1 x ProtoBotBoard
• 1 x sestavljen Arduino Nano
• 2 x 220 ohmski upori
• 4 x 10K upori
• 1 x 14 nožic moških zatičev glave
• 2 x 15 pin dolžine ženskih zatičev glave
• 1 x 2 nožica ženskih zatičev glave
• 1 x čip gonilnika motorja L293D

Za rezanje ženskih glav uporabljam škarje za žice in jih pritrdim na dodaten zatič. Za vsak rez boste morali žrtvovati zatič, a vseeno bi morali imeti še dovolj.

Korak 13: Sestavite ploščo: spajkalni ženski zatiči za glavo

Če želite, lahko preskočite zatiče ženskih glav, vendar olajša ponovno uporabo Arduina ali odpravljanje težav, če gre kaj narobe.

1. Arduino vstavite v zatiče ženskih glav. (V tem primeru ga uporabljamo samo za poravnavo)
2. Arduino/sklop zatiča glave vstavite v ploščo in ga pritrdite na ploščo.
3. Začenši z vogalnimi zatiči, spajkajte zatiče ženskih glav na ploščo.

Korak 14: Sestavite ploščo: čip gonilnika spajkalnika

Čas je za spajkanje gonilnika motorja!

1. Gonilnik motorja vstavite v ploščo z zarezo na vrhu čipa poravnano z vrzeljo v obrisu na plošči.
2. Zavarujte ga z lepilnim trakom.
3. Spajkajte vsak zatič, začenši s tistimi v kotu, nato pa nadaljujte do ostalih.

Korak 15: Sestavite ploščo: spajkajte 10K upore

Ko končate z gonilnikom motorja, preidemo na 10K upore.

1. Poiščite 4 10K upore. Lahko so modre ali rumene barve, vendar se morajo ujemati z barvnimi pasovi v diagramu.
2. Upognite vodi na vsakem uporu pod kotom 90 stopinj navzdol.
3. Vsak od 4 uporov vstavite v mesta z oznako "10K" na plošči.
4. Uporabite lepilni trak, da jih pritrdite na ploščo (ali pa samo upognite vodi, vendar lepilni trak deluje bolje).
5. Vsako spajkajte in pazite, da ne zapolnite drugih lukenj okoli njih.
6. Ko končate, odstranite dodatni kabel nad spajkalnim spojem, nato odstranite maskirni trak.

Opomba: S tem sem imel redko težave, včasih pa lahko izrezovanje vodnikov po spajkanju prekine sledi na plošči, kar običajno ni mogoče popraviti. Pazite!

Korak 16: Sestavite ploščo: Spajajte 220 ohmske upore

Zdaj pa naredimo 220 ohmske upore.

1. Tako kot pri 10K uporih je tudi 220 lahko porjavelo ali modro, le da se ujemajo z barvnimi pasovi, kot je prikazano na diagramu.
2. Upognite kable pri 90 stopinjah in jih vstavite v mesta z oznako "220".
3. Pritrdite jih z lepilnim trakom ali upognite vodi.
4. Spajajte kable v ploščo.
5. Ko končate, pritrdite kable in odstranite maskirni trak.

Korak 17: Sestavite ploščo: nožice glave senzorja

Preidimo na glave za povezovanje senzorjev.

1. Komplet moških glav 14-polnih dolžin razdelite na 4 x 2-pinske dolžine in 2 x 3-pinske dolžine.
2. Z lepilnim trakom pritrdite glave s kratko stranjo navzdol v mesta plošč z oznako "BL", "BR" (2-pinske dolžine) ter "IRR" in "IRL" (3-pinske dolžine). Na voljo vam bosta 2 kompleta 2-pinskih dolžin, zaenkrat ne skrbite zanje.
3. Spajajte zatiče s spodnje strani plošče. 2-pinski in 3-pinski dolžini sem delal ločeno, lahko pa vse skupaj.
4. Odstranite maskirni trak

18. korak: Sestavite ploščo: zatiči glave motorja

Se spomnite teh dveh dodatnih 2-pinskih dolžin glave? Uporabili jih bomo za povezavo motorjev.

1. S kleščami upognite daljšo stran vodnikov pod kotom 90 stopinj.
2. Vstavite jih v mesta na plošči z oznako "MR" in "ML".
3. Zavarujte jih z lepilnim trakom.
4. Spajkajte jih na mestu, nato odstranite maskirni trak.

Korak 19: Sestavite ploščo: priključek za baterijo

Skoraj končano! Dodati moramo le priključek za baterijo.

1. Vzemite 2-pinski dolžino ženskih zatičev glave in jih vstavite na mesto na plošči z oznako "Bat".
2. Pritrdite jih z lepilnim trakom.
3. Zataknite zatiče v ploščo, nato odstranite maskirni trak.

20. korak: Sestavite ploščo: Preverite vse

Preden končate, si oglejte tablo in se prepričajte, da je vse tako, kot in kje mora biti.

Preverite:

• Spajkalni mostovi (ko spajka poveže dva zatiča skupaj)
• Stvari so postavljene na napačno mesto ali na napačno mesto
• Nepravilno povezani/spajkani zatiči

Spajkalne mostove je dovolj enostavno popraviti, samo uporabite spajkalnik in vroč likalnik, da se znebite odvečnega.

Stvari, ki so bile spajkane na napačen način, je treba odstraniti in spakirati na pravilen način. Isti postopek kot odstranjevanje mostov, samo to naredite z vsakim zatičem na nečesa, kar je treba odstraniti.

21. korak: Vzemite si odmor

Do sedaj ste že nekaj časa spajkali. Morda bi bilo dobro, da si vzamete odmor, si privoščite svež zrak in raztegnete vratne mišice.

Medtem ko lahko to storite, lahko očistite spajkanje in pospravite likalnik, nato pa nastavite pištolo za vroče lepilo, da se začne segrevati.

Korak 22: Montaža robota: Zberite dele

Zdaj ste pripravljeni na sestavljanje ProtoBota!

Poskrbimo, da imate potrebne dele.

• 1 x ProtoBotBoard z vstavljenim Arduino Nano
• 1 x 3D tiskana podlaga
• 2 x 3D natisnjeni deli antene
• 4 x nosilci 3D tiskane plošče
• 2 x senzorja udarcev
• 2 x IR senzorji
• 2 x N20 zobniški motorji
• 2 x 39 mm plastična kolesa (premer 3 mm v notranji luknji)
• 1x priključek za baterijo
• 1 x 9V baterija
• 1 komplet ojačevalcev kljuk in zank (kot Velcro), razrezanih na približno dolžino 9V baterije

Potrebovali boste tudi pištolo za vroče lepilo in lepilo, po možnosti z visoko temperaturo.

23. korak: Montaža robota: Lepilni motorji

Začnimo z motorji

• V nosilce motorja vnesite veliko vročega lepila.
• Motorje vstavite v držala, žice pa se vrnejo iz zadnje strani robota.

Opomba: Pazite, da ne pride vroče lepilo v območje menjalnikov, saj se bodo zlepili in ne bodo delovali. Na splošno položim lepilo na konce nosilcev motorja, ki so najbližje sredini robota, da ne pridejo do koncev, kjer je menjalnik.

Korak 24: Montaža robota: senzorji udarcev

Zdaj naredimo senzorje udarcev.

• Anteno namestite na senzor udarcev, kot je prikazano.
• Ko ga nanesete, lahko po želji dodate malo vročega lepila, da ga pritrdite.
• Na vsako ploščad senzorja za udarce na podlago položite vroče lepilo.
• Senzorje udarcev pritisnite na svoje mesto in se prepričajte, da so poravnani z robovi ploščadi.

Opomba: Anteno je težko namestiti, odvisno od tega, kako dobro deluje vaš tiskalnik. Pazite le, da senzorjev udarcev ne zaspite ali jih zlomite. (Zato jim tiskanje nekoliko večje pomaga)

Korak 25: Montaža robota: IR senzorji

Senzorji EyeR! (Hehe, Geddit? Ok, ok, zdaj se bo oko ustavilo)

• Na vrh nosilcev IR senzorja nanesite lepilo.
• Žice z IR senzorjev upognite s poti, nato pa jih vstavite v nosilce, tako da vrhovi nekoliko štrlijo.

Korak 26: Montaža robota: pritrdite ploščo

Zdaj pritrdimo ploščo na robota.

• Pripravite svoje 4 nosilce vezja.
• Na vsak vogal plošče nanesite malo vročega lepila.
• Opornike za plošče pritrdite na vsak vogal.
• Ko končate, na vsako držalo nanesite malo vročega lepila.
• Pritrdite ploščo na ohišje robota z gonilnikom motorja in zatiči nazaj, pritrdilne zatiče senzorja pa spredaj.

Korak 27: Montaža robota: Povežite žice, dodajte kolesa

Priključimo vse senzorje in motorje.

• Vzemite žice iz udarnega in IR senzorja ter jih napeljite skozi luknjo v podnožju robota.
• Levi motor priključite v vrata z oznako "ML"
• Desni motor priključite v vrata z oznako "MR"
• Pritrdite kolesa na motorje.
• Če so rožnate, imajo luknjo v obliki črke "D", ki se mora poravnati s plosko točko na gredi motorja.
• Če so rumeni, se lahko nadaljujejo, vendar boste verjetno želeli dodati nekaj lepila, da se prepričate, da se ne vrtijo le.
• Levi in desni senzor udarca priključite v ustrezna vrata z oznako "BL" in "BR". Vrstni red žic tukaj ni pomemben.(Upoštevajte, da senzor na desni ne bo priključen v desna vrata, ker je antena dejansko na levi.)
• Ugotovite, katere žice so na vaših IR senzorjih, na podlagi diagrama in katere žice so, nato pa jih priključite v pravilne nožice na plošči z oznako PWR, IN in GND. (Desni senzor v "IRR", levi senzor v "IRL").

Korak 28: Montaža robota: Priključite 9V baterijo

Zdaj priključimo baterijo.

• Vzemite pritrdilno zaponko (IE, Velcro) in odrežite kos vsake strani približno tako dolgo, kot je baterija.
• Pritrdite eno stran na dno osnove, kamor gre baterija.
• Na podlagi smeri žic, ki prihajajo iz akumulatorskega kabla, ugotovite, v katero smer bo nameščena baterija, nato pa pritrdite kavelj in zanko (IE, Velcro), da se pravilno prilega. (Glejte slike. Če ni pravilno usmerjeno, ni preveč pomembno.)
• Vstavite žico iz baterije skozi luknjo na dnu.

Korak 29: Končano

Priključite baterijo! Če ni čarobnega dima, ste dobri!

Naslednji korak je, da ga programirate, vendar bomo to obravnavali v drugem navodilu. (Povezava bo tukaj, takoj ko to naredim)

Če ste nestrpni, ne morete čakati in veste, kako uporabljati knjižnice Arduino, lahko knjižnico najdete tukaj:

Če želite izvedeti več o ProtoBotih na splošno in/ali projektu ProtoBot, obiščite https://theprotobotproject.wordpress.com ali ProtoBots Github na