Arduino RC Robot: 11 korakov (s slikami)

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

Opis

Trajen, 3D tiskan, daljinsko vodeni robot na osnovi Arduina z dosegom več sto metrov. Modularna shema motorja za hitro povezavo omogoča hitro izdelavo prototipov različnih modelov robotov brez orodja. Idealno za izobraževanje robotike za otroke.

Za kaj gre?

Torej ste se šele začeli učiti Arduino ali morda 3D tiskanje in pripravljeni ste zgraditi nekaj kul. Želite zgraditi nekaj smiselnega in praktičnega, a zabavnega … Pripravljeni ste zgraditi OmniBot. Če je Arduino švicarski vojaški nož elektronike, potem je OmniBot švicarski vojaški nož robotike! OmniBot je rezultat večmesečnega projekta akademije Bolts and Bytes Maker, katerega cilj je bil oblikovati vsestranski in enostaven za uporabo daljinsko vodeni komplet robotike. In zdaj je vse odprtokodno! OmniBot deluje na baterije, lahko poganja do štiri enosmerne kanale motorja, dva servo motorja in ima daljinsko vodeni doseg nekaj sto metrov! In vse se prilega v elegantno ohišje s 3D tiskanjem, ki deluje, uganili ste, na možganih Arduino Uno.

V redu, ampak zakaj?

Res smo želeli, da bi majhnim otrokom zelo preprosto olajšali nabiranje kartona in lepila ter na koncu dobili delujočega robota po meri. S tradicionalnimi robotskimi kompleti, ki jih lahko kupite na spletu, ste prisiljeni obravnavati veliko neurejenih mostičarskih žic, pisati svojo kodo in - oh ja … skoraj nikoli jih ne morete upravljati na daljavo. V zanki izvajajo samo isto kodo. Z OmniBotom preprosto priključite baterijo, priključite motor in jo prilepite ali prilepite, kjer želite, in - dvignite. robot. Vsa koda, ki smo jo napisali samodejno, deluje z istim krmilnikom, ki ga lahko uporabite za brezpilotna letala ali letala RC. To je popoln komplet za hitro izdelavo prototipov robotov, pripravljenih na terenu. Ko ste končali z izgradnjo svoje platforme OmniBot, ste se šele začeli. V desetih kratkih minutah bi lahko šli od robota za odvračanje kritične bombe do nogometnega robota v stilu Rocket League, kar OmniBot naredi močnega. Pa začnimo!

Priporočene stopnje spretnosti:

• Ta projekt vključuje nekaj lahkega spajkanja, za začetnike je precej obvladljiv.
• Splošno razumevanje Arduina in načina dela v Arduino IDE nalaganje skic in dodajanje knjižnic. Kodiranje ni potrebno, vendar lahko napredni uporabniki po želji prilagodijo svojo kodo.
• Nekatera lahka strojna oprema deluje z izvijačem in rezalniki/odstranjevalci žice. Nadzor odraslih je priporočljiv za majhne otroke. (Končni izdelek je primeren za uporabo v vseh starostih!)

Zaloge

Potrebna orodja:

• Spajkalnik in spajkanje
• Vijačni ključ/ključ ali izvijač s šestrobo glavo
• Izvijač s križno glavo ali plosko glavo (odvisno od priključnih blokov ščitnika motorja)
• Pištola za vroče lepilo in vroče lepilne palice (niso potrebne, vendar zelo priporočljivo!)
• Rezalniki za žico (priporočamo rezalnike za izpiranje, saj jih lahko uporabite v drugih korakih)
• Odstranjevalci žice
• Klešče za igle (niso potrebne, vendar olajšajo čiščenje 3D -tiska)
• Dostop do 3D tiskalnika (če ga nimate, vprašajte lokalnega proizvajalca, šolo, laboratorij ali knjižnico!)
• Računalnik s programsko opremo Arduino IDE

Račun za materiale:

Naslednji elementi in povezave so bili pridobljeni iz Amazona (vsi ali večina so izdelki Amazon Prime), vendar je treba opozoriti, da je večina, če ne vse te, veliko ceneje na spletnih mestih, kot sta Banggood in AliExpress, če ste pripravljeni počakati nekaj tednov za pošiljanje. To lahko dejansko zmanjša stroške projekta za polovico, če ste videti dovolj dobro.

1. Arduino Uno mikrokrmilnik (za to bolje deluje tip s čipom za površinsko montažo)
2. Arduino motorni ščit V1
3. Oddajnik Turnigy Evo (način 2) (ta je priložen sprejemniku, vendar bi morala delovati večina sprejemnikov s komunikacijo iBus)
4. Moški in ženski JST vtiči (zelo priporočam tip s silikonom, ker so bolj prilagodljivi)
5. Preklopno stikalo 13,5 mm x 9 mm
6. M3x6 mm vijaki (dejansko je potrebnih le 6 vijakov)
7. 2S Lipo baterija (lahko jo zamenjate z baterijo, ki je ni mogoče polniti, nazaj med 7 in 12 voltov)
8. 2S Lipo polnilec (potreben samo pri uporabi lipo baterije)
9. PETG 3D tiskalniški filament (PLA je mogoče uporabiti, vendar je PETG bolj trpežen in toplotno odporen na vroče lepilo)
10. TT motorji in kolesa
11. Servo motorji (lahko se uporabljajo tudi večji servo motorji)

Če imate vsa orodja in dele, mi sledite! Robote moramo zgraditi …

1. korak: 3D tiskanje vašega ohišja robota

Za ta korak boste potrebovali:

3D tiskalnik z najmanjšo prostornino izdelave 4,5 "X x 4,5" Y x 1,5 "Z

Dobra novica je, da sem jo že oblikoval za vas! Spodaj so vse datoteke 3D STL. Toda najprej nekaj opomb.

Tisk je sestavljen iz treh ločenih trdnih modelov: zgornjega dela, spodnjega dela in vratca baterije. Spodnji del zahteva podporne materiale, vendar le pod odsekom, kjer bo stikalo nameščeno.

Spodnji del in vrata akumulatorja lahko natisnete v enem posnetku kot model »natisni na mestu«, kar pomeni, da ga lahko potegnete naravnost s tiskalnika, ko je končan, in vrata bodo takoj delovala brez namestitve. Nekateri tiskalniki slabše kakovosti bi se lahko borili s tolerancami in ta dva dela stalili skupaj, zato sem vključil tudi ločene datoteke za tiskanje za vsako baterijo in spodnji del, tako da jih lahko natisnete posamično in jih nato sestavite.

2. korak: Čiščenje 3D -tiskanja

Za ta korak boste potrebovali:

• Par klešč za igelni nos
• Nož za hobi

Previdno odstranite tisk z gradbene plošče. Če ste vse natisnili v enem posnetku, tako kot sem jaz, boste morda morali odstraniti nekaj nizov med deli. S kleščami izvlecite podporni material za luknjo, kamor bo stikalo. Pri nekaterih tiskalnikih se lahko prva ali dve plasti vrat baterij spojijo s spodnjim delom, v tem primeru lahko z nožem za hobi izrežete vrata. Če je varovalka prehuda, boste morda morali vrata in spodnji del natisniti ločeno in jih nato zaskočiti.

3. korak: Priprava vašega Arduino Uno

Za ta korak boste potrebovali:

• Arduino Uno
• Računalnik z nameščenim Arduino IDE (IDE lahko namestite tukaj)
• Programski kabel USB

Koda OmniBot je odvisna od nekaj različnih knjižnic.

1. "Servo.h" (to je vgrajeno v IDE in ga ni treba prenesti)
2. "AFMotor.h" (to odlično knjižnico iz Adafruita skupaj z vodnikom za njeno namestitev najdete tukaj)
3. "OmniBot.h" (Za namestitev te knjižnice sledite spodnjim navodilom)

Če želite namestiti knjižnico OmniBot, poiščite mapo Arduino Libraries (običajno pod Documents> Arduino> Libraries) in ustvarite novo mapo z imenom OmniBot. V to novo mapo prilepite datoteke OmniBot.h, OmniBot.cpp in keywords.txt. Zaprite in znova zaženite Arduino IDE, da dokončate namestitev. Če ste bili uspešni, bi morali zdaj videti knjižnico OmniBot tako, da se pomaknete do Sketch> Include Library v IDE.

Ko so knjižnice nameščene, preprosto priključite Arduino Uno, izberite ustrezno ploščo pod Orodja> Kartica:> Arduino/Genuino Uno, izberite aktivna vrata COM in naložite skico!

4. korak: Priprava sprejemnika robotov

Za ta korak boste potrebovali:

• spajkalnik in spajkanje
• rezalniki žice
• odstranjevalci žice
• Arduino Uno
• Sprejemniški modul IBus (po možnosti tisti, ki je priložen priporočenemu oddajniku, lahko pa delujejo tudi drugi sprejemniki iBus)

1. Začnite tako, da poiščete žice glave, ki so priložene sprejemnemu modulu. To bi morala biti nit štirih. Rumena žica, ki ustreza PPM na našem modulu, ni potrebna in jo je mogoče odstraniti ali odrezati iz sklopa glave.
2. Odrežite posamezno žensko glavo s konca žic in odstranite približno 1 cm izolacije.
3. Profesionalni nasvet: Zaščitite izpostavljeno nasedlo žico, da preprečite strganje in konce pokosite s spajkanjem.
4. Poiščite razpoložljive luknje Gnd, Vcc in Rx na svojem Arduinu. (če uporabljate priporočeni Arduino, jih lahko najdete blizu drug drugega tik pod zatiči ICSP.)
5. Konzervirane žice vstavite skozi ustrezne luknje in spajkajte na hrbtni strani. Bela do RX, rdeča do 5 V, črna do GND.
6. Preostalo žico obrežite na hrbtni strani, da preprečite kratki stik.
7. Priključite žensko štirikotno glavo v sprejemni modul rdeče na VCC, črno na GND in belo na S. BUS
8. Modul sprejemnika vstavite v Arduino. Ugotovil sem, da se moj tesno prilega med kondenzatorje in kristal ob vratih USB.

5. korak: Priprava ščita motorja

Za ta korak boste potrebovali:

• Par izpiralnih rezalnikov ali nožev.
• Majhna ravna glava ali izvijač z glavo Phillips (odvisno od priključnih blokov, ki jih ima vaš motorni ščit)
• Sedem (7) ženskih adapterjev za kable JST.

1. Poskusite pritisniti motorni ščit na Arduino s sprejemnikom vmesnim.
2. Če zatiči motornega ščita ne pritisnejo do konca v ženske zatiče Arduino, so na spodnji strani ščitnika motorja morda dolgi zatiči, ki to zabadajo v sprejemnik. Te lahko obrežete z rezalniki ali škarjami, kot je prikazano na sliki 2.
3. Ko je narejen sendvič s sprejemnikom Arduino, Motor Shield (recimo temu "sklad"), začnite privijačiti adapterje kabla JST na priključne bloke, kot kažejo slike. Rdeče žice kablov so na koncu večine položajev priključnih blokov, črne žice pa na sredini. (Upoštevajte, da morata imeti sponki M1 in M2 na ščitu po dva kabla JST, M3 in M4 morata imeti vsakega po enega, priključek baterije mora imeti enega)
4. Bodite zelo pozorni na priključek akumulatorja na ščitniku motorja. Priključitev kabla JST na ta napačen način lahko prepraži vaš kup, ko je priključena baterija. Ne pozabite, rdeča gre za M+, črna pa za GND.
5. Prepričajte se, da je rumeni mostiček, ki povezuje zatiče "PWR" desno od priključnega bloka akumulatorja. To zagotavlja moč spodnjim delom sklada.
6. Profesionalni nasvet: Ko so vsi kabli priviti, vsako žico rahlo vlecite, da se prepričate, da je dobro pritrjena in ne pade ven.

Ko sem bil tukaj, naj vam povem, na kaj se nanašajo ti priključki. Stezni bloki M1 in M2 (vsak je komplet dveh posameznih vtičnic) sta za desne in leve pogonske motorje robota. Na sredini vrstice je peta vtičnica, za katero menim, da je povezana z ozemljitvijo in za naše namene ne bo uporabljena. Terminalni blok M3 in M4 bosta "pomožna motorja", ki sta razčlenjena na sprednji strani OmniBot za katero koli splošno funkcionalnost motorja, ki jo potrebujete. Pomožni motor M3 lahko nastavite med 0% in 100% hitrostjo, ki se vrti v eno smer, in ga upravljate z levo krmilno palčko navzgor in navzdol. Motor M4 se lahko vrti 100% v smeri urinega kazalca in v nasprotni smeri urinega kazalca, s krmiljenjem leve in desne palice. Ta os krmilne palice ima vzmet za "vrnitev v sredino", ki bo naravno nastavila hitrost motorja na 0%.

Korak 6: Namestitev sklada Arduino na spodnji del podvozja

Za ta korak boste potrebovali:

• Dokončan kup iz prejšnjih korakov.
• 3D natisnjen spodnji del ohišja
• Dva (2) 6 mm vijaka M3 za stroj
• Šestrobi ključ/ključ ali dolg šesterokotni vijak.

1. Konektorje JST razporedite tako, da žice iz priključnega bloka M1 segajo na desno stran, žice iz priključnega bloka M2 segajo na levo stran, žice iz zanke priključnih blokov M3 in M4 pod skladom spredaj. (sprejemno anteno lahko zavijete tudi pod sklad)
2. Prepričajte se, da je logotip JST obrnjen navzgor na rdečem ohišju konektorja, pritisnite pritrdilne glave priključka JST v ustrezne vtičnice na natisnjenem spodnjem delu. Vrstni red kablov na desni strani ni pomemben, saj gresta oba na priključni blok M1. Enako velja za leve stranske priključke na priključni blok M2.
3. Kabli M3 in M4 se morajo zviti neposredno pod sklad in priključiti v vtičnico, na kateri sta.
4. S ključem Allan in vijaki M3 privijte sveženj na spodnji del vijaka. Morda bi bilo koristno najti vijak z manjšim premerom glave, saj bo eden od vijakov verjetno zagrizel v žensko glavo Arduina. Ne skrbite, da bi poškodovali to glavo, saj je ne uporabljamo za nič.
5. Če je mogoče, vstavite vse ohlapne napeljave pod sklad, da zmanjšate nered.

7. korak: Namestitev in spajkanje v stikalu za vklop

Za ta korak boste potrebovali:

• Spajkalnik in nekaj spajkanja
• rezalniki žice
• odstranjevalci žice
• Preklopno stikalo 13,5 mm x 9 mm

1. Stikalo gumba potisnite v njegovo luknjo s spodnje strani spodnjega dela, da se zaskoči. Prepričajte se, da je | simbol je obrnjen spredaj, simbol 0 pa proti zadnjemu delu v oddelku za baterijo.
2. Črno žico JST raztegnite od priključka akumulatorja do priključka stikala in jo prerežite tako, da od priključka GND teče dovolj črne žice, da lahko udobno dosežete stikalo.
3. Odstranite in kosite oba konca prerezane žice.
4. Vsak odrezan konec črne žice spajkajte na vsako stikalno sponko, kot je prikazano na slikah. (pazite, da spajkalnika ne držite predolgo na stikalni sponki, saj se toplota zlahka prenese navzdol in začne topiti plastično ohišje stikala!)
5. Zaključite konec priključnega kabla priključnega kabla akumulatorja skozi zarezo ležišča za baterijo navzdol proti vratom akumulatorja.

8. korak: Zapiranje ohišja

Za ta korak boste potrebovali:

• Alan ključ ali izvijač s šestrobo glavo.
• Štirje (4) 6 mm vijaki M3 s potopljeno glavo

1. Natisnjeni zgornji del previdno položite na spodnji del in se prepričajte, da je žica med obema odsekoma vpet. Če je potrebno, se vrnite nazaj in pod kup naložite še nekaj žice, da jih odstranite s poti.
2. Privijte vse štiri vijake od spodaj. Profesionalni nasvet: Vse do konca privijte, preden katerega koli od njih privijete do konca. To pomaga celo pritisk na natisnjene dele. Vsak vijak vedno bolj privijte, izmenično po vogalih, dokler niso vsi vijaki poravnani.

9. korak: Izdelava motorjev za hitro povezavo

Za ta korak boste potrebovali:

• Štirje (4) motorji z motorjem TT
• Štirje (4) moški priključni kabli JST
• Spajkalnik in nekaj spajkanja
• Pištola za vroče lepilo in lepilo sta zelo priporočljiva, ni pa nujna

1. Spojite moški priključni kabel JST na motor TT na enak način, kot je prikazano na slikah. Pro Nasvet: Ker ti motorji vozijo v smeri urinega kazalca in v nasprotni smeri urinega kazalca, polarnost žic ni pomembna, vendar morate zagotoviti enakomernost vseh motorjev, da bodo vsi delovali enako, ko so priključeni. črne žice bi morale biti enake kot ste spajkali vsak motor!)
2. Pro Nasvet: Na spajkalni spoj teh motorjev dodajte globino vročega lepila, da močno povečate njihovo življenjsko dobo! Ti motorji imajo nekoliko krhke bakrene jezičke, na katere naj bi spajkali, in če se preveč upognejo, lahko utrudijo stres in se takoj zaskočijo, zaradi česar je vaš motor neuporaben. Vroče lepilo preprečuje to upogibanje!
3. Ko priključite motor v OmniBot, morata biti kovinska kontakta obrnjena navzgor. Prvih nekajkrat jih je lahko malce zapleteno priključiti, ker lahko spodnji del podvozja nekoliko stisne ženske konektorje JST.

10. korak: Vaš prvi OmniBot

Za ta korak boste potrebovali:

• Nekaj hitrih motorjev TT s kolesi
• Zaželen je lepilni trak z dvojnim hrbtom, lahko pa uporabite tudi vroče lepilo ali navaden trak.
• Vaš krmilnik oddajnika
• Baterija (7V do 12V bo delovala, po možnosti pa 2S 7.4V Lipo baterije na seznamu materialov)

Najprej odprite prostor za baterijo z imbus ključem ali majhnim izvijačem, priključite baterijo in jo zaprite. Po tem res ne obstajajo nobena druga pravila za izdelavo, razen: levi pogonski motorji so priključeni na levi strani, desni pogonski motorji priključeni na desni strani in rjava/zadnja žica servo motorjev obrnjena stran od OmniBot. Razen tega, naredite si svojega!

Lahko pretočite moje slike, da dobite občutek, kako sem zgradil svojo. Priporočam tudi uporabo gradbenih materialov, kot so paličice za moke, vroče lepilo in karton za druge sestavne dele karoserije ali razširitev velikosti ohišja.

11. korak: Nadzor OmniBota

Za ta korak boste potrebovali:

• Končali ste OmniBot
• Vaš krmilnik

Oddajnika Turnigy Evo od Hobby Kinga ne morem dovolj priporočiti. Odličen 2,4 GHz digitalni oddajnik s samodejnim preskakovanjem frekvence in veliko odličnih funkcij, vključno z zaslonom na dotik! To je tisto, kar uporabljamo na Bolts and Bytes Maker Academy in nam je dobro služilo. Če ga tudi uporabljate, zaženite posodobitev vdelane programske opreme, tako da uporabljate najnovejšo programsko opremo. Povezavo do tega najdete na strani izdelka na naslovu Hobby King.

Če želite OmniBot premakniti, kliknite polje z orodji na krmilniku Turnigy Evo in tapnite RX Bind, nato vklopite (izklopite in vklopite) OmniBot s stikala. Krmilnik mora oddati zvok, ki označuje, da je povezan s sprejemnikom znotraj OmniBot.

Zdaj pa vozite! Vsa koda bi morala delovati brezhibno.

Ugotovili boste, da funkcije krmilnika Turnigy Evo upravljajo OmniBot na naslednje načine:

• Desna palica Navpično in vodoravno> Leva vrata (2) in desna vrata (2) OmniBota za pogonske motorje.
• Leva palica Vodoravno> Sprednja vrata motorja 1, hitrost motorja -100% do 100% in Servo vrata 1
• Leva palica navpično> Sprednja vrata motorja 2, hitrost motorja 0% do 100% in Servo vrata 2
• Sredinski gumb> Prilagodite največjo hitrost pogona OmniBot
• Sredinsko stikalo> Spremenite shemo mešanja pogonov, ko povlečete nazaj desno palico (tam je treba veliko razpakirati, saj je mešanje pogonov zapletena tema, če si jo kdo res želi, bom shranil pojasnilo!)
• Levo stikalo> GOR: Omogoča krmiljenje sprednjih motorjev in servo motorjev, MID: Omogoča krmiljenje samo servo motorjev, DOL: omogoča upravljanje samo sprednjih motorjev. (to je uporabno, če za premikanje potrebujete servo, hkrati pa ne sprednjega motorja)
• Desno stikalo> trenutno neuporabljeno

V meniju krmilnika boste našli tudi funkcije za "končne točke", "vzvratno" in "obrezovanje", vendar je o vsakem od njih mogoče veliko povedati in jih bom pustil za drug vodnik. Če vas kaj od tega zanima, bi moralo iskanje po teh izrazih v YouTubu razkriti na desetine uporabnih videoposnetkov.

Vse je končano

Če ste prišli tako daleč, čestitam, vem, da je bilo dolgo.

Komaj čakam, da vidim, kaj skupnost počne z OmniBotom. Vsekakor bom z veseljem odgovoril na vsako vprašanje in z veseljem bom slišal povratne informacije. Spremljajte lažjo različico OmniBot v prihodnjem priročniku Instructables!