Risalni robot za Arduino: 18 korakov (s slikami)

2025 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2025-01-13 06:58

Opomba: Imam novo različico tega robota, ki uporablja tiskano vezje, ga je lažje sestaviti in ima zaznavanje IR ovir! Preverite na

Ta projekt sem oblikoval za 10-urno delavnico za ChickTech.org, katere cilj je najstnice predstaviti temam STEM. Cilji tega projekta so bili:

• Enostaven za gradnjo.
• Enostavno programiranje.
• Naredil nekaj zanimivega.
• Poceni, da bi ga udeleženci lahko odnesli domov in se še naprej učili.

Ob upoštevanju teh ciljev je bilo tukaj nekaj oblikovalskih odločitev:

• Arduino združljiv za lažje programiranje.
• Napajanje baterije AA za stroške in razpoložljivost.
• Koračni motorji za natančno gibanje.
• 3D natisnjeno za lažje prilagajanje.
• Načrtovanje peresa z grafiko želve za zanimiv izhod.
• Odprtokodni vir, da lahko ustvarite svojega!

Tukaj je robot, ki se mi je najbolj približal: https://mirobot.io. Nimam laserskega rezalnika in pošiljanje iz Anglije je bilo prepovedano. Imam 3D tiskalnik, zato lahko vidite, kam to pelje…

Naj vas pomanjkanje 3D tiskalnika ne odvrne. Lokalne ljubitelje, ki so vam pripravljeni pomagati, najdete na www.3dhubs.com

Vzelo je veliko dela, vendar sem zadovoljen, kako se je izkazalo. In v tem procesu sem se kar nekaj naučil. Sporočite mi, kaj mislite!

1. korak: Deli

Obstaja več načinov za napajanje, vožnjo in nadzor robotov. Morda imate pri roki različne dele, vendar sem poskusil in ugotovil, da delujejo dobro:

Elektronika:

• 1- Arduino UNO ali enakovredno- adafruit.com/products/50

  Adafruit je zdaj ameriška proizvodnja originalnih Arduinosov! Pridobite jih od vira

• 2-stopenjski 5V koračni adapter- adafruit.com/products/858
• 1- ULN2803 Darlingtonski voznik - adafruit.com/products/970
• 1- Okvir polovice velikosti- adafruit.com/products/64

• 12- Moški-moški skakalci- adafruit.com/products/1956

  Vsaj dva morata biti 6 ", preostala sta lahko 3"

• 1- Mikro servo- adafruit.com/products/169
• 1- Moški zatič glave- digikey.com/short/t93cbd
• 1-2 držala AA- digikey.com/short/tz5bd1
• 1 -3 x držalo AA- digikey.com/short/t5nw1c
• 1 -470 uF 25V kondenzator-www.digikey.com/product-detail/en/ECA-1EM471/P5155-ND/245014
• 1 -Drsno stikalo SPDT -www.digikey.com/product-detail/en/EG1218/EG1903-ND/101726
• 1- mikrokabel USB
• 5 - AA baterije

Strojna oprema:

• 2- 1 7/8 "ID x 1/8" O-obroč- mcmaster.com/#9452K96
• 1- Ležaj 5/8 "ležaj- mcmaster.com/#96455k58/=yskbki
• 10- Vijak z glavo glave M3 x 8 mm- mcmaster.com/#92005a118/=z80pbr
• 4- M3 x 6 mm vijak z ravno glavo- mcmaster.com/#91420a116/=yskru0
• 12- M3 Matica- mcmaster.com/#90591a250/=yskc6u3D
• 2 - 1/4 "navoj, ki tvori 4-20 vijakov

Natisnjeni deli (če nimate dostopa do tiskalnika, obiščite www.3dhubs.com):

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

  • 1 x kolesce z ležajem
  • 1 x ohišje
  • 2 x kolesa
  • 2 x Stepper nosilec
  • 1 x držalo za pero / servo nosilec
  • 1 x ovratnik za pero
• Uporabljam nizko ločljivost, 100% polnjenje in brez podpore. To je približno 4 ure tiskanja.

Zaloge:

• Phillips izvijač
• Pištola za vroče lepilo
• Digitalni večmetrski
• Oster nož
• Barvni označevalci Crayola

2. korak: utripajte vdelano programsko opremo

Preden gremo predaleč v gradnjo, naložimo preskusno vdelano programsko opremo na mikrokrmilnik. Testni program samo črpa polja, tako da lahko preverimo pravilno smer in dimenzije.

1. Prenesite programsko opremo Arduino s spletnega mesta www.arduino.cc/en/Main/Software
2. Odprite programsko opremo Arduino.

3. Prenesite priloženo datoteko zip in jo razpakirajte na mesto Arduino skica.

   To lokacijo lahko najdete (ali spremenite) v Arduino IDE: [Datoteka] -> [Nastavitve] -> "Lokacija skicirke"

4. Naloži preskusno skico: [Datoteka] -> [Sketchbook] -> [TIRL_Arduino_TEST]
5. Arduino priključite na računalnik s kablom USB.

6. V Arduino IDE:

   1. Nastavite vrsto plošče: [Orodja] -> [Plošča] -> Vrsta vaše plošče.
   2. Nastavite serijska vrata: [Orodja] -> [Vrata] -> Običajno je navedeno zadnje.
7. Skico naložite z ikono puščice.

Če imate težave, se za pomoč obrnite na www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting.

3. korak: Držalo za pero in držala za baterije

1. Vstavite matice na zgornji strani ohišja (slika 1). Morda jih boste morali pritisniti.
2. Nosilec peresa s servo nosilcem namestite na zgornjo stran ohišja (slika 2 in 3).

3. Nosilce baterij pritrdite na dno ohišja z vijaki s plosko glavo 3Mx6 mm (slika 4)

   • Za pravilno napajanje Arduina prek vgrajenega regulatorja potrebujete vsaj 5xAA. Šest bi tudi delovalo, zato sem na obeh straneh vključil luknje za obe velikosti.
   • Želite, da se teža premakne proti kolescu, zato 3xAA postavite nazaj.
   • Nosilce usmerite tako, da so vodi najbližje pravokotnim kabelskim kanalom.
4. Kable akumulatorja napeljite skozi pravokotne kable (slika 4).
5. Ponovite za drugo držalo baterije.

Opomba: Če ni določeno, so preostali vijaki vijaki z glavo 3Mx8 mm

4. korak: Stepper Backets

1. V nosilec koraka vstavite matico in jih z vijakom pritrdite na vrh ohišja (slika 1).
2. Steper vstavite v nosilec in ga pritrdite z vijaki in maticami.
3. Ponovite za drugi oklepaj.

5. korak: Kolesa

1. Kroglični ležaj vstavite v kolesce.

   Ne vsiljujte ga, sicer se bo zlomil. Po potrebi uporabite sušilec za lase ali pištolo z vročim zrakom, da zmehčate material

2. Kolesce pritrdite na spodnjo stran ohišja pred držalom baterije.

Poskušal sem druge okrogle predmete, kot je frnikola, vendar se zdi, da gladki in težki dobro delujejo. Če potrebujete drugačen premer, lahko datoteko openScad (https://www.thingiverse.com/thing:1052674) uredite tako, da bo ustrezala vsem, kar imate pri roki.

6. korak: Ogledna plošča in možgani

1. Odstranite eno od vodil z ostrim nožem in prerežite spodnje lepilo (slika 1).

   Ena tirnica ima moč (rdeča) na zunanjem robu, druga negativna (modra). Prvega imam v prilogi in se bo ujemal s shemami in fotografijami. Če uporabljate drugo, samo ustrezno prilagodite žice

2. Držite ploščo nad tirnicami ohišja in označite, kje sekajo rob (slika 2).
3. Z ravnim robom (kot je odstranjena električna tirnica) označite črte in prerežite podlago (slika 3).
4. Ohišje postavite na ohišje tako, da se tirnice dotikajo izpostavljenega lepila (slika 4).
5. Arduino pritrdite na drugo stran ohišja s 4-20 vijaki (slika 5).

7. korak: Namestitev kondenzatorja in delov

1. Gonilnik darlington in stikalo za vklop vklopite na ploščo za kruh (slika 1).

   • Za vidnost sem dodal oranžne pike, ki označujejo naslednje:

     • Pin 1 gonilnika darlington
     • Akumulatorski zatič mikrotrolerja. Stikalo za vklop "vklopljeno".
2. Po potrebi obrežite vodnike kondenzatorja (daljši je negativen) (slika 2).
3. Kondenzator vstavite v ustrezne tirnice na vrhu mize (slika 3).

8. korak: Napajanje

1. Z desnimi vodi akumulatorja: rdečo črto priključite na prvi zatič stikala za vklop (slika 1).
2. Črni kabel priključite na prazno vrsto med mikrokrmilnikom in čipom darlington (slika 1).
3. Z levimi vodi akumulatorja: rdečo črto priključite v isto vrstico kot črni kabel druge baterije (slika 2).
4. Črno črto povežite z negativno tirnico na plošči (slika 2).

5. Priključite napajanje na mikrokrmilnik:

   1. Rdeči mostiček od pozitivne tirnice do zatiča baterije (oranžna pika, slika 3).
   2. Črni mostiček od negativne tirnice do zatiča z oznako "G" (slika 4).
6. Vstavite baterije in vklopite napajanje (slika 5).
7. Videti bi morali, da prižgeta zelena in rdeča lučka krmilnika (slika 6).

Odpravljanje težav:

• Če lučke mikrokrmilnika ne svetijo, takoj izklopite napajanje in odpravite težave:

  • Ali so baterije pravilno nameščene?
  • Dvakrat preverite položaj baterijskih vodnikov.
  • Dvojno preverite položaj stikalnih vodnikov.
  • Za merjenje napetosti baterij uporabite večmetrski meter.
  • Za merjenje napetosti na vodilih uporabite večmetrski meter.

9. korak: Moč koraka

Zdaj, ko imate moč za mikrokrmilnik, zaključimo ožičenje za koračnike:

1. Priključite črni mostiček z zgornjega levega darlingtonovega zatiča na negativno stran vodila (slika 1).
2. Priključite rdeči mostiček iz spodnjega levega darlingtonovega zatiča na pozitivno stran vodila (slika 1).
3. Priključite rdečega mostička iz spodnjega levega zatiča darlingtona v eno vrstico desno od darlingtona (slika 2).
4. Vstavite zatične glave za bele koračne konektorje JST koraka (slika 2).

10. korak: Nadzorni signali koraka

Mikrokrmilnik daje 5 -voltne signale matriki Darlington, ki posledično zagotavlja VCC koračnim tuljavam:

1. Začnite z zatičem poleg ozemljitvenega zatiča na gonilniku darlington in v tem vrstnem redu namestite oranžne, rumene, zelene in modre žice (slika 1).

2. Pritrdite skakalce na naslednje arduino zatiče (slika 2):

   1. oranžna - digitalni pin 4
   2. rumena - digitalni pin 5
   3. zelena - digitalni pin 6
   4. modra - digitalni pin 7

3. Nazaj pri darlingtonu nadaljujte s skakalcem za drugi korak v obratni smeri od drugih:

   modra, zelena, rumena in oranžna (slika 3)

4. Pritrdite skakalce na naslednje arduino zatiče (slika 4):

   1. modra - digitalni pin 9 (zadnji 8 je bil uporabljen za servo).
   2. zelena - digitalni pin 10
   3. rumena - digitalni pin 11
   4. oranžna - digitalni pin 12

11. korak: Priključitev koračne tuljave

Beli konektorji JST koraka se pritrdijo na glavo zatiča. Rdeča žica je napajalna in se mora ujemati z rdečimi napajalniki, ki smo jih namestili prej (slika 1).

Vse barve se morajo ujemati s skakalci mikrokrmilnika na nasprotni strani darlingtona, razen zelene, ki se ujema z rožnato žico koračnika (slika 2).

12. korak: Servo

1. Servorog namestite tako, da je servo zavrtljen v smeri urinega kazalca do omejevalnika in rog vodoravno (slika 1).
2. Servo pritrdite na držalo, rog pa je usmerjen na desno stran koraka (slika 1).
3. V servo konektor priključite rjave (ozemljitvene), rdeče (moč 5 V) in bele (signalne) mostičke, ki ustrezajo barvam servo žic (slika 2).
4. Pritrdite mostiček in ozemljitvene mostičke na tla in 5V priključek na Arduinu (slika 3).
5. Belo signalno žico priključite na digitalni pin 8 Arduino (slika 4).

Korak: Kolesa

1. Gumijasti tesnilni obroč namestite okoli roba kolesa (slika 1).

2. Če je pesta na osi ohlapna, ga lahko pritrdite z vijakom 3M (slika 2).

   Ne zategnite ga preveč, sicer boste odstranili plastiko

14. korak: Testiranje

Upajmo, da ste v 2. koraku že naložili vdelano programsko opremo. Če ne, storite to zdaj.

Preskusna vdelana programska oprema večkrat nariše kvadrat, tako da lahko preverimo smer in natančnost.

1. Robota postavite na gladko, ravno in odprto površino.
2. Vklopite napajanje.
3. Opazujte, kako vaš robot riše kvadratke.

Če na mikrokrmilniku ne vidite luči, se vrnite nazaj in odpravite napako, kot v 8. koraku.

Če se vaš robot ne premika, v 9. koraku dvakrat preverite napajalne povezave z gonilnikom darlington.

Če se vaš robot neredno giblje, v 10. koraku dvakrat preverite povezave nožic za mikrokrmilnik in gonilnik darlington.

Korak 15: Umerjanje

Če se vaš robot giblje po približnem kvadratu, je čas, da odložite nekaj papirja in vanj položite pisalo.

Premer kolesa (slika 1) in medosne razdalje (slika 2) izmerite v milimetrih.

Vaše nastavitve umerjanja v kodi so:

plavajoče kolo_diadia = 63; // mm (povečanje = spiralno ven)

plavajoča medosna razdalja = 109; // mm (povečanje = spirala v) int steps_rev = 128; // 128 za 16x menjalnik, 512 za 64x menjalnik

Začel sem z izmerjenim premerom kolesa 65 mm in na vsakem koraku lahko vidite polja, ki se vrtijo navzven ali v smeri urinega kazalca (slika 3).

Na koncu sem dosegel vrednost 63 mm (slika 4). Vidite lahko, da je še vedno nekaj inherentne napake zaradi vrtenja zobnikov in podobnega. Dovolj blizu, da naredite nekaj zanimivega!

Korak 16: Dvig in spustitev peresa

Dodali smo servo, vendar z njim nismo storili ničesar. Omogoča dviganje in spuščanje peresa, tako da se robot lahko premika brez risanja.

1. Na peresnik položite ovratnik (slika 1).

   Če je ohlapen, ga prilepite na mesto

2. Ko spustite servo roko, preverite, ali se bo dotaknila papirja.
3. Prepričajte se, da se ne dvigne, ko se dvigne.

Servo kote lahko prilagodite tako, da odstranite trubo in jo znova postavite ali prek programske opreme:

int PEN_DOWN = 20; // kot servo ko je pero spuščeno

int PEN_UP = 80; // kot servo ko je pero dvignjeno

Ukazi peresa so:

penup ();

pendown ();

Če želite uporabiti različne velikosti peresa, boste morali spremeniti držalo peresa (www.thingiverse.com/thing:1052725) in ovratnik (www.thingiverse.com/thing:1053273) s pravilnim premerom.

17. korak: Zabavajte se

Upam, da vam je uspelo tako daleč brez preveč preklinjajočih besed. Povejte mi, s čim ste se borili, da bom lahko izboljšala navodila.

Zdaj je čas za raziskovanje. Če pogledate preskusno skico, boste videli, da sem vam dal nekaj standardnih ukazov "Želva":

naprej (razdalja); // milimetri

nazaj (razdalja); levo (kot); // stopinje desno (kot); penup (); pendown (); Končano(); // sprostite stepper za varčevanje z baterijo

S temi ukazi bi morali narediti skoraj vse, na primer risanje snežnih kosmičev ali pisanje svojega imena. Če potrebujete pomoč pri začetku, si oglejte:

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

18. korak: Druge platforme

Ali je mogoče tega robota narediti z?

Ja! Ta platforma je zelo prilagodljiva. Predvsem bi morali spremeniti podvozje.

To sem naredil z Raspberry Pi (Slika 1) in Adafruit Trinket (www.instructables.com/id/Low-Cost-Arduino-Compatible-Drawing-Robot/) (Slika 2).

Povej mi, kaj si zamislil!