DFRobot Turtle Robot: 12 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Do danes so bili moji projekti robotskih delavnic usmerjeni k poceni in enostavnosti montaže. Kaj pa, če bi bili cilj in uspešnost in natančnost, ne pa stroški? Kaj pa, če bi bilo podjetje za komplete robotov pripravljeno podariti dele? Kaj pa, če bi risali z nečim drugim, razen z markerji?

Torej, cilj tega projekta je izdelati natančnega robota želve, ki bo uporabil dele s police, ki bodo narisali nekaj zanimivega za naslednji sejem izdelovalcev.

Želve stran!

1. korak: Deli

DFRobot je zagotovil glavne komponente. Tukaj uporabljamo:

• 1 ea., Matična plošča Bluno M0, SKU: DFR0416 ali navaden Arduino Uno
• 1 ea., Dvojni bipolarni koračni motorni ščit za Arduino (DRV8825), SKU: DRI0023
• 2 ea., Hibridni koračni motor, SKU: FIT0278
• 1 kos., 5 mm komplet gumijastih kolesnih sklopk (par), SKU: FIT0387
• 1 ea., 9G servo SKU: SER0006

Za napajanje bom uporabil litijeve celice 18650, zato sem kupil:

• 3 ea., EBL 18650 Baterija 3,7V
• 1 kos., KINDEN 18650 Pametni polnilec baterij
• 3 ea., 18650 Držalo za baterije

Uporabil sem tudi nekaj različne strojne opreme:

• 2 ea., Buna-N Rubber #343 O-Ring (3/16 "x 3-3/4" ID)
• 1 ea., 1 "kroglični ležaj iz nizkoogljičnega jekla
• 10 ea., M3x6MM vijak z glavo
• 2 ea., M3x8MM vijak z glavo
• 4 ea., M3x6MM Vijak s plosko glavo
• 14 ea., Matica M3
• 4 ea., #2 x 1/4 vijak za oblikovanje navojev

Potrebovali bomo tudi ustvarjalen način za delitev energije akumulatorja med motornim ščitom in Arduinom, saj se zdi, da za to ni prostora. Uporabil sem konec vtičnice 2,1 mm x 5 mm mrtvega napajalnika ali kaj podobnega.

Orodja:

• Izvijač s konico Phillips
• Odstranjevalci žice
• Pištola za vroče lepilo (neobvezno)
• Spajkalnik in spajkanje

In nenazadnje:

• Potrpežljivost
• Vztrajnost
• Pozitiven odnos

Korak: 3D deli

Odločil sem se, da bom poskusil oblikovati vse 3D v FreeCadu za tega robota, ki mi bo pomagal pri učenju. Vse, kar sem moral narediti, je bilo prenesti dimenzije servo in peresa, nato pa preostanek prilagoditi, da se prilega veliko večjim korakom.

• Večja kolesa za zagotovitev prostora za baterije.
• Debelejše ohišje za večjo težo.
• Večji kolesa, ki ustrezajo dvignjeni višini krova.
• Modularno za enostavno testiranje in prilagajanje.

Tu so kosi, ki jih boste potrebovali. Vse datoteke so shranjene na

• 1 ea., Šasija
• 1 ea., Zgornji opornik
• 2 ea., Kolo
• 1 ea., Sod
• 1 ea., Servo držalo

3. korak: Sestava podvozja 1. del

• Začnite tako, da vstavite matice M3 v nosilce ohišja. Lahko jih pritisnemo ali vlečemo z vijakom M3.
• Steperje pritrdite z vijaki M3 z električnimi priključki, obrnjenimi proti zadnjemu (krajšemu) koncu.
• Nosilce baterij namestite z vijaki z ravno glavo.

4. korak: Sestava podvozja 2. del

• Cev, zgornji del in servo namestite skupaj z vijaki in maticami M3.
• Kombinirani zgornji del pritrdite na korake z vijaki M3.
• Jekleni ležaj vstavite v nosilec kolesca in ga po potrebi segrejte s sušilcem za lase, da se zmehča.
• Kolesce pritrdite na ohišje z vijaki M3.

5. korak: Montaža koles

• Težave s priklopom pestov na gred so 5 mm, pesto (ki naj bi bilo 5 mm) pa je dejansko 6 mm. Če uporabite dovolj navora na vpenjalnih vijakih, jih boste verjetno odstranili, zato sem najprej uporabil par primežastih ročajev, da sem zaprl toleranco.
• Ko nastavite toleranco, potisnite pesto na gred koraka in privijte vpenjalne vijake.
• Kolo 3D postavite na pesto, vstavite velik vijak in ga privijte.
• O-obroč namestite nad pesto.
• Prepričajte se, da se kolo vrti brez nihanja. Po potrebi prilagodite.

6. korak: Ožičenje

Odstranimo moč, da lahko preizkusimo koračnike. Potrebujemo:

• Koračni ščit potrebuje med 8 in 35V za zagon korakal.
• Steperji so ocenjeni na 3,4V, vendar jih običajno poganja 12V.
• Bluno (Arduino) ima priporočeno vhodno napetost 7 - 12V ali pa se napaja neposredno prek 5V USB.

Napetost litijevih baterij je 3,7 V. Če postavimo tri zaporedno, dobimo 3 x 3,7 V = 11,1 V in približno 3 x 3000 mAh = 9000 mAh. Bluno verjetno porabi le 20 mA, zato bo večina odtoka prihajala iz korakov, ki bi lahko glede na obremenitev potegnili do ojačevalnika ali več. To bi nam moralo omogočiti ure delovanja.

Za testiranje lahko napajate 12V regulirano na ščit in 5V USB na Arduino. Morda bo lažje preprosto priključiti baterije za napajanje obeh hkrati.

• Nosilce baterij spajajte vzporedno v skladu z risbo.
• Arduino namestite z vijaki za oblikovanje navojev #2.
• Motorni ščit postavite na vrh Arduina

• Odstranite rešene žice vtičnice 2,1 mm x 5 mm in jih zvijte skupaj s kabli akumulatorja:

  Bela črta je pozitivna, zvijte z rdečo baterijo

• Rdeči kabel vstavite v VCC in črni v GND na ščit motorja.

7. korak: Korak po stopnicah

Imel sem nekaj težav, da sem zbral dovolj informacij, da bi to uspel, zato upam, da bo to pomagalo drugim. Ključni dokument, ki ga potrebujete, je na naslovu

Priključite koračne žice in napajanje na ščit:

• 2B Modra
• 2A Rdeča
• 1A črna
• 1B Grenn

Predložena primerna skica mi je delovala, vendar ni preveč poučna. Za varčevanje z energijo bomo morali nadzorovati hitrost in vrtenje ter sprostiti koračne motorje, ko jih ne uporabljamo.

Našel sem spremenjen primer s spletnega mesta https://bildr.org/2011/06/easydriver/, ki ima pomožne funkcije. Poganja le en korak naenkrat, vendar vam bo dal zaupanje, da smo na pravi poti. Nekaj bolj izpopolnjene kode bomo napisali kasneje.

8. korak: Servo

Servo se uporablja za dviganje in spuščanje peresa za risanje.

• Roko položite na pesto in nežno zavrtite korak v nasprotni smeri urinega kazalca, tako da jo gledate navzdol, dokler se ne ustavi.
• Odstranite roko in jo postavite v levo (to bo položaj navzdol).
• Vstavite majhen vijak za oblikovanje navojev in ga privijte.
• Servo vstavite v nosilec s koncem pesta navzgor in ga pritrdite z dvema večjima vijakoma za oblikovanje navojev.

9. korak: Umerjanje

Zaradi sprememb pri sestavljanju in poravnavi je treba robota umeriti tako, da lahko premakne natančne razdalje in kote.

• Premer kolesa izmerite od zunanjih robov gumijastega o-obroča.
• Medosno razdaljo izmerite od sredine o-obročev na dnu robota (kjer se bo dotaknil tal).
• Prenesite priloženo kalibracijsko skico
• Vnesite izmerjene parametre.
• Naloži skico..

Pripravite peresnik:

• Odstranite pokrovček in potisnite ovratnik peresa s konice.
• Peresnik vstavite v držalo s servo roko navzgor.
• Pazite, da se peresnik v tem položaju ne dotika papirja.
• Če se pero veže v gred, uporabimo pilico, da odstranimo morebitne hrapavosti in povečamo premer izvrtine.

Nariši kvadrat:

• Potisnite stikalo za vklop na "Vklop".
• Počakajte nekaj sekund, da se zagonski nalagalnik zažene.
• Ko robot dokonča svoj prvi kvadrat, odstranite pero in izklopite robota.

Najprej prilagodite parameter wheel_dia. Izmerite dolžino stranice kvadrata. Naj bo 100 mm:

• Če je izmerjena razdalja predolga, povečajte diagram koles.
• Če je izmerjena razdalja prekratka, zmanjšajte diagram koles.

Ko opravite kalibracijo razdalje, prilagodite parameter wheel_base, ki vpliva na kot zavoja. Robota položite na svež list papirja, ga vklopite in pustite, da nariše vse štiri kvadrate:

• Če se robot preveč ostro obrača (polje se vrti v smeri urinega kazalca), zmanjšajte vrednost kolesne baze.
• Če se robot ne obrača dovolj ostro (polje se vrti v nasprotni smeri urinega kazalca), povečajte vrednost kolesne baze.
• Zaradi napak pri zaokroževanju kode korakov in zamika v zobnikih poceni steperjev nikoli ne bo popoln, zato ne porabite preveč truda.

10. korak: Risanje

Čas je za risanje! Za začetek prenesite priložene skice.

11. korak: Kaj pa zdaj? Učni načrt

Deluje in riše lepe kvadrate. Zdaj se zabava začne.

Tukaj je nekaj virov za učenje grafike želv.

• https://blockly-games.appspot.com/ (blokiranje programiranja)
• TinyTurtle Tutorial (JavaScript)
• Koda z Anno in Elso iz Hour of Code

Prav tako sem objavil Instructable o uporabi želvinih robotov teh spletnih virov z želvjim robotom. Na splošno lahko poljubno kodo JavaScript Turtle prilepite in zaženete v skici za umerjanje. Računalnik lahko najprej preizkusite na spletu in ga nato naložite v želvo, da ga izvlečete v resničnem življenju!

Za študente je tu nekaj projektnih idej:

• Programirajte svojega robota, da napiše vaše ime!
• Oblikovanje in 3D natisnite imensko tablico v TinkerCadu iz predloge. Lahko ga pritrdite pod servo motor.
• Dajte svojemu robotu nekaj osebnosti z vročim lepilom in blingom. (Kolesa in oči ne puščajte pred ovirami).
• Na podlagi skice OSTR_eyes oblikujte in preizkusite algoritem za krmarjenje po prostoru. Kaj storite, ko eno oko nekaj zazna. Obe očesi? Ali lahko vključite funkcijo Arduino random ().
• Zgradite labirint na velikem listu papirja na tleh in programirajte svojega robota za krmarjenje po njem.
• Zgradite labirint s stenami in oblikujte algoritem za samodejno krmarjenje po njem.
• Gumb med LED diodami še ni bil uporabljen in je priključen na Arduino pin "A3". Za kaj bi ga lahko uporabili? Uporabite ga za vklop in izklop LED za začetek.
• Če niste opravili razdelka Preiskava v koraku "Vdelana programska oprema (FW): Testiranje in utripanje"), se vrnite in poskusite.

12. korak: Toda počakajte, še je več

Če ste bili pozorni, ste opazili, da je sod pravokoten. Po nekem čudnem kozmičnem naključju je kreda pastelnih umetnikov enake širine kot premer oznak Crayola. Vse, kar potrebujemo, je način, da na kredo pritisnemo dovolj, in smo umetnik na pločniku.

Boste potrebovali:

• 3D natisnjen sod in ram (https://www.thingiverse.com/thing:2976527)

• Kreda, bodisi kreda iz umetnega pastelnega kvadrata ali majhna okrogla kreda (ne debele stvari na pločniku).

  https://a.co/6B3SzS5

3/4 "podložke za težo

Koraki:

• Natisnite dve priloženi datoteki.
• Odstranite servo in držalo servo.
• Pritrdite kvadratni dovodni sod.
• Kredo izostrite do bližnje točke.
• Kredo postavite v sod.
• Oven postavite v sod.
• Težo podložke položite na ovna.