Naredite večnamensko robotsko bazo in ščit motorja: 21 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:08

Pozdravljeni vsi, pred kratkim sem začel delati na projektih robotike z uporabo Arduina. Nisem pa imel ustrezne podlage za delo, končni rezultat ni bil videti super in edino, kar sem lahko videl, so vse moje komponente, zapletene v žice. Težave pri odpravljanju kakršne koli napake so trajale kot za vedno in ožičenje stvari vedno znova je bilo včasih frustrirajuće. Zato sem se odločil, da bom skupaj z gonilnikom motorja naredil večnamenskega robota, na katerega bom lahko enostavno pritrdil druge komponente, ne da bi ustvaril nered, ter ga enostavno sestavil in razstavil za kakršne koli spremembe.

Če ste začetnik in želite začeti z robotiko ali celo, ko nameravate najprej izdelati prototip večjega robotskega projekta v majhnem obsegu, je baza prototipov vedno priročna.

Ta navodila zajemajo celoten postopek priprave vaše akrilne podlage, dodajanje motorjev, koles in tudi izdelavo motornega ščita DIY z izdelavo dvostranskega tiskanega vezja doma. Na koncu bo osnovni projekt, s katerim lahko preverite, ali je vse narejeno pravilno, in podajte okvirno predstavo o tem, kaj lahko storite s svojim robotom. Po izdelavi lahko preizkusite nekaj zelo osnovnih robotov, na primer te:

1. Preprost daljinsko vodeni robot (žični)
2. Robot sledi liniji
3. Robot, ki se izogiba oviram
4. Robot z Bluetooth kontrolo
5. Brezžični daljinsko vodeni robot (z uporabo RF oddajnika in sprejemnika / IR daljinca)

To je moj prvi pouk, zato mi oprostite vse napake in konstruktivna kritika je dobrodošla.

1. korak: Zberite orodja in materiale

Ker gre za dvodelno konstrukcijo 1. Podvozje in 2. Motorni ščit je seznam orodij in delov razdeljen na dva odseka.

Za podvozje:

Orodja:

• Dostop do laserskega rezalnika (enega lahko poiščete v bližnjem prostoru za izdelovalce ali na spletu poiščete lokalne ponudnike storitev laserskega rezanja)
• Izvijač
• Rezalnik žice
• Spajkalnik + žica

Deli:

• 3 mm akrilna pločevina (poljubna barva po vaši izbiri)
• Motorji z gonilom (100 do 200 vrt / min) x 2
• Kolesa x 2
• Kolesce x1
• M3 x 10 mm matice in vijaki x 20 (ali več, če jih izgubite)
• 6-celični nosilec baterije AA x 1 (ni potrebe, če uporabljate 12-voltno baterijo ali li-po paket)
• Servo motor x 1 (neobvezno)
• M2 x 25 mm matice in vijaki x (za pritrditev motorjev)
• Preklopite stikalo x 1
• Izolirana žica (za povezave)

Za motorni ščit:

Orodja:

• Spajkalnik + žica
• Železo
• Mini vrtalnik ali ročni vrtalnik
• Gumijaste rokavice za roke
• Kovinski piling
• Majhna plastična posoda
• Večmetrski (za testiranje)
• Trajni marker

Potrebne kemikalije:

• FeCl3 v prahu ALI raztopina
• Aceton ali razredčilo (lahko uporabite tudi odstranjevalec barve za nohte)

Deli:

• Dvostranska bakreno obložena plošča
• Sijajni ali foto papir
• 16 -polna IC vtičnica x 2
• 14 -polna IC vtičnica x 2
• Gonilnik motorja L293D IC x 2
• 74HC04 NE Vrata IC x1
• Elektrolitski kondenzatorji: 100uf, 10uf, 47uf (vsak X 1)
• 0,1uf keramični kondenzator x 2
• 7805 regulator napetosti IC x 1
• Ženski trak z dolgim zatičem X 1
• Ženski trak s kratkim zatičem x1
• Moški trak za glavo X 1
• Vijačne sponke (2 -polni razmik 3,5 mm) x 6
• LED x 1
• Upor (220ohm do 330ohm je primeren) x 1

2. korak: Podvozje

Za vgradnjo motorjev, koles, senzorjev itd. Za našega robota potrebujemo šasijo, ki bo držala vse stvari na svojem mestu in bo glavno ohišje robota. Namesto da bi ga kupil, sem se odločil, da ga naredim sam, na katerega lahko enostavno namestimo zahtevane dele in ga po potrebi spremenimo. Šel sem z akrilom, da bi mu dal profesionalni videz.

Preden sem dejansko narisal ohišje na računalniku, sem uporabil pero in papir ter narisal grobo skico z vsemi meritvami in dimenzijami. Prvič sem delal z akrilom, zato sem bil nekoliko zmeden glede parametrov in oblikovanja, vendar po nekaj poskusih in sklicevanju na Instructable, ki ga je objavil "oomlout", to ni bila več težka naloga.

Končna zasnova je bila narejena v Inkscapeu in poslana na lasersko rezanje.

Zdaj morate prenesti datoteke in jih izvoziti v obliki, ki jo zahteva ponudnik storitev, in jo lasersko izrezati. Datoteka '.svg "je za Inkscape in".cdr "za Corel draw.

Povezava za prenos za InkScape:

Če želite prenesti datoteke:

3. korak: Začnimo sestavljanje

Zberite lasersko rezane dele ter zgoraj omenjena orodja in materiale.

4. korak: Najprej pripravite svoje motorje

Za premikanje robota potrebujemo nekakšne aktuatorje. Kot pogone bomo uporabili enosmerne motorje z enosmernim tokom.

Spajate žice dveh različnih barv (vsaka s dolžino približno 5 do 6 palcev) na motorje. Za preverjanje polaritete priključite žice na baterijo in preverite vrtenje. Če se motorji vrtijo v nasprotnih smereh, zamenjajte žice.

5. korak: Čas je, da vse 'privijte' in 'privijte'

Začnite tako, da stranske plošče pritrdite na spodnjo osnovno ploščo tako, da jih namestite v reže. Vstavite matico v režo T in vstavite vijak iz luknje na spodnji plošči ter jo pritrdite z izvijačem. Pazite, da ne pritrdite preveč tesno, sicer lahko na koncu razbijete akril. Preverite usmerjenost plošč (stran motorja navzdol, kot je prikazano).

Nato pritrdite motorje, kolesce, sprednjo ploščo, nosilec baterije in na koncu zgornjo ploščo

Če želite postaviti velik servo motor, ga lahko neposredno privijete v dano režo ali pa za vgradnjo mikro serva najprej pritrdite ploščo za servo in nato servo motor

Pritrdite kolesa na motorje

Stikalo povežite z baterijo, kot je prikazano, in ga privijte

Končno privijte svoj arduino/ arduino mega ALI malino pi

In končali ste !!

6. korak: Ščit motorja/ vezje motorja

Motorji so aktuatorji robota, ki za delovanje potrebujejo več energije, ki je naš mikrokrmilnik ne more zagotoviti, zato jo bo priklop neposredno nanjo zagotovo ocvrt. Da bi zagotovili moč motorjem in nadzorovali njegovo smer in hitrost, potrebujemo H-most. Kaj je H-most in kako deluje? Mislim, da bo ta video odgovoril na vaše vprašanje: Video (video ni moj)

Če menite, da boste vse naredili sami, lahko razmislite tudi o tem, da bi sami naredili vezje gonilnika motorja, namesto da bi kupili že pripravljeno. Ker uporabljam ploščo Arduino, sem se odločil, da namesto odklopne plošče naredim motorni ščit.

Prednost ščita pred ploščo za razbijanje je, da se zlahka priklopi na vašo ploščo Arduino, kar prihrani nekaj prostora in ožičenje stvari postane preprosto in ustvari manj nereda.

Za izdelavo ščita sem naredil dvostransko tiskano vezje (tiskano vezje), saj en sam sloj tiskanega vezja ni bil dovolj za vse povezave. Za izdelavo PCB sem uporabil metodo 'Toner transfer'.

Če ne veste, kako narediti tiskano vezje, potem ne skrbite, zajemal bom vse korake, kako to narediti.

7. korak: Oblikovanje vezja

Preden naredite lastno tiskano vezje po meri, morate oblikovati postavitev tiskanega vezja. Postavitev lahko oblikujete z dostojno programsko opremo za oblikovanje tiskanih vezij. Zame je naslednja najboljša programska oprema za oblikovanje tiskanih vezij.

• Autodesk EAGLE
• Frizing

Za izdelavo motornega ščita morate samo prenesti datoteke v naslednjih korakih in slediti navodilom.

8. korak: Natisnite postavitev tiskanega vezja

Ker izdelujemo dvostransko tiskano vezje, potrebujemo dve plasti 1. Zgornja plast 2. Spodnja plast.

Prenesite datoteke pdf in jih natisnite ločeno na katerem koli sijajnem papirju (primeren bo tudi časopisni papir) z laserskim tiskalnikom.

Inkjet tiskalniki ne bi delovali, saj je črnilo topno v vodi, zato črnila ne prenese na tiskano vezje.

Nasveti:

• Pred tiskanjem nastavite tiskalnik na visoko ločljivost
• Pred tiskanjem izberite možnost dejanske velikosti

Zakaj potrebujemo papir in črnilo za izdelavo tiskanega vezja ??

Kot smo že omenili, se metoda, ki se uporablja za izdelavo, imenuje prenos tonerja.

Kako deluje:

1. Najprej z laserskim tiskalnikom natisnete postavitev plošče na sijajnem papirju.
2. Toner, ki se uporablja v tiskalniku, ni nič drugega kot plastika, ki se stopi in prilepi na papir.
3. Zdaj toner prenesete na bakreno obloženo ploščo z železom, to je, da toner spet stopite in se lepi na baker.
4. Črnilo služi kot zaščitna plast za prekrivanje bakrenega dela, ki ga ne smemo jedkati.
5. Ker raztopina za jedkanje deluje samo s kovino in ne s črnilom, črnilo prenesete na bakreno stran tiskanega vezja, tako da se določen vzorec na plošči tiskanega vezja jedka, del s črnilom pa ne.

9. korak: Odrežite in očistite bakreno obleko

• Vzemite tiskano vezje in označite točke na plošči, da narišete črte in jih odrežete. Za rezanje lahko uporabite Dremel ali žago.
• Po rezanju očistite desko z milom in kovinskim čistilcem, dokler plošča ne izgleda lepo in sijoče.

Čiščenje plošče odstrani oksidno plast, umazanijo in maščobo na njej ter razkrije svež sloj bakra, na katerega se lahko toner trdno drži.

10. korak: Prenesite toner na ploščo

1. Vzemite kateri koli sloj (spodnje ali zgornje ogledalo) tiska in ga položite na bakreno prevleko s tiskano stranjo navzdol.
2. Poravnajte ploščo in tisk. Z likalnikom za perilo polikajte natisnjeno postavitev tiskanega vezja na ploščo.
3. Likanje natisnjene postavitve prenese črnilo s papirja na ploščo tiskanega vezja.

Nasveti:

• Likalnik nastavite na najvišjo temperaturo (za debel papir) ali na srednjo
• Če želite dovajati stalno toploto, postavite likalnik na ploščo in ga pritisnite približno 1 do 2 minuti.
• Likalnik na papirju nežno premikajte približno 2-3 minute.
• Prepričajte se, da je na vogalih in straneh ustrezno toploto

Celoten postopek naj traja približno 5 - 6 minut (lahko je več ali manj odvisno od debeline papirja in temperature).

11. korak: Odstranite papir z deske

Po toplotni obdelavi namočite ploščo v posodo z vodo iz pipe za približno 5-7 minut. Počakajte, da se papir na deski zmoči, nato pa jo nežno podrgnite, da se črnilo ne odstrani, medtem ko papir odrgnete deska.

12. korak: Druga plast

Zdaj je čas, da naredimo drugo plast. Ker gre za dvostransko tiskano vezje, morata biti zgornja in spodnja plast popolnoma poravnane, sicer bi bili rezultati nezaželeni. Za povezavo dveh slojev bo uporabljen vias.

Proizvajalci PCB imajo stroje, ki lahko natančno poravnajo obe plasti. Kako pa doma opravimo tako natančno delo? Zato sem izumil trik, ki lahko reši to težavo. Za poravnavo dveh slojev sledite tem korakom:

1. Izvrtajte luknje na vogalih tiskanega vezja z uporabo prve plasti kot referenco.
2. Vzemite odtis drugega sloja in naredite luknje na istem mestu kot za prejšnji sloj.
3. Ploščo in tisk poravnajte tako, da svetloba prehaja skozi vse luknje.
4. Stranice prilepite z lepilnim trakom in opravite enako toplotno obdelavo. Desko namočite v vodi in odstranite papir

13. korak: Popravljanje sledi

Včasih se toner ne prenese pravilno na ploščo, kar vodi do nekaterih nepopolnih povezav.

Če želite odpraviti to težavo, vzemite koničasto trajno oznako in narišite nepopolne sledi.

14. korak: jedkanje plošče

Raztopine za jedkanje so različne, najpogostejša pa je železov klorid. Lahko ga dobite v obliki prahu ali raztopine.

Za pripravo raztopine:

1. Vzemite plastično posodo z malo vode. (približno 1,5 skodelice).
2. Dodamo 2-3 žlice FeCl3 in dobro premešamo. (vedno dodajte kislino v vodo z rahlim mešanjem)

Pri delu s kemikalijami ne pozabite nositi rokavic in biti v dobro prezračevanem prostoru.

Ploščo postavite v raztopino za približno 20 - 30 minut. Po približno 20 - 30 minutah ga odstranite iz vsebnika in ga pustite dlje časa, da se vtisne v črnilo, zato ga odstranite, ko je končano.

Po jedkanju ploščo sperite z vodo.

Korak 15: Odstranite toner

Za odstranjevanje tonerja lahko uporabite aceton ali razredčilo (primeren bo tudi odstranjevalec barve za nohte). Vzemite bombažno ali vlažno krpo in jo dobro namočite z razredčilom/acetonom. Odtrgajte toner in ploščo očistite z vodo.

In imate domačo zvarko "Dvostransko tiskano vezje".

Korak 16: Vrtanje lukenj

Izvrtajte luknje z mini navpičnim ali ročnim vrtalnikom.

Za vrtanje lukenj za vijačne sponke in regulator napetosti uporabite sveder 1 mm, za druge luknje pa 0,8 mm

Po vrtanju očistite prah.

17. korak: Čas je za spajkanje

Pred spajkanjem imejte pri sebi natisnjen tisk postavitve in poznajte namestitev delov. Začnite tako, da spajkate vias tako, da skozi luknje in spajkate na obeh straneh žico, presežete žico. Pred spajkanjem preostalih sestavnih delov uporabite večmetrski in preverite celovitost sledi zgornje in spodnje plasti ter po spajkanju preverite tudi morebitne kratke hlače.

Spajkanje preostalih delov. Preverite polarnost in namestitev komponent.

18. korak: Preverite vezje

Preden vstavite IC v vtičnice in vklopite vezje, se prepričajte, da ni kratkih stikov in preverite napetost na ustreznih zatičih. Če je vse v redu, namestite IC in napajajte vezje.

19. korak: Namestitev in preizkus gonilnika motorja

Ščit se bo tesno prilegal na vašo ploščo Arduino in vezje je preverjeno, zato ga ne boste napajali.

Pred testiranjem si oglejmo strukturo in značilnosti motornega ščita.

Struktura in lastnosti:

• Za krmiljenje štirih motorjev uporablja dva IC-vmesnika L293D H-bridge.
• Inverterski IC 74HC04 za zmanjšanje števila zatičev za krmiljenje h-mostov.
• Ločena tirnica +5V in GND.
• Zatiči za montažo 4 servo motorjev z ločenim vodilom
• Preklopite, da ponastavite ploščo
• Število digitalnih zatičev, ki ostanejo tudi po krmiljenju 4 motorjev: 6 (od tega 2 kot PWM)

Testiranje vezja:

Priključite dva motorja na izhod vijačnih sponk M1 in M2, priključite mostiček in napajajte vezje z enosmernim napajanjem 9-12V (za polarnost in povezave glejte diagram). Ko naložite skico TEST na ploščo arduino, priključite ščit motorja in vklopite napajanje.

Za testiranje drugega gonilnika motorja motorje priključite na M3 in M4 in številke pinov zamenjajte s temi v kodi

• LevoEN = 3
• Levi vnos = 2
• Desno EN = 5
• RightPin = 6

20. korak: Naj se premakne

Čas je, da svojega robota oživite !

Zdaj imate robota z nameščenimi vsemi potrebnimi komponentami. Naredimo preprost projekt z njegovo pomočjo, da dobite predstavo o tem, kako hitro lahko v nekaj minutah prototipirate karkoli brez težav in nereda.

Robot, ki se izogiba oviram, bo najboljši za začetek. Naj nam torej uspe.

Potrebni deli:

1. HC -SR04 Ultrazvočni senzor
2. Mikro servo motor (če ni nameščen)
3. Nekaj žic

Povezave:

• Pin Vcc in GND senzorja priključite na +5V oziroma GND
• Sprožilni pin priključite na A1 in Echo pin na A2 na arduinu
• Mostiček J5 postavite na ščit in priključite servo na zatič 10 na servo tirnici (glejte diagram)
• Senzor namestite na servo

Spodnjo skico naložite na svojo arduino ploščo in opazujte, kako se vaš robot izogiba oviram.

Tako ste v nekaj minutah naredili preprostega avtonomnega robota.

21. korak: Konec

Končal si!!

Uživajte v igranju s svojim robotom in z njim ustvarjajte zabavne projekte. Na voljo so različni senzorji in razvojne plošče, ki so enostavni za uporabo in razumevanje, uporabite jih, da se premikajo po vaših željah.

In če ste novi v robotiki, vam priporočam, da preizkusite nekaj osnovnih projektov, navedenih v uvodnem delu.

To je to za ta Instructable. Upam, da se vam je zdelo zanimivo.

Če imate kakršne koli dvome/vprašanja glede gradnje, vas prosimo, da vprašate. Hvala za ogled:)