Arduino Mothbot: 11 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:09

Namen tega projekta je oblikovati in zgraditi preprostega robota, ki sledi svetlobi, z uporabo mikrokrmilne plošče Arduino Duemilanove. Resnično sem želel deliti projekt robota, ki je bil poceni, enostaven za izdelavo in je imel celoten sklop navodil za vse različne korake. Upam, da mi je uspelo, in rad bi dobil komentarje o tem, kako narediti ta pouk še boljši.

Oblikovanje tega robota se je osredotočilo na uporabo knjige Massimo Banzi "Getting Started with Arduino" in objavljeno pri [makezine.com Make]. Prav tako sem uporabil kodo za izvajanje servomotorjev iz projekta z naslovom: Kako narediti servo robota s krmiljenjem Arduino (SERB). Arduino Mothbot je v celoti precej hiter robot za izdelavo. Ob predpostavki, da začnete z vsemi deli in vam ni treba improvizirati, bi projekt skupaj potreboval morda eno uro. To je, če sledite navodilom in kopirate kodo. Če pa naenkrat ustvarite samo eno funkcijo in jo preizkusite, bi lahko ta projekt trajal precej dlje. Prednost daljše proge je v tem, da se boste verjetno naučili veliko več in se na tej poti zabavali.

Korak: Zberite svoje dele in orodja

Gradnja tega robota vas bo stala približno 80 USD v delih, če še nikoli niste storili česa podobnega. Stroški zame so bili bistveno nižji, saj imam veliko elektronike na delu. Vem pa, kako frustrirajoče je lahko poskusiti slediti navodilom, ne da bi vedel, katere dele kupiti, od kod naročiti in koliko bo vse stalo vnaprej, zato sem vse to opravil namesto tebe. Ko imate vse dele na kvadrat, bi bilo treba na hitro narediti ta projekt. Za popoln seznam delov sledite naslednji povezavi do mojega wiki projekta. Seznam delov Arduino Mothbot

Zdaj boste morda želeli dobiti nekaj orodij. Ker ta projekt uporablja lemljeno ploščo brez spajkanja, lahko naredite brez veliko modne elektronske opreme. Upajmo, da boste v garaži našli ostale stvari, ki jih potrebujete: 1. Klešče za igle 2. Rezalniki za žice 3. Izvijač z ravno glavo 4. Majhen križni (4-stranski) izvijač 5. Nastavljiv ključ ali 11/32 " šesterokotni ključ 6. Vrtajte svedre 7. 1/16 ", 5/32" in 7/32 "svedri 8. Žaga (neobvezno) 9. Zaščitna očala Pri uporabi katerega koli električnega orodja ravnajte varno.

2. korak: Faza načrtovanja

Preden sem začel s tem projektom, sem si ogledal Instructables na veliko drugih projektih. Nekaj časa sem tudi bral knjigo Massima Banzija "Začetek z Arduinom". Skoraj vse v tem projektu je narejeno iz primera na tej spletni strani ali v knjigi. Tako sem zasnoval projekt, da bi ga naredil dostopnega za začetnika robotika.

V fazi načrtovanja nisem pogledal le strojne opreme in kodiranja, ampak sem opravil tudi domačo nalogo elektronike. Želel sem sestaviti preprosto shemo elektronike za ta projekt, da bi lahko spremljal, kaj se dogaja, ko sem ga gradil. Na sliki lahko vidite različne komponente, daljnovode in zatiče Arduino. Upajmo, da je to jasen diagram in tudi ponazarja, kako preprosta je elektronika za ta projekt.

3. korak: Priključitev servomotorjev na Arduino

Če nameravate zgraditi robota, se morate najprej odločiti, kako ga premakniti. Najverjetneje ga želite poslati naprej, nazaj, desno, levo in ga ustaviti. Če ne morete ugotoviti, kako mu ukažite, da se pravilno premika, verjetno ne boste mogli narediti ničesar, ko priključite vse senzorje. Spodaj so navedeni koraki za povezavo motorja z Arduinom.

1. Prva stvar, ki jo morate narediti pri namestitvi brezlemne plošče, je nastavitev tal (GND) in napajanja (+6V) za servomotorje. Odločil sem se za uporabo dveh dolgih trakov na plošči, ki bi bili najbližje Arduinu. 2. Ko so tla in električni vodi identificirani, priključite ozemljitev plošče Arduino na ozemljitveni trak na lemljeni plošči. Napajanja še ne priključite na brezlemno ploščo. 3. Vsak servo ima tri žice, ki prihajajo iz njih. Moji imajo črno, rdečo in belo žico za vsakega. Črna je za ozemljitev, rdeča za napajanje, bela pa je krmilna žica. Odrežite tri mostične žice za vsak servo enake velikosti (torej skupaj 6). 4. Pritrdite mostične žice na konec servo žic in nato vsak servo na spajkano ploščo. 5. Zdaj uporabite mostičke za priključitev tal in napajanja iz vsakega servomotorja na ozemljitev in napajanje brez spajkanja. 6. Zdaj povežite krmilne žice iz vsakega servomotorja na Arduino. Levi servo priključite na digitalni izhod (PWM) 3, desni servo na digitalni izhod (PWM) 11. 7. Nazadnje priključite ozemljitev in napajanje iz baterij 4AA na maso in napajanje brez spajkanja. Ne skrbite, če se servomotorji začnejo premikati, ko vaš Arduino nima moči ali še ni programiran. 8. S pomočjo kode bi morali sedaj z vključenimi funkcijami zagnati motorje v smeri naprej, nazaj, levo ali desno.

4. korak: Preizkusite motorje

Mislim, da je pomembno vključiti nekaj testne kode, ki sem jo uporabil pri sestavljanju Arduino Mothbot. Če vas zanima in ste pripravljeni vzeti čas za razmišljanje, mislim, da bodo ti odrezki kode poučni in uporabni pri drugih projektih. Preden objavim katero koli kodo spodaj, želim dati vedeti, da naslednje temelji na drugem odličnem projektu, imenovanem Kako narediti servo robota z nadzorom Arduina (SERB). Veliko sem se naučil, ko sem sledil delu na tem navodilu, in želim priznati, kje je treba.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/motor_test1.pde

5. korak: Vključite gumb za vklop/izklop

Zdaj boste morda želeli vklopiti in izklopiti robota s pritiskom na gumb. Arduino bo sam tekel kodo v neskončni zanki, dokler je ne odklopite, kar je lahko zelo frustrirajuće, ko priključite robota na mizo in vam začne bežati! Vključitev gumba je odličen korak v tem procesu, saj se boste tudi naučili uporabljati gumbe za druge stvari, na primer ustvarjanje odbijača za zaznavanje, ko robot zadene steno. Kot opombo boste opazili, da sem odstranil servomotorje iz brez spajkanja plošča za večino mojih slik. To samo pripomore k jasnejši sliki, ko prikazujem različne korake. Za začetek odklopite napajanje iz servo motorjev, preden opravite kakršno koli delo. Ne pozabite, da to storite vsakič, ko v projekt dodate nekaj. Zdaj boste morda želeli vklopiti in izklopiti robota, namesto da bi se robot takoj začel premikati, ko priključite napajanje. Prepoznajte trak na nasprotni strani lemljene plošče, ki naj bo napajalna za gumb za vklop/izklop (in pozneje senzorje). S pomočjo dolge mostične žice priključite napajanje (+5V) iz Arduina na trak, ki ste ga pravkar identificirali. Priključite dve mostični žici na kratko stikalo in en konec priključite v (+5V) napajanje6. Drugi konec trenutnega stikala priključite v manjši trak na sredini brez lemljene plošče. Iz istega traku priključite 10K ohmski upor na trak, drugi konec pa v ozemljitev8. Na koncu priključite žico s traku s stikalom in uporom na enem koncu, drugi konec pa postavite v digitalni vhod 7 na Arduinu. Zdaj bi morali s kodo uporabiti gumb za vklop in izklop robota. Če kodo uporabljate z LED (digitalni izhod 13), boste videli, da se vgrajena LED vklopi in izklopi z robotom. To je odličen način, da preizkusite kodo Arduino, če imate izklopljeno napajanje motorjev.

6. korak: Preizkusite gumb za vklop/izklop

Ta nova koda vsebuje informacije o uporabi gumba za vklop/izklop in utripanja vgrajene LED diode.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/motor_test2.pde

7. korak: Vključitev svetlobnih senzorjev

Kaj bi bil Arduino Mothbot, če ne bi imel svetlobnih senzorjev? Bistvo tega preprostega projekta je narediti robota, ki ga pritegne najsvetlejša svetloba. Za to bomo morali vgraditi nekaj svetlobnih senzorjev, znanih tudi kot foto-upori.

1. Pred ponovnim izvajanjem tega koraka znova odklopite napajanje iz servo motorjev. Nastavitev svetlobnih senzorjev bo izvedena dvakrat. To je skoraj enaka nastavitev kot trenutno stikalo. Pravzaprav gre za isto nastavitev, vendar boste tokrat namesto trenutnega stikala uporabili svetlobni senzor (foto-upor). 3. Ker bo ta robot z dvema svetlobnima senzorjema izbral smer vožnje, je priporočljivo, da vsak svetlobni senzor nastavite na nasprotnih straneh lemljene plošče ali čim bolj narazen. 4. En konec svetlobnega senzorja priključite na (+5V) električni vod, drugi konec pa v majhen trak na sredini plošče. 5. Na isti trak priključite 10k ohmski upor, drugi konec pa na ozemljitev. 6. Zdaj priključite mostično žico z majhnega traku (kjer sta priključena foto upor in navadni upor) in drugi konec priključite na analogni vhod. 7. Levi senzor priključite na analogni vhod 0 na Arduinu, desni senzor pa na analogni vhod 1. 8. Zdaj bi lahko uporabljali svetlobne senzorje za premikanje servomotorjev.

8. korak: Končna koda

Tu je končna koda, uporabljena za zagon Arduino Mothbot. V kodo sem vključil izjave o tiskanju na serijska vrata Arduino. Če imate Arduino povezan prek vrat USB v računalniku, bi morali videti tiskalne izjave, ki vam povedo, v katero smer namerava robot iti. Morda boste želeli prilagoditi vrednost praga svetlobnega senzorja, da natančno prilagodite vedenje robota. Prag je odvisen predvsem od vaših senzorjev in zunanje svetlobe lokacije, na kateri se nahajate.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/mothbot.pde

9. korak: Zgradite telo Mothbot

Robot, ki ga gradite, res ni dober, razen če se lahko drži skupaj. Zato potrebuje telo. Trudil sem se, da bi bil to čim bolj enostaven gradbeni projekt. Boste pa morali sami malce delati, da ugotovite prave meritve. Predlagam starostno metodo "dvakrat izmeri, enkrat odreži". Telo robota je narejeno iz majhnega lista topolovega lesa, ki sem ga kupil v trgovini s strojno opremo, narezan na 6 "x 24". S svojo žago, ki je na voljo v trgovini s strojno opremo, sem svojo zmanjšala na 6 "x 8". Nato sem izvrtal luknje proti sprednji strani plošče za pritrditev servo nosilcev za vsak servo. Za to sem uporabil sveder velikosti 5/32 "3. Prav tako sem izvrtal luknjo na zadnji strani deske za kolesce, ki uravnava robota. Za to sem uporabil sveder velikosti 7/32". Odločil sem se, da bom uporabil nekoliko manjši sveder, da bom lahko z močnim kolesom dobro prilegal trenje, ker za pritrditev nisem uporabil kombinacije matic in vijakov. Nato sem pritrdil nosilce na ploščo z maticami in vijaki. To je bilo storjeno z izvijačem z ravno glavo in nastavljivim ključem. Po pritrditvi nosilcev sem vsak servo pritrdil na nosilce z maticami in vijaki. 6. Nazadnje sem kolesce potisnil v celoto.

10. korak: Izdelava koles

Kolesa so bila zame težaven problem. Pravzaprav sem imel bot nekaj certificiranih robotskih koles, vendar sem spoznal, da so a) pretežka in b) jih nisem mogel pritrditi na izbrane servomotorje. Takrat sem se spomnil, da sem v srednji šoli za podoben projekt uporabil pokrove za kozarce. Zato smo šli v trgovino v iskanju primerne alternative za robotsko kolo. Vsako kolo je narejeno iz pokrova iz posode Ziploc Twist 'n Loc. Drugi dobri pokrovi so tisti na kozarcih iz arašidovega masla ali drugih živilih. Ne zagovarjam zapravljanja hrane, ampak prihranite pokrove in morda boste ugotovili, da je ena prave velikosti za vaš projekt robota. Ostanke posod sem uporabil za shranjevanje zbranih delov. Najprej sem izbral servo trubo, ki sem jo želel za kolesa. Izbral sem tiste, ki so imele štiri rogove in so bile pri nakupu vključene v servomotorje. Preden naredite karkoli, izvrtajte luknjo na sredini kolesa. Priporočam, da to storite s svojim svedrom 5/32 ". To boste potrebovali, da pridete do vijaka, ki povezuje rog s servomotorjem. 4. Zdaj privijte pokrov na rog. Za vsak sem uporabil štiri priložene vijake servo za povezovanje pokrovov z rogovi. Morda bi bilo lažje, če bi skozi pokrov predhodno izvrtali majhne luknje, kot sem naredil jaz. Za to sem uporabil sveder 1/16 ". Vendar bodite previdni, vrtanje skozi to plastiko s težkim vrtalnikom in drobnim koščkom je lahko težavno. Sedaj s pomočjo majhnega (4-stranskega) izvijača Phillips priključite hupe na servomotorje. Na koncu okoli vsakega kolesa ovijte gumijaste trakove, da boste imeli več oprijema. Gumice sem dobil iz izdelkov, ki sem jih kupil v trgovini z živili. Upajmo, da jih imate le nekaj. Na tej točki je treba sestaviti celotno ohišje in kolesa.

11. korak: Dokončanje Arduino Mothbota

S sestavljenim ohišjem in kolesi je preprosto postaviti Arduino in brez spajkanja ploščo tik na ohišje robota. Prepričajte se, da še vedno dostopate do vhoda USB na Arduinu, če morate spremeniti programiranje. Pod vsakim sem uporabil črn električni trak, da sem ga prilepil na telo. Električni trak je enostavno odstraniti in se dobro drži. Arduino in lemljeno ploščo prilepite na vrh ohišja robota, ki ste ga zgradili. Če ponovno uporabite trak, je dobro, da držalo baterije 4AA in 9V baterijo povežete s telesom. Prepričajte se, da so žice dosegljive. 4. Servo žice priključite na lemljeno ploščo, če ste jih predhodno odstranili. Priključite napajanje Arduino5. Priključite napajanje servo motorja6. Zdaj postavite svojega robota na tla in pritisnite stikalo za vklop/izklop! Zdaj bi moral oživeti in preganjati svetlobo po sobi:) Kot prihodnji dodatek bi vključil preprost odbijač ali stenski senzor. To bi bilo stikalo, podobno kot gumb za vklop/izklop, uporabljen v tem projektu. Ko pa je bil gumb pritisnjen, bi robot povedal, da obrne smer, zavije levo ali desno in nadaljuje s programom. Ko bo to končano, bi bil ta robot odlična majhna preskusna platforma za druge senzorje in naprave.