Jak zbudować PHIL - lekkiego robota śledzącego: 6 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

W tej instrukcji pokażę, jak stworzyłem tego robota śledzącego światło z dwiema osiami za pomocą Arduino Uno. Cały CAD i kod zostaną dołączone, dzięki czemu możesz je zbudować samodzielnie, bez konieczności programowania lub umiejętności projektowania. Wszystko czego potrzebujesz to drukarka 3D, Arduino Uno i kilka innych podstawowych części!

Kieszonkowe dzieci

Narzędzia, których będziesz potrzebować:

Komputer (tak)

Drukarka 3D

Lutownica (i drut lutowniczy)

Śrubokręt

Materiały:

Filament do druku 3D (zalecany PLA)

Płyta prototypowa

Samoprzylepny pasek gumowy lub piankowy (opcjonalnie)

Niektóre cienkie druty z rdzeniem stałym

Rurki termokurczliwe

Gotowe komponenty:

Arduino Uno (lub kompatybilna płyta)

2 x kondensatory 100 µF o napięciu znamionowym 5V

2 mikro serwosilniki

4 rezystory zależne od światła (LDR)

1x5mm dioda LED

1 x rezystor 220 Ohm

Rezystory 4 x 10 kOhm

11 wkrętów samogwintujących M3

8 x wkręty samogwintujące M2

4 x śruby maszynowe M3 z nakrętkami

Krok 1: Drukowanie wszystkich części

Pierwszym krokiem jest wydrukowanie w 3D wszystkich części przy użyciu dostarczonych przeze mnie plików STL. Pomalowałem swój według własnego uznania, ale możesz go pozostawić bez zmian lub użyć innego koloru filamentu. To zależy od Ciebie!

Krok 2: Elektronika i montaż Gimble

W tym kroku można zainstalować silniki LDR i serwo, a także zamontować Arduino do płyty bazowej. Pamiętaj, że nadal musimy wykonać tablicę rozdzielczą zasilania, więc nie montuj wcześniej żadnych części drukowanych w 3D.

Instalowanie LDR-ów:

Robot śledzi światło porównując wartości zwracane przez 4 fotorezystory. Te wartości będą się różnić od siebie, jeśli źródło światła nie jest prostopadłe do głowicy śledzącej, ponieważ cień światła rzuca cień na niektóre LDR. Kod arduino przesunie następnie odpowiednio głowicę w osi X i Y, aby pozostać w punkcie ze źródłem światła. Montaż LDR-ów jest bardzo prosty: mają specjalne kieszenie zaprojektowane w głowicy śledzącej. Po prostu przełóż nogi przez otwory, nałóż super klej i wepchnij go, aż zrówna się z powierzchnią.

Instalowanie serw:

Umieść serwa na miejscu i zabezpiecz je wkrętami samogwintującymi M2, jak pokazano. Możesz teraz dokończyć montaż mechaniczny, montując tuby serwomechanizmu do wyznaczonych wsporników. Następnie możesz przymocować głowicę śledzącą do górnej części zespołu za pomocą 4 śrub maszynowych M3 i nakrętek. Oś osi X można przymocować za pomocą wszystkiego, co może działać jako wałek o średnicy 3 mm. Użyłem kawałka szaszłyka BBQ. To kończy dwuosiowy gimble.

Montaż Arduino Uno:

Wyrównaj otwory na śruby w arduino z otworami w płycie podstawy i zabezpiecz je 3 wkrętami samogwintującymi M3.

Krok 3: Dystrybucja mocy

Kluczowym elementem tego robota jest tablica rozdzielcza zasilania, ponieważ zapewnia przekazywanie prawidłowej mocy do właściwego elementu. Ta płytka pomoże również zmniejszyć wahania napięcia spowodowane przez serwomechanizmy zasilane bezpośrednio z Arduino.

Wykonanie tablicy:

Wytnij kawałek płyty prototypowej o wymiarach około 45 x 35 mm. Powinno to zapewnić wystarczająco dużo miejsca na lutowanie wszystkich komponentów. Zapoznaj się z dostarczonym schematem obwodu i odpowiednio przylutuj elementy. Oba serwosilniki mają kondensatory 100 µF na przewodach zasilających i uziemiających, aby zapobiec spadkom mocy. 4 LDR mają rezystory 10 kOhm jako rozdzielacze napięcia podłączone do uziemienia (patrz schemat obwodu). Dioda LED zasilania mieści się w otworze w obudowie elektroniki i ma podłączony rezystor 220 Ohm, aby obniżyć moc, aby zapobiec jej przepaleniu. Alternatywnie do korzystania z płytki proto, możesz po prostu zlutować wszystko razem w powietrzu, chociaż byłoby to dość niechlujne.

Krok 4: Pełny montaż

Teraz, gdy tablica rozdzielcza zasilania nadeszła, nadszedł czas, aby to wszystko złożyć!

Podłączanie przewodów:

Najpierw przylutuj odpowiednie przewody z płyty rozdzielczej zasilania do różnych wyznaczonych komponentów. (Pamiętaj, aby poprowadzić je przez otwór w obudowie elektroniki od dołu, w przeciwnym razie będziesz miał problem!) WAŻNE: Upewnij się, że podłączasz LDR w odpowiedniej kolejności, jak pokazano na rysunku. Liczby te odpowiadają liczbom na schemacie obwodu. To samo z serwomechanizmami - dolny jest oznaczony literą "Y", a górny "X". Możesz użyć rurki termokurczliwej, aby trochę posprzątać. Teraz podłącz pozostałe przewody do odpowiednich pinów w Arduino. Dioda LED zasilania może być włożona w otwór nad portem USB po nałożeniu super kleju.

Montaż części wydrukowanych w 3D:

Zespół Gimble można teraz przymocować do górnej części obudowy elektroniki za pomocą 4 wkrętów samogwintujących M3. Następnie delikatnie dopasowujemy Arduino (które jest już przymocowane do dolnej płytki) wraz z płytką rozdzielczą zasilania w obudowę elektroniki, wciskając, aż płytka zrówna się z dnem i zrównają się otwory na śruby. Teraz za pomocą 4 wkrętów samogwintujących M3 przymocuj dolną płytę do obudowy elektroniki. Na śruby można dodać gumowe/piankowe nóżki, aby zapewnić stabilność i zapobiec zarysowaniu stołów przez śruby.

Krok 5: Kodowanie

Nadszedł czas, aby dać temu robotowi trochę życia! Znajdź kod, który napisałem dołączony do tego kroku i prześlij go do Arduino za pośrednictwem Arduino IDE (można pobrać tutaj). Robot jest zasilany przez USB, więc do jego zasilania można użyć dowolnego standardowego źródła zasilania USB. (np. power banki, ładowarki do telefonów, laptopy itp.)

Krok 6: Uwagi końcowe

Możesz teraz wzmocnić Phila i sprawić, by mówił za siebie! Użyj latarki (lub innego jasnego źródła światła) i spróbuj ją przesunąć. Powinien podążać za światłem, gdziekolwiek się pojawi. Jeśli to działa, gratulacje, zbudowałeś go poprawnie!

To był mój pierwszy projekt robotyki i myślę, że wyszedł całkiem nieźle. Należy pamiętać, że „Dynagon Robotics” nie jest firmą, to po prostu nazwa, którą wymyśliłem, aby reprezentować moje projekty robotyki.

Miłego robienia:)

II nagroda w Konkursie Robotów