Ulepsz robota Heathkit Hero Jr za pomocą nowoczesnego sprzętu: 4 kroki

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

To bardziej praca w toku niż gotowy projekt, proszę o tym pamiętać podczas czytania. Dziękuję

Trochę o tym robocie, skąd go mam i o moich planach. (Zdjęcie z projektu Star Wars Day 2015)

To było prawdopodobnie w 2005 roku moja żona i ja byliśmy na lokalnym pchlim targu, po prostu się rozglądaliśmy, nie szukając niczego. Był tam starszy farmer, który siedział na zewnątrz, znajdował się na tyłach tego miejsca i niewielu ludzi miało zamiar oglądać jego towary. Cieszę się, że byłem tym, który poszedł i spojrzał.

Miał tego małego robota, oczywiście wiedziałem, co to jest. Zapytałem ile chce i byłem zszokowany, zszokowany mówię ci - Chciał całe 20,00 dolarów. Wtedy powiedział mi, że był w stodole chyba przez ostatnie 20 lat, a po bliższym przyjrzeniu się mieszkali w nim twórcy futrzaków. Przegryzione przewody, płyta główna w większości zniszczona. Baterie nie nadawały się do użytku. Sprawa była bałaganem i to jest tak miłe, jak tylko mogę.

Miał nawet wszystkie naboje i wyglądały całkiem nieźle, biorąc pod uwagę.

Pomimo tego, jak to wyglądało, zobaczyłem coś, czego chciałem od młodości. Dałem farmerowi 20 dolarów i podziękowałem. Wnoszę moją nagrodę z powrotem do samochodu.

Zajęło około miesiąca, aby go wystarczająco wyczyścić, aby zacząć patrzeć na elektronikę i zobaczyć, co działa, a co nie. W końcu udało mi się też uzyskać moc, co zaskakujące, przeszedł samokontrolę - pomyślałem, hej, świetnie, to była świetna okazja, nawet jeśli musiałem trochę popracować, aby to posprzątać. Cóż, raz przeszedł samokontrolę, to było to, nigdy nie udało mi się go zdać ponownie.

Wyciągnąłem płyty główne, sprzedałem je.

Sprawdziłem silnik napędowy i silnik krokowy (w stepperze przewody zaczynały korodować i nie były w najlepszym stanie), ale obydwa działały, więc je trzymam.

Postawiłem robota jako rodzaj eksponatu, ponieważ nie byłem pewien, z czym chcę zrobić.

Pod koniec 2015 roku grupa twórców i majsterkowiczów, do których dołączyłem, została zapytana, czy chcielibyśmy zrobić coś na „Dzień Gwiezdnych Wojen” dla naszej lokalnej biblioteki. Pomyśleliśmy więc i powiedziałem, co jeśli przywiozę z powrotem „Hero Jr”. życie za pomocą mikrokontrolerów Arduino. I to właśnie zrobiłem - dodałem mu trochę dodatkowej flary i użyłem w nim 7 Arduino….chyba więcej niż potrzebowałem, ale wtedy jeszcze się uczyłem. I chciałem, żeby to "wielozadaniowe", czego wtedy nie wiedziałem, jak to zrobić w żaden inny sposób. Udokumentowałem ten projekt tutaj:

Cóż, to był rok 2015, miecz świetlny został usunięty i większość Arduino, które były specyficzne dla tego projektu. W większości przypadków jeden Arduino może to uruchomić, jeśli nie chcesz, aby wydarzyło się coś specjalnego. Robot wrócił do swojej przestrzeni jako eksponat. Po drodze nauczyłem się kilku rzeczy i zamierzałem nawet ulepszyć jego zasilacz. Czas był dla mnie najlepszy, a ja zamówiłem tylko płytkę 8-wzmacniacza z portem 12V na 5V z 4 portami. Niestety nie mogę teraz znaleźć tej tablicy nigdzie w Internecie, nie wiem, czy przestali ją tworzyć, czy ? Ale nawet ta deska do tej pory leżała w pudełku.

Jednym z celów oryginalnego projektu było sprawienie, by wyglądał tak staroświecko, jak tylko mogłem, ale zastąpienie większości sprzętu nowoczesnymi rzeczami. W 2020 roku postanowiłem nawet uaktualnić jego diody LED do RGB (neopiksele) o tym później. Celem jest, aby nadal wyglądał na vintage, myślę, że tak jest, dopóki nie użyjesz koloru innego niż czerwony.

Ten projekt wykorzystuje jeden Arduino Mega 2560 mini (płytka klonowa, nie podoba mi się), Raspberry Pi 3+, oryginalna płytka/głośnik/mikrofon Google AIY, zastąpiono silnik krokowy serwomotorem ASMC-04, 36v Akumulator LIPO wyciągnięty z rozbitej deski poduszkowca. Posiadam konwerter DC-DC 36v na 12v 5amp oraz urządzenie USB z 4 portami 12v na 5v 8amp. Tanie ultradźwięki i LDR, całkiem sporo wydruków 3D. 8 małych diod led ws2812 (znanych również jako neopiksele), kilka keystone cat5 i krótki kabel cat5. (dzielnik napięcia pozostawiony z projektu 2015, ale był dla 12v/24v, a nie 36v, więc nie jest poprawny. Trzeba to naprawić) i używam sterownika silnika L298 (również pozostałego z projektu 2015)

To, co pozostało z oryginalnego robota z 1984 r. - Silnik napędowy 12 V DC, oryginalna klawiatura również działa, a także oryginalna dioda LED „zielona moc”. Powłoka i rama pozostają takie same. Ale to wszystko. Wszystko inne zostało zastąpione.

W tym momencie nadal trwają prace - nadal pracuję nad stworzeniem oprogramowania Pythona dla Raspberry PI, muszę naprawić kilka małych problemów, które znalazłem w szkicu Arduino (w większości działa). Żartobliwie mówię, że to jeden z tych projektów, które nigdy się nie kończą. W tym momencie wszystkie diody LED działają, Ultrasonic działa, LDR działa, Servosilnik działa, Silnik napędowy porusza się do przodu, a nie do tyłu (przerwany przewód, który muszę wyśledzić). 36v do 12v działa, a 12v do 5v działa, Raspberry Pi włącza się, Arduino wyłącza PI. W większości sprzęt jest okablowany i działa. Teraz to wszystko oprogramowanie.

Krok 1: Diody LED i aktualizacja

W oryginalnym modelu z 1984 roku diody LED były lutowane po prostu „dziwne”, jeśli mnie pytasz, musiały być poza płytą, ale lutowanie było po tej samej stronie co diody. W 2015 roku niektóre z tych diod LED działały, niektóre nie były w stanie wymienić tych, które nie działały, ale to spowodowało, że niektóre z nich stały się bardzo słabe, a niektóre po prostu nigdy nie działały. Przyglądając się bliżej płytce, możesz zauważyć, że kilka pól lutowniczych uniosło się i pękło.

Wszystkie dzieliły ten sam dodatni 5V, więc aby je włączyć lub wyłączyć, należy zmienić uziemienie. Wiem, że to rzecz, ale mi się to nie podobało. Wiesz, w szkicu Arduino „HIGH” jest normalnie włączony, a „LOW” jest normalnie wyłączony – cóż, w tym przypadku „HIGH” wyłącza diody LED, a „LOW” jest włączony. odwrócona logika na diodach LED.

W 2015 roku po prostu odpuściłem to sobie, ponieważ miałem wtedy ważniejsze rzeczy, o które musiałem się martwić.

W tym roku uznałem, że podoba mi się pomysł na diody LED WS2812 RGB, są tanie i łatwe w użyciu, wykorzystują jedną linię danych i potrzebują tylko 5V i uziemienia. Są to diody LED 5mm, więc bardzo ładnie pasują do prawie wszystkiego, do czego pasują standardowe diody LED. Znalazłem je na eBayu, były trochę więcej niż zwykle płacę za tego typu diody, jednak decyduję się na zamówienie ze Stanów tym razem, ponieważ wysyłka z Chin zajmuje bardzo dużo czasu. Więc zapłać trochę więcej, zdobądź je dużo szybciej. 10 diod LED kosztowało mnie 10,00 dolarów, myślę, że nieźle, ale też nie jest to świetna cena.

Okablowanie ich jest dość łatwe i proste, jest uziemienie, dodatnie (5v), wejście i wyjście danych. Wybieram starą metodę podłączania i owijam je drutem. pomyślałem, że gdybym je lutował, trudniej byłoby wyrównać dane i wyrównać dane, może być też trudniej, gdybym odciął wyprowadzenia za daleko, nie pasowałyby prawidłowo w otworach już włożonych the Hero Jr. Dzięki wire-wrap mogę je trochę przesunąć i trochę lepiej je ukształtować.

Po podłączeniu ich podłączyłem je do Arduino UNO i użyłem jednego z przykładów z Adafruit dla neopikseli. Cieszę się, że wszystko działało. Umieściłem je w głowicy robota i przykleiłem podwójną taśmą tylną, aby chronić je przed płytką drukowaną i nieco lepiej trzymać je w miejscu.

Następnie podłączyłem je z powrotem do Arduino i ponownie uruchomiłem przykład, aby upewnić się, że nie wpadłem na drut lub upewnić się, że się nie zwierają. Wszystko działało. Okablowanie wszystkiego zajęło trochę czasu, ale szczerze mówiąc, kiedy zaczniesz owijania drutu, możesz poruszać się dość szybko.

Na zdjęciach powyżej, pokazują oryginalne CZERWONE diody, płytkę, starałem się pokazać zerwane ślady, nowe diody w różnych fazach okablowania. I wreszcie pracują w głowie.

Mam też filmy z „ustami” Hero Jr, które kiedy mówią, diody LED animują „usta” i piksele uruchamiające przykłady Adafruit. Jeszcze ich nie przesłałem, ale to już niedługo.

Krok 2: Raspberry PI Google AIY i Arduino Mega 2560 Mini

2015, To był inny czas - i inny projekt. Użyłem 7 różnych Arduino, większość to UNO lub Nanos, kilka MEGA. Miałem jeden tylko do odtwarzania plików MP3 za pomocą nakładki MP3, jeden do sterowania syntezatorem mowy EMIC 2, jeden do miecza świetlnego. Sterownik silnika, silnik krokowy - klawiatura, lista jest długa. Nie trzeba dodawać, że wiele się nauczyłem od 2015 roku i szczerze mówiąc to niesamowite, że wersja 2015 działała tak samo dobrze (ja nic nie wiem, uczę się i zgaduję).

2020 - Ponieważ wersja "Star Wars Day" zawsze miała być jednorazowa, moim planem było uproszczenie rzeczy od samego początku. W 2015 r. bawiłem się pomysłem wykorzystania Raspberry PI, ale wtedy nie wiedziałem wystarczająco dużo, aby to zadziałało. Zdecydowałem, że Arduino Mega 2560 mini zrobi wszystko, o ile potrzebne jest wejście/wyjście, tj. włącz/wyłącz silnik, włącz stepper/serwo, odczytaj LDR, odczytaj ultradźwięki, odczytaj dzielnik napięcia. W tym przypadku Mega jest w zasadzie „atrapa” urządzeniem, które ma tylko kilka rzeczy, które naprawdę musi zrobić, ale Mega jest również używany do odczytywania klawiatury, więc naprawdę potrzebowałem metody dwukierunkowej komunikacji między Mega i Raspberry PI. Zdecydowałem się użyć protokołu MQTT, ale to zaproponowało inny problem, jak uzyskać to przez port szeregowy? Na szczęście znalazłem ten projekt na github "serial2mqtt" https://github.com/vortex314/serial2mqtt Który tak naprawdę jest rodzajem bramy, oprogramowanie działa na Raspberry PI - Arduino po prostu wysyła poprawnie sformułowaną wiadomość szeregową, a to jest następnie przekazywane do brokera MQTT. Trochę zajęło mu prawidłowe działanie, ale działało całkiem dobrze i wydaje się, że robi to, czego potrzebuję. Arduino Mega opublikuje, gdy będzie online, odczyt ultradźwiękowy, odczyt ldr, odczyt napięcia. Będzie nasłuchiwał poleceń, ruchów silnika, ruchu serwa i tego, co zrobić z diodami LED. Chociaż wszystko to wydaje się dużo, koszty ogólne są dość małe i działają całkiem nieźle.

Raspberry PI będzie programowalny za pomocą Pythona, C++, prawie wszystkiego, co może korzystać z portu szeregowego i używać MQTT. Ponieważ nie zamierzałem używać Google z AIY, musiałem zainstalować sterowniki i upewnić się, że działa. Kolejne szczęście przerwało Github do końca, Shivasiddharth stworzył GassistPI i zorientował się, co trzeba zainstalować, aby to działało, instrukcje można znaleźć tutaj:

PI obsługuje brokera MQTT, obsługuje mowę i inne oprogramowanie w razie potrzeby. Aby uzyskać do niego dostęp, obecnie używam SSH, mam plany zbudowania interfejsu internetowego, ale to nie jest nawet bliskie ukończenia. "Bawiłem się" nauką Pythona dla tego projektu, wciąż nie mam jeszcze gotowych wielu programów.

Kilka specjalnych uwag tutaj:

Oryginalny Mega 2560 Mini, który miałem, był małym klonem oryginalnego Arduino Mega 2560 używającego tego samego układu szeregowego do komunikacji, więc podczas testowania po prostu użyłem pełnowymiarowego Mega na stole warsztatowym. Niestety do tej płytki przylutowałem przewody manipulatora (odlutowałem piny nagłówka, o czym myślałem, szkoda, że nie mogę tego winić na 2015, ale nie mogę) Nieszczęsna część, miałem kilka tych przewodów pękniętych i nie mogłem dostać czystego otworu do ponownego przylutowania. Skończyło się na klonie klona, który nadal jest Arduino Mega 2560, ale tańszą wersją i tanim układem portu szeregowego. To powoduje pewne problemy z upuszczanymi pakietami około 10%, nie wystarczy wyciągnąć wszystko z powrotem i spróbować ponownie z inną płytą. Ale to wystarczy, żebym trochę zwariował. Na "nowej" (wersja 2) Mega użyłem wire-wrap i pozostawiłem piny nagłówka (hej może przyszła rozbudowa, teraz używam tylko 12 lub 13 pinów)

Wydrukowałem również w 3D (a także ponownie wykorzystałem niektóre nieudane wydruki) uchwyty do Raspberry PI i Mega Mini. Musiałbym poszukać plików projektowych, jeśli ktoś ich chce. Nie są zbyt dobre, ponieważ użyłem narzędzia obrotowego, aby wyciąć kilka otworów lub trochę je ukształtować, ale jeśli ktoś ich chce, poszukam ich.

Zdjęcia powyżej: Raspberry PI 3+ z czapką Google AIY, w niestandardowym uchwycie, oryginalny Mega 2560 ten, którego chciałem użyć, ale naprawdę pomieszany, zamiennik Mega 2560 (v2), z którego nie jestem zadowolony, ale to działa, z drutem do owijania i niestandardowym uchwytem drukowanym w 3D

Krok 3: Od Steppera do Servo

Niestety nie zrobiłem wielu zdjęć tego i nie mam żadnych zdjęć starego silnika krokowego.

1984 - silnik krokowy był chyba tańszy niż duży serwo w 1984 nie jestem pewien. Były przystanki końcowe, a stepper musiał sam się ustawić przy każdym włączeniu zasilania. Pomyśl o drukarce 3D i jej domu.

2015 - W kolejnym ruchu, nie bardzo wiedząc, co robię, usunąłem ograniczniki końcowe - i zacząłem je gubić. Jak wspomniałem wcześniej, mali twórcy zjedli część drutów na steperze, druty były bardziej/mniej odsłonięte i zaczynały korodować. Dziwię się, że zadziałało w 2015 roku, ale się udało.

2020 - Stepper przestał działać i zacząłem szukać zamiennika. Natknąłem się na duży serwomotor ASMC-04, nie była to najtańsza opcja, ale była jedną z lepszych, jakie znalazłem. Stepper kosztował ponad 50 dolarów z Chin, a mocowanie klaksonu kolejne 13 lub 14 dolarów. Dla mnie korzyści przeważały nad kosztami.

Serwosterownik ma napięcie 12 lub 24 V, kąt obrotu wynosi od 0 do 300 stopni (ograniczony w moim szkicu Arduino do 0 do 180), mogę to kontrolować za pomocą 1 przewodu z arduino (2, jeśli policzysz przewód uziemiający). To serwo RC o wysokim momencie obrotowym, ale naprawdę nie jest tak szybkie w skręcaniu.

Rozczarowaniem było to, że dostarczone specyfikacje wyglądały tak, jakby po prostu montowały się w tych samych otworach co stepper, nie pasowały one poprawnie i musiałem wywiercić nowe otwory. Mocowanie klaksonu jest również znacznie większe niż oryginalne mocowanie silnika krokowego, więc trzeba było wywiercić więcej otworów.

Dla mnie przypomina mi to prędkość steppera, więc przede wszystkim dobry zamiennik i coś, czego nie zauważysz, zmieniło się, chyba że zajrzysz do wnętrza robota.

Kino:

Nie zrobiłem wielu zdjęć tego, może być jeszcze kilka innych, ale będą wyglądać jak te.

Krok 4: Więcej zdjęć

Ponieważ nadal pracuję nad tym Robotem (w tym momencie głównie z oprogramowaniem), pomyślałem, że udostępnię jeszcze kilka zdjęć

Kino:

4 portowy konwerter USB 12v na 5v 8 amp DC-DC, nie mogę już tego znaleźć i żałuję, że nie kupiłem ich kilku.

Bateria 36v LiPo wyjęta z uszkodzonej deski hover

Zdjęcia wnętrza robota, przewodów itp. Jeszcze kilka zdjęć zamienników LED, jeszcze kilka zdjęć Arduino Mega w/wire-wrap, zdjęcie ultradźwięku z osłoną (właściwie tak było w 2015 roku)

Zdjęcia ciała bez powłoki i zdjęcie konsoli do przetestowania go na MQTT.

To o tym na razie, dzięki za szukanie, a jeśli ci się spodoba, proszę o głos na mnie:-) Przydałoby mi się trochę więcej części do projektów LOL - Miłego dnia i postaraj się być bezpieczny dla wszystkich.