R2D2: 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

„Ta instrukcja została stworzona w celu spełnienia wymagań projektowych Makecourse na University of South Florida (www.makecourse.com)”

Czy jesteś fanem Gwiezdnych Wojen? Kochasz droidy Astromech? Czy lubisz robić rzeczy? Jeśli odpowiedziałeś twierdząco na którekolwiek lub wszystkie z tych pytań, ta instrukcja jest dla CIEBIE!

Ten przewodnik ma na celu pomóc Ci z jak największą łatwością stworzyć własnego droida astromechanicznego R2D2!

Krok 1: Lista materiałów

Oto obszerna lista potrzebnych materiałów:

1 mikrokontroler Arduino Uno

1 płyta sterownika silnika L298N

2 silniki 6-9 V DC (opcjonalna konfiguracja skrzyni biegów)

2 koła

1 mały zestaw kółek samonastawnych

2 adapter baterii

6 baterii AA

1 bateria 9 V

Asortyment kabla połączeniowego męski-męski

Asortyment kabli połączeniowych męski-żeński

2 przełączniki (opcjonalnie)

1 serwomotor

Rura PVC 4" (7" długości)

Kopuła akrylowa o średnicy 4,5 cala

Płyta z pianki

Tablica ilustracyjna

Pistolet na gorący klej

Gorący klej

Klej Goryl

Farba akrylowa (niebieska, czarna, szara i biała)

Pędzle malarskie

Narzędzia tnące

Oprócz materiałów te zasoby i narzędzia są również potrzebne/przydatne:

Drukarka 3D / Laboratorium Druku 3D

Narzędzia lutownicze

Przecinaki do drutu i ściągacze izolacji

Komputer lub laptop

Krok 2: Wymagane oprogramowanie

Poniższe informacje są do pobrania bezpłatnie, jeśli jesteś studentem i są wymagane do tego projektu:

Autodesk Inventor

Oprogramowanie Arduino

Oba programy są kompatybilne z systemami Windows i Mac OSX.

Uwaga: Każdy program CAD będzie działał; W tym projekcie wykorzystano Autodesk Inventor.

Krok 3: Szkic Arduino

To jest szkic Arduino w wersji 1.8.8.

Aby uruchomić kod, pobierz dostarczony kod i otwórz go z oprogramowania Arduino

Sprawdź, czy Twoja płyta Arduino jest podłączona do komputera, klikając „Narzędzia” na pasku menu i sprawdzając, czy wybrano poprawny „Port”

Kliknij niebieską strzałkę przesyłania, gdy USB jest podłączony do komputera i mikrokontrolera

Kod dla tego projektu to prosta pętla. Serwomotor obraca głowicę R2D2 o 180 stopni w sposób ciągły. Jednocześnie z serwosilnikiem, oba silniki prądu stałego są uruchamiane w tym samym czasie przez określony czas, a następnie prawy silnik prądu stałego jest uruchamiany tylko przez określony czas, aby wprowadzić obrót w lewo, a następnie pętla powtarza się, aż zostanie wyłączona.

Szczegółowe wyjaśnienia, co robi każda linia kodu, znajdują się w samym kodzie.

Uwaga: Biblioteka servo.h zawarta w kodzie jest standardowo dostarczana ze szkicem Arduino.

Krok 4: Montaż systemu sterowania

Jeśli jest to twój pierwszy kontakt z obwodami, może to być przerażające, ale z dostarczonym schematem i zdjęciami, proces powinien być dość łatwy do naśladowania. Dzięki dodaniu płyty sterownika silnika L298N okablowanie nigdy nie było łatwiejsze.

Ten system sterowania składa się z trzech głównych elementów:

Silnik prądu stałego lewej stopy (sterowany przez płytę sterownika silnika L298N)

Silnik prądu stałego prawej stopy (sterowany przez płytę sterownika silnika L298N)

Silnik serwo (sterowany przez płytkę Arduino)

W kroku 3 styki i zaciski płyty sterownika silnika są oznaczone w celach informacyjnych. Przewody dodatnie i ujemne trafiają do odpowiednich portów na płycie sterownika silnika. Akumulator 9V+, który zasila silniki i płytę sterownika silnika, jest podłączony do lewego i środkowego styku na 3-portowym terminalu na płycie sterownika silnika, a prawy port jest podłączony do płyty Arduino.

Za pomocą 6 kabli połączeniowych męskich na żeńskie podłącz 6 pinów do określonych pinów na płycie Arduino. Zwróć uwagę, że piny włączające MUSZĄ iść do pinów z przedrostkiem „~”. Są to piny PWM, które umożliwiają Arduino sterowanie prędkością silnika.

Serwomotor jest podłączony bezpośrednio do płytki Arduino. Przewód pomarańczowy jest podłączony do pinu „~”, ponieważ wymaga sygnału PWM, podczas gdy przewody czerwony i brązowy są odpowiednio przewodami dodatnim i ujemnym. Do zasilania płytki Arduino przez port baterii służy dodatkowa bateria 9V.

Uwaga: Aby ułatwić użytkowanie, można przylutować przełączniki w przewodach dodatnich akumulatorów. Odbywa się to poprzez odizolowanie przewodu dodatniego i lutowanie przełącznika szeregowo z przewodem.

Jeśli masz problemy z płytą sterownika silnika, tutaj jest dodatkowa pomoc, której użyłem podczas rozwiązywania problemów. Samouczek dotyczący płyty sterownika silnika L298N

Krok 5: Komponenty CAD

Celem projektu jest stworzenie czegoś zabawnego, funkcjonalnego i jak najbardziej zbliżonego do filmowej jakości. Na przykład chciałem, aby jednostka R2D2 siedziała pod niewielkim nachyleniem. Nogi są wymodelowane oddzielnie od ciała i głowy, co umożliwia orientację R2D2 w dowolnej pozycji.

To są części, które stworzyłem za pomocą programu Autodesk Inventor. Ciało, głowa, nogi, stopy i struktura wewnętrzna są oddzielone od siebie. Jeśli posiadasz własną drukarkę 3D, możesz z niej skorzystać lub jeśli masz dostęp do laboratorium drukowania 3D, to również działa. Laboratoria drukarskie są na ogół niedrogie, więc jeśli pójdziesz tą drogą, powinno to być opłacalne. Poszedłem drogą wytwarzania każdego elementu z różnych materiałów hobbystycznych, które później szczegółowo omówię.

Uwaga dotycząca projektu: Nogi są wydrążone, aby umożliwić przejście przez nie przewodów z silnika prądu stałego.

Krok 6: Montaż

Przedmowa: Zdecydowałem się zbudować moją R2D2 z płyty piankowej, płyty Illustrator, PCV i akrylu. Te części można również łatwo wydrukować w 3D.

W całej tej konstrukcji użyłem części modelowanych 3D wyszczególnionych w kroku 6 dla wymiarów.

Zacząłem od zbudowania wewnętrznej konstrukcji rury PVC. Wysokość rury wynosi 7 cali, więc wysokość konstrukcji nośnej powinna się w niej mieścić. Silnik servo ma wycięcie w górnej części płyty piankowej, w której przewody są wprowadzane do korpusu. Płytka Arduino, L298N oraz pakiety baterii mocowane są za pomocą gorącego kleju do konstrukcji wsporczej. Zanotuj orientację każdego elementu, aby umożliwić podłączenie akumulatorów, a kabel USB powinien mieć wystarczająco dużo miejsca do podłączenia. Po zamontowaniu systemu sterowania włóż konstrukcję nośną do korpusu.

Następnie stworzyłem każdy oddzielny panel na nogi. Na powyższych zdjęciach wyszczególniono elementy, które należy wyciąć. W celu dodatkowego podparcia dodaje się podpory z płyty piankowej. Nie mocuj tylnego panelu na nogach, dopóki przewody nie zostaną przez nie przepuszczone.

Stopki są tworzone osobno przed przymocowaniem do nóg. Silniki prądu stałego, które zostały użyte w tym projekcie, pochodziły z zestawu samochodowego Arduino i były dostarczane ze śrubami montażowymi, które były używane do mocowania do ściany podstawy. W górnej części stopy należy wyciąć mały otwór, aby umożliwić przejście drutu. Dwie z tych stóp powinny być stworzone i przymocowane do ich odpowiednich nóg. Oba gotowe produkty są szczegółowo opisane na załączonym zdjęciu.

Środkowa stopa jest tworzona w ten sam sposób, w jaki tworzy się lewą i prawą stopę. Zwracając uwagę na rysunek CAD, istnieje wiele półokrągłych części, które są wycinane i mocowane pionowo od podstawy i spodu jednostki R2. Później dopasują się do siebie i zostanie dodany klej, aby uzyskać prawidłową orientację środkowej stopy. Małe kółko jest przymocowane do tej stopy, aby zapewnić wsparcie i łatwość sterowania jednostką R2. Uważam, że najłatwiej jest najpierw przymocować środkową stopę, zanim przyczepisz lewą i prawą nogę/stopę.

Główka jest tworzona przez wycięcie kopuły akrylowej i płyty piankowej, aby uzyskać kształt "kopuły". Przymocuj ramię serwa do dolnej części konstrukcji kopuły pośrodku. Później zostanie on podłączony do serwomotoru.

Uwaga: aby uzyskać zakrzywiony kształt nóg i głowy, przytnij płytę Illustrator (tekturę) na odpowiednią długość i wygnij w wybraną krzywiznę. Uznałem, że najłatwiej jest najpierw lekko wygiąć deskę do kształtu, a następnie natychmiast przykleić na miejsce.

Na koniec możesz pomalować ten projekt według własnych upodobań. Poszedłem z prostym projektem, aby uzyskać klimat „R2D2”, ale nie był zbyt szczegółowy i skomplikowany.

Ostrzeżenie: Jeśli używasz płyty piankowej, nie używaj farby w sprayu, która zawiera aceton, ponieważ spowoduje to rozpuszczenie płyty piankowej.

Krok 7: Produkt końcowy i użycie

Oto produkt końcowy po świeżym malowaniu i montażu. Zapraszam do dodania jeszcze więcej szczegółów niż ja.

Dodatki i możliwości tego projektu są nieograniczone! Bluetooth, dźwięki i migające światła, żeby wymienić tylko kilka!

Ciesz się i szczęśliwego tworzenia!