Arduino Mothbot: 11 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:34

Celem tego projektu jest zaprojektowanie i zbudowanie prostego robota podążającego za światłem z wykorzystaniem płytki mikrokontrolera Arduino Duemilanove. Naprawdę chciałem podzielić się projektem robota, który był tani, prosty w budowie i miał kompletny zestaw instrukcji dla wszystkich różnych kroków. Mam nadzieję, że mi się udało i chciałbym otrzymać komentarze na temat tego, aby ta instrukcja była jeszcze lepsza.

Projekt tego robota koncentrował się na wykorzystaniu książki „Getting Started with Arduino” autorstwa Massimo Banzi i opublikowanej w [makezine.com Make]. Zastosowałem również kod do uruchamiania serw z projektu zatytułowanego: How to Make an Arduino Controlled Servo Robot (SERB). Arduino Mothbot jest w sumie dość szybkim robotem do zbudowania. Zakładając, że zaczynasz od wszystkich części i nie musisz improwizować, cały projekt powinien zająć około godziny. To znaczy, jeśli postępujesz zgodnie z instrukcjami i skopiujesz kod. Jeśli jednak tworzysz tylko jedną funkcję na raz i testujesz po drodze, ten projekt może potrwać znacznie dłużej. Zaletą dłuższego toru jest to, że prawdopodobnie nauczysz się dużo więcej i będziesz się dobrze bawić po drodze.

Krok 1: Zbierz swoje części i narzędzia

Zbudowanie tego robota będzie cię kosztować około 80 dolarów w częściach, jeśli nigdy wcześniej nie robiłeś czegoś takiego. Koszt dla mnie był znacznie niższy, ponieważ mam dużo elektroniki do pracy. Jednak wiem, jak frustrujące może być próba podążania za instrukcjami, nie wiedząc, które części kupić, skąd zamówić i ile wszystko będzie kosztować z góry, więc wykonałem dla ciebie całą pracę. Gdy masz już wszystkie części do kwadratu, wykonanie tego projektu powinno być proste. Kliknij poniższy link do mojej wiki projektu, aby uzyskać pełną listę części. Lista części Arduino Mothbot

Teraz możesz chcieć zdobyć trochę narzędzi. Ponieważ ten projekt wykorzystuje płytkę stykową bez lutowania, możesz obejść się bez wielu wymyślnych urządzeń elektronicznych. Mamy nadzieję, że w garażu znajdziesz resztę rzeczy, których potrzebujesz: 1. Szczypce do igieł 2. Przecinaki do drutu 3. Śrubokręt z płaskim łbem 4. Mały śrubokręt krzyżakowy (4-stronny) 5. Klucz nastawny lub 11/32" klucz imbusowy 6. Wiertło 7. Wiertła 1/16", 5/32" i 7/32" 8. Piła (opcja) 9. Okulary ochronne Podczas korzystania z wszelkich elektronarzędzi należy stosować bezpieczne praktyki.

Krok 2: Etap planowania

Zanim zacząłem ten projekt, rozejrzałem się po Instructables w wielu innych projektach. Spędziłem też trochę czasu czytając książkę „Getting Started with Arduino” autorstwa Massimo Banzi. Prawie wszystko w tym projekcie jest zrobione z przykładu na tej stronie lub w książce. Zaprojektowałem projekt w ten sposób, starając się udostępnić go początkującemu robotnikowi.

W fazie planowania nie tylko przyglądałem się sprzętowi i kodowaniu, ale także odrabiałem pracę domową z elektroniki. Chciałem narysować prosty schemat elektroniki do tego projektu, abym mógł śledzić, co się dzieje podczas jego budowy. Na zdjęciu widać różne komponenty, linie zasilające i piny Arduino. Mam nadzieję, że jest to czytelny schemat i ilustruje również, jak prosta jest elektronika w tym projekcie.

Krok 3: Podłączanie serw do Arduino

Jeśli zamierzasz zbudować robota, pierwszą rzeczą, którą prawdopodobnie chcesz rozpracować, jest to, jak sprawić, by się poruszał. Najprawdopodobniej chcesz móc wysłać go do przodu, do tyłu, w prawo, w lewo i zatrzymać. Jeśli nie możesz wymyślić, jak nakazać mu prawidłowe poruszanie się, prawdopodobnie nie będziesz w stanie zmusić go do zrobienia czegokolwiek po podłączeniu wszystkich czujników. Poniżej znajdują się kroki, aby podłączyć silnik do Arduino.

1. Pierwszą rzeczą do zrobienia podczas ustawiania płytki stykowej bez lutowania jest ustawienie masy (GND) i zasilania (+6V) dla serw. Zdecydowałem się na użycie dwóch długich pasków na płytce, które byłyby najbliżej Arduino. 2. Po zidentyfikowaniu linii uziemienia i zasilania podłącz uziemienie płyty Arduino do listwy uziemiającej na płytce stykowej bez lutowania. Nie podłączaj jeszcze zasilania do płytki stykowej bez lutowania. 3. Każdy serwo ma trzy przewody, które z nich wychodzą. Mój ma dla każdego czarny, czerwony i biały przewód. Czarny to uziemienie, czerwony to zasilanie, a biały to przewód sterujący. Wytnij trzy przewody połączeniowe dla każdego serwomechanizmu o tym samym rozmiarze (więc w sumie 6). 4. Podłącz przewody połączeniowe do końców przewodów serwa, a następnie każdy serwo do płytki stykowej bez lutowania. 5. Teraz użyj zworek, aby połączyć masę i zasilanie każdego serwomechanizmu z masą i zasilaniem płytki stykowej bez lutowania. 6. Teraz podłącz przewody sterujące z każdego serwomechanizmu do Arduino. Podłącz lewe serwo do wyjścia cyfrowego (PWM) 3, a prawe serwo do wyjścia cyfrowego (PWM) 11. 7. Na koniec podłącz masę i zasilanie z 4 baterii AA do masy i zasilania płytki stykowej bez lutowania. Nie przejmuj się, jeśli serwa zaczną się poruszać, gdy Arduino nie ma zasilania lub nie jest jeszcze zaprogramowane. 8. Używając kodu powinieneś teraz być w stanie uruchomić silniki w kierunku do przodu, do tyłu, w lewo lub w prawo za pomocą dołączonych funkcji.

Krok 4: Testowanie silników

Myślę, że ważne jest, aby dołączyć część kodu testowego, którego użyłem podczas składania Arduino Mothbot. Jeśli jesteś zainteresowany i chcesz poświęcić czas na majsterkowanie, myślę, że te fragmenty kodu okażą się przydatne w innych projektach. Zanim opublikuję jakikolwiek kod poniżej, chcę poinformować, że poniższy jest oparty na innym świetnym projekcie o nazwie How to Make an Arduino Controlled Servo Robot (SERB). Wiele się nauczyłem, śledząc pracę nad tym instruktażem i chcę udzielić kredytu tam, gdzie jest to należne.

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

Krok 5: Integracja przycisku włączania/wyłączania

Teraz możesz chcieć włączać i wyłączać robota jednym naciśnięciem przycisku. Samo Arduino będzie uruchamiać kod w nieskończonej pętli, dopóki go nie odłączysz, co może być dość frustrujące, gdy podłączysz robota do stołu i zacznie uciekać od ciebie! Zintegrowanie przycisku to świetny krok w tym procesie, ponieważ nauczysz się również używać przycisków do innych rzeczy, takich jak tworzenie zderzaka wykrywającego, kiedy robot uderza w ścianę. Jako uwaga, zauważysz, że usunąłem serwa z bezlutowa płytka stykowa dla większości moich zdjęć. To tylko pomaga uczynić obraz bardziej wyraźnym, gdy pokazuję różne kroki.1. Aby rozpocząć, odłącz zasilanie od serwonapędów przed wykonaniem dalszych prac. Pamiętaj, aby to robić za każdym razem, gdy dodajesz coś do tego projektu.2. Teraz możesz chcieć mieć możliwość włączania i wyłączania robota, w przeciwieństwie do tego, aby robot natychmiast zaczął się poruszać po podłączeniu zasilania.3. Zidentyfikuj pasek po przeciwnej stronie płytki stykowej bez lutowania, który będzie zasilał przycisk włączania/wyłączania (a później czujniki).4. Za pomocą długiego przewodu połączeniowego podłącz zasilanie (+5 V) z Arduino do właśnie zidentyfikowanego paska. Podłącz dwa przewody połączeniowe do przełącznika chwilowego i podłącz jeden koniec do zasilania (+5V)6. Podłącz drugi koniec przełącznika chwilowego do mniejszego paska pośrodku płytki stykowej bez lutowania.7. Z tego samego paska podłącz rezystor 10 kΩ do paska, a drugi koniec do uziemienia8. Na koniec podłącz przewód z listwy z przełącznikiem i rezystorem na jednym końcu, a drugi koniec umieść na wejściu cyfrowym 7 na Arduino.9. Teraz z kodem powinieneś być w stanie użyć przycisku do włączania i wyłączania robota. Jeśli użyjesz kodu z diodą LED (wyjście cyfrowe 13), zobaczysz, że wbudowana dioda LED włącza się i wyłącza wraz z robotem. To świetny sposób na przetestowanie kodu Arduino, jeśli masz odłączone zasilanie silników.

Krok 6: Testowanie przycisku włączania/wyłączania

Ten nowy kod zawiera informacje dotyczące używania przycisku włączania/wyłączania i powodowania migania wbudowanej diody LED.

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

Krok 7: Integracja czujników światła

Czym byłby Arduino Mothbot, gdyby nie miał czujników światła? Celem tego prostego projektu jest stworzenie robota przyciąganego najjaśniejszym światłem. W tym celu będziemy musieli zintegrować kilka czujników światła, znanych również jako fotorezystory.

1. Ponownie odłącz zasilanie od serwomotorów przed wykonaniem tego kroku 2. Konfiguracja czujników światła zostanie wykonana dwukrotnie. To prawie dokładnie ta sama konfiguracja, co przełącznik chwilowy. Właściwie to ta sama konfiguracja, ale tym razem użyjesz czujnika światła (fotorezystora) zamiast przełącznika chwilowego. 3. Ponieważ ten robot użyje dwóch czujników światła do wybrania kierunku jazdy, zaleca się ustawienie każdego czujnika światła po przeciwnych stronach płytki stykowej bez lutowania lub jak najdalej od siebie. 4. Podłącz jeden koniec czujnika światła do linii zasilającej (+5V), a drugi koniec do małego paska na środku płytki. 5. Podłącz rezystor 10 kΩ do tego samego paska, a drugi koniec do masy 6. Teraz podłącz przewód połączeniowy z małego paska (gdzie jest podłączony fotorezystor i zwykły rezystor) i podłącz drugi koniec do wejścia analogowego. 7. Podłącz lewy czujnik do wejścia analogowego 0 w Arduino, a prawy czujnik do wejścia analogowego 1. 8. Teraz powinieneś móc używać czujników światła do poruszania serwomechanizmami.

Krok 8: Ostateczny kod

Oto ostateczny kod użyty do uruchomienia Arduino Mothbot. W kodzie umieściłem instrukcje print do portu szeregowego Arduino. Jeśli masz Arduino podłączone przez port USB komputera, powinieneś być w stanie zobaczyć instrukcje drukowania, które mówią ci, w którą stronę planuje iść robot. Możesz dostosować wartość progową czujnika światła, aby dostroić zachowanie robota. Próg zależy głównie od czujników i światła otoczenia w miejscu, w którym się znajdujesz.

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

Krok 9: Zbuduj ciało Mothbota

Robot, który budujesz, naprawdę nie jest dobry, jeśli nie potrafi się trzymać razem. Z tego powodu potrzebuje ciała. Starałem się, aby projekt budowlany był jak najprostszy. Będziesz jednak musiał sam wykonać trochę pracy, aby ustalić właściwe wymiary. Proponuję starodawną metodę „zmierz dwa razy, raz wytnij”.1. Korpus robota wykonany jest z małego arkusza drewna topolowego, który kupiłem w sklepie z narzędziami przyciętymi na 6" x 24". Przyciąłem moją do 6 "x 8" za pomocą piły dostarczonej w sklepie ze sprzętem.2. Następnie wywierciłem otwory z przodu płyty, aby przymocować wsporniki serw dla każdego serwomechanizmu. W tym celu użyłem wiertła o rozmiarze 5/32". 3. Wywierciłem również otwór z tyłu deski na kółko samonastawne, które równoważy robota. Do tego użyłem wiertła o rozmiarze 7/32". Zdecydowałem się użyć nieco mniejszego wiertła, aby uzyskać ciasne dopasowanie do mojego kółka samonastawnego, ponieważ nie używałem kombinacji nakrętki i śruby do jej zamocowania.4. Następnie przymocowałem wsporniki do deski za pomocą nakrętek i śrub. Dokonano tego za pomocą płaskiego śrubokręta i klucza nastawnego.5. Po przymocowaniu wsporników przymocowałem każde serwo do wsporników za pomocą nakrętek i śrub. 6. Na koniec wcisnąłem kółko w całość.

Krok 10: Tworzenie kół

Koła były dla mnie trudnym problemem. Właściwie botowałem kilka certyfikowanych kół robotów, ale zdałem sobie sprawę, że są a) za ciężkie ib) nie miałem możliwości przymocowania ich do wybranych serw. Wtedy przypomniałem sobie, że w liceum używałem pokrywek do słoików w podobnym projekcie. Poszedłem więc do sklepu w poszukiwaniu odpowiedniej alternatywy dla koła robota. Każde koło jest wykonane z pokrywki z pojemnika Ziploc Twist 'n Loc. Inne dobre pokrywki to te na słoikach z masłem orzechowym lub innych produktach spożywczych. Nie opowiadam się za marnowaniem jedzenia, ale oszczędzaj swoje powieki, a może się okazać, że jedna jest odpowiednia dla twojego projektu robota. Użyłem resztek pojemników do przechowywania zebranych części.1. Pierwszą rzeczą, jaką zrobiłem, było wybranie klaksonu serwo, który chciałem do kół. Wybrałem te, które miały cztery rogi i które były dołączone do moich serw, kiedy je kupowałem.2. Zanim cokolwiek zrobisz, wywierć otwór w środku koła. Polecam to zrobić za pomocą wiertła 5/32". Będzie to potrzebne, aby dostać się do śruby łączącej klakson z serwomechanizmem. 4. Teraz przykręć pokrywę do klaksonu. Użyłem czterech dołączonych śrub do każdego serwo do łączenia pokrywek z rogami. Może być łatwiej, jeśli wstępnie wywiercisz małe otwory przez pokrywę, tak jak ja. Użyłem do tego wiertła 1/16". Ale bądź ostrożny, wiercenie przez ten plastik ciężkim wiertłem i małym wiertłem może być trudne.5. Teraz połącz klaksony z serwomechanizmami za pomocą małego śrubokręta krzyżakowego (czterostronnego).6. Na koniec owiń gumki wokół każdego koła, aby zapewnić lepszą przyczepność. Dostałem gumki z produktów, które kupiłem w sklepie spożywczym. Mam nadzieję, że masz kilka leżących around.7. W tym momencie należy zmontować całe nadwozie i koła.

Krok 11: Ukończenie Arduino Mothbot

Dzięki zmontowanemu korpusowi i kółkom łatwo jest umieścić Arduino i płytkę stykową bez lutowania bezpośrednio na korpusie robota. Upewnij się, że nadal możesz uzyskać dostęp do wejścia USB w Arduino na wypadek konieczności zmiany programowania. Użyłem pod każdą czarną taśmą elektryczną, aby przykleić je do ciała. Taśma elektryczna jest łatwa do usunięcia i dość dobrze trzyma.1. Przyklej Arduino i płytkę stykową bez lutowania do górnej części korpusu robota, który zbudowałeś.2. Używając ponownie taśmy, dobrym pomysłem jest połączenie uchwytu baterii 4AA i baterii 9V z korpusem. Upewnij się, że przewody sięgają.3. Podłącz przewody serwa do płytki stykowej bez lutowania, jeśli wcześniej je usunąłeś.4. Podłącz zasilanie Arduino5. Podłącz zasilanie silnika serwo6. Teraz połóż robota na ziemi i naciśnij włącznik/wyłącznik! Powinien teraz ożyć i gonić światło po pokoju:) Jako przyszły projekt dodatkowy dołączyłbym prosty zderzak lub czujnik ścienny. Byłby to przełącznik, podobny do przycisku włączania/wyłączania używanego w tym projekcie. Jednak naciśnięcie przycisku każe robotowi zmienić kierunek, skręcić w lewo lub w prawo i kontynuować program. Po zakończeniu ten robot będzie świetną małą platformą testową dla innych czujników i urządzeń.