Inovujte robot Heathkit Hero Jr moderným hardvérom: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Jedná sa skôr o nedokončenú prácu, než o hotový projekt, na to pri čítaní pamätajte. Vďaka

Trochu o tejto robote, kde som ju získal a o mojich plánoch s ňou. (Obrázok z projektu Deň hviezdnych vojen 2015)

Bolo to pravdepodobne niekedy v roku 2005 s manželkou na miestnom blšom trhu, len sme sa obzerali, vlastne nič nehľadali. Vonku stál starší farmár, ktorý bol blízko zadnej časti domu a veľa ľudí sa chystalo pozrieť sa na jeho tovar. Som rád, že som bol ten, kto sa išiel pozrieť.

Mal túto malú robotu, samozrejme som vedel, čo to je. Spýtal som sa, koľko chce, a bol som šokovaný, šokovaný, hovorím vám - Chcel celých 20,00 dolárov. Vtedy mi povedal, že to bolo v stodole asi posledných 20 rokov a pri bližšom pohľade v nej žili chlpatí tvorcovia. Drôty boli žuvané, hlavná doska bola väčšinou zničená. Batérie neboli použiteľné. Tá vec bola neporiadok, a to je tak pekné, ako môžem byť o tom.

Dokonca to obsahovalo všetky kazety a vzhľadom na to vyzerali celkom dobre.

Napriek tomu, ako to vyzeralo, videl som niečo, čo som chcel od mladosti. Farmárovi som dal 20 dolárov a poďakoval som mu. Nosenie mojej ceny späť do auta.

Trvalo zhruba mesiac, kým sa dostatočne vyčistil, aby ste sa mohli pozrieť na elektroniku a zistiť, čo funguje a čo nie. Nakoniec som bol schopný získať aj moc, prekvapivo to prešlo vlastnou kontrolou - pomyslel som si, hej, skvelé, bolo to skvelé, aj keď som musel urobiť kus práce, aby som to vyčistil. No, raz to prešlo samokontrolou, to bolo všetko, nikdy som nebol schopný dostať to znova.

Vytiahol som hlavné dosky, predal som ich.

Skontroloval som hnací motor a krokový motor (stepper mal drôty, ktoré začínali korodovať a neboli v najlepšom stave), ale oba fungovali, takže ich ponechávam.

Robota som umiestnil ako kus displeja, pretože som si nebol príliš istý, s čím chcem robiť.

Koncom roku 2015 sa skupina tvorcov a drotárov, ku ktorej som sa pripojil, opýtala, či chceme urobiť niečo pre „Deň hviezdnych vojen“pre našu miestnu knižnicu. Zamysleli sme sa a povedal som si, čo keď prinesiem „Hero Jr“späť do životnosť pomocou mikrokontrolérov Arduino. A to je to, čo som urobil - dal som tomu trochu svetla a použil som v tom 7 Arduinos … pravdepodobne viac, ako som potreboval, ale v tom čase som sa stále učil. A chcel som, aby to bolo „viacúlohové“, čo som v tom čase nevedel urobiť inak. Tento projekt som zdokumentoval tu:

To bol rok 2015, svetelná šabľa bola odstránená a väčšina Arduinos, ktoré boli špecifické pre tento projekt. Arduino to väčšinou môže spustiť, ak nechcete, aby sa stalo niečo zvláštne. Robot sa vrátil do svojho priestoru ako výstavný kus. Cestou som sa naučil pár vecí a dokonca som vtedy ešte vylepšoval jeho napájanie. Čas to najlepšie zvládol a ja som si objednal iba 12 až 5 V 4 portovú USB 8 amp dosku. Bohužiaľ nemôžem tú dosku nikde na internete nájsť, neviem, či ju prestali vyrábať alebo? Ale aj tá doska doteraz sedela v škatuli.

Jedným z cieľov pôvodného projektu bolo udržať ho tak vintage, ako som len mohol, ale nahradiť väčšinu hardvéru modernými vecami. V roku 2020 som sa rozhodol neskôr o tom dokonca upgradovať jeho LED diódy na RGB (neopixely). Cieľom je stále zachovať pôvodný vzhľad. Myslím, že to bude platiť, kým nepoužijete inú farbu ako červenú.

Tento projekt používa jeden Arduino Mega 2560 mini (klonová doska, nepáči sa mi to), Raspberry Pi 3+, pôvodná doska/reproduktor/mikrofón Google AIY, nahradil krokový motor servomotorom ASMC-04, 36 V Batéria LIPO vytiahnutá z rozbitej dosky na zavesenie. Mám prevodník 36 V na 12 V 5 A DC-DC a 4 portové 12 V až 5 V 8 Amp zariadenie USB. Lacný ultrazvuk a LDR, pomerne veľa 3D tlačených držiakov. 8 malých LED diód ws2812 (tiež známych ako neopixely), niekoľko kľúčových kameňov cat5 a krátky kábel cat5. (delič napätia odišiel z projektu 2015, ale bol pre 12v/24v nie 36v, takže nie je správny. Je potrebné ho opraviť) a používam ovládač motora L298 (tiež zostal z projektu 2015)

Čo zostalo z pôvodného robota z roku 1984 - 12 V DC hnacieho motora, pôvodná klávesnica tiež stále funguje, rovnako ako pôvodná LED „zelená energia“. Plášť a rám sú stále rovnaké. Ale to je všetko. Všetko ostatné bolo vymenené.

V tomto mieste stále prebieha práca - stále pracujem na vytvorení nejakého softvéru pythonu pre Raspberry PI, potrebujem opraviť niekoľko malých problémov, ktoré som našiel v náčrte Arduino (väčšinou funguje). Žartom hovorím, že toto je jeden z projektov, ktoré nikdy neskončia. V tomto okamihu všetky LED diódy fungujú, funguje ultrazvuk, funguje LDR, pracuje servomotor, pohonný motor ide dopredu, nie dozadu (zlomený vodič, ktorý musím vystopovať). 36 V až 12 V funguje a 12 V až 5 V funguje, Raspberry Pi sa zapína, Arduino vypína PI. Hardvér je väčšinou zapojený a funguje. Teraz je to všetko softvér.

Krok 1: LED diódy a inovácia

Pôvodný model z roku 1984 mal diódy LED spájkované len „zvláštne“, ak sa ma pýtate, potrebovali byť mimo dosku, ale spájka bola na rovnakej strane ako diódy LED. V roku 2015 niektoré z týchto diód LED fungovali, niektoré nie, nedokázal som nahradiť tie, ktoré nefungovali, ale kvôli tomu boli niektoré veľmi slabé a niektoré nikdy nefungovali. Pri pohľade zblízka na dosku môžete vidieť, že sa niekoľko spájkovacích podložiek nadvihlo a zlomilo.

Všetky zdieľali rovnaké pozitívne napätie 5 V, takže ich zapnutím alebo vypnutím prepnete z dôvodu. Čo viem, je vec, ale nepáčilo sa mi to. Viete, v náčrte Arduino je „HIGH“normálne zapnuté a „LOW“je normálne vypnuté - v tomto prípade „HIGH“zhasínal diódy LED a „LOW“svieti. reverzná logika na diódach LED.

V roku 2015 som nechal túto snímku, pretože som mal v tej dobe dôležitejšie veci, o ktoré sa musím starať.

Tento rok som sa rozhodol, že sa mi páči myšlienka LED diód WS2812 RGB, sú lacné a ľahko sa používajú, používajú jednu dátovú linku a potrebujú iba 5 V a uzemnenie. Jedná sa o 5 mm diódy LED, takže sa veľmi dobre hodia takmer ku všetkému, do čoho sa štandardné diódy LED hodia. Našiel som ich na eBay, bolo ich o niečo viac, ako za tieto typy diód LED bežne platím, rozhodol som sa však objednať zo štátov. tentokrát, pretože preprava z Číny trvá veľmi dlho. Zaplaťte teda trochu viac, získajte ich oveľa rýchlejšie. 10 LED diód ma stálo 10,00 dolárov, myslím, že nie je to zlé, ale ani skvelá cena.

Zapojenie týchto zariadení je veľmi jednoduché a priamočiare, existuje uzemnenie, plus (5 V), vstup a výstup dát. Rozhodol som sa použiť starú metódu zapojenia a prepojiť ich. myslel som si, že ak by bolo ťažšie zoradiť údaje a zoradené údaje, keby som ich mal spájkovať, môže to byť tiež ťažšie, ak by som skrátil zvody príliš ďaleko, nezapadli by správne do otvorov, ktoré sú už v the Hero Jr.

Potom, čo som ich zapojil, pripojil som ich k Arduino UNO a na neopixely som použil jeden z príkladov od spoločnosti Adafruit. Šťastný, že všetko fungovalo. Vložil som ich do hlavy robota a oblepil ich dvojitou páskou, aby ich chránili pred obvodom a ešte lepšie ich držali na mieste.

Potom som ich pripojil späť k Arduinu a bežal som znova na príklade, len aby som sa uistil, že som nezrazil drôt alebo sa uistil, že neskratujú. Všetko fungovalo. Trvalo nejaký čas, kým sa všetko prepojilo, ale úprimne, akonáhle začnete s navíjaním drôtu, môžete sa pohybovať celkom rýchlo.

Obrázky vyššie ukazujú pôvodné ČERVENÉ LED diódy, dosku, pokúsil som sa ukázať rozbité stopy, nové LED diódy v rôznych fázach zapojenia. A nakoniec im pracuje v hlave.

Mám tiež videá z "úst" hrdinu Jr., ktoré keď hovorí, LED diódy animujú "ústa" a z pixelov, na ktorých sú spustené príklady Adafruit. Ešte som ich nenahral, ale to bude čoskoro.

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

2015, Bola iná doba - a iný projekt. Použil som 7 rôznych Arduinos, väčšinou to boli buď UNO alebo Nanos, pár MEGA. Mal som jeden na prehrávanie MP3 pomocou štítu MP3, mal som jeden na ovládanie syntetizátora reči EMIC 2, jeden na svetelnú šabľu. Ovládač motora, klávesnica krokového motora, zoznam pokračuje. Netreba dodávať, že som sa od roku 2015 veľa naučil a úprimne povedané, je úžasné, že verzia 2015 fungovala rovnako dobre (ja nič neviem a učím sa a hádam).

2020 - Pretože verzia „Deň hviezdnych vojen“bola vždy len na jedno použitie, moje plány boli od začiatku veci zjednodušiť. V roku 2015 som sa vtedy pohrával s myšlienkou použiť Raspberry PI, ale vtedy som ešte nevedel dosť nato, aby to fungovalo. Rozhodol som sa, že Arduino Mega 2560 mini urobí čokoľvek, pokiaľ je potrebný vstup/výstup, IE: zapnutie/vypnutie motora, zapnutie krokového/servo, čítanie LDR, čítanie ultra sonického, čítanie deliča napätia. V tomto prípade je Mega v zásade „atrapou“zariadenia, pričom potrebuje urobiť iba niekoľko vecí, ale Mega sa používa aj na čítanie klávesnice, takže som skutočne potreboval spôsob obojsmernej komunikácie medzi zariadením Mega a Raspberry PI. Rozhodol som sa použiť protokol MQTT, ale to navrhlo ďalší problém, ako to dostať cez sériový port? Našťastie som našiel tento projekt na github "serial2mqtt" https://github.com/vortex314/serial2mqtt Čo je skutočne typ brány, softvér beží na Raspberry PI - Arduino len pošle správne sformulovanú sériovú správu, a to je potom prešiel na makléra MQTT. Trvalo to chvíľu, kým to začalo správne fungovať, ale fungovalo to celkom dobre a zdá sa, že robí to, čo potrebujem. Arduino Mega zverejní, keď je online, ultrazvukové čítanie, čítanie ldr, čítanie napätia. Bude počúvať príkazy, pohyby motora, pohyb serva a čo robiť s diódami LED. Aj keď sa to všetko zdá veľa, réžia je dosť malá a funguje celkom dobre.

Raspberry PI bude programovateľný s jazykom python, C ++, takmer všetkým, čo môže používať sériový port, a používať MQTT. Pretože som nechcel používať Google s AIY, potreboval som nainštalovať ovládače a uistiť sa, že to funguje. Ďalšia prestávka na šťastie, aby Github pokračoval, Shivasiddharth vyrobil GassistPI a zistil, čo je potrebné nainštalovať, aby to fungovalo, pokyny nájdete tu:

PI je podľa potreby hostiteľom makléra MQTT, reči pre reč a iného softvéru. Na prístup k nemu v súčasnosti používam SSH, plánujem vytvoriť webové rozhranie, ale to sa ešte ani zďaleka nekončí. „Hral som sa“s učením sa pythonu pre tento projekt, stále nemám veľa pripravených programov.

Niekoľko špeciálnych poznámok tu:

Pôvodný Mega 2560 Mini, ktorý som mal, bol malý klon pôvodného Arduino Mega 2560 používajúci na komunikáciu rovnaký sériový čip, takže pri testovaní som na pracovnom stole použil iba Mega v plnej veľkosti. Nanešťastie som k tejto doske spájkoval vodiče klávesnice (odspájkovanie kolíkov záhlavia, čo som si myslel, želal by som si, aby som tomu mohol niečo vyčítať v roku 2015, ale nemôžem) Nešťastná časť, pár týchto vodičov sa zacvaklo vypnuté a tiež som nemohol dostať čistý otvor na opätovné spájkovanie. Nakoniec som išiel na klon klonu, ktorý je stále Arduino Mega 2560, ale lacnejšia verzia, a s lacným čipom sériového portu. To mi spôsobuje problémy s vypadnutými paketmi asi o 10%, nestačí všetko vytiahnuť späť a skúsiť to znova s inou doskou. Ale stačí to, aby som sa trochu zbláznil. Na „novom“(verzia 2) Mega som použil drôtový obal a nechal som kolíky záhlavia (hej, možno budúce rozšírenie, momentálne používam iba 12 alebo 13 kolíkov)

Tiež som vytlačil 3D (rovnako ako znova použil niektoré neúspešné výtlačky) držiaky pre Raspberry PI a Mega Mini. Ak by ich niekto chcel, musel by som zháňať súbory s návrhmi. Nie sú veľmi dobré, pretože som pomocou rotačného nástroja vyrezal niekoľko otvorov alebo ich trocha vytvaroval, ale ak ich niekto chce, vyhľadám ich.

Obrázky vyššie: Raspberry PI 3+ s klobúkom Google AIY, v držiaku vyrobenom na mieru, originálny Mega 2560 ten, ktorý som chcel použiť, ale poriadne zamotaný, náhradný Mega 2560 (v2), s ktorým nie som taký spokojný, ale je funguje, s drôtom ovinutým drôtom a vlastným 3D tlačeným držiakom

Krok 3: Od steppera k servu

Bohužiaľ som toho veľa neodfotil a nemám žiadne fotky starého krokového motora.

1984 - krokový motor bol pravdepodobne lacnejší ako veľké servo v roku 1984, nie som si istý. K dispozícii boli koncové dorazy a stepper sa musel pri každom zapnutí sám vrátiť domov. Zamyslite sa nad 3D tlačiarňou a nad tým, ako sú doma.

2015 - Ďalším krokom, keď som nevedel, čo robím, som odstránil koncové dorazy - a pokračoval som v ich strate. Ako som už uviedol, malí tvorcovia zjedli niektoré drôty na stepperi, drôty boli viac/menej odkryté a začali korodovať. Som prekvapený, že to v roku 2015 fungovalo, ale stalo sa.

2020 - Stepper prestal fungovať a ja som začal hľadať náhradu. Narazil som na veľký servomotor ASMC-04, nebol to najlacnejší variant, ale bol to jeden z lepších, ktoré som našiel. Stepper bol 50 dolárov+ dolár z Číny a hornový držiak ďalších 13 alebo 14 dolárov. Pre mňa zvážili výhody výhody náklady.

Ovládač serva je buď 12 alebo 24 voltov, uhol natočenia je 0 až 300 stupňov (v mojom náčrte Arduino je obmedzený na 0 až 180), môžem to ovládať 1 vodičom z arduina (2, ak počítate uzemňovací vodič). Je to RC servo s vysokým krútiacim momentom, ale v zákrute to skutočne nie je také rýchle.

Sklamaním toho bolo, aj keď poskytnuté špecifikácie vyzerali, že sa budú montovať iba do rovnakých otvorov ako stepper, nezhodujú sa správne a musel som do nich vyvŕtať nové otvory. Držiak servo rohu je tiež oveľa väčší ako pôvodný držiak krokového motora, takže bolo potrebné vyvŕtať viac otvorov.

Mne to dosť pripomína rýchlosť steppera, takže celkovo sa dobrá náhrada a niečo, čo si nevšimnete, zmenilo, pokiaľ sa nepozriete dovnútra robota.

Obrázky:

Nefotil som to veľa, možno ich bude ešte niekoľko, ale budú vyzerať dosť podobne.

Krok 4: Niektoré ďalšie obrázky

Keďže na tomto robote (v tomto bode väčšinou softvérovom) stále pracujem, myslel som si, že sa podelím o niekoľko ďalších obrázkov

Obrázky:

4 portový prevodník USB 12 V na 5 V 8 A DC-DC, nemôžem to už nájsť a chcel by som si ich pár kúpiť.

36v batéria LiPo vybratá z rozbitej dosky na zavesenie

Obrázky vnútra robota, drôty atď. Niektoré ďalšie obrázky výmeny LED, niekoľko ďalších fotografií Arduino Mega s drôteným obalom, obrázok ultrazvučného zariadenia s prekrytím (v skutočnosti to tak bolo v roku 2015)

Obrázky tela bez škrupiny a obrázok použitia konzoly na testovanie cez MQTT.

To je zatiaľ všetko. Ďakujem, že ste sa pozreli, a ak sa vám to páči, hlasujte za mňa:-) Mohol by som použiť ďalšie diely na projekty LOL - pekný deň a snažte sa byť v bezpečí pre všetkých.