Ako vybudovať ProtoBot - 100% otvorený zdroj, super lacný a vzdelávací robot: 29 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

ProtoBot je 100% otvorený zdroj, prístupný, super lacný a ľahko zostaviteľný robot. Všetko je otvorený zdroj-hardvér, softvér, príručky a učebné osnovy-čo znamená, že ktokoľvek má prístup ku všetkému, čo potrebuje na stavbu a používanie robota.

Je to úžasný spôsob, ako sa naučiť základy spájkovania, elektrotechniky a programovania.

Tento návod sa zaoberá tým, ako zostaviť jeden z holých dosiek, komponentov a 3D tlačených dielov až po plne zostavený (a dúfajme, že funkčný!) ProtoBot.

(Ak sa chcete dozvedieť viac o ProtoBots vo všeobecnosti a/alebo o projekte ProtoBot, navštívte https://theprotobotproject.wordpress.com alebo ProtoBots Github na

Verziu tejto príručky vo formáte PDF nájdete aj na

Krok 1: Dodávky: diely

Keď budete pripravení začať, tu je to, čo budete potrebovať. Množstvo je na 1 robota.

Časti: (Odkaz č. 1 je eBay, č. 2 je AliExpress, zvyčajne lacnejší)

• 2 x N20 Gearmotors, 300RPM, 12V (link, link)
• 1 x Arduino Nano (odkaz, odkaz)
• 2 x plastové kolesá, 39 mm, diera 3 mm (dávka 10: žltý odkaz, žltý odkaz, ružový odkaz)
• 2 x dotykové koncové spínače (10 -dielny spoj)
• 2 x 220 Ohm odpory (100 kusov: odkaz, odkaz)
• 4 x 10K odpory (100 kusov: odkaz, odkaz)
• 1 x ovládač motora L293D (odkaz, odkaz)
• 2 x IR snímač TCRT5000L (10 kusov: odkaz, odkaz)
• 7 x samičie-ženské vodiče DuPont (40 kusov: prepojenie, prepojenie)
• 1 x 9V spona na batériu (10 kusov: odkaz, odkaz)
• 18 x kolíkové zástrčky (200 kusov: odkaz, už ohnutý o 90 stupňov)
• 32 x kolíkové hlavičky (400 kusov: odkaz, odkaz)

Uvedené množstvá sa vzťahujú iba na zoznamy, kde sa predáva jedna položka (Arduino a motory), pretože všetko ostatné je hromadné a zostanú vám doplnky. Keď sú záznamy nad potrebným množstvom, zvyčajne to spôsobí, že je lacnejšie nakupovať hromadne ako jednotlivé položky. Ja sa nesťažujem!

Ešte jedna vec: Všetko tu pochádza z Číny, a preto dodanie trvá spravidla mesiac a v extrémnych prípadoch niekedy dva. Nikdy som však nemal nič, čo by sa nakoniec ukázalo.

Krok 2: Dodávky: diely (ostatné)

Ale počkaj! Je toho viac!

Stále potrebujete niekoľko ďalších dielov, konkrétne 3D tlačené diely, dosku s plošnými spojmi, batériu a „Suchý zips“(napríklad suchý zips) na batériu.

• Suchý zips (eBay Link, jeden meter vecí)
• Batéria (eBay Link, ale stačí ju kúpiť v obchode)

3D tlačené diely:

• Súbory STL sú na
• Keď prejdete na tlač, zmeňte ich veľkosť na 105% veľkosti a zmeňte výplň na 30%. Nie sú potrebné žiadne podpery, vy určíte, či potrebujete plť. Antény sa môžu ľahšie namontovať na snímače nárazov, ak sú zmenšené o niečo väčšie.

Obvodová doska:

Ak si to chcete sami leptať, pokračujte. Všetko, čo by ste potrebovali, je na

Čo som urobil (Jednoduchší spôsob, ak už veci nemáte):

• Použil som www.pcbway.com a nechajú vás urobiť 5 kusov za 5 dolárov, nepočítajúc poštovné. Keď vyrobíme asi 20 kusov pre kempy STEM, stojí to asi 24 dolárov vrátane dopravy.
• Vytvorte si u nich účet, nahrajte súbor gerber zip a oni vám poskytnú požadovaný počet tabúľ.

Krok 3: Spotrebný materiál: Nástroje

Teraz to už možno máte, ale každopádne sem dám odkazy.

Nástroje: (Odkazy na Amazon)

• Spájkovačka (7 dolárov na Amazone, ale použili sme ich v táboroch a som veľmi ohromený, prekonávajú 25 Wellerov, ktoré máme.)
• Spájka (dodáva sa so žehličkou za 7 dolárov, takže ju teraz nepotrebujete, ale toto vám vydrží navždy)
• Pomocné ruky (Nie je to potrebné, ešte som si žiadne nekúpil, ale určite uľahčujú život)
• Spájkovačka (veľmi užitočná, ak nie je upchatá)
• Čistič mosadznej vlny (na udržanie hrotu žehličky v dobrom stave)
• Držiak spájkovačky (Aby ste omylom nepoložili ruku na žehličku)
• Nožnice na drôt (budete ich potrebovať)
• Odizolovacie kliešte (Môžete sa zaobísť bez nich, ale výrazne uľahčujú život)
• Kliešte na nos s ihlou (Nie je to úplne potrebné, ale pekné)
• Vysokoteplotná horúca lepiaca pištoľ a lepidlo (môže fungovať aj lepidlo CA alebo niečo iné)

Konzervatívny vydavateľ môže krútiť hlavou nad týmto obrovským množstvom nástrojov, ktoré je možné zakúpiť, ale majte na pamäti- Každý z týchto nástrojov, ak sa o ne správne staráte, vydrží roky a dá sa použiť aj na množstvo iných vecí. výroba malých robotov. (Ako už bolo povedané, cítim ťa!)

Krok 4: Zostava motora a senzora nárazu: Odstrihnite, odizolujte, 'n cínové drôty

Začnime s vodičmi pre snímače nárazov a motory. Budete musieť nastaviť spájkovačku a pracovisko na spájkovanie a možno budete chcieť aj nejaký spôsob vetrania. Malý ventilátor s nízkymi otáčkami je pekný.

1. Oddeľte 2 sady 4 vodičov od prepojok pre ženy a ženy.
2. Nôžmi na rezanie drôtu ich odstrihnite v strede každej sady.
3. Pomocou striptérok odstráňte z koncov drôtov asi 5 mm alebo 1/4 izolácie.
4. Oddeľte konce drôtu a potom zatočte jednotlivé medené pramene, aby boli v poriadku.
5. Pocínujte každý koniec drôtu tak, že držíte pocínovanú žehličku na vrchu drôtu a pritom priložíte drôt k spájke.

Keď skončíte, mali by ste mať 4 sady po 2 vodičoch, s 2 pocínovanými vodičmi na jednom konci a 2 zásuvkami na každom konci.

Krok 5: Zostava motora a senzora nárazov: spájkovacie motory a senzory

Nechajte svoju spájkovačku zapnutú, pretože ešte nie sme úplne hotoví …

1. Pre každú sadu drôtov ohnite pocínované konce od seba o 180 stupňov.
2. Vložte konce drôtov do úchytiek konektora na motoroch a snímačoch nárazov, ako je znázornené na obrázkoch.
3. Motory a senzory nejako zaistite.
4. Pomocou pocínovanej žehličky pripájajte vodiče k úchytkám konektora.

Krok 6: Zostava infračerveného senzora: Vyrežte, odizolujte, 'n cín

Keď sú vaše motory a snímače nárazov hotové, je čas prejsť na infračervené senzory.

• Oddeľte sadu 3 vodičov typu žena-žena.
• Nakrájajte ich na polovicu.
• Z koncov odstráňte asi 5 mm alebo 1/4 palca izolácie.
• Pocínujte drôty tak, že ich držíte na spájke a potom použijete pocínované železo.

Keď skončíte, mali by ste mať 2 sady 3 drôtov s konektormi na jednom konci a pocínovanými koncami drôtov na druhom konci.

Krok 7: Zostava infračerveného senzora: Pripravte senzory

Toto je pravdepodobne najťažšie spájkovanie, aké budete musieť urobiť. Neponáhľaj sa!

1. Pomocou nožníc odstrihnite ďalšie vodiče a ponechajte asi 5 mm alebo 1/4 palca odkrytých z plastového tela senzora.
2. Zistite na obrázku orientáciu senzora.
3. Ohnite kábel GND pre modrú LED, aby sa dotkol vodiča GND pre čiernu LED.
4. Zaistite senzory a potom pomocou spájkovačky vytvorte spájkovacie spojenie medzi vodičmi GND, ktoré ste pripojili.

Krok 8: Zostava infračerveného senzora: spájkovacie drôty

Teraz sme pripravení pripojiť vodiče k infračerveným senzorom.

1. Oddeľte konce drôtov tak, aby boli jednotlivé vodiče oddelené asi 2,5 cm alebo 1 palec.
2. Začnite spájkovať vodiče v poradí ku každému z troch vodičov od snímača.
3. Ak používate maskovaciu pásku ako ja, keď skončíte s jednou stranou, preklopte snímač a druhú stranu spájkujte.

Poznámka: Pretože sú drôty DuPont náhodne zafarbené, nie je ľahké dodržať konvenciu farieb, preto by som odporučil zachovať ich konzistentnosť medzi pármi senzorov. Obvykle sa ich pokúšam urobiť v poradí, s GND, Sense a potom +5V, pričom najtmavšia koncová farba je GND.

Krok 9: Zostavte kábel batérie

V neposlednom rade budeme musieť spájať kábel batérie dohromady.

• Získajte posledné 2-kolíkové kolíkové hlavičky a potom zatlačte plastový oddeľovací kus zhruba do stredu kolíkov.
• Pomocou klieští ohnite jednu stranu v uhle 90 stupňov.
• Zaistite to nejako (použil som kúsok peny, potom som pridal maskovaciu pásku, aby hlavičky držali na mieste, keď sa pena roztaví).
• Každý kolík pocínujte, takže k nim bude ľahké spájkovať vodiče.
• Zaistite správnu polaritu (červená = +, čierna = -), spájkujte konektor batérie s kolíkmi.

(Ak vaše konektory batérie nie sú vopred odizolované a pocínované, budete to musieť urobiť.)

Pri spätnom pohľade môže byť dobré dať malý spoj teplom zmrštiteľnej trubice na spoj medzi drôtmi a kolíkovými konektormi.

Krok 10: Dajte si prestávku

Teraz, keď ste skončili so senzormi a motormi, je dobré si dať prestávku. Zostavil som veľa dielov pre ProtoBots a stále si musím dávať občas prestávky.

Kým si urobíte prestávku, využite príležitosť a vyčistite všetky malé kúsky kovovej a drôtovej izolácie vo svojom pracovnom priestore. Potom sa nadýchajte čerstvého vzduchu a dajte si príjemný drink niečoho osviežujúceho.

Keď sa cítite dostatočne osviežení, pokojne pokračujte!

Krok 11: Zostavte Arduino

Začnime tým, že začneme skladaním Arduina.

• Vyberte Arduino z plastového vrecka, v ktorom prišlo
• Nájdite dve 15-kolíkové dĺžky hlavičiek a vložte ich krátkou stranou nahor do Arduina, ako je to znázornené.
• Vložte arduino do dosky, aby ste zaistili, že hlavičky zostanú pri spájkovaní v správnom uhle.
• Začnite od rohov, spájkujte každý kolík k Arduinu.

Keď ste hotoví, skontrolujte, či žiadna spájka premosťuje dva kolíky. Ak chcete odstrániť prebytočnú spájku, rozpustite ju v strede žehličkou a potom ju potiahnite späť z kolíkov. Ak to nefunguje, skúste prebytočné množstvo nasať spájkovačkou.

Všimnite si, že som sadu 6 pinov nespájkoval- to sú kolíky ICSP, používané na programovanie bez USB. Nepotrebujeme ich pre ProtoBot, ale ak chcete, môžete sa rozhodnúť ich spájkovať.

Krok 12: Zostavte dosku: Zhromaždite diely

Mali by ste mať všetky diely, ktoré budete potrebovať na dosku, ale chvíľu si ich dajte dohromady v takom množstve, aké budete potrebovať.

• 1 x protoBotBoard
• 1 x zostavené Arduino Nano
• Rezistory 2 x 220 ohmov
• Rezistory 4 x 10 K.
• 1 x 14 -pinové kolíkové kolíkové kolíky
• 2 x 15 kolíkových kolíkov zásuvkových kolíkov
• 1 x 2 kolíkové kolíky zásuvkových kolíkov
• 1 x čip vodiča motora L293D

Na rezanie ženských hlavičiek používam nožnice na drôty a pripínam ich na ďalší kolík. Za každý rez budete musieť obetovať špendlík, ale aj tak by vám malo veľa zostať.

Krok 13: Zostavte dosku: Spájkujte kolíkové kolíky

Ak chcete, môžete kolíky so ženskými hlavičkami preskočiť, ale uľahčuje to opätovné použitie Arduina alebo riešenie problémov v prípade, že sa niečo pokazí.

1. Vložte Arduino do kolíkov konektora. (V tomto prípade ho používame len na to, aby boli zarovnané)
2. Vložte zostavu kolíka Arduino/záhlavia do dosky a pripevnite ju k doske.
3. Začnite na rohových kolíkoch, spájkujte kolíky samičej hlavičky s doskou.

Krok 14: Zostavte dosku: Čip ovládača spájkovacieho motora

Čas na spájkovanie vodiča motora!

1. Vložte ovládač motora do dosky tak, aby bol zárez v hornej časti čipu zarovnaný s medzerou v obryse na doske.
2. Zaistite ju maskovacou páskou.
3. Spájkujte každý kolík, začínajúc tými v rohu, potom pokračujte k zvyšku.

Krok 15: Zostavte dosku: Spájkujte 10K odpory

Keď skončíte s ovládačom motora, prejdeme k 10K odporom.

1. Nájdite si 4 10K odpory. Môžu mať modrú alebo hnedú farbu, ale podľa toho by mali zodpovedať farebným pásom v diagrame.
2. Ohnite vodiče na každom rezistore v uhle 90 stupňov nadol.
3. Vložte každý zo 4 odporov do bodov označených „10K“na doske.
4. Pomocou maskovacej pásky ich pripevnite k doske (Alebo jednoducho ohnite vodiče, ale maskovacia páska funguje lepšie).
5. Každý spájkujte, dávajte pozor, aby ste nevyplnili ostatné otvory okolo nich.
6. Keď ste hotoví, odrežte ďalší kábel nad spájkovacím spojom a potom odstráňte kryciu pásku.

Poznámka: Len zriedka som s tým mal problémy, ale niekedy orezanie vodičov po spájkovaní môže prelomiť stopy na doske, čo sa zvyčajne nedá opraviť. Dávaj pozor!

Krok 16: Zostavte dosku: Spájkujte odpory 220 ohmov

Teraz urobme rezistory 220 ohmov.

1. Rovnako ako pre rezistory 10K, aj 220 môže byť tan alebo modrý, uistite sa, že zodpovedajú farebným pásom, ako je znázornené na obrázku.
2. Ohnite elektródy o 90 stupňov a potom ich vložte do miest označených „220“.
3. Zaistite ich krycou páskou alebo ohnite zvody.
4. Zapájajte vodiče do dosky.
5. Keď skončíte, zastrihnite elektródy a potom odstráňte kryciu pásku.

Krok 17: Zostavte dosku: kolíky záhlavia senzora

Prejdeme k hlavičkám na pripojenie senzorov.

1. Rozdeľte svoju sadu 14-kolíkových zástrčkových konektorov na 4 x 2-kolíkové dĺžky a 2 x 3-pólové dĺžky.
2. Pomocou maskovacej pásky zaistite záhlavia krátkou stranou nadol do bodov na doskách označených „BL“, „BR“(2-kolíkové dĺžky) a „IRR“a „IRL“(3-pólové dĺžky). Zostanú vám 2 sady 2-kolíkových dĺžok, zatiaľ si s nimi nerobte starosti.
3. Spájkujte kolíky na mieste zo spodnej strany dosky. Urobil som 2-kolíkovú a 3-pólovú dĺžku oddelene, ale môžete ich urobiť všetky naraz.
4. Odstráňte maskovaciu pásku

Krok 18: Zostavte dosku: kolíky záhlavia motora

Pamätáte si tie dve ďalšie 2-kolíkové dĺžky záhlavia? Použijeme ich na pripojenie motorov.

1. Pomocou klieští ohnite dlhšiu stranu elektród v uhle 90 stupňov.
2. Vložte ich do miest na tabuli označených „MR“a „ML“.
3. Zaistite ich krycou páskou.
4. Spájkujte ich na mieste a potom odstráňte kryciu pásku.

Krok 19: Zostavte dosku: konektor batérie

Skoro hotové! Stačí pridať konektor batérie.

1. Získajte 2-kolíkové kolíky ženských kolíkov a vložte ich na miesto na doske označené „Bat“.
2. Zaistite ich na mieste kúskom maskovacej pásky.
3. Spájkujte kolíky do dosky a potom odstráňte kryciu pásku.

Krok 20: Zostavte dosku: Všetko skontrolujte

Predtým, ako skončíte, sa pozrite na tabuľu a uistite sa, že je všetko tak, ako a kde má byť.

Skontrolovať:

• Spájkovacie mostíky (keď spájka spája dva kolíky dohromady)
• Veci umiestnené nesprávne alebo na zlom mieste
• Nesprávne spojené/spájkované piny

Spájkovacie mostíky sa dajú dostatočne ľahko opraviť, stačí použiť prísavku na spájkovanie a horúcu žehličku, aby ste sa zbavili nadbytočného materiálu.

Veci, ktoré boli spájkované nesprávnym spôsobom, bude potrebné odspájkovať a vložiť späť správnym spôsobom. Rovnaký postup ako pri odstraňovaní mostov, urobte to na každom kolíku na všetkom, čo je potrebné odstrániť.

Krok 21: Dajte si pauzu

Teraz už chvíľu spájkujete. Možno by bolo dobré urobiť si prestávku, nadýchať sa čerstvého vzduchu a natiahnuť tie svaly krku.

Kým ste pri tom, môžete vyčistiť spájkovačku a odložiť žehličku. Potom horúcu lepiacu pištoľ vytiahnite a začnite sa zahrievať.

Krok 22: Zostava robota: Zhromaždite diely

Teraz ste pripravení zostaviť ProtoBot!

Uistite sa, že máte potrebné diely.

• 1 x ProtoBotBoard s vloženým Arduino Nano
• 1 x 3D tlačená základňa
• 2 x 3D tlačené časti antény
• 4 x 3D tlačená doska podporuje
• 2 x Senzory nárazu
• 2 x IR senzory
• 2 x prevodové motory N20
• 2 x 39 mm plastové kolieska (vnútorný otvor s priemerom 3 mm)
• 1 x konektor pre batériu
• 1 x 9V batéria
• 1 sada suchého zipsu (ako suchý zips), skrátená na dĺžku 9V batérie

Budete tiež potrebovať horúcu lepiacu pištoľ a lepidlo, najlepšie High-Temp.

Krok 23: Zostava robota: lepiace motory

Začnime s motormi

• Do držiakov motora naneste výdatnú kvapku horúceho lepidla.
• Umiestnite motory do držiakov tak, aby drôty smerovali von zo zadnej časti robota.

Poznámka: Dávajte pozor, aby sa vám do oblasti, v ktorej budú prevodovky, nedostalo horúce lepidlo, ktoré by sa zlepili a nefungovali. Väčšinou nanesiem kúsok lepidla na konce držiakov motora, ktoré sú najbližšie k stredu robota, aby sa zaistilo, že sa nedostane na konce, kde je prevodovka.

Krok 24: Zostava robota: Senzory nárazu

Urobme teraz snímače nárazov.

• Namontujte anténu na nárazový snímač, ako je to znázornené na obrázku.
• Keď to máte na sebe, môžete podľa potreby pridať kvapku horúceho lepidla, aby ste to zaistili.
• Na každú plošinu senzora nárazov na základni naneste horúce lepidlo.
• Zatlačte snímače nárazu na miesto a uistite sa, že sú zarovnané s okrajmi plošiny.

Poznámka: V závislosti od toho, ako dobre vaša tlačiareň funguje, je ťažké nasadiť anténu. Dávajte si pozor, aby ste nárazové senzory neuložili do postele alebo ich nerozbili. (Preto tlač trocha väčších rozmerov veľmi pomáha)

Krok 25: Zostava robota: IR senzory

Senzory EyeR! (Hehe, Geddit? Ok, ok, oko sa zastaví)

• Na vrch držiakov infračerveného senzora naneste kúsok lepidla.
• Ohnite vodiče z infračervených senzorov mimo cesty a potom ich vložte do držiakov tak, aby vrcholy trochu vyčnievali.

Krok 26: Zostava robota: Pripojte dosku

Pripevnime teraz dosku k robotovi.

• Pripravte si 4 podložky na dosku.
• Na každý roh dosky naneste kúsok horúceho lepidla.
• Do každého rohu pripevnite podpery dosky.
• Keď skončíte, na každú podperu naneste kúsok horúceho lepidla.
• Pripevnite dosku k telu robota, pričom vodič motora a kolíky sú vzadu a kolíky na pripojenie snímača smerujú dopredu.

Krok 27: Zostava robota: Pripojte drôty, pridajte kolesá

Pripojme všetky senzory a motory.

• Vyberte drôty z nárazových a infračervených senzorov a preveďte ich otvorom v základni robota.
• Pripojte ľavý motor k portu označenému „ML“
• Zapojte pravý motor do portu označeného „MR“
• Pripojte kolesá k motorom.
• Ak sú ružové, budú mať otvor v tvare „D“, ktorý musí byť zarovnaný s plochým bodom na hriadeli motora.
• Ak sú žlté, môžu pokračovať, ale pravdepodobne budete chcieť pridať nejaké lepidlo, aby ste sa uistili, že sa nielen točia.
• Pripojte ľavý a pravý snímač nárazov do príslušných portov označených „BL“a „BR“. Na poradí drôtov tu nezáleží.(Všimnite si, že senzor, ktorý je vpravo, sa nezapojí do pravého portu, pretože anténa je v skutočnosti vľavo.)
• Podľa schémy zistite, ktoré káble sú na vašich IR snímačoch a kde sú káble, potom ich zapojte do správnych kolíkov na doske s označením PWR, IN a GND. (Pravý snímač v „IRR“, ľavý snímač v „IRL“).

Krok 28: Zostava robota: Pripojte 9V batériu

Teraz pripojíme batériu.

• Vezmite si suchý zips (IE, suchý zips) a odstrihnite kus z každej strany zhruba tak dlho, ako je batéria.
• Jednu stranu pripevnite k spodnej časti základne, kam smeruje batéria.
• Podľa smeru káblov vychádzajúcich z vedenia batérie zistite, akým spôsobom bude batéria sedieť, potom pripevnite suchý zips (IE, suchý zips), aby správne sedel. (Pozri obrázky. Na tom až tak nezáleží, ak to nepochopíte správne.)
• Veďte drôt z batérie cez otvor v základni.

Krok 29: Hotovo

Pripojte batériu! Ak neunikne žiadny magický dym, ste dobrí!

Ďalším krokom je naprogramovanie, ale tomu sa budeme venovať v inom návode. (Odkážem sem, hneď ako to dokončím)

Ak ste netrpezliví, nemôžete sa dočkať a viete používať knižnice Arduino, knižnicu nájdete tu:

Ak sa chcete dozvedieť viac o ProtoBots vo všeobecnosti a/alebo o projekte ProtoBot, navštívte https://theprotobotproject.wordpress.com alebo ProtoBots Github na