RC robot Arduino: 11 krokov (s obrázkami)

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

Popis

Odolný, 3D tlačený, diaľkovo ovládaný robot na báze Arduina s dosahom niekoľko stoviek metrov. Modulárna schéma motora s rýchlym pripojením vám umožňuje rýchlo prototypovať rôzne konštrukcie robotov bez akýchkoľvek nástrojov. Ideálne pre vzdelávanie detí v oblasti robotiky.

O čo ide?

Začali ste sa učiť Arduino alebo možno 3D tlač a ste pripravení postaviť niečo úžasné. Chcete postaviť niečo zmysluplné a praktické, ale zábavné … Ste pripravení postaviť OmniBot. Ak je Arduino švajčiarskym armádnym nožom elektroniky, potom OmniBot je švajčiarskym nožom robotiky! OmniBot je výsledkom niekoľkomesačného projektu Bolts and Bytes Maker Academy, ktorého cieľom bolo navrhnúť všestrannú a ľahko použiteľnú diaľkovo ovládanú robotickú súpravu. A teraz je to všetko otvorený zdroj! OmniBot je napájaný batériami, môže poháňať až štyri kanály jednosmerného motora, dva servomotory a má diaľkovo ovládaný dosah niekoľko stoviek metrov! A to všetko sa zmestí do elegantného puzdra s 3D tlačou, pričom ste uhádli, uhádli ste, v mozgu Arduino Uno.

Dobre, ale prečo?

Naozaj sme chceli malým deťom veľmi uľahčiť vyzdvihnutie lepenky a lepidla a skončenie s fungujúcim robotom na mieru. S tradičnými robotickými súpravami, ktoré si môžete kúpiť online, ste nútení vysporiadať sa s mnohými neporiadnymi prepojovacími káblami, napísaním vlastného kódu a - ach jo … takmer nikdy ich nemôžete ovládať na diaľku. Jednoducho spustia rovnaký kód v slučke. S OmniBot jednoducho zapojíte batériu, zapojíte motor a prilepíte ho páskou alebo prilepíte kam chcete, a - bum. robot. Všetok kód, ktorý sme napísali, automaticky magicky funguje s rovnakým ovládačom, aký by ste mohli použiť pre dron alebo RC lietadlo. Je to perfektná súprava pre rýchle prototypy robotov pripravených na použitie v teréne. Keď ste dokončili stavbu platformy OmniBot, práve ste začali. Za desať krátkych minút ste sa mohli prepnúť z robota zneškodňujúceho kritickú bombu na futbalového robota v štýle raketovej ligy a práve to robí OmniBot silným. Začnime teda!

Odporúčané úrovne znalostí:

• Tento projekt zahŕňa ľahké spájkovanie, je celkom zvládnuteľný pre začiatočníkov.
• Všeobecné znalosti o Arduine a o tom, ako pracovať v Arduino IDE, nahrávať náčrty a pridávať knižnice. Nie je potrebné žiadne kódovanie, ale pokročilí používatelia si môžu kód podľa potreby prispôsobiť.
• Niektorý ľahký hardvér funguje so skrutkovačom a nožnicami na strihač/drôt. Pre malé deti sa odporúča dohľad nad dospelými. (Konečný produkt je vhodný na použitie pre všetky vekové kategórie!)

Zásoby

Požadované nástroje:

• Spájkovačka a spájkovačka
• Imbusový kľúč/skrutkovač so šesťhrannou hlavou
• Skrutkovač s plochou alebo krížovou hlavou (v závislosti od svorkovníc krytu motora)
• Horúca lepiaca pištoľ a horúce lepiace tyčinky (nevyžaduje sa, ale dôrazne sa odporúča!)
• Rezačky drôtov (odporúčajú sa splachovacie nožnice, pretože ich možno použiť aj v iných krokoch)
• Odizolovače drôtov
• Ihlové kliešte (nie sú potrebné, ale čistenie 3D tlače je oveľa jednoduchšie)
• Prístup k 3D tlačiarni (ak ju nemáte, opýtajte sa miestneho výrobcu, školy, laboratória alebo knižnice!)
• Počítač so softvérom Arduino IDE

Kusovník:

Nasledujúce položky a odkazy pochádzajú z Amazonu (všetky alebo väčšina z nich sú položky Amazon Prime), treba však poznamenať, že väčšinu, ak nie všetky tieto položky nájdete oveľa lacnejšie na webových stránkach ako Banggood a AliExpress, ak ste ochotní počkať niekoľko týždňov na odoslanie. Ak vyzeráte dostatočne dobre, môže to skutočne znížiť náklady na projekt na polovicu.

1. Mikrokontrolér Arduino Uno (na to funguje lepšie čip s povrchovou montážou)
2. Motorový štít Arduino V1
3. Vysielač Turnigy Evo (režim 2) (tento je dodávaný s prijímačom, ale väčšina prijímačov s komunikáciou iBus by mala fungovať)
4. Mužské a ženské zástrčky JST (veľmi odporúčam typ so silikónom, pretože sú flexibilnejšie)
5. Kolískový prepínač 13,5 mm x 9 mm
6. Zápustné skrutky M3x6 mm (v skutočnosti je potrebných iba 6 skrutiek)
7. 2S Lipo batéria (môže byť nahradená nenabíjateľnou batériou s napätím 7 až 12 voltov)
8. Nabíjačka 2S Lipo (potrebná iba pri použití lipo batérie)
9. Vlákno 3D tlačiarne PETG (je možné použiť PLA, ale PETG je odolnejší a odolnejší voči teplu ako horúce lepidlo)
10. Motory a kolesá TT
11. Servomotory (je možné použiť aj väčšie servomotory)

Ak máte všetky svoje nástroje a súčiastky, nasledujte ma! Máme roboty na stavbu…

Krok 1: 3D tlač podvozka vášho robota

Na tento krok budete potrebovať:

3D tlačiareň s minimálnym stavebným objemom 4,5 "x x 4,5" Y x 1,5 "Z

Dobrou správou je, že som to pre vás už navrhol! Súbory 3D STL sú v poriadku nižšie. Najprv však uvádzame niekoľko poznámok.

Na výtlačku sú tri samostatné pevné modely, zvýšená časť, dolná časť a dvierka batérie. Spodná časť vyžaduje podporné materiály, ale iba v časti, v ktorej bude spínač nainštalovaný.

Spodnú časť a dvierka batérie je možné vytlačiť na jeden záber ako model „vytlačiť na mieste“, čo znamená, že ho môžete ihneď po dokončení vytiahnuť z tlačiarne a dvierka budú fungovať okamžite bez inštalácie. Niektoré tlačiarne s nižšou kvalitou však môžu zápasiť s toleranciami a roztaviť tieto dve časti dohromady, takže som tiež zahrnul samostatné tlačové súbory pre každé dvierka batérie a spodnú časť, aby ste ich mohli vytlačiť jednotlivo a potom ich zostaviť.

Krok 2: Čistenie 3D tlače

Na tento krok budete potrebovať:

• Dvojica klieští na nos
• Hobby nôž

Opatrne odstráňte výtlačok zo zostavy. Ak ste to vytlačili všetko na jeden záber ako ja, možno budete musieť oprášiť niekoľko šnúr medzi časťami. Pomocou klieští vytiahnite nosný materiál za otvor, kam bude smerovať vypínač. U niektorých tlačiarní môže byť prvá alebo dve vrstvy dvierok batérie zatavené so spodnou časťou, v takom prípade môžete na vyrezanie dvierok použiť hobby nôž. Ak je fixácia príliš zlá, možno budete musieť dvierka a spodnú časť vytlačiť oddelene a potom ich zacvaknúť k sebe.

Krok 3: Príprava Arduino Uno

Na tento krok budete potrebovať:

• Arduino Uno
• Počítač s nainštalovaným IDE Arduino (IDE môžete nainštalovať odtiaľto)
• USB programovací kábel

Kód OmniBot závisí od niekoľkých rôznych knižníc.

1. „Servo.h“(je integrované v IDE a nie je potrebné ho sťahovať)
2. „AFMotor.h“(túto skvelú knižnicu od spoločnosti Adafruit spolu s návodom na jej inštaláciu nájdete tu)
3. „OmniBot.h“(Pri inštalácii tejto knižnice postupujte podľa nižšie uvedených pokynov)

Ak chcete nainštalovať knižnicu OmniBot, vyhľadajte priečinok Knižnice Arduino (zvyčajne v časti Dokumenty> Arduino> Knižnice) a vytvorte nový priečinok s názvom OmniBot. Prilepte súbory OmniBot.h, OmniBot.cpp a keywords.txt do tohto nového priečinka. Dokončite inštaláciu zatvorením a reštartovaním IDE Arduino. Ak ste boli úspešní, mali by ste teraz vidieť knižnicu OmniBot tak, že v IDE prejdete na Sketch> Include Library.

Akonáhle sú knižnice nainštalované, jednoducho zapojte Arduino Uno, vyberte správnu dosku v časti Nástroje> Doska:> Arduino/Genuino Uno, vyberte aktívny port COM a potom nahrajte skicu!

Krok 4: Príprava prijímača robotov

Na tento krok budete potrebovať:

• spájkovačka a spájkovačka
• strihač káblov
• odizolovače drôtov
• Arduino Uno
• Modul prijímača IBus (najlepšie ten, ktorý je dodávaný s odporúčaným vysielačom, ale môžu fungovať aj iné prijímače iBus)

1. Začnite umiestnením káblov záhlavia, ktoré sa dodávajú s vašim modulom prijímača. Malo by ísť o prameň štyroch. Žltý vodič zodpovedajúci PPM v našom module nie je potrebný a je možné ho odstrániť alebo odrezať zo zväzku zberačov.
2. Odrežte jednotlivú zásuvku z konca drôtov a odstráňte asi 1 cm izolácie.
3. Profesionálny tip: Odkryte odkrytý lankový drôt, aby ste zabránili rozstrapkaniu, a konce pocínujte spájkou.
4. Nájdite dostupné otvory Gnd, Vcc a Rx vo svojom Arduine. (Ak používate odporúčané Arduino, nájdete ich všetky blízko seba tesne pod kolíkmi ICSP.)
5. Vložte pocínované drôty cez ich príslušné otvory a spájkujte na zadnej strane. Biele do RX, červené do 5V, čierne do GND.
6. Zostrihnite zostávajúci drôt na zadnej strane, aby ste predišli skratu.
7. Zapojte štvornásobnú hlavičku samice do modulu prijímača červenou do VCC, čiernou do GND a bielou do S. BUS
8. Zastrčte modul prijímača do Arduina. Zistil som, že ten môj tesne sedí medzi kondenzátormi a kryštálom pomocou portu USB.

Krok 5: Príprava štítu ovládača motora

Na tento krok budete potrebovať:

• Pár splachovacích nožov alebo nožníc.
• Malý plochý alebo krížový skrutkovač (v závislosti od svorkovníc, ktoré má štít motora)
• Sedem (7) adaptérov káblov JST.

1. Pokúste sa pritlačiť štít motora na Arduino s prijímačom vloženým medzi ne.
2. Ak kolíky štítu motora netlačia úplne do samičích kolíkov Arduina, na spodnej strane krytu motora môžu byť dlhé kolíky, ktoré zasahujú do prijímača a bránia tomu. Môžu byť orezané splachovacími nožmi alebo nožnicami, ako je znázornené na obrázku 2.
3. Keď bol vyrobený sendvič prijímača Arduino, Motor Shield (nazvime to „stoh“), začnite skrutkovať káblové adaptéry JST do svorkovníc, ako ukazujú obrázky. Červené vodiče káblov sú na väčšine koncových pozícií svorkovníc a čierne vodiče sú v strede. (všimnite si, že svorky M1 a M2 na štíte by mali mať dva káble JST, každý M3 a M4 by mal mať jeden, svorka batérie by mala mať jeden)
4. Dávajte veľký pozor na svorku batérie na kryte motora. Pripojenie kábla JST k tomuto nesprávnym spôsobom môže zapríčiniť vyprázdnenie zásobníka, keď je zapojená batéria. Nezabudnite, že červená smeruje k M+, čierna k GND.
5. Zaistite, aby sa vpravo od svorkovnice batérie nachádzala žltá prepojka spájajúca kolíky „PWR“. To dodáva energiu dolným častiam stohu.
6. Profesionálny tip: Keď sú všetky káble zaskrutkované, dajte každému lanku ľahký ťah, aby ste sa uistili, že je dobre pripevnený a nevypadne.

Kým som tu bol, poviem vám, čoho sa tieto konektory týkajú. Svorkovnice M1 a M2 (každá je sadou dvoch samostatných zásuviek) sú určené pre pravý a ľavý hnací motor robota. V strede radu je piata zásuvka, ktorá je podľa mňa spojená so zemou a na naše účely sa nepoužije. Svorkovnica M3 a M4 bude „pomocné motory“, ktoré sú vyrazené v prednej časti zariadenia OmniBot pre akúkoľvek všeobecnú funkciu motora, ktorú potrebujete. Pomocný motor M3 je možné nastaviť v rozsahu 0% až 100% otáčok v jednom smere a je ovládaný pohybom ľavého joysticku nahor a nadol. Motor M4 sa môže otáčať 100% v smere hodinových ručičiek a proti smeru hodinových ručičiek ovládaných ľavým joystickom vľavo a vpravo. Táto os joysticku má pružinu „návrat do stredu“, ktorá prirodzene nastaví otáčky motora na 0%.

Krok 6: Upevnenie zásobníka Arduino na spodnú časť podvozku

Na tento krok budete potrebovať:

• Dokončený zásobník z predchádzajúcich krokov.
• 3D tlačená spodná časť podvozku
• Dve (2) 6 mm strojné skrutky M3
• Imbusový kľúč/kľúč alebo dlhý šesťhran.

1. Konektory JST usporiadajte tak, aby vodiče zo svorkovnice M1 siahali na pravú stranu, vodiče zo svorkovnice M2 siahali do ľavej strany a vodiče zo slučky svorkovnice M3 a M4 pod stoh vpredu. (anténu prijímača je možné tiež zavesiť pod komínku)
2. Zaistite, aby logo JST smerovalo nahor na telo červeného konektora, zatlačte hlavy konektorov JST do príslušných zásuviek na spodnej časti s potlačou. Poradie káblov na pravej strane nie je dôležité, pretože oba vedú k svorkovnici M1. To isté platí pre konektory na ľavej strane k svorkovnici M2.
3. Káble M3 a M4 by mali byť vedené priamo pod stohom a zapojené do zásuvky na boku.
4. Pomocou alanského kľúča a skrutiek M3 priskrutkujte stoh k stojanom skrutiek spodnej časti. Mohlo by byť užitočné nájsť skrutku s menším priemerom hlavy, pretože jedna zo skrutiek sa pravdepodobne zahryzne do ženskej hlavičky Arduina. Nebojte sa poškodiť túto hlavičku, pretože ju na nič nepoužívame.
5. Podľa možnosti zastrčte všetky voľné káble pod stoh, aby ste znížili neporiadok.

Krok 7: Inštalácia a spájkovanie v vypínači

Na tento krok budete potrebovať:

• Spájkovačka a nejaká spájka
• strihač káblov
• odizolovače drôtov
• Kolískový prepínač 13,5 mm x 9 mm

1. Zatlačte kolískový spínač do jeho otvoru zo spodnej strany spodnej časti, kým nezapadne na svoje miesto. Zaistite, aby | symbol smeruje spredu a symbol 0 smerom dozadu k pozícii pre batériu.
2. Natiahnite čierny vodič JST zo svorky batérie k spínaciemu terminálu a odstrihnite ho, aby ste zaistili, že z terminálu GND preteká dostatok čierneho vodiča, aby sa pohodlne dostal k terminálu spínača.
3. Odstrihnite a pocínujte oba konce odstrihnutého drôtu.
4. Spájkujte každý odstrihnutý koniec čierneho vodiča s každým terminálom spínača, ako je znázornené na obrázkoch. (dávajte pozor, aby ste spájkovačku nedržali na spínacom termináli príliš dlho, pretože teplo sa môže ľahko prenášať nadol a začať taviť plastové telo spínača!)
5. Prevlečte koniec konektora kábla terminálu batérie cez zárez pozície pre batériu nadol smerom k dvierkam batérie.

Krok 8: Zatvorenie podvozku

Na tento krok budete potrebovať:

• Allanový kľúč alebo skrutkovač so šesťhrannou hlavou.
• Štyri (4) 6 mm zapustené skrutky M3

1. Vytlačenú hornú časť opatrne umiestnite na dolnú časť a uistite sa, že teraz je medzi dvoma časťami pritlačený drôt. Ak je to potrebné, vráťte sa a zastrčte pod stoh ešte nejaký drôt, aby ste ich nedostali z cesty.
2. Zaskrutkujte všetky štyri skrutky zospodu. Profesionálny tip: Väčšinou zaskrutkujte všetky skrutky a potom jednu z nich úplne zaskrutkujte. Pomáha to dokonca aj tlaku na tlačené diely. Každú skrutku utiahnite stále viac a viac, striedavo v rohoch, kým nie sú všetky skrutky v jednej rovine.

Krok 9: Zostavenie motorov rýchleho pripojenia

Na tento krok budete potrebovať:

• Štyri (4) motory s prevodovkou TT
• Štyri (4) zástrčkové káble JST
• Spájkovačka a nejaká spájka
• Horúca lepiaca pištoľ a lepidlo sa dôrazne odporúčajú, ale nie sú nevyhnutné

1. Pripojte zástrčkový kábel JST k motoru TT rovnakým spôsobom, ako je znázornené na obrázkoch. Pro tip: Pretože tieto motory pracujú v smere hodinových ručičiek aj proti smeru hodinových ručičiek, na polarite vodičov nezáleží, mali by ste však zaistiť jednotnosť všetkých motorov, aby všetky fungovali rovnakým spôsobom po zapojení. (Tj. Ak však spájkujete červenú a čierne drôty by teraz mali byť rovnaké, ako spájkujete každý motor!)
2. Pro tip: Pridajte pár horúceho lepidla na spájkovací spoj týchto motorov, aby ste výrazne predĺžili ich životnosť! Tieto motory majú trochu chabé medené úchytky, na ktoré ich chcete spájkovať, a ak sa príliš ohýbajú, môžu unaviť stresom a ihneď prasknúť, čím sa váš motor stane nepoužiteľným. Horúce lepidlo zabraňuje ohýbaniu!
3. Keď zapojíte motor do zariadenia OmniBot, dva kovové kontakty by mali smerovať nahor. Prvé zapojenie môže byť trochu náročné, pretože spodná časť šasi môže trochu stlačiť ženské konektory JST.

Krok 10: Váš prvý OmniBot

Na tento krok budete potrebovať:

• Niektoré rýchlospojiteľné motory TT s kolesami
• Uprednostňuje sa obojstranná lepiaca páska, ale môžete použiť aj horúce lepidlo alebo bežnú pásku.
• Ovládač vášho vysielača
• Batéria (7 V až 12 V bude fungovať, ale najlepšie 2S 7,4 V Lipo batérie v zozname materiálov)

Najprv otvorte priehradku na batérie pomocou imbusového kľúča alebo malého skrutkovača, zapojte batériu a zatvorte ju. Potom skutočne neexistujú žiadne iné pravidlá pre zostavenie než: ľavé hnacie motory sú zapojené na ľavej strane, pravé hnacie motory sú zapojené na pravej strane a hnedý/zadný vodič servomotorov smeruje od OmniBot. Okrem toho si ho prispôsobte!

Moje obrázky môžete prenášať, aby ste získali predstavu o tom, ako som ich postavil. Odporúčam tiež použiť stavebné materiály, ako sú tyčinky Popsicle, horúce lepidlo a lepenka, na ďalšie diely karosérie alebo rozšíriť veľkosť podvozku.

Krok 11: Ovládanie zariadenia OmniBot

Na tento krok budete potrebovať:

• Hotový OmniBot
• Váš ovládač

Nemôžem dostatočne odporučiť vysielač Turnigy Evo od Hobby King. Je to skvelý digitálny vysielač 2,4 GHz s automatickým skákaním frekvencie a mnohými skvelými funkciami vrátane dotykovej obrazovky! Práve to používame v Bolts and Bytes Maker Academy a dobre nám to slúžilo. Ak ho používate aj vy, uistite sa, že spustíte aktualizáciu firmvéru, aby ste používali najnovší firmvér. Odkaz na to nájdete na stránke produktu v Hobby King.

Ak chcete, aby sa váš OmniBot rozhýbal, kliknite na pole s nástrojmi na ovládači Turnigy Evo a klepnite na RX Bind, potom vypnite a zapnite OmniBot z prepínača. Ovládač by mal vydať zvuk, ktorý naznačuje, že sa pripojil k prijímaču vo vnútri OmniBot.

Teraz jazdi! Celý kód by mal fungovať bez problémov.

Zistíte, že funkcie ovládača Turnigy Evo ovládajú OmniBot nasledujúcimi spôsobmi:

• Pravá páčka vertikálne a horizontálne> Ľavé porty (2) a pravé porty (2) OmniBots pre hnacie motory.
• Ľavá páčka horizontálna> Predný port motora 1, rýchlosť motora -100% až 100% a servo port 1
• Ľavá páčka zvislá> Predný port motora 2, rýchlosť motora 0% až 100% a servoport 2
• Stredový gombík> Nastavte maximálnu rýchlosť pohonu OmniBot
• Stredový prepínač> Pri zatiahnutí za pravú páčku zmeňte schému miešania jednotiek (je tu toho veľa na rozbalenie, pretože miešanie jednotiek je komplexná téma, uložím vysvetlenie, ak to niekto naozaj chce!)
• Ľavý prepínač> HORE: Umožňuje ovládanie predných motorov a servomotorov, MID: Umožňuje ovládanie iba servomotorov, DOLE: umožňuje ovládanie iba predných motorov. (je to užitočné, ak potrebujete na pohyb servo, ale nie predný motor súčasne)
• Pravý prepínač> momentálne nepoužitý

V ponuke ovládača nájdete aj funkcie pre „koncové body“, „reverzné“a „orezané“, ale ku každému z nich je veľa čo povedať a nechám ich na iného sprievodcu. Ak vás niečo z toho zaujíma, pri vyhľadávaní týchto výrazov na YouTube by sa mali objaviť desiatky užitočných videí.

Hotovo

Ak ste sa dostali až sem, gratulujem, viem, že to bolo dlhé.

Nemôžem sa dočkať, až uvidím, čo komunita robí s OmniBot. Určite sa budem tešiť na zodpovedanie akýchkoľvek otázok a budem rád, ak mi napíšete akúkoľvek spätnú väzbu. Zostaňte naladení na ľahšiu verziu OmniBot v budúcej príručke Instructables!