ARCA (Rozkošný diaľkovo ovládaný Android): 4 kroky (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Tento pokyn bol vytvorený ako splnenie projektovej požiadavky Makecourse na University of South Florida (www.makecourse.com).

ARCA je rozkošný Android s diaľkovým ovládaním, ktorý je neuveriteľne zábavné stavať aj hrať. Cieľom tohto projektu bolo vytvoriť niečo, čomu môže každý porozumieť a s čím má vzťah, vytvorením rozkošného a funkčného robota.

Robot funguje tak, že zobrazuje rôzne emócie na matici LED 8 x 8, medzi tieto emócie patrí radosť, spánok, láska, hnev, hlúposť a pozeranie sa hore, doľava a doprava. Robot funguje aj ako RC auto a môže ísť dopredu a odbočiť doľava alebo doprava. Robot ide dopredu tým, že aktivuje motory oboch kolies, zatáča doľava zapnutím pravého motora a zatáčaním doprava zapne ľavý motor. Dizajn je veľmi zjednodušený, ale funguje to a ja som sa chcel výrazne zamerať na programovanie Arduina, pretože som srdcom programátor.

Najnovšie verzie všetkých súborov použitých v tomto návode nájdete v mojom úložisku Github ARCA.

Krok 1: Zoznam dielov a 3D tlač

Časti tohto projektu je možné vytlačiť v 3D alebo si ich môžete kúpiť online. Keď som premýšľal o montáži, chcel som urobiť kľúč efektivity a tiež sa pokúsiť nie (celkom) znova objaviť koleso. 3D tlačiareň použitá v tomto projekte bola Makerbot Replicator, ak sa chcete uistiť, že sú vaše 3D výtlačky v súlade s mojimi, použite túto tlačiareň.

Konštrukčné prvky

• Box s otvormi po stranách na kolesá a ramená
• Veko boxu s otvormi pre zadné kolesá a otvorom pre IR senzor
• Ľavá ruka
• Pravá ruka
• Náprava pre dve zadné kolesá
• dva konektory nápravy na pripojenie veka k osi
• 4 kolesá (v tomto odkaze sú zahrnuté aj motory)
• Malé skrutky (vhodné pre motory)

Elektrické komponenty

• Arduino Uno
• Malé nepájivé pole (kúpil som si súpravu Arduino a bolo dodané)
• Dve matice červených bodiek MAX7219 s ovládaním MCU
• Infračervený prijímač a diaľkové ovládanie
• Dva tranzistory TIP 120
• Pripojovacie vodiče (Použil som veľa mužských až ženských vodičov, ako aj mužských a mužských káblov, a odporúčam zaobstarať dlhé vodiče na rozdiel od krátkych)
• jeden odpor 220 ohmov
• Dva prevodové motory
• Napájacie zdroje pripojiteľné cez USB (prenosné používané pre mobilné telefóny)

Krok 2: Zostavenie

Konštrukčné zhromaždenie

3D tlačené diely budú pravdepodobne potrebovať vyčistenie a odporúčam ich prebrúsiť jemnou zrnitosťou a pomocou acetónu (odlakovača) odstrániť všetky zvyšky lepidla použitého v procese 3D tlače. Niektoré časti nemusia perfektne sedieť a bolo potrebné, aby som brúsil nápravu, aby bola dokonale okrúhla a správne zapadla do otvorov.

Kolesá vyžadujú miernu úpravu, bolo ich potrebné viac vyvŕtať, aby zodpovedali rozmerom nápravy vzadu a skrutiek vpredu. Vrtákom 6 mm vyvŕtajte otvory v kolesách, aby ste vyvŕtali väčšie otvory v kolesách.

Na túto montáž som použil rôzne lepidlá, ale zistil som, že tekutý betón (modelovacie lepidlo) je na držanie najvhodnejší napriek dlhému času schnutia, ale epoxid je najvhodnejší na veci, ktoré potrebujete rýchlo schnúť a dobre držať, napriek tomu, že sú neporiadne.

Zvyšok zostavy je celkom priamy:

1. Upevnite držiaky nápravy na zadnú stranu veka skrinky pomocou epoxidu na utesnenie
2. Osu preveďte cez držiaky nápravy
3. Prilepte kolesá k osi pomocou tekutého betónu
4. Ramená prevlečte hornými otvormi a pomocou epoxidu prilepte k držiaku ramien
5. Zaskrutkujte veko škatule do škatule
6. Na spodnej časti škatule, kde sú kolesá, použite elektrickú pásku

Elektrická zostava

Predné kolesá sú pripevnené priamo k motorom a v motore musíte použiť malú skrutku, aby bol dostatočne dlhý a prešiel otvorom v robote na každej strane. V otočnom kolíku motora by mal byť malý otvor a môžete tam zaskrutkovať skrutku a po zatlačení skrutky cez otvor v krabici prilepiť hlavu skrutky do kolesa.

Zadná strana môjho chleba mala lepkavú podložku, ale ak nie, môžete ju prilepiť elektrickou páskou. Elektrická páska bola z bezpečnostných dôvodov použitá aj na pripevnenie elektrických komponentov, ktoré nie sú v doske. MCU s LED displejmi boli pripevnené k zadnej časti očných zásuviek elektrickou páskou a motory boli tiež pripevnené k bokom skrinky v blízkosti otvorov pomocou elektrickej pásky. Na prípadnú neviditeľnosť som použil červenú elektrickú pásku a odporúčam použiť elektrickú pásku podobnej farby, ako je vaša verzia ARCA.

Doska na chlieb a špendlíky sú nastavené ako na tomto Fritzingovom obrázku. Ak chcete do tohto diagramu pridať ďalšie prispôsobenie ARCA, môžete si stiahnuť súbor Fritzing do môjho úložiska Github a upraviť ho podľa svojho vkusu.

Drôty som pripevnil k slučkám v prevodových motoroch tak, že som ohnul drôty okolo slučiek, aby zostali uchytené. Pravdepodobne by bolo lepšie spájkovať tieto spoje, ak máte prístup k spájkovačke, ale je to jednoduché riešenie, ak ho nemáte.

Napájací zdroj je pripojený k rovnakému káblu, ktorý sa používa na pripojenie Arduina k počítaču a stiahnutie vášho programu, a to je v robote voľné, takže ho možno ľahko vybrať a nabiť.

Krok 3: Programovanie

Tu je kód, ktorý môžete nahrať do svojej ARCA, aby fungoval presne ako ja. Na používanie kódu potrebujete aj nasledujúce dve knižnice.

V záujme zrozumiteľnosti a prispôsobenia vás však prevediem svojim kódom. Ak si robota neprispôsobujete alebo neplánujete zmeniť emócie, tento krok pokojne preskočte.

Najprv zahrnujem dve knižnice na použitie v mojom kóde, ktoré mi umožnia používať funkcie a objekty týchto knižníc. Tu tiež definujem svoje piny. Ak ste sa rozhodli urobiť svoje piny odlišné od toho, čo som nastavil v predchádzajúcom kroku, vykonajte zmeny v kóde tu pomocou správnych kolíkov.

Ďalej som definoval emócie, deklaroval potrebné objekty pre IR senzor a LED displeje 8 x 8 a definoval niektoré globálne premenné. Emócie sú deklarované v bajtovom poli, kde každé z hexadecimálnych čísel v poli predstavuje riadky vo výslednom zobrazení 8 x 8. Na vytvorenie vlastných emócií odporúčam nakresliť požadovanú emóciu do mriežky 8 x 8 a potom napísať do každého riadka 8 -bitové binárne číslo, kde vypnuté svetlo je 0 a zapnuté svetlo je 1, a potom vytvorte z toho hexadecimálne číslo a vložte ho do poľa s dĺžkou 8. Tiež som definoval niektoré globálne premenné, ktoré sa majú použiť v slučke; premenné pre mechanizmus blikania a ukazovatele na uloženie emócií a ich nastavenie na začiatok na neutrál.

Teraz sa dostaneme do nastavovacej slučky, kde kvôli testovaniu zapínam sériové monitorovanie, a to by mohlo byť užitočné na testovanie vášho kódu pomocou rôznych IR diaľkových ovládačov. Potom som inicializoval objekty ľavého a pravého oka pomocou funkcií z knižnice ovládania LED. Tiež som nastavil výstupy kolesa prevodového motora a spustil IR prijímač.

V slučke v podstate čaká, kým infračervený signál zmení súčasný stav robota. Ak je teda prijatý infračervený signál a zhoduje sa s jedným z kódov z konkrétneho tlačidla, potom sa spustí príkaz, ktorý podľa emócií nastaví hodnoty ľavého a pravého oka. Ak stlačíte pohybové tlačidlo, napríklad vľavo, vpravo, vpred a OK, kolíky sa digitálne zapnú alebo vypnú v závislosti od stlačeného tlačidla. Len poznámka ku kódom IR prijímača: v IR knižnici je vzorový kód, ktorý vám poskytne hexadecimálne kódy diaľkového ovládača. Ak sa po stlačení tlačidiel nič nedeje, otvorte tento program a uistite sa, že sú kódy správne. Jediné, čo musíte urobiť, je zmeniť hexadecimálne číslo, ktoré je súčasťou každého tlačidla.

Nakoniec máte funkciu, ktorá tlačí emócie na displeje 8 x 8. Využíva funkcie setRow z knižnice ovládania LED a prechádza iba vami vytvorenými poľami a podľa toho nastavuje riadky. Má dva parametre: pole pre ľavé oko a pole pre pravé oko. Môže to byť buď bajtový ukazovateľ, alebo samotné bajtové pole (t.j. názov „neutrálny“), ktoré funguje ako ukazovateľ.

Krok 4: Bonusové tipy a triky

Počas tohto projektu som sa toho určite veľa naučil a chcel by som sa tu podeliť o ďalšie tipy, ktoré platia pre tento projekt aj pre iné projekty používajúce Arduino.

• Existuje veľa online zdrojov pre Arduino a tie najužitočnejšie podľa mňa pochádzajú z webových stránok Arduino kvôli ich jasným a výstižným príkladom kódu.
• Neobjavujte koleso znova, existuje veľa súprav a vopred vyrobených dielov, ktoré môžete použiť na uľahčenie svojho projektu. Som programátor a nie strojný inžinier a ťažko som sa snažil prísť na to, ako tento robot uvediem do prevádzky, ale bolo ľahké nájsť niečo, čo sa dá kúpiť online, a implementovať to do môjho návrhu, oproti úplne novému objaveniu koleso
• Knižnice sú vašim priateľom v Arduine aj vo všetkých objektovo orientovaných jazykoch a existujú z určitého dôvodu. Spárujte to s mikrokontrolérmi a programovanie LED 8 na 8 je jednoduché. Jeden z nich som predtým naprogramoval ručne a iba jeden používa takmer každý pin v Arduine a vyžaduje tonu kódu. Veľmi chaotický a nie veľmi zábavný.
• 3D tlačiarne sú skvelé, ale nie dokonalé a je v poriadku, ak si niektoré veci musíte obrúsiť. Z tohto dôvodu by ste pri 3D tlači chceli ísť radšej do väčších rozmerov, pretože vo väčšine prípadov ho môžete trochu obrúsiť, aby vám perfektne sadol.
• Napájanie môže byť problém, pretože som myslel na spotrebu energie naozaj na poslednú chvíľu a myslel som si, že na to bude stačiť 5v batéria. Potom, zdanlivo náhodne, niekedy nefunguje motor alebo LED displej. Akonáhle som prešiel na napájací zdroj, už neboli žiadne problémy, napriek tomu, že bol vo vnútri robota objemnejší.