Arduino Mothbot: 11 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:02

Účelom tohto projektu je navrhnúť a postaviť jednoduchého robota sledujúceho svetlo pomocou dosky mikrokontroléra Arduino Duemilanove. Naozaj som sa chcel podeliť o robotický projekt, ktorý bol lacný, ľahko sa staval a mal kompletný súbor pokynov pre všetky rôzne kroky. Dúfam, že som uspel, a rád by som dostal pripomienky k ešte lepšiemu vykonaniu tohto návodu.

Konštrukcia tohto robota sa zamerala na použitie knihy „Začíname s Arduinom“od Massima Banziho a publikovanej na [makezine.com Make]. Použil som tiež kód na spustenie servov z projektu s názvom: Ako vytvoriť servo robot riadený Arduino (SERB). Arduino Mothbot je celkovo veľmi rýchly robot na stavbu. Za predpokladu, že začnete so všetkými časťami a nebudete musieť improvizovať, stavba celého projektu by mala trvať asi hodinu. To je, ak budete postupovať podľa pokynov a skopírujete kód. Ak však vytvoríte naraz iba jednu funkciu a testujete, môže tento projekt trvať podstatne dlhšie. Výhodou dlhšej trate je, že sa pravdepodobne veľa toho naučíte a užijete si aj zábavu.

Krok 1: Zhromaždite svoje súčiastky a nástroje

Zostavenie tohto robota vás bude stáť zhruba 80 dolárov na diely, ak ste nikdy predtým nič podobné nerobili. Náklady pre mňa boli výrazne nižšie, pretože mám veľa elektroniky, od ktorej sa povaľujem. Viem však, aké frustrujúce môže byť pokúšať sa riadiť pokynmi bez toho, aby som vedel, ktoré diely dostať, odkiaľ objednať a koľko všetko bude dopredu stáť, takže som všetku prácu vykonal za vás. Akonáhle budete mať všetky diely na štvorci, malo by to byť hračka. Nasledujúci odkaz na moju projektovú wiki vám poskytne úplný zoznam dielov. Zoznam dielov Arduino Mothbot

Teraz môžete chcieť získať nejaké nástroje. Pretože tento projekt využíva nepájivú dosku, môžete sa zaobísť bez veľkého množstva luxusného elektronického vybavenia. Dúfajme, že v garáži nájdete ostatné potrebné veci: 1. kliešte na ihly 2. nožnice na drôt 3. skrutkovač s plochou hlavou 4. malý krížový (4stranný) skrutkovač 5. nastaviteľný kľúč alebo 11/32 palcov šesťhranný kľúč 6. Vŕtačka 7. Vrtáky 1/16 ", 5/32" a 7/32 "8. Píla (voliteľné) 9. Ochranné okuliare Pri práci s akýmkoľvek elektrickým náradím používajte bezpečné postupy.

Krok 2: Fáza plánovania

Predtým, ako som začal s týmto projektom, pozrel som sa na Instructables na mnoho ďalších projektov. Nejaký čas som strávil aj čítaním knihy „Začíname s Arduinom“od Massima Banziho. Takmer všetko v tomto projekte je urobené z príkladu na tomto webe alebo v knihe. Projekt som navrhol týmto spôsobom v snahe sprístupniť ho začínajúcim robotikom.

Vo fáze plánovania som sa nepozrel len na hardvér a kódovanie, ale urobil som si aj domácu úlohu v oblasti elektroniky. Chcel som pre tento projekt vypracovať jednoduchú schému elektroniky, aby som mohol sledovať, čo sa deje, keď som ho staval. Na obrázku môžete vidieť rôzne komponenty, elektrické vedenia a kolíky Arduino. Našťastie je to jasný diagram a tiež ukazuje, aká jednoduchá je elektronika pre tento projekt.

Krok 3: Pripojenie serva k Arduinu

Ak sa chystáte postaviť robota, prvá vec, ktorú pravdepodobne budete chcieť vyriešiť, je rozhýbať ho. S najväčšou pravdepodobnosťou ho budete chcieť odoslať dopredu, dozadu, doprava, doľava a zastaviť ho. Ak nemôžete prísť na to, ako mu prikázať, aby sa správne pohyboval, pravdepodobne po zapojení všetkých senzorov nebudete schopní to dosiahnuť. Nasledujú kroky na pripojenie motora k Arduinu.

1. Prvá vec, ktorú musíte urobiť pri nastavovaní nepájivej doštičky, je nastavenie zeme (GND) a napájania (+6 V) pre servá. Rozhodol som sa použiť dva dlhé pásy na doske, ktoré by boli najbližšie k Arduinu. 2. Akonáhle sú uzemnené a elektrické vedenia identifikované, pripojte uzemnenie dosky Arduino k uzemňovaciemu pásu na bezspájkovej doske. Zatiaľ nepájivú dosku nepripájajte k napájaniu. 3. Každé servo má tri drôty, ktoré z nich vychádzajú. Moje majú pre každý čierny, červený a biely drôt. Čierna je pre uzemnenie, červená pre napájanie a biela je ovládací vodič. Odrežte tri prepojovacie káble pre každé servo rovnakej veľkosti (spolu teda 6). 4. Pripojte prepojovacie vodiče ku koncu servovodičov a potom každé servo k bezspájkovacej doske. 5. Teraz prepojkami prepojte uzemnenie a napájanie každého serva so zemou a napájaním nepájivej dosky. 6. Teraz pripojte riadiace vodiče z každého serva k Arduinu. Pripojte ľavé servo k digitálnemu výstupu (PWM) 3 a pravé servo k digitálnemu výstupu (PWM) 11. 7. Nakoniec pripojte uzemnenie a napájanie z batérií 4AA k uzemňovaču a napájaniu bezspájkovacej dosky. Nebojte sa, ak sa serva začnú pohybovať, keď vaše Arduino nemá napájanie alebo ešte nie je naprogramované. 8. Pomocou kódu by ste teraz mali mať možnosť poháňať motory vpred, vzad, vľavo alebo vpravo pomocou priložených funkcií.

Krok 4: Testovanie motorov

Myslím si, že je dôležité zahrnúť časť testovacieho kódu, ktorý som použil pri zostavovaní Arduino Mothbot. Ak vás zaujíma a ste ochotní venovať sa drobným prácam, myslím si, že tieto úryvky kódu budú vzdelávacie a užitočné v iných projektoch. Predtým, ako uverejním nižšie uvedený kód, chcem oznámiť, že nasledujúci text je založený na inom skvelom projekte s názvom Ako vyrobiť servo robot riadený Arduino (SERB). Pri práci na tomto pokyne som sa veľa naučil a chcem dať úver tam, kde je to potrebné.

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

Krok 5: Integrácia tlačidla zapnutia/vypnutia

Teraz možno budete chcieť zapnúť a vypnúť robota stlačením tlačidla. Samotné Arduino bude spúšťať kód v nekonečnej slučke, kým ho neodpojíte, čo môže byť dosť frustrujúce, keď zapojíte robota na stôl a začne od vás utekať! Integrácia tlačidla je skvelým krokom v tomto procese, pretože sa tiež naučíte používať tlačidlá na iné veci, napríklad na vytvorenie nárazníka na zistenie, keď robot narazí na stenu. Ako poznámku si všimnete, že som odstránil servá z spájkovacia doska pre väčšinu mojich obrázkov. Pomáha to urobiť obraz jasnejším, keď ukazujem rôzne kroky. Pred ďalšou prácou najskôr odpojte napájanie od servomotorov. Nezabudnite to urobiť vždy, keď do tohto projektu niečo pridáte. Teraz môžete chcieť svojho robota zapnúť a vypnúť, na rozdiel od toho, aby sa robot po pripojení napájania ihneď začal pohybovať. 3. Na opačnej strane bezspájkovacej platne identifikujte prúžok, ktorý bude napájať tlačidlo zapnutia/vypnutia (a neskôr senzory).4. Dlhým prepojovacím káblom pripojte napájanie (+5 V) z Arduina k prúžku, ktorý ste práve identifikovali. Pripojte dva prepojovacie vodiče k dočasnému spínaču a jeden koniec zapojte do napájania (+5 V) 6. Druhý koniec chvíľkového prepínača zapojte do menšieho pruhu v strede nepájivej dosky. Z toho istého pásu pripojte k pásiku odpor 10 K ohmov a druhý koniec do zeme8. Nakoniec spojte drôt z pásika so spínačom a odporom na jednom konci a druhý koniec umiestnite do digitálneho vstupu 7 na Arduino.9. Teraz by ste pomocou kódu mali byť schopní použiť tlačidlo na zapnutie a vypnutie robota. Ak použijete kód s diódou LED (digitálny výstup 13), uvidíte, ako sa palubná dióda LED zapína a vypína pomocou robota. Je to skvelý spôsob, ako otestovať kód Arduino, ak máte odpojené napájanie motorov.

Krok 6: Testovanie tlačidla zapnutia/vypnutia

Tento nový kód obsahuje informácie o použití tlačidla On/Off a o tom, že vstavaná LED dióda bliká.

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

Krok 7: Integrácia svetelných senzorov

Čo by to bol Mothbot Arduino, keby nemal svetelné senzory? Cieľom tohto jednoduchého projektu je vyrobiť robota, ktorého priťahuje najjasnejšie svetlo. Na to budeme potrebovať integrovať niekoľko svetelných senzorov, známych tiež ako fotoodpory.

1. Pred týmto krokom 2. znova odpojte napájanie od servomotorov. Nastavenie svetelných senzorov sa vykoná dvakrát. Je to takmer rovnaké nastavenie ako dočasný prepínač. V skutočnosti je to rovnaké nastavenie, ale tentoraz namiesto chvíľkového spínača použijete svetelný senzor (fotoodpor). 3. Pretože tento robot použije dva svetelné senzory na výber smeru jazdy, odporúča sa nastaviť každý svetelný senzor na protiľahlé strany spájkovacej dosky alebo čo najďalej od seba. 4. Pripojte jeden koniec svetelného senzora k elektrickému vedeniu (+5 V) a druhý koniec do malého prúžku v strede dosky. 5. Pripojte 10k ohmový odpor k rovnakému prúžku a druhý koniec k zemi 6. Teraz pripojte prepojovací kábel z malého prúžku (kde sú pripojené fotoodpor a bežný odpor) a zapojte druhý koniec do analógového vstupu. 7. Pripojte ľavý senzor k analógovému vstupu 0 na Arduine a pravý senzor k analógovému vstupu 1. 8. Teraz by ste mali byť schopní používať svetelné senzory na pohyb serva.

Krok 8: Konečný kód

Tu je konečný kód použitý na spustenie Arduino Mothbot. V kóde som vložil tlačové príkazy na sériový port Arduino. Ak máte Arduino pripojené cez USB port vášho počítača, mali by ste vidieť tlačové vyhlásenia, ktoré vám napovedia, ktorou cestou sa robot chystá ísť. Možno budete chcieť upraviť prahovú hodnotu senzora svetla, aby ste vyladili správanie robota. Prahová hodnota závisí predovšetkým od vašich senzorov a okolitého svetla v mieste, kde sa nachádzate.

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

Krok 9: Zostavte telo motýľa

Robot, ktorého staviate, skutočne nie je dobrý, pokiaľ sa nedokáže udržať pohromade. Z tohto dôvodu potrebuje telo. Snažil som sa urobiť všetko pre to, aby bol tento stavebný projekt čo najjednoduchší. Budete však musieť urobiť malú prácu sami, aby ste zistili správne miery. Odporúčam starú metódu „dvakrát meraj, raz strihaj “.1. Telo robota je vyrobené z malého plátu topoľového dreva, ktorý som kúpil v železiarstve, predrezaný na 6 x 24 palcov. Moju som zrezal na 6 x 8 palcov pomocou píly dodanej v železiarstve. Ďalej som vyvrtal otvory smerom k prednej časti dosky, aby som pripevnil držiaky serva pre každé servo. Na to som použil vrták veľkosti 5/32 ". 3. Vŕtal som tiež do otvoru v zadnej časti dosky pre koliesko, ktoré vyvažuje robot. Na tento účel som použil vrták veľkosti 7/32". Rozhodol som sa použiť o niečo menší vrták, aby som mohol pevne priliehať k svojmu koliesku, pretože som na jeho pripevnenie nepoužíval kombináciu matíc a skrutiek. Potom som matice a skrutky pripevnil k doske konzoly. Vykonalo sa to pomocou plochého skrutkovača a nastaviteľného kľúča. Po pripevnení držiakov som každé servo pripevnil k držiakom maticami a skrutkami. 6. Nakoniec som do celku zatlačil koliesko.

Krok 10: Výroba kolies

Kolesá boli pre mňa zložitý problém. V skutočnosti som nasadil niekoľko certifikovaných robotických kolies, ale uvedomil som si, že sú a) príliš ťažké a b) nemal som možnosť ich pripevniť k mnou vybraným servám. Vtedy som si spomenul, že som na strednej škole použil na podobný projekt vrchnáky od téglikov. Preto sme šli do obchodu hľadať vhodnú alternatívu robotického kolesa. Každé koleso je vyrobené z veka z kontajnera Ziploc Twist 'n Loc. Ďalšími dobrými viečkami sú nádoby na arašidové maslo alebo iný potravinársky tovar. Neobhajujem plytvanie jedlom, ale veko si uschovajte a možno zistíte, že má správnu veľkosť pre váš robotický projekt. Zvyšné nádoby som použil na uloženie zozbieraných častí. Prvá vec, ktorú som urobil, bolo vybrať servo roh, ktorý som chcel na kolesá. Vybral som tie, ktoré mali štyri rohy a ktoré boli súčasťou mojich serv, keď som ich kúpil. Predtým, ako urobíte čokoľvek, vyvŕtajte dieru v strede kolesa. Odporúčam to urobiť pomocou vrtáka 5/32 ". Budete to potrebovať, aby ste sa dostali k skrutke, ktorá spája klaksón so servom. 4. Teraz zaskrutkujte veko k klaksónu. Pri každom som použil štyri dodané skrutky. servo na pripojenie vrchnákov k rohom. Mohlo by byť jednoduchšie, ak do otvoru vopred vyvŕtate malé otvory ako ja. Na to som použil vrták 1/16 ". Buďte však opatrní, vŕtanie cez tento plast ťažkým vrtákom a malým vrtákom môže byť náročné.5. Teraz pripojte rohy k servám pomocou malého krížového skrutkovača Phillips (4stranný). Nakoniec omotajte gumičky okolo každého kolesa, aby ste mali väčšiu trakciu. Gumičky som dostal z produktov, ktoré som kúpil v obchode s potravinami. Dúfajme, že sa vás niekoľko povaluje.7. V tomto mieste by malo byť zmontované celé telo a kolesá.

Krok 11: Dokončenie Arduino Mothbot

So zostaveným telom a kolesami je ľahké umiestniť Arduino a nepájivú dosku len na telo robota. Uistite sa, že máte stále prístup k vstupu USB na Arduine, ak potrebujete zmeniť programovanie. Pod každú som použil čiernu elektrickú pásku, aby som ich prilepil k telu. Elektrická páska sa dá ľahko odstrániť a celkom dobre drží.1. Prilepte Arduino a nepájivú dosku k hornej časti tela robota, ktoré ste postavili. 2. Opäť pomocou pásky je dobré pripojiť držiak batérie 4AA a 9V batériu k telu. Uistite sa, že drôty dosiahnu.3. Ak ste ich predtým odstránili, pripojte servo vodiče k nespájkovanej doske. Pripojte napájanie Arduina 5. Pripojte napájanie servomotora 6. Teraz položte robota na zem a stlačte vypínač. Teraz by to malo ožiť a naháňať svetlo v miestnosti:) Ako budúci doplnkový projekt by som zaradil jednoduchý nárazníkový alebo nástenný senzor. Toto by bol prepínač, podobne ako tlačidlo On/Off používané v tomto projekte. Po stlačení tlačidla však robotovi oznámi, aby obrátil smer, odbočil doľava alebo doprava a pokračoval v programe. Akonáhle je to dokončené, tento robot by bol skvelou malou testovacou platformou pre ďalšie senzory a zariadenia.