Simpleng "Robot Kit" para sa Mga Club, Teacher Makerspaces Etc .: 18 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Ang ideya ay upang bumuo ng isang maliit, ngunit napapalawak, kit para sa aming mga kasapi ng "Middle TN Robotic Arts Society". Plano namin ang mga pagawaan sa paligid ng kit, lalo na para sa mga kumpetisyon, tulad ng pagsunod sa linya at mabilis na paglalakbay.

Isinama namin ang isang Arduino Nano dahil sa maliit nito, malaki pa rin ang bilang ng I / O. Sa pagdaragdag ng isang Breakout board, ang lahat ng mga pin ay madaling ma-access at Servo-friendly. Nag-ditched kami ng mga karaniwang baterya at nag-opt para sa isang 3350mAh Power Bank na may kasamang isang USB singilin ang cable at katayuang LED power. Ang USB cable ay dumoble bilang programming cable. Dalawang Patuloy na servos ng Pag-ikot para sa pagmamaneho upang mabilis at madali ang pag-ikot ng mga tagabuo. Pinapayagan ka ng isang maliit na breadboard na mabilis at madaling prototype. 3mm Ang mga butas ay nilalagay ang perimeter ng board upang payagan kang magdagdag ng mga bahagi.

Para sa aming mga miyembro ng club ibinebenta namin ang kit AT COST at dapat kang dumalo upang makakuha ng isa. Talagang nawawalan kami ng pera kung isinasaalang-alang mo ang oras na kinakailangan upang mag-disenyo, bumuo ng isang kurikulum, gawin ang mga bahagi (3D na pagpi-print, Laser cutting atbp) at i-kit ang lahat ng ito. Nakuha namin ang aming kit na nagkakahalaga ng $ 29.99. Maaari mong makuha ang presyong ito nang mas mababa kung nag-order ka ng mga bahagi na may mas mahabang oras ng pagpapadala. Napagtanto namin na hindi ito ang pinakamurang kit doon, ngunit binibigyang diin namin ang pagdating ng isang bagay na madaling buuin at napapalawak na hindi tumatagal ng mga araw na magkakasama. Sa katunayan, ang kit na ito ay dapat tumagal ng mas mababa sa isang oras upang lumipat.

Mga gamit

Pangunahing Mga Bahagi:

• Arduino Nano
• Battery Power Bank
• Robot Frame
• Mga SliderM-F Jumper
• Ultrasonic Sensor
• Qty 3 - 3mmx10mm 3m Screws na may Nuts
• Qty 3 - 3mmx3mm spacer
• Qty 2 - Patuloy na Pag-ikot SF90R Servo
• Qty 2 - Mga Gulong 52ish mm Mga Gulong
• Qty 4 - 6 "Zip Ties (Kunin ang mga manipis tungkol sa 3.5mm ang lapad) Ang variety pack mula sa Harbour Freight ay gumagana nang maayos.
• Mini Breadboard
• Arduino Nano Shield

Opsyonal:

Balot ng cable

Mga tool:

• Panghinang na bakal upang maghinang ang mga header sa Nano
• Pandikit Baril
• Pangunahing distornilyador

Hakbang 1: Frame

Upang matulungan ang mabilis na pagpunta ng mga tagabuo, nag-ukit kami ng isang balangkas na may teksto sa bawat panig ng frame upang ipahiwatig kung saan dapat mailagay ang mga bahagi.

Napalad kami na may access sa laser cutter. Kung hindi mo ginawa, iminumungkahi namin ang pag-abot sa mga lokal na gumagawa upang makita kung mayroon silang isa na maaari mong gamitin o kung nais nilang gupitin ang frame para sa iyo.

Maaari ding magamit ang isang 3D printer upang mai-print ang base. Isinama namin ang SVG at STL para magamit mo sa alinman.

Gumamit kami ng 3mm acrylic para sa aming mga kit. Maaari kang gumamit ng iba pang media tulad ng kahoy, karton, foam board, atbp.

Hakbang 2: Ihanda ang Arduino

Upang gawing mas madaling maghinang ang mga header sa Arduino, ipasok ang mga header ng lalaki sa kalasag ng Arduino. Ihanay ang Arduino Nano kasama ang mga header. Tandaan ang mga marka sa pisara kumpara sa kalasag. Solder lahat ng mga pin up at tapos ka na.

Hakbang 3: I-mount ang Arduino Shield

1. Pantayin ang 3 dilaw na mga spacer gamit ang precut o 3D na naka-print na mga butas ng Arduino.
2. Gamitin ang M3x10 screws at nut upang ikabit ang Arduino Shield. Snug, hindi masikip. Kung nag-aalala ka tungkol sa pag-loos ng mga tornilyo, magdagdag lamang ng isang hawakan ng mainit na pandikit sa dulo ng nut. Huwag mag-alala tungkol sa ika-4 na butas sa kalasag, dahil hindi ito kakailanganin at makagambala sa Power Bank sa paglaon sa pagbuo.

Hakbang 4: I-mount ang Mga Servos

1. Tandaan ang oryentasyon ng balangkas ng Servo sa frame. (Hindi ipinakita sa 3D na naka-print na bersyon ngunit sanggunian ang mga larawan)
2. I-thread ang dalawang kurbatang zip sa pamamagitan ng mga parihabang puwang na may ulo ng Zip Tie sa tuktok na bahagi ng frame.
3. Ipasok ang servos at patakbuhin ang wire harness sa pamamagitan ng mga parihabang puwang patungo sa likuran. Mas higpitan ang Zip Ties ng mahigpit. Kung ang pakiramdam ng servo ay hindi ligtas, maaari kang magdagdag ng kaunting mainit na pandikit sa mga gilid kung saan hinahawakan ng mga servo ang frame.

Hakbang 5: Pag-mount ng Power Bank

1. Patakbuhin ang isang Zip Tie sa pagitan ng lokasyon ng Arduino at Breadboard sa oryentasyong ipinakita gamit ang ulo ng Zip Tie sa tuktok na bahagi. Panatilihing maluwag.
2. Patakbuhin ang isang Zip Tie sa likuran. Panatilihing maluwag.
3. I-slide sa Power Bank at higpitan ang Zip Ties nang mahigpit. Tandaan ang oryentasyon.

Tandaan: Gumagamit kami ng 3D naka-print na "slider" para sa harap, nakikita sa mga imahe. Gayunpaman, nalaman namin na nagdudulot ito ng labis na alitan, kaya't baka gusto mong mag-eksperimento sa iba pang mga ideya tulad ng isang takip ng bote, glider ng plastik na kasangkapan, atbp.

Hakbang 6: Mga Gulong

Gumamit kami ng isang laser cutter upang i-cut ang aming mga gulong mula sa EVA foam. Maaari mong gamitin ang anumang gusto mo. Mga takip mula sa mga garapon, naka-print na 3D, mga lumang gulong ng laruan, atbp Subukang maghanap ng mga gulong na humigit-kumulang na 52mm ang lapad.

1. Siguraduhin na ang gitna ng iyong gulong ay may isang pambungad upang payagan ang maliit na tornilyo ng ulo ng phillps upang mai-mount ang paikot na sungay ng servo.
2. Itaas ang servo sungay na kasama ng iyong mga servo at pandikit sa mga gulong. Mag-ingat na huwag makakuha ng pandikit sa butas ng gitna at panatilihin ang gulong kahit na may servo sungay upang mabawasan ang wobble.
3. Gamit ang maliit na tornilyo ng phillips ikabit ang mga gulong sa mga servos. Hindi masikip.

Hakbang 7: Breadboard

Balatan ang pag-back off sa breadboard. Pantayin ang pag-ukit sa tuktok ng frame at ilakip. Kung gumagamit ng naka-print na frame na 3D, gamitin ang parihabang recess na bahagi ng print.

Hakbang 8: Oras upang Kumilos

Wire up ang SERVOS upang lumipat.

1. Ikabit ang wire harness mula sa kaliwang servo (Servo sa kaliwa kung ang pagtingin mo mula sa likuran) sa Pin 10 gamit ang orange wire na pinakamalapit sa Arduino.
2. Ikabit ang wire harness mula sa kanang servo (Servo sa kanan kung ang iyong pagtingin mula sa likuran) hanggang sa Pin 11 gamit ang orange wire na pinakamalapit sa Arduino.

Hakbang 9: Add-On: Pagbibigay ng Iyong Bot ng Paningin

Ngayon kailangan naming magdagdag ng isang bagay upang maiwasang tumakbo ang bot sa mga bagay. Gamitin ang sensor ng Ultrasonic. Ikabit ang sensor sa Breadboard tulad ng ipinakita sa larawan.

* Sanggunian ang diagram ng mga kable nang higit pa sa itinuro sa kung paano mag-wire up.

Hakbang 10: Idagdag - Sa: Pagtuklas ng Border Sa pamamagitan ng IR Sensor

Upang maiwasan ng iyong bot ang pagbagsak sa gilid ng isang mesa, arena atbp magdagdag tayo ng isang sensor ng linya. Gumagamit kami ng isang QTR-MD-06RC Reflectance Sensor Array. Nakaharap ang anim na infrared emitter / detector at sukatin ang distansya mula sa ibabaw pabalik sa sensor.

Upang idagdag ang sensor grab ang 4 maliit na 2mm screws, ang IR sensor standoff (Smiley Face). Sanggunian ang mga larawan para sa tamang oryentasyon.

* Sanggunian ang diagram ng mga kable nang higit pa sa itinuro sa kung paano mag-wire up.

Hakbang 11: Programming - Pag-setup

I-download ang Arduino Software.

Sundin ang karaniwang mga tagubilin.

Kapag na-install mo na ito, buksan ang software at i-setup para sa isang Arduino Nano. Maaari itong mag-iba sa pagitan ng iba't ibang mga tagagawa ngunit kung mayroon ka nito mula sa listahan ng mga bahagi:

1. Buksan ang "Mga Tool"
2. Piliin ang "Arduino Nano" bilang uri ng Lupon
3. Piliin ang Atmega328P (Old Bootloader) bilang uri ng Processor
4. Ikonekta ang Arduino Nano gamit ang Micro USB cable na kasama sa iyong charger sa anumang USB port sa iyong PC. Kung nakakuha ka ng isang error tulad ng "Hindi kilalang Device" maaaring kailanganin mong i-install ang mga tamang driver. Tingnan ang bahagi ng Addendum ng itinuturo na ito upang makatulong.

Hakbang 12: Pangkalahatang-ideya ng Code para sa Ultrasonic Sensor

Napaka basic ng code at gumagamit ng dalawang library - Servo.h at NewPing.h. Ang Servo.h ay isang built in library na ibinigay ng Arduino foundation at ginagamit upang makontrol ang mga signal ng PWM (pulse width modulated) sa bawat isa sa mga servos. Ang sanggunian sa silid-aklatan na ito ay matatagpuan dito:

Ang NewPing.h, tulad ng nabanggit dati, ay isang library ng 3rd party ni Tim Eckel. Ginagamit ito upang bigyan kami ng isang simpleng interface sa mundo ng pagsukat batay sa oras. Ang sanggunian sa silid-aklatan na ito ay matatagpuan dito:

Para sa pag-set up na ito lumikha kami ng isang pangunahing pasulong, kaliwa, kanan, ulitin ang halimbawa. Nais naming bigyan ang aming mga kasapi ng isang panimulang punto na magpapakita kung paano gamitin ang parehong ultrasonic sensor at dalawang tuluy-tuloy na mga server ng pag-ikot (isa sa kabaligtaran ng iba pa). Sa aming loop, ang robot ay nag-i-scan nang maaga at kung malinaw na patuloy na sumusulong. Gayunpaman, kung nadarama na ito ay malapit at bagay (ang oras ng ping ay mas maikli kaysa sa aming napiling minimum), pagkatapos ay tumitigil ito, lumiliko sa kaliwa, ini-scan, lumiliko sa kanan, muling ini-scan, at papunta sa direksyon na mas bukas.

Maaari mong mapansin na ang bawat isa sa dalawang servo ay binibigyan ng iba't ibang mga utos para sa pasulong - ito ay dahil ang mga servo ay naka-mount sa tsasis na nakaturo sa kabaligtaran ng mga direksyon. Dahil dito, ang bawat servo ay kailangang lumipat sa kabaligtaran ng mga direksyon para sa bot na sumulong na taliwas sa isang bilog. Ang totoo ay totoo kung nais mong lumipat ng baligtaran.

Ang halimbawang ito ay nagpapakita ng napakahalagang pag-iwas sa balakid ngunit maaaring napabuti. Halimbawa ng "takdang-aralin" para sa iyo ay maaaring gawin ang isang buong degree degree na walisin ang lugar sa pagsisimula at piliin ang pinaka-bukas na landas. I-scan ang mas malawak mula sa gilid patungo sa gilid at tingnan kung ang bot ay nakakakuha ng "boxed in". Pagsamahin sa iba pang mga sensor upang malutas ang isang maze.

Hakbang 13: Pangkalahatang-ideya ng Code para sa Pagsunod sa Linya Gamit ang SUMO Code

Malapit na.

Hakbang 14: Programming - Mga Aklatan

Magsimula sa pamamagitan ng pagtiyak na na-install mo ang tamang mga aklatan.

Para sa Servos dapat na isang default ang library ng Servo.h.

Para sa Ultrasonic Sensor HC-SR04:

1. Sa software pumunta sa Sketch> Isama ang Library> Pamahalaan ang Mga Aklatan.
2. Maghanap para sa "NewPing" ni Tim Eckel.
3. Piliin ang pinakabagong bersyon at i-install.

Para sa QTR-MD-06RC Reflectance Sensor Array:

1. Sa software pumunta sa Sketch> Isama ang Library> Pamahalaan ang Mga Aklatan.
2. Maghanap para sa "QTRSensors" ni Pololu.
3. Piliin ang pinakabagong bersyon at i-install.

Hakbang 15: Programa

1. Para lamang sa Ping Sensor i-download ang MTRAS_Kit_Ping_Sensor_1_18_20.ino file.
2. Para sa Line Sensor na may Ping Sensor na naka-program para sa SUMO i-download ang MTRAS_Kit_Sumo_1_18_2020.ino file.
3. I-plug ang iyong Arduino sa pamamagitan ng USB.
4. Piliin ang COM port (Tingnan ang larawan). Maaaring magkakaiba ang iyong COM port.
5. I-click ang check mark upang matiyak na walang mga error.
6. Kung ang lahat ay nag-check out mag-click sa kanang arrow upang i-download ang programa sa Arduino.
7. Kapag kumpleto na idiskonekta ang USB cable at isaksak sa Power Bank.

Hakbang 16: Diagram ng Mga Kable

Gamitin ang sumusunod na imahe upang i-wire ang iyong robot.

• Para sa Ultrasonic sensor gumamit ng m-f jumper wires.
• Para sa sensor ng linya gamitin ang m-m jumper wires.
• Para sa mga Servos maaari mong mai-plug ang konektor ng 3 pin nang direkta sa mga pin.

Hakbang 17: Binabati kita !!! Bumuo ka ng Robot

Para sa code na Ultrasonic ang robot ay dapat magsimulang lumipat. Kailan man may maramdaman ang isang bagay sa loob ng 35cm hihinto ito, lumipat sa kaliwa at kumuha ng mabilis na pagsukat, pagkatapos ay lumipat sa kanan at gawin ang pareho. Tinutukoy nito kung aling panig ang may pinakamataas na distansya at gumagalaw sa direksyong iyon.