Ардуиноға сурет салу роботы: 18 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

Ескерту: Менде бұл роботтың жаңа нұсқасы бар, ол баспа тақтасын пайдаланады, құрастыруы жеңілірек және ИҚ кедергілерді анықтайды! Оны https://bit.ly/OSTurtle сайтынан қараңыз

Мен бұл жобаны ChickTech.org үшін жасөспірім әйелдерге STEM тақырыптарымен таныстыру үшін 10 сағаттық семинарға әзірледім. Бұл жобаның мақсаттары:

• Құру оңай.
• Бағдарламалау оңай.
• Қызықты нәрсе жасады.
• Қатысушылар оны үйге жеткізіп, оқуды жалғастыра алатындай арзан.

Осы мақсаттарды ескере отырып, мұнда дизайнның бірнеше таңдауы болды:

• Бағдарламалаудың қарапайымдылығы үшін Arduino үйлесімді.
• AA батарея қуаты құны мен қол жетімділігі үшін.
• Дәл қозғалыс үшін қадамдық қозғалтқыштар.
• Реттеуді жеңілдету үшін 3D басып шығарылған.
• Қызықты нәтиже алу үшін тасбақа графикасымен қалам салу.
• Ашық көзі - сіз оны өзіңіз жасай аласыз!

Міне мен жасағым келген нәрсеге ең жақын келген робот: https://mirobot.io. Менде лазерлік кескіш жоқ және Англиядан жеткізілімге тыйым салынған. Менде 3D принтер бар, сондықтан сіз оның қайда бара жатқанын көре аласыз деп ойлаймын…

3D принтердің болмауы сізге кедергі жасамаңыз. Сіз www.3dhubs.com сайтында сізге көмектесуге дайын жергілікті әуесқойларды таба аласыз

Бұл көп еңбекті қажет етті, бірақ мен оның қалай болғанын ұнатамын. Ал мен бұл процесте көп нәрсені үйрендім. Маған сіздің ойыңызды айтыңыз!

1 -қадам: бөлшектер

Роботтарды басқарудың, басқарудың және басқарудың бірнеше әдістері бар. Сізде жұмыс істейтін әр түрлі бөліктер болуы мүмкін, бірақ мен жақсы жұмыс істеуге тырыстым:

Электроника:

• 1- Arduino UNO немесе оған балама- adafruit.com/products/50

  Adafruit - бұл АҚШ -тың түпнұсқалық Arduinos өндірісі! Оларды дереккөзден алыңыз

• 2- редукторлы 5В қадамдық- adafruit.com/products/858
• 1- ULN2803 Дарлингтон драйвері - adafruit.com/products/970
• 1- Жартылай өлшемді тақта- adafruit.com/products/64

• 12- Ерлер мен секірушілер- adafruit.com/products/1956

  Кем дегенде екеуі 6 дюйм болуы керек, қалғандары 3 дюйм болуы мүмкін

• 1- Микро серво- adafruit.com/products/169
• 1- Еркек түйреуіш тақырыбы- digikey.com/short/t93cbd
• 1- 2 x АА ұстаушы- digikey.com/short/tz5bd1
• 1 -3 x АА ұстаушы- digikey.com/short/t5nw1c
• 1 -470 uF 25В конденсатор-www.digikey.com/product-detail/kz/ECA-1EM471/P5155-ND/245014
• 1 -SPDT сырғытпасы -www.digikey.com/product-detail/kz/EG1218/EG1903-ND/101726
• 1- USB микро кабелі
• 5 - AA батареялары

Жабдық:

• 2- 1 7/8 «ID x 1/8» O-ring- mcmaster.com/#9452K96
• 1- дөңгелегі 5/8 дюймдік подшипник- mcmaster.com/#96455k58/=yskbki
• 10- М3 х 8мм табаның басы бұранда- mcmaster.com/#92005a118/=z80pbr
• 4- М3 х 6мм тегіс бұранда- mcmaster.com/#91420a116/=yskru0
• 12- M3 гайка- mcmaster.com/#90591a250/=yskc6u3D
• 2 - 1/4 дюйм 4-20 бұранданы құрайды

Басылған бөліктер (егер принтерге қол жеткізе алмасаңыз, www.3dhubs.com сайтына кіріңіз):

• https://www.thingiverse.com/thing:1091401

  • 1 x Шарикті подшипник
  • 1 x шасси
  • 2 x Дөңгелектер
  • 2 x қадамдық кронштейн
  • 1 x қалам ұстағыш / серво кронштейні
  • 1 х қалам қалам
• Мен төмен ажыратымдылықты, 100% толтыруды қолданамын және қолдау жоқ. Бұл шамамен 4 сағатты басып шығару.

Жабдықтар:

• Филлипс бұрағыш
• Ыстық желім қаруы
• Сандық мультиметр
• Өткір пышақ
• Крайола түсті маркерлер

2 -қадам: микробағдарламаны жарқылдатыңыз

Құрылысқа кіріспес бұрын, микроконтроллерге тестілік микробағдарламаны жүктеуге рұқсат етіңіз. Тексеру бағдарламасы жәшіктерге арналған, сондықтан біз олардың дұрыс бағыты мен өлшемін тексере аламыз.

1. Arduino бағдарламалық жасақтамасын www.arduino.cc/kz/Main/Software сайтынан жүктеп алыңыз
2. Arduino бағдарламалық жасақтамасын ашыңыз.

3. Қосылған ZIP файлын жүктеп алып, оны Arduino эскиз кітабының орнына ашыңыз.

   Сіз бұл орынды Arduino IDE -ден таба аласыз (немесе өзгерте аласыз): [Файл] -> [Параметрлер] -> «Эскиз кітабының орналасуы»

4. Сынақ нобайын жүктеңіз: [Файл] -> [Эскиз кітабы] -> [TIRL_Arduino_TEST]
5. USB кабелі арқылы Arduino компьютеріңізге қосыңыз.

6. Arduino IDE -де:

   1. Тақтаның түрін орнатыңыз: [Құралдар] -> [Тақта] -> Сіздің тақта түрі.
   2. Сериялық портты орнатыңыз: [Құралдар] -> [Порт] -> Әдетте соңғы тізім.
7. Эскизді көрсеткі белгішесі арқылы жүктеңіз.

Егер сізде қандай да бір проблемалар болса, көмек алу үшін www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting сілтемесін қараңыз.

3 -қадам: Қалам ұстағыш пен батарея ұстағыштары

1. Гайкаларды корпустың жоғарғы жағына салыңыз (1 -сурет). Оларды басу қажет болуы мүмкін.
2. Қалам ұстағышты шассидің жоғарғы жағына сервистік кронштейнмен орнатыңыз (2 және 3 -сурет).

3. Батарея ұстағыштарын шассидің төменгі жағына 3Mx6 мм жалпақ бұрандалармен бекітіңіз (4-сурет)

   • Arduino -ны борттық реттегіш арқылы дұрыс қосу үшін сізге кемінде 5xAA қажет. Алтысы да жұмыс істейді, сондықтан мен екі жағынан да өлшемі бар тесіктерді қосамын.
   • Сіз салмақтың дөңгелекке қарай жылжуын қалайсыз, сондықтан 3xAA артқы жағына қойыңыз.
   • Ұстағыштарды сымдарды тікбұрышты кабельдік өткізгіштерге жақын болатындай етіп бағыттаңыз.
4. Батарея сымдарын тіктөртбұрышты кабель арқылы өткізіңіз (4 -сурет).
5. Басқа батарея ұстағыш үшін қайталаңыз.

Ескертпе: Егер көрсетілмесе, бұрандалардың қалған бөлігі 3Mx8 мм табаның басы бұрандалары болып табылады

4 -қадам: Stepper Backets

1. Гайканы қадамдық кронштейнге салыңыз және оларды шассидің жоғарғы жағына бұрандамен бекітіңіз (1 -сурет).
2. Қадамды кронштейнге салыңыз және бұрандалар мен гайкалармен бекітіңіз.
3. Басқа жақша үшін қайталаңыз.

5 -қадам: құю

1. Шарикті мойынтіректі дөңгелекке салыңыз.

   Оны мәжбүрлемеңіз, әйтпесе ол бұзылады. Қажет болса, материалды жұмсарту үшін шаш кептіргішті немесе ыстық пистолетті қолданыңыз

2. Батарея ұстағышының алдындағы шассидің төменгі жағына дөңгелекті бекітіңіз.

Мен мәрмәр сияқты басқа дөңгелек заттарды сынап көрдім, бірақ тегіс және ауыр жұмыс жақсы көрінеді. Егер сізге басқа диаметр қажет болса, OpenScad файлын өңдеуге болады (https://www.thingiverse.com/thing:1052674) қолыңызда бар нәрсеге сәйкес келеді.

6 -қадам: Нан тақтасы мен ми

1. Астыңғы желімді кесіп өткір пышақпен қуат рельстерінің бірін алыңыз (1 -сурет).

   Бір рельстің сыртқы жиегінде қуаты бар (қызыл), екіншісінде теріс (көк). Мен бірінші қосымшаны сақтаймын және ол схемалар мен фотосуреттерге сәйкес келеді. Егер сіз басқасын қолдансаңыз, сымдарды сәйкесінше реттеңіз

2. Нан тақтасын шасси рельстерінің үстінен ұстап, олардың шетінен қиылысатын жерін белгілеңіз (2 -сурет).
3. Тікелей жиекті қолданып (алынатын электр рельсі сияқты) сызықтарды белгілеп, астарды кесіңіз (3 -сурет).
4. Нан тақтасын рельстер ашық желімге тиіп, шассидің үстіне қойыңыз (4 -сурет).
5. Arduino-ны шассидің екінші жағына 4-20 бұрандамен бекітіңіз (5-сурет).

7 -қадам: Конденсатор және бөлшектерді орналастыру

1. Дарлингтон драйвері мен қуат қосқышын нан тақтасына қосыңыз (1 -сурет).

   • Мен келесілерді көрсету үшін қызғылт сары нүктелерді қостым:

     • Дарлингтон жүргізушісінің 1 -пині
     • Микротіркегіштің батарея түйреуі. Қуат қосқышының «қосулы» күйі.
2. Қажет болса, конденсатор сымдарын кесіңіз (ұзындығы теріс) (2 -сурет).
3. Конденсаторды нан тақтасының жоғарғы жағындағы дұрыс рельстерге салыңыз (3 -сурет).

8 -қадам: қуат

1. Оң жақ батарея сымдарымен: қызыл сызықты қуат қосқышының бірінші түйреуішіне қосыңыз (1-сурет).
2. Қара сымды микроконтроллер мен дарлингтон чипі арасындағы бос жолға қосыңыз (1 -сурет).
3. Батареяның сол жақ сымдарымен: Қызыл сызықты басқа батареяның қара сымымен бір қатарға қосыңыз (2-сурет).
4. Қара сызықты нан тақтасының теріс рельсіне қосыңыз (2 -сурет).

5. Қуатты микроконтроллерге қосыңыз:

   1. Позитивті рельстен аккумулятордың түйреуішіне дейінгі қызыл секіргіш (сарғыш нүкте, 3 -сурет).
   2. Теріс рельстен «G» белгіленген түйреуішке дейінгі қара секіргіш (4 -сурет).
6. Батареяларды орнатып, қуатты қосыңыз (5 -сурет).
7. Сіз контроллердің жасыл және қызыл шамдарының жанғанын көруіңіз керек (6 -сурет).

Ақаулық себебін іздеу және түзету:

• Егер микроконтроллер шамдары жанбаса, дереу қуатты өшіріп, ақаулықтарды жойыңыз:

  • Батареялар дұрыс бағытта орнатылған ба?
  • Батарея сымдарының орналасуын екі рет тексеріңіз.
  • Өткізгіштердің орналасуын екі рет тексеретін қосқыш.
  • Батареялардың кернеуін тексеру үшін мультиметрді қолданыңыз.
  • Электр рельсінің кернеуін тексеру үшін көп метрді қолданыңыз.

9 -қадам: Қадамдық қуат

Енді сізде микроконтроллерге қуат бар болса, қадамға сымды қосуды аяқтайық:

1. Дарлингтонның жоғарғы сол жағындағы қара секіргішті қуат жолының теріс жағына қосыңыз (1 -сурет).
2. Сол жақ төменгі дарлингтон түйреуішінен қызыл секіргішті электр рельсінің оң жағына жалғаңыз (1 -сурет).
3. Дарлингтонның төменгі сол жақ түйреуішінен қызыл секіргішті дарлингтонның бір қатарына қосыңыз (2 -сурет).
4. Қадамның ақ JST қосқыштары үшін түйреуіштерді енгізіңіз (2 -сурет).

10 -қадам: Қадамдық басқару сигналдары

Микроконтроллер дарлингтон массивіне 5 вольтты сигнал береді, ол өз кезегінде қадамдық катушкаларға VCC береді:

1. Дарлингтон драйверіндегі жерге қосқыштың жанындағы түйреуіштен бастаңыз және апельсин, сары, жасыл және көк сымдарды осы тәртіпте орнатыңыз (1 -сурет).

2. Секіргіштерді келесі ардуино түйреуіштеріне бекітіңіз (2 -сурет):

   1. қызғылт сары - цифрлық түйреуіш 4
   2. сары - цифрлық түйреуіш 5
   3. жасыл - 6 цифрлық түйреуіш
   4. көк - сандық пин 7

3. Дарлингтонға оралып, басқалардың керісінше екінші қадамға секіруді жалғастырыңыз:

   көк, жасыл, сары және қызғылт сары (3 -сурет)

4. Секіргіштерді келесі ардуино түйреуіштеріне бекітіңіз (4 -сурет):

   1. көк - цифрлық түйреуіш 9 (түйреуіш 8 соңғы рет серво үшін пайдаланылады).
   2. жасыл - сандық түйреуіш 10
   3. сары - сандық түйреуіш 11
   4. қызғылт сары - сандық штырь 12

11 -қадам: Қадамдық катушкалы қосылыстар

Степпердің ақ JST қосқыштары түйреуіштің жоғарғы бөлігіне бекітіледі. Қызыл сым - бұл қуат, және біз бұрын орнатқан қызыл қуат секіргіштеріне сәйкес келуі керек (1 -сурет).

Барлық түстер дарлингтонның қарама -қарсы жағындағы микроконтроллер секіргіштеріне сәйкес келуі керек, жасылдан басқа, ол қызғыш сымға сәйкес келеді (2 -сурет).

12 -қадам: Серво

1. Серво мүйізін серво сағат тілінің бағытымен тоқтағанша және мүйізді көлденең күйде орнатыңыз (1 -сурет).
2. Серваны ұстағышқа бекітіңіз, ал мүйіз оң жақ қадамға бағытталған (1 -сурет).
3. Серво коннекторына қоңыр (жер), қызыл (5В қуаты) және ақ (сигналдық) секіргіштерді бекітіңіз, бұл серво сымының түстеріне сәйкес келеді (2 -сурет).
4. Қуат пен жерге секіргіштерді жерге және Arduino -дағы 5В -ге қосыңыз (3 -сурет).
5. Ақ сигнал сымын Arduino Digital Pin 8 -ге қосыңыз (4 -сурет).

13 -қадам: Дөңгелектер

1. Резеңке сақинаны дөңгелектің шетіне қойыңыз (1-сурет).

2. Егер хабтың оське бекітілуі бос болса, оны орнында ұстау үшін 3M бұрандасын қолдануға болады (2 -сурет).

   Оны тым қатты тартпаңыз, әйтпесе сіз пластикті алып тастайсыз

14 -қадам: тестілеу

Сіз микробағдарламаны 2 -қадамда жүктеп алдыңыз деп үміттенеміз. Егер жоқ болса, қазір жасаңыз.

Сынақ микробағдарламасы шаршыны бірнеше рет салады, осылайша біз бағыт пен дәлдікті тексере аламыз.

1. Роботты тегіс, тегіс, ашық жерге қойыңыз.
2. Қуатты қосыңыз.
3. Роботтың төртбұрыш салғанын бақылаңыз.

Егер сіз микроконтроллерде шамдарды көрмесеңіз, 8 -қадамдағыдай кері қайтып, қуатты өшіріңіз.

Егер сіздің робот қозғалмаса, 9 -қадамда Дарлингтон драйверінің қуат қосылымын екі рет тексеріңіз.

Егер сіздің робот тұрақсыз қозғалса, 10 -қадамда микроконтроллер мен дарлингтон драйверінің түйреуіш қосылымын екі рет тексеріңіз.

15 -қадам: калибрлеу

Егер сіздің роботыңыз шамамен шаршыда қозғалса, онда қағазды қойып, оған қалам қою керек.

Дөңгелектің диаметрін (1 -сурет) және доңғалақ табанын (2 -сурет) миллиметрмен өлшеңіз.

Кодтағы калибрлеу параметрлері:

өзгермелі дөңгелек_диа = 63; // мм (ұлғаю = спираль шығу)

өзгермелі доңғалақ базасы = 109; // мм (ұлғайту = спираль) int steps_rev = 128; // 128 редуктор үшін 128, 64x редуктор үшін 512

Мен дөңгелектің диаметрі 65 мм болатын өлшеуіштен бастадым, және сіз қораптарды әр қадам сайын сыртқа немесе сағат тіліне қарай айналдыра аласыз (3 -сурет).

Ақырында мен 63 мм мәнге жеттім (4 -сурет). Көруге болады, редуктордың әсерінен әлі де белгілі бір қате бар. Қызықты нәрсе жасауға жеткілікті жақын!

16 -қадам: Қаламды көтеру және төмендету

Біз серво қостық, бірақ онымен ештеңе істемедік. Бұл қаламды көтеруге және түсіруге мүмкіндік береді, сондықтан робот суретсіз қозғала алады.

1. Қаламның жағасын қаламға қойыңыз (1 -сурет).

   Егер ол бос болса, оны орнына бекітіңіз

2. Серво тұтқасы төмен түскенде қағазға тиетінін тексеріңіз.
3. Қағазды көтергенде ол тиіп кетпейтінін тексеріңіз.

Серво бұрыштарын мүйізді алып тастап, оны қайта орналастыру арқылы немесе бағдарламалық қамтамасыз ету арқылы реттеуге болады:

int PEN_DOWN = 20; // қалам төмен түскенде серво бұрышы

int PEN_UP = 80; // қалам жоғары болған кезде серво бұрышы

Қаламдық командалар:

penup ();

pendown ();

Егер сіз әр түрлі қалам өлшемдерін қолданғыңыз келсе, қалам ұстағышын (www.thingiverse.com/thing:1052725) және қалам жағасын (www.thingiverse.com/thing:1053273) дұрыс диаметрмен өзгертуге тура келеді.

17 -қадам: Көңілді болыңыз

Сіз тым көп қарғыс сөзсіз осы уақытқа дейін жасадыңыз деп үміттенемін. Нұсқауларды жақсарту үшін маған немен күрескеніңізді айтыңыз.

Енді барлауға уақыт келді. Егер сіз тест эскизіне қарасаңыз, мен сізге стандартты «тасбақа» командаларын бергенімді көресіз:

алға (қашықтық); // миллиметр

артқа (қашықтық); сол жақ (бұрыш); // оңға градус (бұрыш); penup (); pendown (); орындалды (); // батареяны үнемдеу үшін қадамды босатыңыз

Бұл командаларды қолдана отырып, сіз қар түйіршіктерін салудан немесе өз атыңызды жазудан бастап кез келген нәрсені жасай аласыз. Егер сізге жұмысты бастау үшін көмек қажет болса, мынаны қараңыз:

• https://code.org/learn
• https://codecombat.com/

18 -қадам: Басқа платформалар

Бұл роботты a көмегімен жасауға бола ма?

Иә! Бұл платформа өте икемді. Сізге тек шассиді өзгерту қажет.

Мен мұны Raspberry Pi (1-сурет) және Adafruit Trinket көмегімен жасадым (www.instructables.com/id/Low-Cost-Arduino-Compatible-Drawing-Robot/) (2-сурет).

Маған не ойлап тапқаныңызды айтыңыз!