Kako izgraditi ProtoBot - 100% open source, super jeftin, obrazovni robot: 29 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

ProtoBot je 100% open source, pristupačan, super jeftin i jednostavan za izradu robota. Sve je otvorenog koda-hardver, softver, vodiči i kurikulum-što znači da svatko može pristupiti svemu što mu je potrebno za izradu i korištenje robota.

To je sjajan način za naučiti osnove lemljenja, elektrotehnike i programiranja.

Ovaj Instructable pokriva kako izgraditi jedan, od gole ploče, komponenti i 3D ispisanih komada, do potpuno sastavljenog (i nadamo se funkcionalnog!) ProtoBot -a.

(Ako želite saznati više o ProtoBot -ovima općenito i/ili Projektu ProtoBot, posjetite https://theprotobotproject.wordpress.com ili ProtoBots Github, na

PDF verziju ovog vodiča možete pronaći i na

Korak 1: Opskrba: Dijelovi

Kad budete spremni za početak, evo što vam je potrebno. Količine su za 1 robota.

Dijelovi: (Veza #1 je eBay, #2 je AliExpress, obično jeftinije)

• 2 x N20 motori, 300 o / min, 12V (veza, veza)
• 1 x Arduino Nano (veza, veza)
• 2 x plastična kotača, 39 mm, rupa od 3 mm (lot 10: žuta, žuta, ružičasta veza)
• 2 x taktilni krajnji prekidači (veza 10 komada)
• 2 x 220 Ohm otpornika (100 komada: veza, veza)
• 4 x 10K otpornika (100 komada: veza, veza)
• 1 x upravljački program motora L293D (veza, veza)
• 2 x TCRT5000L IC senzor (10 komada: veza, veza)
• 7 x DuPont žensko-ženska žica (40 komada: veza, veza)
• 1 x 9V isječak za bateriju (10 komada: veza, veza)
• 18 x igle za zaglavlje (200 komada: veza, već savijena veza za 90 stupnjeva)
• 32 x igle za ženski zaglavlje (400 komada: veza, veza)

Količine se odnose samo na oglase na kojima se prodaje pojedinačna stavka (Arduino i motori), budući da je sve ostalo u rinfuzi, a vi ćete imati dodatne dodatke. Kada oglasi prelaze potrebnu količinu, obično je jeftinije kupiti na veliko nego pojedinačne stavke. Ne žalim se!

Još jedna stvar: sve ovdje dolazi iz Kine, pa stoga otprema obično traje mjesec dana, a ponekad i dva u ekstremnim slučajevima. Međutim, nikad mi se nije dogodilo da se nešto na kraju pojavi.

Korak 2: Potrošni materijal: dijelovi (ostatak)

Ali čekaj! Ima još!

Još vam je potrebno još nekoliko dijelova, naime, 3D ispisani dijelovi, pločica, baterija i "Fast Hook and Loop Fastner" (poput čičaka, na primjer) za bateriju.

• Ubrzivač kuke i petlje (eBay Link, jedan metar materijala)
• Baterija (eBay Link, ali samo je kupite u trgovini)

3D ispisani dijelovi:

• STL datoteke nalaze se na
• Kad idete na ispis, promijenite im veličinu na 105%, a ispunu promijenite na 30%. Nosači nisu potrebni, vi određujete trebate li splav. Antene se mogu lakše uklopiti na senzore udara ako su malo veće.

Matična ploča:

Ako želite sami pokušati s urezivanjem, samo naprijed. Sve što trebate trebate je na

Što sam učinio (lakši način, ako već nemate stvari):

• Koristio sam www.pcbway.com i oni će vam omogućiti da napravite 5 komada za 5 USD, ne računajući dostavu. Kad napravimo 20 -ak komada za STEM kampove, to košta oko 24 USD, uključujući dostavu.
• Otvorite račun s njima, prenesite zip datoteku gerber i dobit će vaš željeni broj ploča.

Korak 3: Opskrba: Alati

Ovo je vjerojatno već ono što imate, ali svejedno ću ovdje dati veze.

Alati: (Veze na Amazon)

• Lemilica (7 USD na Amazonu, ali koristili smo ih u kampovima i jako sam impresioniran, nadmašuju 25 dolara Wellera koje imamo.)
• Lemilo (dolazi s željezom od 7 USD, tako da vam sada ne treba, ali ovo će vam trajati zauvijek)
• Ruke za pomoć (Nije potrebno, nisam si još kupio ništa, ali zasigurno olakšavaju život)
• Lemni sisalj (stvarno korisno ako nije začepljeno)
• Čistač od mjedene vune (za održavanje željeznog vrha u dobrom stanju)
• Držač lemilice (da slučajno ne položite ruku na glačalo)
• Škare za žice (trebat će vam ove)
• Strojevi za skidanje žica (možete i bez toga, ali oni znatno olakšavaju život)
• Igle za kliješta (nisu apsolutno potrebne, ali lijepe)
• Pištolj i ljepilo za vruće ljepilo visoke temperature (CA ljepilo ili nešto drugo također može djelovati)

Konzervativni trošitelj možda odmahuje glavom zbog ove velike gomile alata koje treba kupiti, ali imajte na umu- svaki od ovih alata, ako se pravilno brine, trajat će godinama, a može se koristiti i za razne stvari, osim izrada malih robota. (S obzirom na to, osjećam te!)

Korak 4: Sklop senzora motora i udarca: Izrežite, ogolite i pokosite žice

Počnimo sa žicama za osjetnike udara i motore. Morat ćete postaviti lemilicu i radno mjesto za lemljenje, a možda ćete poželjeti i neki oblik ventilacije. Mali, mali ventilator je lijep.

1. Odvojite 2 seta od 4 žice od ženskih do ženskih kratkospojnika.
2. Rezačima žice režite ih u sredini svakog seta.
3. Pomoću skidača skinite oko 5 mm ili 1/4 izolacije s krajeva žica.
4. Odvojite krajeve žice, a zatim uvijte pojedinačne bakrene niti kako bi bili uredni.
5. Zakačite svaki kraj žice držeći kalajisano željezo na vrhu žice, dok žicu nanosite na lemljenje.

Kad završite, trebali biste imati 4 seta od po 2 žice, s 2 pokositrene žice na jednom kraju i 2 ženska konektora na svakom kraju.

Korak 5: Sklop senzora motora i udara: Lemljeni motori i senzori

Držite lemilicu uključenu jer još nismo dovršili …

1. Za svaki set žica savijte kalajisane krajeve za 180 stupnjeva.
2. Umetnite krajeve žica u jezičke konektora na motorima i senzore udara, kao što je prikazano na slikama.
3. Nekako učvrstite motore i senzore.
4. Pomoću kalajanog željeza lemite žice na jezičke konektora.

Korak 6: Sklapanje IR senzora: Izrežite, ogolite i pokosite

Sa vašim motorima i senzorima udara, vrijeme je da prijeđete na IR senzore.

• Odvojite set od 3 žensko-ženske žice.
• Prerežite ih na pola.
• Skinite oko 5 mm ili 1/4 inča izolacije s krajeva.
• Kalajite žice držeći ih na lemljenju, a zatim nanesite kalajano željezo.

Kad završite, trebali biste imati 2 seta od 3 žice s ženskim konektorima na jednom kraju, a kalajisani završeci žica na drugom.

Korak 7: Sklapanje IR senzora: Pripremite senzore

Ovo je vjerojatno najteže lemljenje koje ćete morati napraviti. Ne žurite!

1. Odrežite dodatne vodiče škarama, ostavljajući otprilike 5 mm ili 1/4 inča izložene od plastičnog kućišta senzora.
2. Na temelju slike odredite orijentaciju senzora.
3. Savijte GND kabel za plavu LED diodu kako biste kontaktirali GND kabel crne LED diode.
4. Osigurajte senzore, a zatim pomoću lemilice napravite lemnu vezu između GND kabela koje ste spojili.

Korak 8: Sklapanje IC senzora: Lemljene žice

Sada smo spremni za spajanje žica na IC senzore.

1. Odvojite krajeve žica tako da imate odvojene žice odvojene oko 2,5 cm ili 1 inč.
2. Počnite redom lemiti žice na svaki od 3 vodiča senzora.
3. Ako koristite maskirnu traku poput mene, kad završite s jednom stranom, okrenite senzor i lemite s druge strane.

Napomena: Budući da su DuPont žice nasumično obojene, nije se lako pridržavati konvencije boja, pa bih samo preporučio da budu usklađene između parova senzora. Obično ih pokušavam raditi redom, s GND, Sense, a zatim +5V, pri čemu je najtamnija završna boja GND.

Korak 9: Sastavite kabel baterije

Na kraju, ali ne i najmanje važno, morat ćemo zajedno lemiti kabel baterije.

• Uzmite posljednje 2-pinske duljine muških zaglavlja, a zatim gurnite plastični dio razdjelnika dolje otprilike do sredine iglica.
• Kleštima savijte jednu stranu pod kutom od 90 stupnjeva.
• Nekako ga učvrstite (upotrijebio sam komad pjene, a zatim dodao maskirnu traku kako bi zaglavlja ostala na mjestu kada se pjena otopi).
• Zakačite svaki pin, tako da će žice biti lako lemiti.
• Provjerite je li polaritet ispravan (crveno = +, crno = -), lemite priključak baterije na pinove.

(Ako vam konektori za baterije ne dolaze unaprijed ogoljeni i kalajisani, morat ćete to učiniti.)

Gledajući unatrag, možda bi bilo dobro staviti mali komad termoskupljajuće cijevi preko spoja između žica i zaglavlja.

Korak 10: Odmorite se

Sada kada ste dovršili senzore i motore, dobra je ideja da napravite pauzu. Sastavio sam hrpu dijelova za ProtoBots i još uvijek moram povremeno praviti pauze.

Dok se odmarate, iskoristite priliku i očistite sve sitne dijelove metalne i žičane izolacije na svom radnom prostoru. Zatim udahnite malo svježeg zraka i popijte si nešto osvježavajućeg pića.

Kad se osjećate dovoljno osvježeni, slobodno nastavite!

Korak 11: Sastavite Arduino

Idemo dalje s tim, počevši od sastavljanja Arduina.

• Izvadite Arduino iz plastične vrećice u kojoj je došao
• Pronađite dva 15-pinska zaglavlja duljine i umetnite ih, kratkom stranom prema gore, u Arduino, kao što je prikazano.
• Umetnite arduino u ploču kako biste bili sigurni da zaglavlja ostaju pod pravim kutom tijekom lemljenja.
• Počevši od uglova, lemite svaki pin na Arduino.

Kad završite, provjerite ima li lemljenja koja spajaju dvije igle. Da biste uklonili višak lema, samo ga otopite glačalom u sredini, a zatim ga povucite natrag od igala. Ako to ne uspije, pokušajte usisati višak lemilicom.

Primijetit ćete da nisam lemio set od 6 pinova- to su ICSP pinovi koji se koriste za programiranje bez USB-a. Ne trebaju nam za ProtoBot, ali ih možete odabrati lemljenjem, ako želite.

Korak 12: Sastavite ploču: skupite dijelove

Trebali biste imati sve dijelove koji su vam potrebni za ploču, ali odvojite trenutak da ih prikupite u količinama koje su vam potrebne.

• 1 x ProtoBotBoard
• 1 x Sastavljeni Arduino Nano
• 2 x 220 ohmski otpornici
• 4 x 10K otpornici
• 1 x 14 pinova muških zaglavlja zaglavlja
• 2 x 15 pinova ženskih zaglavlja zaglavlja
• 1 x 2 pina duljine ženskih zaglavlja zaglavlja
• 1 x čip upravljačkog programa motora L293D

Za rezanje ženskih zaglavlja koristim škare za žice i pričvrstim ih na dodatnu iglu. Morat ćete žrtvovati iglu za svaki rez, ali ionako bi vam trebalo ostati dosta.

Korak 13: Sastavite ploču: Lemljene ženske igle zaglavlja

Možete preskočiti igle ženskog zaglavlja ako želite, ali olakšava ponovnu uporabu Arduina ili rješavanje problema u slučaju da nešto pođe po zlu.

1. Umetnite Arduino u igle ženskog zaglavlja. (U ovom slučaju koristimo ga samo da bismo ih uskladili)
2. Umetnite sklop Arduino/zaglavlja zaglavlja u ploču i pričvrstite ga na ploču.
3. Počevši od kutnih igala, zalemite igle ženskog zaglavlja na ploču.

Korak 14: Sastavite ploču: Čip pogona lemnog motora

Vrijeme je za lemljenje vozača motora!

1. Umetnite upravljački program motora u ploču, s urezom na vrhu čipa poravnatim s razmakom u obrisu ploče.
2. Učvrstite ga ljepljivom trakom.
3. Lemite svaku iglu, počevši od onih u kutu, pa nastavljajući do ostatka.

Korak 15: Sastavite ploču: Lemite 10K otpornike

Kad završite s upravljačkim programom motora, prijeći ćemo na 10K otpornike.

1. Pronađite 4 10K otpornika. Mogle bi biti plave ili preplanule boje, ali ovisno o tome, trebale bi odgovarati trakama boja na dijagramu.
2. Savijte elektrode na svakom otporniku pod kutom od 90 stupnjeva prema dolje.
3. Umetnite svaki od 4 otpornika u mjesta označena sa "10K" na ploči.
4. Pomoću ljepljive trake pričvrstite ih na ploču (ili samo savijte vodove, ali ljepljiva traka radi bolje).
5. Spajajte svaki, pazeći da ne ispunite ostale rupe oko njih.
6. Kad završite, odvojite dodatni kabel iznad lemnog spoja, a zatim uklonite maskirnu traku.

Napomena: Rijetko sam imao problema s tim, ali ponekad odsijecanje kabela nakon lemljenja može prekinuti tragove na ploči, što se obično ne može popraviti. Čuvaj se!

Korak 16: Sastavite ploču: Lemite otpornike od 220 ohma

Sada napravimo otpornike od 220 ohma.

1. Kao i kod 10K otpornika, 220 mogu biti preplanuli ili plavi, samo pazite da odgovaraju trakama boja, kao što je prikazano na dijagramu.
2. Savijte elektrode pod 90 stupnjeva, a zatim ih umetnite u mjesta označena sa "220".
3. Učvrstite ih ljepljivom trakom ili savijte vodove.
4. Lemiti elektrode u ploču.
5. Kad završite, pričvrstite elektrode, a zatim uklonite maskirnu traku.

Korak 17: Sastavite ploču: Igle zaglavlja senzora

Prijeđimo na zaglavlja za povezivanje senzora.

1. Podijelite svoj set muških zaglavlja s 14 pinova na 4 x 2-pinske duljine i 2 x 3-pinske duljine.
2. Upotrijebite maskirnu traku da pričvrstite zaglavlja, kratkom stranom prema dolje, u mjesta ploča označenih sa "BL", "BR" (2-pinske duljine) i "IRR" i "IRL" (3-pinske duljine). Ostat će vam 2 seta 2-pinske duljine, ne brinite se zasad o njima.
3. Lemite igle na mjestu sa donje strane ploče. Radila sam 2-pinske i 3-pinske duljine odvojeno, ali možete ih sve zajedno.
4. Uklonite maskirnu traku

Korak 18: Sastavite ploču: Igle zaglavlja motora

Sjećate li se te dvije dodatne 2-pinske duljine zaglavlja? Koristit ćemo ih za povezivanje motora.

1. Pomoću kliješta savijte dužu stranu kabela pod kutom od 90 stupnjeva.
2. Umetnite ih u mjesta na ploči s oznakama "MR" i "ML".
3. Učvrstite ih ljepljivom trakom.
4. Lemite ih na mjesto, a zatim uklonite ljepljivu traku.

Korak 19: Sastavite ploču: priključak za bateriju

Skoro gotovo! Samo moramo dodati konektor za bateriju.

1. Uzmite svoje 2-pinske duljine ženskih iglica zaglavlja i umetnite ih u mjesto na ploči s oznakom "Šišmiš".
2. Učvrstite ih komadom maskirne trake.
3. Lemite igle u ploču, a zatim uklonite maskirnu traku.

Korak 20: Sastavite ploču: Sve provjerite

Prije nego završite, pogledajte ploču i provjerite je li sve kako i gdje treba biti.

Provjerite:

• Lemljeni mostovi (kada lem spaja dva pina zajedno)
• Stvari su postavljene na pogrešan način ili na pogrešno mjesto
• Neispravno spojeni/lemljeni pinovi

Lemne mostove je dovoljno lako popraviti, samo upotrijebite usisavač za lemljenje i vruće glačalo da biste se riješili viška.

Stvari koje su lemljene na pogrešan način morat ćete odlemiti i vratiti na pravi način. Isti postupak kao i uklanjanje mostova, samo to učinite sa svakom iglom na svemu što treba ukloniti.

Korak 21: Odmorite se

Do sada ste već lemili. Možda bi bilo dobro uzeti pauzu, udahnuti malo svježeg zraka i rastegnuti te mišiće vrata.

Dok ste na tome, možete očistiti lemljenje i odložiti glačalo, a zatim postaviti pištolj za vruće ljepilo da se počne zagrijavati.

Korak 22: Montaža robota: skupite dijelove

Sada ste spremni za sastavljanje ProtoBot -a!

Uvjerimo se da imate potrebne dijelove.

• 1 x ProtoBotBoard s umetnutim Arduino Nano
• 1 x 3D printana baza
• 2 x 3D ispisani dijelovi antene
• 4 x nosači 3D tiskane ploče
• 2 x Bump senzori
• 2 x IR senzori
• 2 x N20 zupčanički motori
• 2 x 39 mm plastični kotači (unutarnji otvor promjera 3 mm)
• 1 x priključak za bateriju
• 1 x 9V baterija
• 1 set zakačivača za učvršćivanje kuka i petlji (poput čičaka), izrezanih na otprilike duljinu 9V baterije

Trebat će vam i pištolj za vruće ljepilo i ljepilo, po mogućnosti visoke temperature.

Korak 23: Montaža robota: Motori s ljepilom

Počnimo s motorima

• Stavite obilno mrvicu vrućeg ljepila u nosače motora.
• Postavite motore u držače, tako da žice izlaze na stražnju stranu robota.

Napomena: Pazite da ne uđete vruće ljepilo u područje gdje će biti mjenjači, oni će se žvakati i neće raditi. Općenito, stavim svoju mrvicu ljepila na krajeve nosača motora koji su najbliži sredini robota kako bih osigurao da ne putuju do krajeva, gdje se nalazi mjenjač.

Korak 24: Montaža robota: Senzori udarca

Učinimo sada senzore udara.

• Postavite svoju antenu na senzor udara, kao što je prikazano.
• Kad ga stavite, možete dodati mrvicu vrućeg ljepila da ga učvrstite, ako želite.
• Stavite mrlje vrućeg ljepila na svaku platformu osjetnika udarca na podnožje.
• Pritisnite senzore udara na mjesto, pazeći da budu poravnati s rubovima platforme.

Napomena: Ovisno o tome koliko vaš pisač radi, antenu može biti teško staviti. Samo pazite da senzore neravnina ne položite u krevet ili ih slomite. (Ovo je razlog zašto ih ispisati malo veće pomaže)

Korak 25: Montaža robota: IR senzori

EyeR senzori! (Hehe, Geddit? Ok, ok, oko će sada prestati)

• Stavite mrvicu ljepila na vrh nosača IC senzora.
• Savijte žice s IC senzora s mjesta, a zatim ih umetnite u držače, tako da vrhovi malo strše.

Korak 26: Montaža robota: Pričvrstite ploču

Priključimo ploču sada na robota.

• Pripremite svoja 4 nosača pločica.
• Na svaki kut ploče stavite mrvicu vrućeg ljepila.
• Pričvrstite nosače ploče na svaki kut.
• Kad završite, na svaku podlogu stavite mrvicu vrućeg ljepila.
• Pričvrstite ploču na tijelo robota, s upravljačkim programom motora i iglama prema natrag, a igle za povezivanje senzora prema naprijed.

Korak 27: Montaža robota: Spojite žice, dodajte kotače

Spojimo sve senzore i motore.

• Uzmite žice s udarca i IR senzora i provucite ih kroz rupu na bazi robota.
• Priključite lijevi motor u priključak s oznakom "ML"
• Uključite desni motor u priključak s oznakom "MR"
• Pričvrstite kotače na motore.
• Ako su ružičaste boje, imat će rupu u obliku slova "D" koja se mora poravnati s ravnom točkom na osovini motora.
• Međutim, ako su žute, mogu se nastaviti, ali vjerojatno ćete htjeti dodati malo ljepila kako biste bili sigurni da se ne samo okreću.
• Uključite lijevi i desni senzor udarca u odgovarajuće priključke s oznakom "BL" i "BR". Ovdje nije bitan redoslijed žica.(Imajte na umu da se senzor s desne strane neće uključiti u desni priključak jer je antena zapravo s lijeve strane.)
• Na temelju dijagrama i koje se žice nalaze, saznajte koje su žice na vašim IC senzorima, a zatim ih priključite u ispravne pinove na ploči s oznakama PWR, IN i GND. (Desni senzor u "IRR", lijevi senzor u "IRL").

Korak 28: Sklop robota: Priključite 9V bateriju

Sada ćemo priključiti bateriju.

• Uzmite zatvarač s kukom i omčom (IE, čičak) i odrežite komad sa svake strane otprilike koliko i baterija.
• Pričvrstite jednu stranu na dno baze, gdje ide baterija.
• Na temelju smjera žica koje dolaze od kabela baterije, odredite na koji će način baterija sjediti, a zatim pričvrstite kuku i pričvršćivač (IE, čičak) kako bi ispravno pristajala. (Pogledajte slike. Nije previše važno ako niste pravilno orijentirani.)
• Provucite žicu iz baterije kroz otvor na podnožju.

Korak 29: Završeno

Uključite bateriju! Ako nema čarobnog dima, dobro si!

Sljedeći korak je programiranje, ali o tome ćemo govoriti u drugom uputstvu. (Link ću ovdje, čim to obavim)

Ako ste nestrpljivi, ne možete čekati i znate koristiti Arduino knjižnice, knjižnicu možete pronaći ovdje:

Ako želite saznati više o ProtoBot -ovima općenito i/ili The ProtoBot projektu, posjetite https://theprotobotproject.wordpress.com ili ProtoBots Github na