Arduino RC robot: 11 koraka (sa slikama)

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

Opis

Izdržljiv, 3D tiskan, daljinski upravljani robot zasnovan na Arduinu, s dometom od nekoliko stotina metara. Modularna shema motora za brzo povezivanje omogućuje vam brzo prototipiranje različitih dizajna robota bez ikakvih alata. Savršeno za obrazovanje robotike za djecu.

O čemu se radi?

Dakle, tek ste počeli učiti Arduino, ili možda 3D ispis, i spremni ste za izradu nečeg cool. Želite izgraditi nešto smisleno, praktično, ali zabavno … Spremni ste za izradu OmniBota. Ako je Arduino švicarski vojni nož za elektroniku, onda je OmniBot švicarski vojni nož za robotiku! OmniBot je rezultat višemjesečnog projekta Akademije za izradu vijaka i bajtova koji je imao za cilj dizajnirati svestrani komplet za robotizaciju s daljinskim upravljanjem. A sada je sve otvorenog koda! OmniBot se napaja iz baterije, može pokretati do četiri kanala istosmjernih motora, dva servo motora i ima daljinski upravljani domet od nekoliko stotina metara! I sve to stane u elegantno 3D tiskano kućište, koje radi, pogađate, na Arduino Uno mozgu.

Dobro, ali zašto?

Doista smo htjeli djeci vrlo jednostavno olakšati prikupljanje kartona i ljepila te završiti s radnim prilagođenim robotom. S tradicionalnim kompletima robota koje biste mogli kupiti na internetu, prisiljeni ste nositi se s mnogo neurednih žica za spajanje, pisanjem vlastitog koda i - oh da … gotovo ih nikad ne možete kontrolirati na daljinu. Oni samo pokreću isti kod u petlji. S OmniBotom jednostavno priključite bateriju, priključite motor i zalijepite ga ljepljivom trakom ili zalijepite gdje želite i - bum. robot. Sav kod koji smo napisali auto-magijski radi s istim kontrolerom koji biste mogli koristiti za bespilotnu letjelicu ili RC avion. Savršen je komplet za brze prototipiranje robota spremnih za rad na terenu. Kad ste dovršili izgradnju svoje OmniBot platforme, tek ste započeli. U deset kratkih minuta mogli ste preći od robota za uništavanje bombi kritične do misije, do nogometnog robota u stilu Rocket League, i to je ono što OmniBot čini moćnim. Pa krenimo!

Preporučene razine vještina:

• Ovaj projekt uključuje lagano lemljenje, prilično je upravljiv za početnike.
• Opće razumijevanje Arduina i načina rada u Arduino IDE -u postavljanjem skica i dodavanjem knjižnica. Nije potrebno kodiranje, ali napredni korisnici mogu prilagoditi svoj kôd ako to žele.
• Neki lagani hardveri rade s odvijačem i rezačima žica/skidačima žice. Nadzor odraslih preporučuje se maloj djeci. (Konačni proizvod prikladan je za upotrebu u svim uzrastima!)

Pribor

Potrebni alati:

• Lemilica i lemljenje
• Imbus ključ/ključ ili odvijač sa šesterokutnom glavom
• Križni odvijač ili odvijač s ravnom glavom (ovisno o priključnim blokovima štitnika motora)
• Pištolj za vruće ljepilo i štapići za vruće ljepilo (nisu potrebni, ali se toplo preporučuju!)
• Rezači žice (preporučuju se rezači u ravnini jer se mogu koristiti u drugim koracima)
• Skidači žica
• Klešta za igle (nisu potrebne, ali znatno olakšavaju čišćenje 3D ispisa)
• Pristup 3D pisaču (ako ga nemate, pitajte lokalnog proizvođača, školu, laboratorij ili biblioteku!)
• Računalo s Arduino IDE softverom

Opis materijala:

Sljedeće stavke i veze preuzete su s Amazona (sve ili većina su stavke Amazon Prime), ali treba napomenuti da se većina, ako ne i sve ove, može pronaći puno jeftinije na web stranicama poput Banggooda i AliExpressa ako želite pričekati nekoliko tjedana za isporuku. To zapravo može prepoloviti troškove projekta ako izgledate dovoljno dobro.

1. Arduino Uno mikrokontroler (tip s čipom za površinsko postavljanje radi bolje za to)
2. Arduino motorni štit V1
3. Turnigy Evo odašiljač (način 2) (ovaj dolazi s prijemnikom, ali većina prijemnika s iBus komunikacijom bi trebala raditi)
4. Muški i ženski JST utikači (toplo preporučujem tip sa silikonom jer su fleksibilniji)
5. Preklopni prekidač 13,5 mm x 9 mm
6. M3x6 mm vijci s upuštenom glavom (potrebno je samo 6 vijaka)
7. 2S Lipo baterija (može se zamijeniti nepunjivom baterijom natrag između 7 i 12 volti)
8. 2S Lipo punjač (potrebno samo ako koristite lipo bateriju)
9. PETG filament 3D pisača (može se koristiti PLA, ali PETG je izdržljiviji i toplinski otporan na vruće ljepilo)
10. TT motori i kotači
11. Servo motori (mogu se koristiti i veći servo motori)

Ako imate sve svoje alate i dijelove, slijedite me! Moramo napraviti robote …

Korak 1: 3D ispis vaše robotske šasije

Za ovaj korak trebat će vam:

3D pisač s minimalnim volumenom izrade 4,5 "X x 4,5" Y x 1,5 "Z

Dobra vijest je da sam je već dizajnirao za vas! 3D STL datoteke u redu su ispod. Ali prvo, evo nekoliko napomena.

Ispis su tri odvojena čvrsta modela, gornji dio, donji odjeljak i vratašca za bateriju. Donji dio zahtijeva materijale za podršku, ali samo ispod dijela u kojem će se prekidač instalirati.

Donji odjeljak i vrata baterije mogu se ispisati u jednom kadru kao model "print in place", što znači da ga možete izvući ravno sa pisača kad završi i vrata će odmah raditi bez instaliranja. Neki pisači slabije kvalitete mogli bi se ipak boriti s tolerancijama i istopiti ova dva dijela zajedno, pa sam također uključio zasebne datoteke za ispis za svaku bateriju i donji dio, tako da ih možete pojedinačno ispisati i nakon toga sastaviti.

Korak 2: Čišćenje 3D ispisa

Za ovaj korak trebat će vam:

• Par kliješta s iglastim nosem
• Nož za hobi

Pažljivo uklonite svoj ispis s ploče za izradu. Ako ste sve odštampali u jednom kadru kao ja, možda ćete morati ukloniti neke nizove između dijelova. Pomoću kliješta izvucite potporni materijal za rupu u koju će ići prekidač. Na nekim pisačima prvi ili dva sloja vratašca baterije mogu se stopiti s donjim dijelom, ako je to slučaj, možete upotrijebiti nož za hobi da izrežete vrata. Ako je osigurač previše loš, možda ćete morati zasebno ispisati vrata i donji dio te ih nakon toga spojiti.

Korak 3: Pripremite svoj Arduino Uno

Za ovaj korak trebat će vam:

• Arduino Uno
• Računalo s instaliranim Arduino IDE -om (IDE možete instalirati odavde)
• USB kabel za programiranje

OmniBot kôd ovisi o nekoliko različitih knjižnica.

1. "Servo.h" (ovo je ugrađeno u IDE i ne treba ga preuzimati)
2. "AFMotor.h" (ova sjajna biblioteka iz Adafruit -a, zajedno s vodičem za njenu instalaciju, možete pronaći ovdje)
3. "OmniBot.h" (Slijedite donje upute za instaliranje ove knjižnice)

Da biste instalirali knjižnicu OmniBot, pronađite mapu Arduino knjižnice (obično pod Dokumenti> Arduino> Knjižnice) i stvorite novu mapu pod nazivom OmniBot. Zalijepite datoteke OmniBot.h, OmniBot.cpp i keywords.txt u ovu novu mapu. Zatvorite i ponovno pokrenite Arduino IDE da biste dovršili instalaciju. Ako ste uspjeli, sada biste trebali vidjeti knjižnicu OmniBot tako da odete na Sketch> Include Library u IDE -u.

Nakon što su knjižnice instalirane, jednostavno priključite Arduino Uno, odaberite odgovarajuću ploču pod Alati> Ploča:> Arduino/Genuino Uno, odaberite aktivni COM port, a zatim prenesite skicu!

Korak 4: Priprema vašeg prijemnika robota

Za ovaj korak trebat će vam:

• lemilica i lemljenje
• rezači žice
• skidači žice
• Arduino Uno
• IBus prijemnički modul (po mogućnosti onaj koji dolazi s preporučenim odašiljačem, ali drugi iBus prijemnici mogu raditi)

1. Započnite lociranjem žica zaglavlja koje dolaze s prijemnim modulom. To bi trebao biti niz od četiri. Žuta žica koja odgovara PPM -u na našem modulu nije potrebna i može se ukloniti ili izrezati iz naslova zaglavlja.
2. Odrežite pojedinačni ženski zaglavlje s kraja žica i skinite oko 1 cm izolacije.
3. Profesionalni savjet: Uvijte izloženu nasukanu žicu kako biste spriječili habanje i zalijepite krajeve lemljenjem.
4. Pronađite dostupne rupe Gnd, Vcc i Rx na svom Arduinu. (ako koristite preporučeni Arduino, mogu se pronaći blizu jedan do drugog, neposredno ispod ICSP pinova.)
5. Umetnite kalajisane žice kroz odgovarajuće rupe i lemite ih sa stražnje strane. Bijela na RX, crvena na 5V, crna na GND.
6. Prerežite preostalu žicu na stražnjoj strani kako biste spriječili kratki spoj.
7. Uključite žensko četveroglavo zaglavlje u modul prijemnika crveno na VCC, crno na GND i bijelo na S. BUS
8. Umetnite modul prijemnika u Arduino. Otkrio sam da se moj čvrsto uklapa između kondenzatora i kristala uz USB priključak.

Korak 5: Priprema štita vozača motora

Za ovaj korak trebat će vam:

• Par noževa za ispiranje ili noževa.
• Mala ravna glava ili odvijač s Phillips glavom (ovisno o priključnim blokovima koje ima vaš štitnik motora)
• Sedam (7) ženskih adaptera za JST kablove.

1. Pokušajte pritisnuti štitnik motora na Arduino s prijemnikom u sendviču između njih.
2. Ako pinovi štitnika motora ne pritisnu do kraja u Arduino ženske igle, možda se na donjoj strani štitnika motora nalaze dugačke igle koje to sprečavaju. Mogu se obrezati rezačima za ispiranje ili noževima kako je prikazano na slici 2.
3. Kad je napravljen sendvič s Arduinom, Motor Shield -om, prijemnikom (nazovimo to "snopom"), počnite uvijati adaptere JST kabela na priključne blokove kako pokazuju slike. Crvene žice kabela nalaze se na kraju većine položaja priključnih blokova, a crne žice su u sredini. (imajte na umu da priključci M1 i M2 na štitu trebaju imati po dva JST kabela, M3 i M4 trebaju imati po jedan, priključak baterije treba imati jedan)
4. Vrlo pažljivo obratite pozornost na priključak baterije na štitu motora. Priključivanje JST kabela na ovaj pogrešan način može ispržiti vaš hrpu kad je baterija priključena. Upamtite, crveno ide na M+, crno na GND.
5. Uvjerite se da postoji žuti kratkospojnik koji povezuje pinove "PWR" desno od priključnog bloka baterije. To daje snagu donjim dijelovima snopa.
6. Profesionalni savjet: Kad su svi kabeli zavrnuti, lagano povucite svaku žicu kako biste bili sigurni da je dobro pričvršćena i da neće ispasti.

Dok sam bio ovdje, dopustite mi da vam kažem na što se ti konektori odnose. Priključni blokovi M1 i M2 (svaki je set od dvije pojedinačne utičnice) namijenjeni su za desni i lijevi pogonski motor robota. U sredini reda nalazi se peta utičnica za koju vjerujem da je spojena na masu, te se u naše svrhe neće koristiti. Terminalni blok M3 i M4 bit će "pomoćni motori" koji su razbijeni na prednjoj strani OmniBot -a za sve potrebne opće funkcionalnosti motora. Pomoćni motor M3 može se postaviti između 0% i 100% brzine rotirajući u jednom smjeru, a kontrolira se lijevim pomakom gore -dolje. Motor M4 može se okretati 100% u smjeru kazaljke na satu i suprotno od smjera kazaljke na satu kontroliran lijevim i desnim pokretima. Ova os upravljačke palice ima oprugu "povratak u središte" koja će prirodno postaviti brzinu motora na 0%.

Korak 6: Montiranje Arduino snopa na donji dio šasije

Za ovaj korak trebat će vam:

• Dovršen stog iz prethodnih koraka.
• 3D ispisani donji dio šasije
• Dva (2) 6 mm vijka M3 za stroj
• Imbus ključ/ključ ili dugi šesterokutni odvijač.

1. Rasporedite JST konektore tako da žice iz priključnog bloka M1 sežu do desne strane, žice iz priključnog bloka M2 dopiru do lijeve strane, a žice iz petlje priključnog bloka M3 i M4 ispod snopa prema naprijed. (antena prijemnika može se postaviti i ispod snopa)
2. Uvjerite se da je logotip JST okrenut prema gore na crvenom tijelu konektora, pritisnite glave JST konektora u odgovarajuće utičnice na ispisanom donjem dijelu. Redoslijed kabela s desne strane nije važan jer oba idu do priključnog bloka M1. Isto vrijedi i za lijeve konektore na priključnoj ploči M2.
3. Kabeli M3 i M4 trebali bi se spojiti izravno ispod snopa i priključiti u utičnicu s koje se nalaze.
4. Pomoću Allan ključa i vijaka M3 pričvrstite snop na vijke donjeg dijela. Moglo bi biti korisno pronaći papučicu s manjim promjerom glave jer će jedan od vijaka vjerojatno zagristi u ženski zaglavlje Arduina. Ne brinite o oštećenju ovog zaglavlja jer ga ne koristimo ni za što.
5. Povucite olabavljeno ožičenje ispod snopa gdje je to moguće kako biste smanjili nered.

Korak 7: Ugradnja i lemljenje u prekidač za napajanje

Za ovaj korak trebat će vam:

• Lemilica i nešto lema
• rezači žice
• skidači žice
• Preklopni prekidač 13,5 mm x 9 mm

1. Gurnite prekidač za ljuljanje u njegov otvor sa donje strane donjeg dijela dok ne sjedne na mjesto. Uvjerite se da je | simbol je okrenut prema naprijed, a simbol 0 prema stražnjoj strani prema ležištu za bateriju.
2. Istegnite crnu žicu JST od priključka baterije do priključka sklopke i odrežite je pazeći da od priključka GND prolazi dovoljno crne žice da biste udobno došli do priključka sklopke.
3. Skinite i kosite oba kraja prerezane žice.
4. Lemite svaki odsječeni kraj crne žice na svaki priključak prekidača kao što je prikazano na slikama. (pazite da lemilicu ne držite predugo na priključnici sklopke jer se toplina može lako prenijeti prema dolje i početi topiti plastično tijelo prekidača!)
5. Omotajte kraj konektora kabela priključka baterije preko utora u ležištu za bateriju prema vratima baterije.

Korak 8: Zatvaranje šasije

Za ovaj korak trebat će vam:

• Allan ključ ili odvijač sa šesterokutnom glavom.
• Četiri (4) 6 mm vijka M3 s upuštenom mašinom

1. Pažljivo postavite ispisani gornji dio preko donjeg dijela, pazeći da se žica sada stegne između dva dijela. Ako je potrebno, vratite se i zavucite još žicu ispod snopa kako biste im se sklonili s puta.
2. Ugurajte sva četiri vijka odozdo. Profesionalni savjet: Uvijte sve na većinu načina prije nego što bilo koji od njih uvrnete do kraja. To pomaže čak i pritisku na ispisane dijelove. Svaki vijak sve više pritegnite, izmjenjujući se po uglovima dok se svi vijci ne isperu.

Korak 9: Izgradnja motora za brzo povezivanje

Za ovaj korak trebat će vam:

• Četiri (4) TT motora s pogonom
• Četiri (4) muška JST priključna kabela
• Lemilica i nešto lema
• Pištolj za vruće ljepilo i ljepilo toplo se preporučuju, ali nisu nužni

1. Lemite muški priključni kabel JST na TT motor na isti način kao što je prikazano na slikama. Profesionalni savjet: Budući da ovi motori voze u smjeru kazaljke na satu i suprotno od smjera kazaljke na satu, polaritet žica nije bitan, ali morate osigurati ujednačenost svih motora kako bi svi radili na isti način kada su priključeni. (Tj. Kako god lemili crvenu i crne žice sada bi trebale biti iste kao što ste lemili svaki motor!)
2. Profesionalni savjet: Dodajte globinu vrućeg ljepila na lemni spoj ovih motora kako biste im uvelike produžili vijek trajanja! Ovi motori imaju pomalo krhke bakrene jezičke na koje ste trebali lemiti, a ako se previše savijaju, mogu umoriti stres i odmah se ugasiti, čineći vaš motor beskorisnim. Vruće ljepilo sprječava savijanje!
3. Kada svoj motor priključite u OmniBot, dva metalna kontakta trebaju biti okrenuta prema gore. Uključivanje u prvih nekoliko puta može biti malo nezgodno jer donji dio šasije može malo stisnuti ženske JST konektore.

Korak 10: Vaš prvi OmniBot

Za ovaj korak trebat će vam:

• Neki TT motori s brzim povezivanjem s kotačima
• Poželjna je ljepljiva traka s dvostrukim naslonom, ali možete koristiti i vruće ljepilo ili običnu traku.
• Vaš kontroler odašiljača
• Baterija (7V do 12V će raditi, ali po mogućnosti 2S 7.4V Lipo baterije na popisu materijala)

Prvo otvorite ležište baterije pomoću imbus ključa ili malog odvijača, priključite bateriju i zatvorite je. Nakon toga doista ne postoje nikakva druga pravila za izradu osim: lijevi pogonski motori su uključeni s lijeve strane, desni pogonski motori su uključeni s desne strane, a smeđa/stražnja žica servo motora okrenuta od OmniBot. Osim toga, učinite to svojim!

Možete prenijeti moje slike kako biste stekli osjećaj o tome kako sam ja svoju sagradio. Također bih preporučio korištenje građevinskih materijala poput štapića od sladoleda, vrućeg ljepila i kartona za druge dijelove karoserije ili proširenje veličine šasije.

Korak 11: Upravljanje vašim omnibotom

Za ovaj korak trebat će vam:

• Vaš gotovi OmniBot
• Vaš kontroler

Ne mogu dovoljno preporučiti odašiljač Turnigy Evo od Hobby Kinga. Njegov sjajan digitalni odašiljač od 2,4 GHz s automatskim skakanjem frekvencije i puno izvrsnih značajki uključujući zaslon osjetljiv na dodir! To je ono što koristimo na Bolts and Bytes Maker Akademiji i dobro nam je poslužilo. Ako ga i vi koristite, provjerite jeste li pokrenuli ažuriranje firmvera kako biste koristili najnoviji firmver. Vezu za to možete pronaći na stranici proizvoda na Hobby Kingu.

Da biste pokrenuli OmniBot, kliknite na okvir s alatima na kontroleru Turnigy Evo i dodirnite RX Bind, zatim uključite (isključite pa uključite) svoj OmniBot sa prekidača. Upravljač bi trebao zvučati tako da pokazuje da je spojen na prijemnik unutar OmniBot -a.

Sad vozi! Sav kôd trebao bi raditi besprijekorno.

Vidjet ćete da značajke kontrolera Turnigy Evo upravljaju OmniBotom na sljedeće načine:

• Okomiti i vodoravni desni štap> Lijevi priključci (2) i desni priključci (2) OmniBota za pogonske motore.
• Lijeva palica vodoravno> Prednji priključak motora 1, brzina motora -100% do 100% i servo priključak 1
• Lijeva palica okomito> Prednji priključak motora 2, brzina motora 0% do 100% i Servo priključak 2
• Središnji gumb> Podesite maksimalnu brzinu OmniBot pogona
• Središnji prekidač> Promijenite shemu miješanja pogona pri povlačenju desnog štapa (tu se ima mnogo toga raspakirati jer je miješanje pogona složena tema, spremit ću objašnjenje ako to netko zaista želi!)
• Lijevi prekidač> GORE: Omogućuje kontrolu prednjih motora i servo motora, MID: Omogućuje upravljanje samo servo motorima, DOLJE: dopušta kontrolu samo prednjih motora. (ovo je korisno ako trebate servo za kretanje, ali ne i prednji motor u isto vrijeme)
• Desni prekidač> trenutno se ne koristi

U izborniku kontrolera pronaći ćete i značajke za "krajnje točke", "obrnuto" i "trim", ali o svakoj od njih ima mnogo toga za reći pa ću ih ostaviti za drugi vodič. Ako vas zanima bilo što od toga, YouTube pretraživanje pod tim izrazima trebalo bi otkriti desetke korisnih videozapisa.

Sve je gotovo

Ako ste ovoliko uspjeli, čestitam, znam da je bilo dugo.

Jedva čekam vidjeti što će zajednica učiniti s OmniBotom. Svakako ću se veseliti odgovoru na svako pitanje i volio bih čuti svaku povratnu informaciju. Pratite laganiju verziju OmniBota u budućem vodiču Instructables!