DFRobot Robot kornjača: 12 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Do danas su moji projekti robotskih radionica vođeni jeftinošću i jednostavnošću montaže. Što ako su performanse i točnost bili ciljevi, a ne troškovi? Što ako je tvrtka za komplete robota spremna donirati dijelove? A što ako smo crtali nečim drugim osim oznakama?

Dakle, cilj ovog projekta je napraviti preciznog robota kornjaču koristeći dijelove s police koji će nacrtati nešto zanimljivo za sljedeći sajam proizvođača.

Kornjače daleko!

Korak 1: Dijelovi

DFRobot je osigurao glavne komponente. Evo što koristimo:

• 1 ea., Bluno M0 matična ploča, SKU: DFR0416 ili obični Arduino Uno
• 1 ea., Štitnik s dvostrukim bipolarnim koračnim motorom za Arduino (DRV8825), SKU: DRI0023
• 2 ea., Hibridni koračni motor, SKU: FIT0278
• 1 komad, 5 mm Gumeni spoj za kotače (par), SKU: FIT0387
• 1 ea., 9G servo SKU: SER0006

Za napajanje ću koristiti 18650 litijeve ćelije, pa sam kupio:

• 3 ea., EBL 18650 Baterija 3,7V
• 1 komad., KINDEN 18650 pametni punjač baterija
• 3 ea., 18650 Držač baterije

Koristio sam i nekoliko različitih hardvera:

• 2 ea., Buna-N guma #343 O-prsten (3/16 "x 3-3/4" ID)
• 1 ea., 1 "kuglični ležaj od niskougljičnog čelika
• 10 ea., M3x6MM Vijak s glavom pan
• 2 ea., M3x8MM Vijak s glavom pan
• 4 ea., M3x6MM Vijak s ravnom glavom
• 14 ea., M3 matica
• 4 ea., #2 x 1/4 vijak za oblikovanje navoja

Trebat će nam i kreativan način za dijeljenje energije baterije između Motor Shielda i Arduina jer se čini da nema mogućnosti za to. Koristio sam kraj mrtvog izvora napajanja cijevi 2,1 mm x 5 mm ili nešto slično ovome.

Alati:

• Odvijač s Phillips vrhom
• Skidači žica
• Pištolj za vruće ljepilo (opcionalno)
• Lemilica i lemljenje

I ne najmanje važno:

• Strpljenje
• Postojanost
• Pozitivan stav

Korak 2: 3D dijelovi

Odlučio sam pokušati isprojektirati sav 3D u FreeCadu za ovog robota koji će mi pomoći u učenju. Sve što sam trebao učiniti je prenijeti dimenzije servo i olovke, a zatim povećati preostali dio prema većim stepenicama.

• Veći kotači za osiguravanje prostora za baterije.
• Deblje podvozje koje pruža snagu za povećanu težinu.
• Veći kotač koji odgovara podignutoj visini palube.
• Modularno za jednostavno testiranje i prilagodbu.

Evo komada koji će vam trebati. Sve datoteke nalaze se na

• 1 ea., Šasija
• 1 ea., Gornji podupirač
• 2 ea., Kotač
• 1 ea., Bačva
• 1 ea., Servo držač

Korak 3: Montaža šasije 1. dio

• Počnite tako da umetnete matice M3 u podnožja šasije. Mogu se pritisnuti ili uvući pomoću vijka M3.
• Stepere montirajte vijcima M3 s električnim konektorima prema stražnjem (kraćem) kraju.
• Držače baterija montirajte vijcima s ravnom glavom.

Korak 4: Montaža šasije, drugi dio

• Montirajte cijev, gornji dio i servo zajedno s M3 vijcima i maticama.
• Kombinirani gornji dio montirajte na stepenice vijcima M3.
• Umetnite čelični ležaj u držač kotačića, zagrijavajući ga sušilom za kosu da ga omekša.
• Montirajte kotač na tijelo pomoću vijaka M3.

Korak 5: Sastavljanje kotača

• Privlačenje glavčine u hvatanje osovine je problem budući da su osovine 5 mm, a glavčina (za koju se tvrdi da je 5 mm) zapravo 6 mm. Korištenje dovoljnog zakretnog momenta na steznim vijcima vjerojatno će ih otkinuti, pa sam prvo upotrijebio par stega kako bih zatvorio toleranciju.
• Nakon podešavanja tolerancije, pomaknite glavčinu na osovinu koraka i pritegnite stezne vijke.
• Postavite 3D kotačić na glavčinu, umetnite veliki vijak i pritegnite.
• Postavite O-prsten preko glavčine.
• Uvjerite se da se kotač okreće bez ljuljanja. Podesite ako je potrebno.

Korak 6: Ožičenje

Sklonimo snagu s puta kako bismo mogli testirati stepere. Trebamo:

• Za rad stepera potreban je koračni štit između 8 i 35 V.
• Steperi su ocijenjeni za 3,4 V, ali ih tipično pokreće 12 V.
• Bluno (Arduino) ima preporučeni ulazni napon od 7 - 12V ili se može napajati izravno putem 5V USB -a.

Ćelije litijeve baterije imaju nominalni napon od 3,7 V. Ako stavimo tri u nizu, dobivamo 3 x 3,7 V = 11,1 V i otprilike 3 x 3000 mAh = 9000 mAh. Bluno vjerojatno troši samo 20 mA, pa će većina odvoda doći iz stepera, koji bi ovisno o opterećenju mogli izvući do pojačalo ili više. To bi nam trebalo dati sate vremena rada.

Za testiranje možete napajati 12V regulirano na štitu i 5V USB na Arduino. Možda će biti lakše samo spojiti baterije za napajanje oboje u isto vrijeme.

• Paralelno lemite držače baterija prema crtežu.
• Montirajte Arduino pomoću vijaka za oblikovanje navoja #2.
• Postavite štitnik motora na Arduino

• Skinite spašene žice utičnice 2,1 mm x 5 mm i uvijte ih zajedno s vodovima baterije:

  Bijela pruga je pozitivna, uvijte je s crvenim kabelom baterije

• Umetnite crveni kabel u VCC, a crni u GND na štitnik motora.

Korak 7: Koračenje stepenicama

Imao sam malo problema prikupiti dovoljno informacija da se ovo pokrene, pa se nadam da će ovo pomoći drugima. Ključni dokument koji vam je potreban nalazi se na

Spojite koračne žice i napajanje na štit:

• 2B Plava
• 2A Crvena
• 1A Crna
• 1B Grenn

Navedena skica primjera mi je uspjela, ali nije previše poučna. Morat ćemo kontrolirati brzinu i rotaciju te otpustiti koračne motore kada se ne koriste radi uštede energije.

Pronašao sam izmijenjeni primjer s https://bildr.org/2011/06/easydriver/ koji ima pomoćne funkcije. Vozi samo jedan steper, ali će vam dati samopouzdanje da smo na dobrom putu. Kasnije ćemo napisati neki sofisticiraniji kod.

Korak 8: Servo

Servo se koristi za podizanje i spuštanje olovke za crtanje.

• Stavite ruku na glavčinu i nježno zakrenite steper u smjeru suprotnom od kazaljke na satu gledajući prema dolje dok ne dosegne graničnik.
• Uklonite ruku i postavite je okrenutu ulijevo (to će biti donji položaj).
• Umetnite mali vijak za oblikovanje navoja i zategnite.
• Umetnite servo u držač s krajem glavčine prema gore i pričvrstite pomoću dva veća vijka za oblikovanje navoja.

Korak 9: Kalibracija

Zbog varijacija u sastavljanju i poravnanju, robot mora biti kalibriran tako da može pomicati precizne udaljenosti i kutove.

• Izmjerite promjer kotača od vanjskih rubova gumenog o-prstena.
• Izmjerite međuosovinski razmak od središta o-prstenova na dnu robota (gdje će doći u dodir s podom).
• Preuzmite priloženu skicu umjeravanja
• Unesite izmjerene parametre.
• Prenesite skicu..

Pripremite olovku:

• Uklonite poklopac i gurnite ogrlicu olovke sa vrha.
• Umetnite olovku u držač s servo ručicom ravno prema gore.
• Pazite da olovka ne dodiruje papir u ovom položaju.
• Ako se olovka veže u vratilu, upotrijebite turpiju za uklanjanje hrapavosti i povećanje promjera provrta.

Nacrtaj kvadrat:

• Pomaknite prekidač za napajanje na "Uključeno".
• Pričekajte nekoliko sekundi da se pokretački program pokrene.
• Nakon što robot dovrši svoj prvi kvadrat, uklonite olovku i isključite robota.

Prvo prilagodite parametar wheel_dia. Izmjeri duljinu stranice kvadrata. Trebao bi biti 100 mm:

• Ako je izmjerena udaljenost predugačka, povećajte dijagram kotača.
• Ako je izmjerena udaljenost prekratka, smanjite dijagram kotača.

Nakon što izvršite kalibraciju udaljenosti, podesite parametar međuosovinskog razmaka koji utječe na kut zavoja. Stavite robota na svježi list papira, uključite ga i pustite da nacrta sva četiri kvadrata:

• Ako se robot okreće previše oštro (kutija se okreće u smjeru kazaljke na satu), smanjite vrijednost međuosovinskog razmaka.
• Ako se robot ne okreće dovoljno oštro (kutija se okreće u smjeru suprotnom od kazaljke na satu), povećajte vrijednost međuosovinskog razmaka.
• Zbog pogrešaka pri zaokruživanju koda koraka i zastoja u zupčanicima jeftinih stepera nikada nećete biti savršeni, stoga nemojte trošiti previše truda na to.

Korak 10: Crtanje

Vrijeme je za crtanje! Preuzmite priložene skice za početak.

Korak 11: Što sada? Nastavni plan i program

Radi i iscrtava lijepe kvadrate. Sada počinje zabava.

Evo nekoliko resursa za učenje grafike kornjača.

• https://blockly-games.appspot.com/ (blokiranje programiranja)
• TinyTurtle Tutorial (JavaScript)
• Kod s Anom i Elsom iz Hour of Code

Također sam objavio Instructable o korištenju robotskih kornjača ovih internetskih resursa s Turtle Robotom. Općenito, bilo koji JavaScript kod kornjače može se zalijepiti i pokrenuti u skici za umjeravanje. Možete prvo testirati izlaz na računalu na mreži, a zatim ga prenijeti na kornjaču kako biste izvukli u stvarnom životu!

Za studente, evo nekoliko projektnih ideja:

• Programirajte svog robota da napiše vaše ime!
• Dizajnirajte i 3D ispišite natpisnu pločicu u TinkerCadu iz predloška. Može se pričvrstiti ispod vašeg servo motora.
• Dajte svom robotu osobnost s vrućim ljepilom i blingom. (Samo držite kotače i oči dalje od prepreka).
• Na osnovu skice OSTR_eyes dizajnirajte i testirajte algoritam za kretanje po prostoriji. Što učiniti kad jedno oko nešto otkrije. Oba oka? Možete li uključiti Arduinovu random () funkciju.
• Napravite labirint na velikom listu papira na podu i programirajte svog robota da se kreće kroz njega.
• Izgradite labirint sa zidovima i osmislite algoritam za automatsko kretanje po njemu.
• Gumb između LED dioda još nije stavljen u upotrebu, a spojen je na Arduino pin "A3". Za što bi se moglo koristiti? Pomoću njega uključite i isključite LED za početak.
• Ako niste učinili odjeljak Istraga u koraku "Firmware (FW): Testiranje i treptanje", vratite se i pokušajte.

Korak 12: Ali čekaj, ima još

Ako ste obraćali pažnju, primijetili ste da je cijev četvrtasta. Nekom čudnom kozmičkom slučajnošću kreda pastelnih umjetnika iste je širine kao promjer Crayola markera. Sve što nam treba je način da dovoljno pritisnemo kredu, a mi smo i umjetnici s pločnika.

Trebat će vam:

• 3D tiskana cijev i ovan (https://www.thingiverse.com/thing:2976527)

• Kreda, ili kreda umjetnika u pastelnim kvadratima ili mala okrugla kreda (ne masne pločice).

  https://a.co/6B3SzS5

3/4 "podloške za težinu

Koraci:

• Ispišite dvije priložene datoteke.
• Uklonite servo i servo držač.
• Pričvrstite četvrtastu cijev za napajanje.
• Oštrite kredu do bliske točke.
• Stavite kredu u bačvu.
• Ovna stavite u bačvu.
• Postavite težinu perilice na ovnu.