How to Build the ProtoBot - 100% Open Source, Super -Levný, vzdělávací robot: 29 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

ProtoBot je 100% open source, dostupný, super levný a snadno sestavitelný robot. Všechno je otevřený zdroj-hardware, software, příručky a osnovy-což znamená, že kdokoli má přístup ke všemu, co potřebuje k sestavení a používání robota.

Je to skvělý způsob, jak se naučit základy pájení, elektrotechniky a programování.

Tento Instructable popisuje, jak postavit jeden, od holé desky, komponent a 3D tištěných kusů, až po plně sestavený (a doufejme funkční!) ProtoBot.

(Pokud se chcete dozvědět více o ProtoBots obecně a/nebo projektu ProtoBot, navštivte https://theprotobotproject.wordpress.com nebo ProtoBots Github na

Verzi této příručky ve formátu PDF najdete také na adrese

Krok 1: Spotřební materiál: Díly

Jakmile budete připraveni začít, zde je to, co budete potřebovat. Množství je na 1 robota.

Části: (Odkaz č. 1 je eBay, č. 2 je AliExpress, obvykle levnější)

• 2 x N20 Gearmotors, 300RPM, 12V (link, link)
• 1 x Arduino Nano (odkaz, odkaz)
• 2 x plastová kola, 39 mm, 3 mm otvor (šarže 10: žlutý odkaz, žlutý odkaz, růžový odkaz)
• 2 x hmatové koncové spínače (10 kusů odkaz)
• 2 x 220 Ohm odpory (100 kusů: odkaz, odkaz)
• 4 x 10K odpory (100 kusů: odkaz, odkaz)
• 1 x ovladač motoru L293D (odkaz, odkaz)
• 2 x IR snímač TCRT5000L (10 kusů: odkaz, odkaz)
• 7 x DuPont female-female dráty (40 kusů: odkaz, odkaz)
• 1 x 9V baterie (10 kusů: odkaz, odkaz)
• 18 x kolíkové zástrčky (200 kusů: odkaz, již ohnutý o 90 stupňů)
• 32 x kolíkové hlavičky (400 kusů: odkaz, odkaz)

Množství se vztahuje pouze na seznamy, kde se prodává jedna položka (Arduino a motory), protože vše ostatní je hromadné a zbývají vám doplňky. Když výpisy přesahují požadované množství, obvykle to způsobí, že je levnější nakupovat hromadně než jednotlivé položky. Nestěžuji si!

Ještě jedna věc: Všechno zde pochází z Číny, a proto přeprava obvykle trvá měsíc a v extrémních případech někdy dva. Nikdy jsem však neměl nic, co by se nakonec neobjevilo.

Krok 2: Spotřební materiál: Díly (zbytek jich)

Ale počkej! Je toho víc!

Stále potřebujete několik dalších dílů, jmenovitě 3D tištěné části, desku s obvody, baterii a „suchým zipem“(například suchý zip) pro baterii.

• Suchý zip (eBay Link, jeden metr věci)
• Baterie (eBay Link, ale stačí ji koupit v obchodě)

3D tištěné díly:

• Soubory STL jsou na
• Když přejdete k tisku, změňte jejich velikost na 105% a změňte výplň na 30%. Nejsou potřeba žádné podpěry, vy určíte, zda potřebujete vor. Antény se mohou snáze vejít na senzory nárazu, pokud jsou trochu větší.

Obvodová deska:

Pokud si to chcete sami leptat, zkuste to. Vše, co byste měli potřebovat, je na

Co jsem udělal (jednodušší způsob, pokud ještě nemáte věci):

• Použil jsem www.pcbway.com a nechají vás udělat 5 kusů za 5 $, nepočítaje poštovné. Když vyrobíme asi 20 kusů pro tábory STEM, stojí to asi 24 dolarů, včetně dopravy.
• Vytvořte si u nich účet, nahrajte soubor gerber zip a oni vám poskytnou požadovaný počet desek.

Krok 3: Spotřební materiál: Nástroje

Teď už to možná máte, ale každopádně sem dám odkazy.

Nástroje: (Odkazy na Amazon)

• Páječka (7 dolarů na Amazonu, ale použili jsme je v táborech a jsem velmi ohromen, překonávají 25 $ Wellers, které máme.)
• Pájka (Dodává se se žehličkou za 7 $, takže ji teď nepotřebujete, ale tohle vám vydrží navždy)
• Pomocné ruce (Není potřeba, ještě jsem si žádné nepořídil, ale určitě usnadňují život)
• Solder Sucker (Opravdu užitečné, když není ucpaný)
• Čistič mosazné vlny (pro udržení železné špičky v dobrém stavu)
• Držák páječky (Abyste omylem nepoložili ruku na žehličku)
• Nůžky na drát (budete je potřebovat)
• Odizolovací kleště (Můžete se obejít bez, ale velmi usnadňují život)
• Kleště na jehelní nos (Není to absolutně nutné, ale pěkné)
• Vysokoteplotní horká lepicí pistole a lepidlo (může fungovat i lepidlo CA nebo něco jiného)

Konzervativní spender možná kroutí hlavou nad touto obrovskou hromadou nástrojů, které lze zakoupit, ale mějte na paměti- každý z těchto nástrojů, bude-li o ně náležitě postaráno, vydrží roky a lze je použít i k řadě dalších věcí. dělat malé roboty. (Jak už bylo řečeno, cítím tě!)

Krok 4: Sestava motoru a snímače nárazu: Odřízněte, odizolujte, 'n cínové dráty

Začněme s vodiči nárazových senzorů a motorů. Budete muset nastavit páječku a pracoviště pro pájení a možná budete chtít nějakou formu větrání. Malý ventilátor s nízkou rychlostí je fajn.

1. Oddělte 2 sady 4 vodičů od propojek pro ženy a ženy.
2. Nůžkami na drát je nastříhejte uprostřed každé sady.
3. Pomocí odizolovače odstraňte asi 5 mm nebo 1/4. izolaci z konců vodičů.
4. Oddělte konce drátu a poté zkrouťte jednotlivé měděné prameny, aby byly v pořádku.
5. Pocínujte každý konec drátu přidržením pocínované žehličky na drátu a přiložením drátu k pájce.

Až budete hotovi, měli byste mít 4 sady po 2 vodičích, se 2 pocínovanými dráty na jednom konci a 2 zásuvkami na každém konci.

Krok 5: Sestava motoru a snímače nárazu: Pájecí motory a senzory

Páječku nechte zapnutou, protože ještě nejsme úplně hotovi …

1. Pro každou sadu drátů ohněte pocínované konce od sebe o 180 stupňů.
2. Konce vodičů zasuňte do jazýčků konektorů na motorech a čidlech nárazu, jak je znázorněno na obrázcích.
3. Motory a senzory nějak zajistěte.
4. Pomocí pocínované žehličky připájejte vodiče k jazýčkům konektoru.

Krok 6: Sestava IR senzoru: Cut, Strip, 'n Tin

Když jsou vaše motory a snímače nárazů hotové, je čas přejít k IR senzorům.

• Oddělte sadu 3 vodičů typu žena-žena.
• Nakrájejte je na polovinu.
• Z konců odstraňte asi 5 mm izolace.
• Pocínujte dráty tak, že je přidržíte na pájce a poté nanesete pocínované železo.

Až budete hotovi, měli byste mít 2 sady 3 vodičů se zásuvkami na jednom konci a konci s pocínovaným drátem na druhém.

Krok 7: Sestava infračerveného senzoru: Připravte senzory

Toto je pravděpodobně nejtěžší pájení, které budete muset udělat. Nepospíchej!

1. Pomocí zastřihovačů odřízněte další vodiče a ponechte asi 5 mm nebo 1/4 palce odkryté z plastového těla snímače.
2. Zjistěte orientaci senzoru podle obrázku.
3. Ohněte GND vodič pro modrou LED, aby se dostal do kontaktu s GND kabelem černé LED.
4. Zajistěte senzory a poté pomocí páječky vytvořte pájené spojení mezi připojenými vodiči GND.

Krok 8: Sestava infračerveného senzoru: Pájecí dráty

Nyní jsme připraveni připojit vodiče k infračerveným senzorům.

1. Oddělte konce vodičů tak, aby byly jednotlivé vodiče odděleny asi 2,5 cm nebo 1 palec.
2. Začněte pájet vodiče v pořadí ke každému ze 3 vodičů od snímače.
3. Pokud používáte maskovací pásku jako já, po dokončení jedné strany překlopte senzor a druhou stranu připájejte.

Poznámka: Vzhledem k tomu, že jsou dráty DuPont náhodně vybarveny, není snadné dodržovat barevnou konvenci, takže bych jen doporučil, aby byl mezi páry senzorů konzistentní. Obvykle se snažím dělat je v pořadí, s GND, Sense a pak +5V, přičemž nejtmavší koncovou barvou je GND.

Krok 9: Sestavte kabel baterie

V neposlední řadě budeme muset spojit kabel baterie dohromady.

• Získejte poslední 2kolíkové samčí záhlaví a poté zatlačte plastový dělicí díl dolů zhruba do středu kolíků.
• Pomocí kleští ohněte jednu stranu pod úhlem 90 stupňů.
• Nějak to zajistěte (použil jsem kousek pěny, poté jsem přidal maskovací pásku, aby hlavičky zůstaly na místě, když se pěna rozpustila).
• Pocínujte každý kolík, takže bude snadné pájet vodiče.
• Zajistěte správnou polaritu (červená = +, černá = -), připájejte konektor baterie k pinům.

(Pokud vaše konektory baterie nejsou předem odizolované a pocínované, budete to muset udělat.)

Při zpětném pohledu by mohlo být dobré dát malý kousek teplem smrštitelné trubičky přes spoj mezi dráty a kolíky záhlaví.

Krok 10: Dejte si pauzu

Nyní, když jste dokončili senzory a motory, je dobré si dát pauzu. Sestavil jsem spoustu dílů pro ProtoBots a stále si musím občas udělat přestávku.

Zatímco si dáváte pauzu, pokračujte a využijte příležitost uklidit všechny malé kousky kovové a drátové izolace na pracovišti. Pak se nadýchejte čerstvého vzduchu a dopřejte si příjemný drink něčeho osvěžujícího.

Až se budete cítit dostatečně svěží, klidně pokračujte!

Krok 11: Sestavte Arduino

Pojďme na to, počínaje sestavením Arduina.

• Vyjměte Arduino z plastového sáčku, ve kterém přišel
• Najděte dvě 15kolíkové délky záhlaví a vložte je krátkou stranou nahoru do Arduina, jak je znázorněno na obrázku.
• Vložte arduino do desky, abyste zajistili, že záhlaví zůstanou při pájení ve správném úhlu.
• Začněte v rozích, připájejte každý kolík k Arduinu.

Až budete hotovi, zkontrolujte, zda pájka nepřemosťuje dva kolíky. Chcete -li odstranit přebytečnou pájku, jednoduše ji roztavte uprostřed žehličkou a poté ji přetáhněte zpět z kolíků. Pokud to nefunguje, zkuste odsát přebytek pomocí pájky.

Všimnete si, že jsem nepájel sadu 6 pinů- to jsou piny ICSP, používané k programování bez USB. Pro ProtoBot je nepotřebujeme, ale pokud si přejete, můžete je pájet.

Krok 12: Sestavte desku: Shromážděte součásti

Měli byste mít všechny díly, které budete na desce potřebovat, ale chvilku si je posbírejte v množství, které budete potřebovat.

• 1 x ProtoBotBoard
• 1 x sestavené Arduino Nano
• 2 x 220 ohmové odpory
• Rezistory 4 x 10K
• 1 x 14 pinů kolíkových konektorů
• 2 x 15 pinů samičích kolíkových konektorů
• 1 x 2 kolíky samičích kolíků
• 1 x čip ovladače motoru L293D

K ořezání ženských záhlaví používám nůžky na drát a připínám je na další kolík. Za každý řez budete muset obětovat špendlík, ale stejně by vám mělo zbýt spousta.

Krok 13: Sestavení desky: Pájecí kolíkové konektory

Pokud chcete, můžete vynechat samičí záhlaví, ale usnadňuje to opětovné použití Arduina nebo řešení potíží v případě, že se něco pokazí.

1. Vložte Arduino do samičích kolíků záhlaví. (V tomto případě je používáme pouze k tomu, aby byly zarovnané)
2. Vložte sestavu kolíku Arduino/záhlaví do desky a zajistěte ji k desce.
3. Začněte od rohových kolíků, připájejte kolíkové kolíky samice k desce.

Krok 14: Sestavení desky: čip ovladače pájecího motoru

Čas na pájení ovladače motoru!

1. Vložte ovladač motoru do desky tak, aby byl zářez v horní části čipu zarovnán s mezerou v obrysu desky.
2. Zajistěte ji maskovací páskou.
3. Pájejte každý kolík, počínaje těmi v rohu, poté pokračujte ke zbytku.

Krok 15: Sestavte desku: Pájejte 10K odpory

Až budete hotovi s ovladačem motoru, přejdeme k 10K odporům.

1. Najděte si 4 10K odpory. Mohly by mít modrou nebo pálenou barvu, ale podle toho by měly odpovídat barevným pruhům v diagramu.
2. Ohněte vodiče na každém rezistoru pod úhlem 90 stupňů dolů.
3. Vložte každý ze 4 odporů do míst označených „10K“na desce.
4. Pomocí krycí pásky je připevněte k desce (Nebo jen ohněte vodiče, ale maskovací páska funguje lépe).
5. Každý pájejte a dávejte pozor, abyste nevyplnili další otvory kolem nich.
6. Když skončíte, odřízněte nadbytečný kabel nad pájecím spojem a poté odstraňte krycí pásku.

Poznámka: Zřídka jsem s tím měl problémy, ale někdy ořezávání vodičů po pájení může zlomit stopy na desce, což je obvykle neopravitelné. Opatruj se!

Krok 16: Sestavení desky: Zapájejte odpory 220 ohmů

Nyní uděláme rezistory 220 ohmů.

1. Stejně jako u 10K odporů, 220 mohlo být opálené nebo modré, jen se ujistěte, že odpovídají barevným pásmům, jak je znázorněno na obrázku.
2. Ohněte svody v úhlu 90 stupňů a poté je zasuňte do bodů označených „220“.
3. Zajistěte je krycí páskou nebo ohněte svody.
4. Zapájejte vodiče do desky.
5. Až budete hotovi, ořízněte vodiče a poté odstraňte krycí pásku.

Krok 17: Sestavte desku: kolíky záhlaví senzoru

Přejdeme k hlavičkám pro připojení senzorů.

1. Rozdělte svoji sadu 14kolíkových hlavičkových konektorů na 4 x 2kolíkové délky a 2 x 3kolíkové délky.
2. Pomocí maskovací pásky zajistěte záhlaví krátkou stranou dolů do míst desek označených „BL“, „BR“(2pinové délky) a „IRR“a „IRL“(3pinové délky). Zůstanou vám 2 sady dvoukolíkových délek, zatím si s nimi nedělejte starosti.
3. Připájejte kolíky na místě ze spodní strany desky. Udělal jsem 2pinové a 3pinové délky samostatně, ale můžete to udělat všechny dohromady.
4. Odstraňte krycí pásku

Krok 18: Sestavte desku: kolíky záhlaví motoru

Pamatujete si ty dvě extra 2pinové délky záhlaví? Použijeme je k připojení motorů.

1. Pomocí kleští ohněte delší stranu vodičů pod úhlem 90 stupňů.
2. Vložte je do míst na desce označených „MR“a „ML“.
3. Zajistěte je krycí páskou.
4. Připájejte je na místo a poté odstraňte krycí pásku.

Krok 19: Sestavte desku: konektor baterie

Skoro hotovo! Stačí přidat konektor baterie.

1. Získejte 2kolíkové kolíky samičích kolíků a vložte je na místo na desce označené „Bat“.
2. Zajistěte je na místě kouskem krycí pásky.
3. Připájejte kolíky k desce a poté odstraňte krycí pásku.

Krok 20: Sestavení desky: Vše zkontrolujte

Než skončíte, podívejte se na tabuli a ujistěte se, že je vše tak, jak a kde by mělo být.

Zkontrolovat:

• Pájecí můstky (když pájka spojuje dva piny dohromady)
• Věci umístěny nesprávně nebo na špatném místě
• Nesprávně připojené/pájené piny

Pájecí můstky lze snadno opravit, stačí použít přísavku pro pájení a horkou žehličku, abyste se zbavili přebytečného zboží.

Věci, které byly připájeny špatným způsobem, budou muset být odletovány a vloženy zpět správným způsobem. Stejný postup jako při odstraňování můstků, udělejte to na každém kolíku na čemkoli, co je třeba odstranit.

Krok 21: Dejte si pauzu

Už jste chvíli pájili. Možná by bylo dobré udělat si přestávku, nadýchat se čerstvého vzduchu a protáhnout ty svaly krku.

Když jste u toho, můžete uklidit pájecí věci a odložit žehličku, poté nastavit horkou lepicí pistoli a začít se zahřívat.

Krok 22: Sestava robota: Shromážděte součásti

Nyní jste připraveni sestavit ProtoBot!

Ujistěte se, že máte potřebné díly.

• 1 x ProtoBotBoard s vloženým Arduino Nano
• 1 x 3D tištěná základna
• 2 x 3D tištěné části antény
• 4 x 3D tištěná deska podporuje
• 2 x Senzory nárazu
• 2 x IR senzory
• 2 x převodové motory N20
• 2 plastová kolečka 39 mm (vnitřní otvor o průměru 3 mm)
• 1 x konektor baterie
• 1 x 9V baterie
• 1 sada suchého zipu (jako suchý zip), nastříhaná přibližně na délku 9V baterie

Budete také potřebovat horkou lepicí pistoli a lepidlo, nejlépe High-Temp.

Krok 23: Sestava robota: Lepicí motory

Začněme s motory

• Do držáků motoru naneste velkorysou kapku horkého lepidla.
• Umístěte motory do držáků tak, aby dráty vedly zpět ze zadní části robota.

Poznámka: Dávejte pozor, abyste nedostali horké lepidlo do oblasti, kde budou převodovky, začnou se lepit a nefungovat. Obvykle nanáším kapku lepidla na konce držáků motoru, které jsou nejblíže středu robota, aby se zajistilo, že se nedostane na konce, kde je převodovka.

Krok 24: Sestava robota: Senzory nárazu

Pojďme nyní udělat čidla nárazu.

• Namontujte anténu na snímač nárazu, jak je znázorněno na obrázku.
• Jakmile to máte na sobě, můžete přidat kapku horkého lepidla, abyste to zajistili, pokud si přejete.
• Naneste horké lepidlo na každou platformu snímače nárazů na základně.
• Zatlačte nárazové senzory na místo a ujistěte se, že jsou zarovnány s okraji plošiny.

Poznámka: V závislosti na tom, jak dobře vaše tiskárna funguje, je obtížné nasadit anténu. Dávejte pozor, abyste nárazové senzory neuložili do postele nebo je nerozbili. (To je důvod, proč jejich tisk o něco větší hodně pomáhá)

Krok 25: Sestava robota: IR senzory

Senzory EyeR! (Hehe, Geddit? Ok, ok, oko se zastaví)

• Na vrch držáků infračerveného senzoru naneste kousek lepidla.
• Ohněte dráty z infračervených senzorů mimo cestu a poté je vložte do držáků tak, aby vrcholy trochu vyčnívaly.

Krok 26: Sestava robota: Připojte desku

Pojďme nyní připojit desku k robotu.

• Připravte si podporu 4 obvodových desek.
• Na každý roh desky naneste kapku horkého lepidla.
• Do každého rohu připevněte podpěry desky.
• Když skončíte, naneste na každou podpěru kapku horkého lepidla.
• Připevněte desku k tělu robota, přičemž ovladač motoru a kolíky směrem dozadu a kolíky pro připojení senzoru směrem dopředu.

Krok 27: Sestava robota: Připojte dráty, přidejte kola

Pojďme připojit všechny senzory a motory.

• Vezměte dráty z nárazových a infračervených senzorů a protáhněte je otvorem v základně robota.
• Zapojte levý motor do portu označeného „ML“
• Zapojte pravý motor do portu označeného „MR“
• Připojte kola k motorům.
• Pokud jsou růžové, budou mít otvor ve tvaru „D“, který musí lícovat s plochým bodem na hřídeli motoru.
• Pokud jsou žluté, mohou pokračovat, ale pravděpodobně budete chtít přidat nějaké lepidlo, abyste se ujistili, že se jen netočí.
• Zapojte levý a pravý snímač nárazu do příslušných portů označených „BL“a „BR“. Na pořadí vodičů zde nezáleží.(Všimněte si, že snímač, který je vpravo, se nezapojí do pravého portu, protože anténa je ve skutečnosti vlevo.)
• Podle schématu zjistěte, které vodiče jsou na vašich IR čidlech a kde jsou kde, a poté je zapojte do správných kolíků na desce s označením PWR, IN a GND. (Pravý senzor v „IRR“, levý senzor v „IRL“).

Krok 28: Sestava robota: Připojte 9V baterii

Nyní připojíme baterii.

• Pořiďte si suchý zip (IE, suchý zip) a odstřihněte kousek z každé strany zhruba tak dlouho, jako baterie.
• Připojte jednu stranu ke spodní části základny, kam vede baterie.
• Zjistěte, jakým způsobem bude baterie sedět, podle směru vodičů vycházejících z kabelu baterie, poté připevněte háček a smyčku (IE, suchý zip), aby správně seděly. (Viz obrázky. Na tom příliš nezáleží, pokud to nezjistíte správně.)
• Protáhněte vodič z baterie otvorem v základně.

Krok 29: Hotovo

Připojte baterii! Pokud neunikne kouzelný kouř, jste dobří!

Dalším krokem je naprogramování, ale to probereme v jiném pokynu. (Připojím se sem, jakmile to dokončím)

Pokud jste netrpěliví, nemůžete se dočkat a víte, jak používat knihovny Arduino, knihovnu najdete zde:

Pokud se chcete dozvědět více o ProtoBots obecně a/nebo projektu ProtoBot, navštivte https://theprotobotproject.wordpress.com nebo ProtoBots Github na