RC robot Arduino: 11 kroků (s obrázky)

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

Popis

Odolný, 3D vytištěný, dálkově ovládaný robot na bázi Arduina s dosahem několika set metrů. Modulární schéma motoru s rychlým připojením vám umožňuje rychle prototypovat různé konstrukce robotů bez jakýchkoli nástrojů. Ideální pro výuku robotiky pro děti.

O čem to celé je?

Právě jste se začali učit Arduino nebo možná 3D tisk a jste připraveni vytvořit něco skvělého. Chcete postavit něco smysluplného a praktického, ale zábavného … Jste připraveni postavit OmniBot. Pokud je Arduino švýcarským armádním nožem elektroniky, pak OmniBot je švýcarským armádním nožem robotiky! OmniBot je výsledkem několikaměsíčního projektu Bolts and Bytes Maker Academy, jehož cílem bylo navrhnout univerzální a snadno použitelnou dálkově ovládanou robotickou soupravu. A teď je to všechno open source! OmniBot je napájen bateriemi, může pohánět až čtyři kanály stejnosměrného motoru, dva servomotory a má dálkově ovládaný dosah několik set metrů! A to vše se vejde do elegantního 3D tištěného pouzdra, běží, hádáte správně, v mozku Arduino Uno.

Dobře, ale proč?

Opravdu jsme chtěli malým dětem velmi usnadnit vyzvednutí lepenky a lepidla a skončit s fungujícím robotem na zakázku. S tradičními sadami robotů, které si můžete koupit online, jste nuceni se vypořádat se spoustou nepořádných propojovacích kabelů, psaním vlastního kódu a - ach jo … téměř nikdy je nemůžete ovládat na dálku. Prostě běží stejný kód ve smyčce. S OmniBotem jednoduše zapojíte baterii, zapojíte motor a přilepíte nebo nalepíte kam chcete, a - bum. robot. Veškerý kód, který jsme napsali, magicky funguje se stejným ovladačem, jaký byste mohli použít pro dron nebo RC letadlo. Je to dokonalá sada pro rychlé prototypy robotů připravených v terénu. Když jste dokončili stavbu platformy OmniBot, právě jste začali. Za deset krátkých minut jste mohli přejít z robota zneškodňujícího kritickou bombu na fotbalového robota ve stylu Rocket League a díky tomu je OmniBot silný. Začněme tedy!

Doporučené úrovně dovedností:

• Tento projekt zahrnuje lehké pájení, je docela zvládnutelný pro začátečníky.
• Obecné porozumění Arduinu a jak pracovat v Arduino IDE odesílání skic a přidávání knihoven. Není vyžadováno žádné kódování, ale pokročilí uživatelé si mohou kód v případě potřeby přizpůsobit.
• Nějaký lehký hardware pracuje se šroubovákem a odřezávačem drátu. U malých dětí se doporučuje dohled dospělých. (Konečný produkt je vhodný k použití pro všechny věkové kategorie!)

Zásoby

Požadované nástroje:

• Páječka a pájka
• Imbusový klíč/klíč nebo šestihranný šroubovák
• Křížový nebo plochý šroubovák (v závislosti na svorkovnici stínění motoru)
• Horká lepicí pistole a horké lepicí tyčinky (není nutné, ale důrazně doporučujeme!)
• Nůžky na drát (doporučují se splachovací nože, protože je lze použít i v jiných krocích)
• Odstraňovače drátů
• Jehlové kleště (není nutné, ale čištění 3D tisku je mnohem jednodušší)
• Přístup k 3D tiskárně (pokud ji nemáte, zeptejte se místního výrobce, školy, laboratoře nebo knihovny!)
• Počítač se softwarem Arduino IDE

Kusovník:

Následující položky a odkazy pocházely z Amazonu (všechny nebo většina z nich jsou položky Amazon Prime), ale je třeba poznamenat, že většinu, ne -li všechny, lze sehnat za mnohem levnější na webech jako Banggood a AliExpress, pokud jste ochotni počkat několik týdnů na odeslání. To může ve skutečnosti snížit náklady na projekt na polovinu, pokud vypadáte dostatečně dobře.

1. Mikrokontrolér Arduino Uno (typ s čipem pro povrchovou montáž na to funguje lépe)
2. Arduino Motor Shield V1
3. Vysílač Turnigy Evo (režim 2) (tento je dodáván s přijímačem, ale většina přijímačů s komunikací iBus by měla fungovat)
4. Zástrčky JST pro muže a ženy (vřele doporučuji typ se silikonem, protože jsou pružnější)
5. Kolébkový přepínač 13,5 mm x 9 mm
6. Šrouby se zápustnou hlavou M3x6 mm (ve skutečnosti je potřeba pouze 6 šroubů)
7. 2S Lipo baterie (může být nahrazena nenabíjecí baterií zpět mezi 7 a 12 volty)
8. Nabíječka 2S Lipo (vyžaduje se pouze při použití lipo baterie)
9. Filament 3D tiskárny PETG (lze použít PLA, ale PETG je odolnější a odolnější vůči horkému lepidlu)
10. Motory a kola TT
11. Servomotory (lze použít i větší servomotory)

Pokud máte všechny své nástroje a součásti, sledujte mě! Máme roboty na stavbu…

Krok 1: 3D tisk šasi robota

K tomuto kroku budete potřebovat:

3D tiskárna s minimálním stavebním objemem 4,5 "x x 4,5" Y x 1,5 "Z

Dobrou zprávou je, že už jsem to pro vás navrhl! Soubory 3D STL jsou v pořádku níže. Nejprve však uvedeme několik poznámek.

Potisk jsou tři samostatné pevné modely, horní část, spodní část a dvířka baterie. Spodní část vyžaduje podpůrné materiály, ale pouze v části, kde bude spínač nainstalován.

Dolní část a dvířka baterie lze vytisknout na jeden snímek jako model „tisk na místě“, což znamená, že jej můžete po dokončení vytáhnout přímo z tiskárny a dvířka budou fungovat okamžitě bez instalace. Některé tiskárny s nižší kvalitou však mohou s tolerancemi bojovat a roztavit tyto dvě části dohromady, takže jsem také zahrnul samostatné tiskové soubory pro každou bateriovou dvířka a spodní část, takže je můžete vytisknout jednotlivě a poté je sestavit.

Krok 2: Čištění 3D tisku

K tomuto kroku budete potřebovat:

• Dvojice kleští na nos
• Hobby nůž

Opatrně odeberte potisk ze stavěcí desky. Pokud jste to všechno vytiskli jedním výstřelem jako já, možná budete muset oprášit nějaké navlékání mezi díly. Pomocí kleští vytáhněte podpůrný materiál otvorem, kam bude spínač směřovat. U některých tiskáren může být první nebo dvě vrstva dvířek baterie spojena se spodní částí, v takovém případě můžete k vyřezání dvířek použít hobby nůž. Pokud je fixace příliš špatná, budete možná muset vytisknout dvířka a spodní část samostatně a poté je zacvaknout k sobě.

Krok 3: Příprava Arduino Uno

K tomuto kroku budete potřebovat:

• Arduino Uno
• Počítač s nainstalovaným Arduino IDE (IDE můžete nainstalovat odtud)
• USB programovací kabel

Kód OmniBot je závislý na několika různých knihovnách.

1. „Servo.h“(je integrováno do IDE a není třeba jej stahovat)
2. "AFMotor.h" (tuto skvělou knihovnu od Adafruit spolu s průvodcem její instalací najdete zde)
3. "OmniBot.h" (Při instalaci této knihovny postupujte podle níže uvedených pokynů)

Chcete -li nainstalovat knihovnu OmniBot, vyhledejte složku Arduino Libraries (obvykle v části Documents> Arduino> Libraries) a vytvořte novou složku s názvem OmniBot. Vložte soubory OmniBot.h, OmniBot.cpp a keywords.txt do této nové složky. Dokončete instalaci zavřením a restartováním Arduino IDE. Pokud jste byli úspěšní, měli byste nyní vidět knihovnu OmniBot tak, že v IDE přejdete na Sketch> Include Library.

Jakmile jsou knihovny nainstalovány, jednoduše připojte Arduino Uno, vyberte správnou desku v nabídce Nástroje> Deska:> Arduino/Genuino Uno, vyberte aktivní port COM a poté nahrajte skicu!

Krok 4: Příprava přijímače robotů

K tomuto kroku budete potřebovat:

• páječka a pájka
• řezačky drátu
• odizolovače drátu
• Arduino Uno
• Modul přijímače IBus (nejlépe ten, který je dodáván s doporučeným vysílačem, ale mohou fungovat i jiné přijímače iBus)

1. Začněte vyhledáním vodičů záhlaví, které jsou dodávány s modulem vašeho přijímače. Měl by to být pramen čtyř. Žlutý vodič odpovídající PPM na našem modulu není potřeba a lze jej vyjmout nebo odříznout ze svazku záhlaví.
2. Odřízněte jednotlivou zásuvku z konce vodičů a odizolujte asi 1 cm izolace.
3. Pro Tip: Otočte obnažený splétaný drát, aby se zabránilo třepení, a konce pocínujte pájkou.
4. Najděte na svém Arduinu dostupné otvory Gnd, Vcc a Rx. (pokud používáte doporučené Arduino, najdete je všechny blízko sebe těsně pod piny ICSP.)
5. Vložte pocínované dráty do příslušných otvorů a pájejte na zadní straně. Bílá na RX, červená na 5V, černá na GND.
6. Ořízněte zbývající drát na zadní straně, aby nedošlo ke zkratu.
7. Zapojte čtyřnásobnou zásuvku do přijímacího modulu červenou do VCC, černou do GND a bílou do S. BUS
8. Zastrčte modul přijímače do Arduina. Zjistil jsem, že ten můj se pohodlně vejde mezi kondenzátory a krystal přes port USB.

Krok 5: Příprava štítu ovladače motoru

K tomuto kroku budete potřebovat:

• Dvojice splachovacích nožů nebo nožů.
• Malý plochý šroubovák nebo křížový šroubovák (v závislosti na svorkovnicích, které má stínění motoru)
• Sedm (7) zásuvkových kabelových adaptérů JST.

1. Pokuste se přitlačit štít motoru na Arduino s přijímačem vloženým mezi ně.
2. Pokud kolíky stínění motoru netlačí až do samičích kolíků Arduina, mohou být na spodní straně krytu motoru dlouhé kolíky, které se zasouvají do přijímače, což tomu brání. Lze je upravit pomocí splachovacích nožů nebo nožů, jak je vidět na obrázku 2.
3. Když byl vyroben sendvič přijímače Arduino, Motor Shield (nazvěme to „stack“), začněte šroubovat kabelové adaptéry JST na svorkovnice, jak ukazují obrázky. Červené vodiče kabelů jsou na koncích většiny pozic svorkovnic a černé vodiče jsou uprostřed. (Všimněte si, že svorky M1 a M2 na stínění by měly mít každý dva kabely JST, každý M3 a M4 by měl mít jeden, svorka baterie by měla mít jeden)
4. Věnujte velkou pozornost svorce baterie na krytu motoru. Připojením kabelu JST k tomuto špatnému způsobu může dojít ke smažení vašeho zásobníku, když je připojena baterie. Pamatujte, že červená jde na M+, černá na GND.
5. Zajistěte, aby vpravo od svorkovnice baterie byla žlutá propojka spojující kolíky „PWR“. To poskytuje energii dolním částem hromádky.
6. Pro Tip: Když jsou všechny kabely zašroubovány, udělejte každý vodič lehkým tahem, abyste se ujistili, že je dobře připojen a nevypadne.

Zatímco jsme tu byli, řeknu vám, k čemu se tyto konektory vztahují. Svorky M1 a M2 (každá je sada dvou samostatných zásuvek) jsou pro pravý a levý hnací motor robota. Uprostřed řady je pátá zásuvka, o které se domnívám, že je spojena se zemí, a pro naše účely nebude použita. Svorkovnice M3 a M4 budou „pomocné motory“, které jsou vyraženy v přední části OmniBot pro jakoukoli obecnou funkci motoru, kterou potřebujete. Pomocný motor M3 lze nastavit v rozsahu 0% až 100% rychlosti otáčení v jednom směru a ovládá se pohybem levého joysticku nahoru a dolů. Motor M4 se může otáčet 100% ve směru hodinových ručiček a proti směru hodinových ručiček ovládaných levým joystickem doleva a doprava. Tato osa joysticku má pružinu „návrat do středu“, která přirozeně nastaví rychlost motorů na 0%.

Krok 6: Montáž zásobníku Arduino na spodní část podvozku

K tomuto kroku budete potřebovat:

• Dokončený zásobník z předchozích kroků.
• 3D vytištěná spodní část podvozku
• Dva (2) 6 mm šrouby M3
• Imbusový klíč/klíč nebo dlouhý šestihran.

1. Uspořádejte konektory JST tak, aby vodiče ze svorkovnice M1 dosáhly na pravou stranu, vodiče ze svorkovnice M2 dosáhly na levou stranu a vodiče ze smyčky svorkovnice M3 a M4 pod svazek dopředu. (anténa přijímače může být smyčka také pod stohem)
2. Zajistěte, aby logo JST směřovalo nahoru na tělo červeného konektoru, zatlačte hlavy konektorů JST do příslušných zásuvek v tištěné spodní části. Pořadí kabelů na pravé straně nezáleží, protože oba vedou ke svorkovnici M1. Totéž platí pro konektory na levé straně ke svorkovnici M2.
3. Kabely M3 a M4 by měly být zapojeny přímo pod komínem a zapojeny do zásuvky na jejich straně.
4. Pomocí Allanova klíče a šroubů M3 přišroubujte stoh k distančním šroubům spodní části. Může být užitečné najít zatracený šroub s menším průměrem hlavy, protože jeden ze šroubů se pravděpodobně zakousne do samičí hlavičky Arduina. Nebojte se poškození této hlavičky, protože ji k ničemu nepoužíváme.
5. Pokud je to možné, zastrčte všechny volné kabely pod hromádku, abyste omezili nepořádek.

Krok 7: Instalace a pájení do vypínače

K tomuto kroku budete potřebovat:

• Páječka a nějaká pájka
• řezačky drátu
• odizolovače drátu
• Kolébkový přepínač 13,5 mm x 9 mm

1. Zatlačte kolébkový spínač do jeho otvoru ze spodní strany spodní části, dokud nezapadne na místo. Zajistěte, aby | symbol směřuje dopředu a symbol 0 směřuje dozadu k pozici baterie.
2. Natáhněte černý vodič JST ze svorky baterie na svorku spínače a ustřihněte ji, aby bylo zajištěno, že ze svorky GND vede dostatek černého vodiče, aby se pohodlně dostal ke svorce spínače.
3. Odřízněte a pocínujte oba konce odstřiženého drátu.
4. Připojte každý odstřižený konec černého vodiče ke každému spínacímu terminálu, jak je znázorněno na obrázcích. (dávejte pozor, abyste nedrželi páječku na spínacím terminálu příliš dlouho, protože teplo se může snadno přenášet dolů a začít tavit plastové tělo spínače!)
5. Otočte konec konektoru kabelu terminálu baterie přes zářez pozice baterie směrem dolů ke dvířkům baterie.

Krok 8: Zavření šasi

K tomuto kroku budete potřebovat:

• Allanový klíč nebo šroubovák se šestihrannou hlavou.
• Čtyři (4) 6 mm šrouby se zápustnou hlavou M3

1. Umístěte vytištěnou horní část opatrně na spodní část a zajistěte, aby se nyní mezi obě sekce přitlačil drát. Pokud je to nutné, vraťte se a zastrčte pod hromádku ještě jeden drát, abyste je dostali z cesty.
2. Zašroubujte všechny čtyři šrouby zespodu. Pro Tip: Většinu šroubů zašroubujte, než zašroubujete úplně všechny. Pomůže to dokonce i tlaku na tištěné části. Každý šroub utahujte stále více, střídavě v rozích, dokud nejsou všechny šrouby v jedné rovině.

Krok 9: Sestavení motorů Quick Connect

K tomuto kroku budete potřebovat:

• Čtyři (4) motory s převodovkou TT
• Čtyři (4) zástrčkové kabely JST
• Páječka a nějaká pájka
• Horká lepicí pistole a lepidlo se důrazně doporučují, ale nejsou nutné

1. Pájejte zástrčkový kabel JST konektoru k motoru TT stejným způsobem, jak je znázorněno na obrázcích. Pro Tip: Protože tyto motory pohánějí ve směru i proti směru hodinových ručiček, na polaritě vodičů nezáleží, ale měli byste zajistit jednotnost všech motorů, aby všechny fungovaly stejným způsobem, když jsou zapojeny. (Tj. Nicméně pájíte červenou a černé dráty by nyní měly být stejné, jako pájíte každý motor!)
2. Pro Tip: Přidejte páječku horkého lepidla na pájecí spoj těchto motorů, abyste výrazně prodloužili jejich životnost! Tyto motory mají poněkud křehké měděné jazýčky, ke kterým se chcete připájet, a pokud se příliš ohýbají, mohou únavové napětí okamžitě prasknout a váš motor bude zbytečný. Horké lepidlo brání tomuto ohýbání!
3. Když zapojíte motor do přístroje OmniBot, dva kovové kontakty by měly směřovat nahoru. První zapojení může být trochu obtížné, protože spodní část šasi může trochu stlačit ženské konektory JST.

Krok 10: Váš první OmniBot

K tomuto kroku budete potřebovat:

• Některé rychle připojitelné motory TT s koly
• Upřednostňuje se oboustranná lepicí páska, ale můžete také použít horké lepidlo nebo běžnou pásku.
• Ovladač vašeho vysílače
• Baterie (7V až 12V bude fungovat, ale nejlépe 2S 7,4V Lipo baterie v seznamu materiálů)

Nejprve otevřete bateriovou pozici pomocí imbusového klíče nebo malého šroubováku, zapojte baterii a opět ji zavřete. Poté už pro stavbu neexistují žádná jiná pravidla než: levé hnací motory se zapojí na levou stranu, pravé hnací motory se zapojí na pravou stranu a hnědý/zadní vodič servomotorů bude odvrácen od OmniBot. Kromě toho si to přizpůsobte!

Můžete tokovat mé obrázky, abyste získali představu o tom, jak jsem si své postavil. Doporučil bych také použít stavební materiály, jako jsou tyčinky Popsicle, horké lepidlo a lepenka pro jiné součásti karoserie nebo rozšířit velikost podvozku.

Krok 11: Ovládání zařízení OmniBot

K tomuto kroku budete potřebovat:

• Hotový OmniBot
• Váš ovladač

Nemohu dostatečně doporučit vysílač Turnigy Evo od Hobby King. Je to skvělý digitální vysílač 2,4 GHz s automatickým přeskakováním frekvencí a spoustou skvělých funkcí, včetně dotykové obrazovky! Právě to používáme v Bolts and Bytes Maker Academy a dobře nám to slouží. Pokud jej používáte také, nezapomeňte spustit aktualizaci firmwaru, abyste použili nejnovější firmware. Odkaz na to lze nalézt na produktové stránce Hobby King.

Aby se váš OmniBot rozhýbal, klikněte na pole nástrojů na ovladači Turnigy Evo a klepněte na RX Bind, poté vypněte a zapněte OmniBot ze spínače. Ovladač by měl vydat zvuk, který naznačuje, že se připojil k přijímači uvnitř OmniBot.

Nyní jeďte! Veškerý kód by měl fungovat bez problémů.

Zjistíte, že funkce ovladače Turnigy Evo ovládají OmniBot následujícími způsoby:

• Pravá páčka vertikální a horizontální> Levé porty (2) a pravé porty (2) OmniBots pro hnací motory.
• Levá páčka horizontální> Přední port motoru 1, rychlost motoru -100% až 100% a port servo 1
• Levá páčka svisle> Přední port motoru 2, otáčky motoru 0% až 100% a port servo 2
• Středový knoflík> Upravte maximální rychlost pohonu OmniBot
• Přepnout na střed> Změnit schéma míchání disku, když zatáhnete za pravou páčku (je toho hodně k rozbalení, protože míchání jednotek je složité téma, uložím vysvětlení, pokud to někdo opravdu chce!)
• Levý spínač> NAHORU: Umožňuje ovládání předních motorů a servomotorů, MID: Umožňuje ovládání pouze servomotorů, DOLŮ: umožňuje ovládání pouze předních motorů. (to je užitečné, pokud potřebujete k pohybu servo, ale ne přední motor současně)
• Pravý přepínač> aktuálně nepoužívaný

V nabídce ovladače najdete také funkce pro „koncové body“, „zpětné“a „oříznutí“, ale ke každému z nich je mnoho co říci a nechám je pro jiného průvodce. Pokud vás některý z nich zajímá, mělo by vyhledávání na YouTube na základě těchto výrazů odhalit desítky užitečných videí.

Hotovo

Pokud jste se dostali až sem, gratuluji, vím, že to bylo dlouhé.

Nemůžu se dočkat, až uvidím, co komunita dělá s OmniBotem. Určitě se budu těšit na zodpovězení jakékoli otázky a budu rád za každou zpětnou vazbu. Zůstaňte naladěni na lehčí verzi OmniBotu v budoucím průvodci Instructables!