ARCA (Adorable Remote Controlled Android): 4 Steps (with Pictures)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Tento instruktážní dokument byl vytvořen v rámci splnění projektového požadavku Makecourse na University of South Florida (www.makecourse.com).

ARCA je nádherný dálkově ovládaný Android, který je neuvěřitelně zábavné stavět a hrát si s ním. Cílem tohoto projektu bylo vytvořit něco, čemu může každý rozumět a s čím si bude rozumět, vytvořením robota, který je rozkošný i funkční.

Robot funguje tak, že zobrazuje různé emoce na matici LED 8 na 8. Mezi tyto emoce patří radost, spánek, láska, hněv, hloupost a vzhlédnutí, doleva a doprava. Robot také funguje jako RC auto a může jet vpřed a odbočit doleva nebo doprava. Robot jde vpřed aktivací motorů obou kol, zatáčí doleva zapnutím pravého motoru a zatáčí doprava zapnutím levého motoru. Design je velmi zjednodušený, ale funguje to a já jsem se chtěl silně soustředit na programování Arduina, protože jsem v jádru programátor.

Nejnovější verze všech souborů použitých v tomto tutoriálu najdete v mém úložišti Github ARCA.

Krok 1: Seznam dílů a 3D tisk

Díly pro tento projekt lze buď 3D vytisknout, nebo zakoupit online. Když jsem přemýšlel o montáži, chtěl jsem udělat klíč efektivity a také se pokusit (zcela) znovu neobjevit kolo. 3D tiskárna použitá pro tento projekt byla Makerbot Replicator, pokud se chcete ujistit, že vaše 3D výtisky jsou v souladu s mými, použijte tuto tiskárnu.

Konstrukční součásti

• Box s otvory na bocích pro kola a ramena
• Víko boxu s otvory pro zadní kola a otvorem pro IR senzor
• Levá ruka
• Pravá ruka
• Náprava pro dvě zadní kola
• dva konektory náprav pro připojení víka k nápravě
• 4 kola (motory také zahrnuty v tomto odkazu)
• Malé šrouby (vhodné pro motory)

Elektrické součásti

• Arduino Uno
• Malé prkénko (koupil jsem sadu Arduino a přišlo s ní)
• Dvě matice MAX7219 Red Dot s ovládáním MCU
• Infračervený přijímač a dálkové ovládání
• Dva tranzistory TIP 120
• Propojovací vodiče (Použil jsem mnoho vodičů typu samec -samice i samec -samec a doporučuji pořídit dlouhé vodiče na rozdíl od krátkých)
• jeden odpor 220 ohmů
• Dva převodové motory
• Napájecí zdroje připojitelné přes USB (přenosné používané pro mobilní telefony)

Krok 2: Sestavení

Strukturální shromáždění

3D tištěné části budou pravděpodobně potřebovat nějaké vyčištění a doporučuji je přebrousit jemnou drtí a pomocí acetonu (odlakovače) odstranit veškeré zbytky lepidla použitého v procesu 3D tisku. Některé části nemusí dokonale pasovat a bylo nutné, abych nápravu vybrousil, aby byla dokonale kulatá a řádně prošla otvory.

Kola potřebují mírné seřízení, bylo potřeba je více vrtat, aby odpovídala rozměrům nápravy vzadu a šroubů vpředu. Pomocí vrtáku 6 mm vyvrtejte otvory v kolech a vyvrtejte na nich větší otvory.

Pro tuto montáž jsem použil řadu lepidel, ale zjistil jsem, že tekutý beton (modelovací lepidlo) byl nejlepší pro držení i přes dlouhou dobu schnutí, ale epoxid byl nejlepší pro věci, které potřebujete rychle schnout a dobře držet, přestože byly nepořádné.

Zbytek sestavy je docela přímočarý:

1. Připevněte držáky osy k zadní části víka skříně pomocí epoxidu k utěsnění
2. Proveďte nápravu držáky nápravy
3. Pomocí tekutého betonu přilepte kola k nápravě
4. Ramena protáhněte horními otvory a pomocí epoxidu přilepte k držáku paží
5. Zašroubujte víko krabice do krabice
6. Použijte elektrickou pásku na spodní straně krabice, kde jsou kola

Elektrická montáž

Přední kola jsou připevněna přímo k motorům a v motoru musíte použít malý šroub, aby byl dostatečně dlouhý, aby se vešel do otvoru v robotu na každé straně. V otočném kolíku motoru by měl být malý otvor a můžete tam šroub zašroubovat a po zatlačení šroubu skrz otvor v krabici vlepit hlavu šroubu do kola.

Zadní strana mého prkénka měla lepivou podložku, ale můžete ji použít elektrickou pásku, pokud ne. Z bezpečnostních důvodů byla k připevnění elektrických součástí, které nejsou v desce, použita také elektrická páska. MCU s LED displeji byly připevněny k zadní části očních zásuvek pomocí elektrické pásky a motory byly také připevněny k bokům krabice blízko otvorů pomocí elektrické pásky. Použil jsem červenou elektrickou pásku, aby byla pro každý případ neviditelnější, a doporučuji použít elektrickou pásku podobné barvy jako vaše verze ARCA.

Prkénko a kolíky jsou nastaveny jako tento Fritzingův obrázek. Chcete -li do tohoto diagramu přidat další k přizpůsobení ARCA, můžete si stáhnout soubor Fritzing do mého úložiště Github a upravit jej podle svého srdce.

Připojením vodičů ke smyčkám v převodových motorech jsem ohnul dráty kolem smyček, aby zůstaly přichycené. Pravděpodobně by bylo lepší pájet tato spojení, pokud máte přístup k páječce, ale toto není snadné řešení, pokud ji nemáte.

Napájecí zdroj je připojen ke stejnému kabelu, který slouží k připojení Arduina k počítači, aby se stáhl váš program, a to je v robotu volné, takže jej lze snadno vyjmout a nabít.

Krok 3: Programování

Zde je kód, který můžete nahrát do ARCA, aby fungoval přesně jako ten můj. K použití kódu potřebujete také následující dvě knihovny.

Kvůli přehlednosti a přizpůsobení vás však provedu svým kódem. Tento krok můžete přeskočit, pokud si robota nepřizpůsobujete nebo neplánujete změnit emoce.

Nejprve zahrnuji dvě knihovny pro použití v mém kódu, což mi umožňuje používat funkce a objekty těchto knihoven. Také zde definuji své piny. Pokud jste se rozhodli, že vaše piny budou jiné, než jsem nastavil v předchozím kroku, proveďte zde změny kódu pomocí správných kolíků.

Dále jsem definoval emoce, deklaroval potřebné objekty pro IR senzor a LED displeje 8 x 8 a definoval některé globální proměnné. Emoce jsou deklarovány v bajtovém poli, kde každé hexadecimální číslo v poli představuje řádky na výsledném displeji 8 x 8. Chcete -li vytvořit své vlastní emoce, doporučuji nakreslit emoce, které jste chtěli, do mřížky 8 x 8, a poté napsat do každého řádku 8bitové binární číslo, kde vypnuté světlo je 0 a zapnuté světlo je 1, a poté vytvořte z toho hexadecimální číslo a vložte jej do pole o délce 8. Také jsem definoval některé globální proměnné, které se mají použít ve smyčce; proměnné pro blikající mechanismus a ukazatele pro uložení emocí a jejich nastavení tak, aby začínaly na neutrálu.

Nyní se dostáváme do nastavovací smyčky, kde kvůli testování zapínám sériové monitorování, a to by mohlo být užitečné pro testování kódu pomocí různých IR dálkových ovladačů. Poté jsem inicializoval objekty levého a pravého oka pomocí funkcí z ovládací knihovny LED. Také jsem nastavil výstupy kol převodového motoru a spustil IR přijímač.

Ve smyčce v podstatě čeká, až IR signál změní status quo robota. Pokud je tedy přijat infračervený signál a shoduje se s jedním z kódů z konkrétního tlačítka, pak je spuštěno prohlášení, které podle emocí nastaví hodnoty pro levé a pravé oko. Pokud je stisknuto tlačítko pohybu, například doleva, doprava, dopředu a OK, pak jsou piny digitálně zapsány tak, aby byly zapnuty nebo vypnuty v závislosti na stisknutém tlačítku. Jen poznámka ke kódům IR přijímače: ve vzdálené knihovně IR je ukázkový kód, který vám poskytne hexadecimální kódy pro vaše dálkové ovládání, pokud se po stisknutí tlačítek nic neděje, otevřete tento program, abyste se ujistili, že kódy jsou správné. Jediné, co musíte udělat, je změnit hexadecimální číslo, které je součástí každého tlačítka.

Konečně máte funkci, která tiskne emoce na displeje 8 x 8. To využívá funkce setRow z knihovny LED ovládání a prochází vámi vytvořená pole a podle toho nastavuje řádky. Má dva parametry: pole pro levé oko a pole pro pravé oko. Může to být buď bajtový ukazatel, nebo samotné bajtové pole (tj. Název „neutrální“), které funguje jako ukazatel.

Krok 4: Bonusové tipy a triky

Během tohoto projektu jsem se toho určitě hodně naučil a chtěl jsem se zde podělit o několik dalších tipů, které platí jak pro tento projekt, tak pro další projekty využívající Arduino.

• Existuje mnoho online zdrojů pro Arduino a nejužitečnější podle mého názoru pochází z webových stránek Arduino kvůli jejich jasným a stručným příkladům kódu.
• Neobjevujte znovu kolo, existuje spousta stavebnic a předpřipravených kusů, které můžete použít k usnadnění projektu. Jsem programátor, a ne strojní inženýr, a těžko jsem se snažil přijít na to, jak tento robot rozjet, ale bylo snadné najít něco, co by se dalo koupit online, a implementovat to do svého designu, oproti tomu, že jsem doslova znovu objevil kolo
• Knihovny jsou vaším přítelem v Arduinu i ve všech objektově orientovaných jazycích a existují z nějakého důvodu. Spárujte to s mikrořadiči a programování LED 8 na 8 je jednoduché. Předtím jsem jeden z nich naprogramoval ručně a jen jeden používá téměř každý pin v Arduinu a vyžaduje spoustu kódu. Velmi chaotický a ne příliš zábavný.
• 3D tiskárny jsou skvělé, ale nejsou dokonalé, a je v pořádku, když si některé věci musíte obrousit. Raději byste při 3D tisku z tohoto důvodu raději šli, protože ve většině případů jej můžete trochu obrousit, aby vám dokonale padl.
• Napájení může být problém, protože jsem myslel na spotřebu energie opravdu na poslední chvíli a myslel jsem si, že 5v baterie to zvládne. Potom, zdánlivě náhodně, někdy nefungoval motor nebo LED displej. Jakmile jsem upgradoval na napájecí zdroj, nebyly žádné problémy, přestože byl uvnitř robota objemnější.