Arduino Mothbot: 11 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:25

Účelem tohoto projektu je navrhnout a postavit jednoduchého robota sledujícího světlo pomocí desky mikrokontroléru Arduino Duemilanove. Opravdu jsem chtěl sdílet robotický projekt, který byl levný, snadno se stavěl a měl kompletní sadu pokynů pro všechny různé kroky. Doufám, že jsem uspěl, a rád bych dostal komentáře k tomu, jak tento návod ještě vylepšit.

Konstrukce tohoto robota se soustředila na použití knihy „Začínáme s Arduinem“od Massima Banziho a publikované v [makezine.com Make]. Také jsem použil kód pro spuštění serv z projektu s názvem: Jak vyrobit Arduino řízený servo robot (SERB). Arduino Mothbot je celkem docela rychlý robot na stavbu. Za předpokladu, že začnete se všemi částmi a nebudete muset improvizovat, by měl celkový projekt trvat asi hodinu, než se postaví. To je, pokud budete postupovat podle pokynů a zkopírujete kód. Pokud však vytvoříte pouze jednu funkci najednou a budete testovat, může tento projekt trvat podstatně déle. Výhodou delší tratě je, že se pravděpodobně dozvíte mnohem více a po cestě si užijete spoustu zábavy.

Krok 1: Shromážděte své součásti a nástroje

Pokud jste nikdy předtím nic takového neudělali, stavba tohoto robota vás bude stát zhruba 80 dolarů. Náklady pro mě byly výrazně nižší, protože mám spoustu elektroniky, která leží v práci. Vím však, jak frustrující může být snažit se dodržovat pokyny, aniž bych věděl, které díly sehnat, kde objednat a kolik vše bude předem stát, takže jsem pro vás udělal veškerou práci. Jakmile budete mít všechny díly na druhou, měl by být tento projekt hračkou. Chcete -li získat úplný seznam dílů, klikněte na následující odkaz na moji wiki projektu. Seznam náhradních dílů Arduino Mothbot

Nyní možná budete chtít získat nějaké nástroje. Vzhledem k tomu, že tento projekt využívá nepájivou desku, můžete se obejít bez spousty efektního elektronického vybavení. Doufejme, že v garáži najdete zbytek věcí, které potřebujete: 1. Jehlové kleště 2. Nůžky na drát 3. Šroubovák s plochou hlavou 4. Malý šroubovák (4stranný) šroubovák 5. Nastavitelný klíč nebo 11/32 " šestihranný klíč 6. Vrták 7. Vrtáky 1/16 ", 5/32" a 7/32 "8. Pila (volitelně) 9. Ochranné brýle Při používání jakéhokoli elektrického nářadí používejte bezpečné postupy.

Krok 2: Fáze plánování

Než jsem začal s tímto projektem, rozhlédl jsem se po Instructables na spoustu dalších projektů. Nějaký čas jsem také strávil čtením knihy „Začínáme s Arduinem“od Massima Banziho. Téměř vše v tomto projektu je provedeno na příkladu na tomto webu nebo v knize. Projekt jsem navrhl tímto způsobem ve snaze zpřístupnit jej začínajícímu robotikovi.

Ve své plánovací fázi jsem se podíval nejen na hardware a kódování, ale také na domácí úkoly z elektroniky. Chtěl jsem pro tento projekt vypracovat jednoduché schéma elektroniky, abych mohl sledovat, co se děje, jak jsem ho stavěl. Na obrázku vidíte různé komponenty, elektrické vedení a piny Arduino. Naštěstí je to jasný diagram a také ukazuje, jak jednoduchá je elektronika pro tento projekt.

Krok 3: Připojení serva k Arduinu

Pokud se chystáte postavit robota, první věcí, kterou pravděpodobně budete chtít vypracovat, je, jak jej rozhýbat. S největší pravděpodobností budete chtít poslat to dopředu, dozadu, doprava, doleva a zastavit to. Pokud nemůžete přijít na to, jak mu přikázat, aby se správně pohyboval, pravděpodobně po připojení všech senzorů nedovedete nic udělat. Níže jsou uvedeny kroky pro připojení motoru k Arduinu.

1. První věc, kterou je třeba při nastavování bezpájkovacího prkénka udělat, je nastavení uzemnění (GND) a napájení (+6V) pro serva. Rozhodl jsem se použít dva dlouhé pásy na desce, které by byly nejblíže Arduinu. 2. Jakmile je uzemnění a napájecí vedení identifikováno, připojte uzemnění desky Arduino k zemnicímu pájecímu pájecímu páječi. K nepájivému prkénku zatím nepřipojujte napájení. 3. Každé servo má tři dráty, které z nich vycházejí. Moje mají pro každý černý, červený a bílý drát. Černá je pro uzemnění, červená pro napájení a bílá je ovládací vodič. Odřízněte tři propojovací vodiče pro každé servo stejné velikosti (celkem tedy 6). 4. Připojte propojovací vodiče na konec servovodičů a poté každé servo k pájecí desce bez pájení. 5. Nyní propojkami propojte uzemnění a napájení z každého serva se zemí a napájením nepájivého prkénka. 6. Nyní připojte řídicí vodiče z každého serva k Arduinu. Připojte levé servo k digitálnímu výstupu (PWM) 3 a pravé servo k digitálnímu výstupu (PWM) 11. 7. Nakonec připojte uzemnění a napájení z baterií 4AA k uzemnění a napájení pájecí desky. Nebojte se, pokud se serva začnou pohybovat, když vaše Arduino nemá napájení nebo ještě není naprogramováno. 8. Pomocí kódu byste nyní měli mít možnost spustit motory vpřed, vzad, vlevo nebo vpravo pomocí přiložených funkcí.

Krok 4: Testování motorů

Myslím, že je důležité zahrnout část testovacího kódu, který jsem použil při sestavování Arduino Mothbot. Pokud vás to zajímá a jste ochotni věnovat čas drobet, myslím, že tyto úryvky kódu považujete za vzdělávací a užitečné v jiných projektech. Než níže zveřejním jakýkoli kód, chci uvést, že následující text je založen na dalším skvělém projektu s názvem How to Make a Arduino Controlled Servo Robot (SERB). Hodně jsem se naučil sledováním práce na tomto pokynu a chci dát úvěr tam, kde to má být.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/motor_test1.pde

Krok 5: Integrace tlačítka Zap/Vyp

Nyní možná budete chtít svého robota zapnout a vypnout stisknutím tlačítka. Samotné Arduino bude spouštět kód v nekonečné smyčce, dokud jej neodpojíte, což může být docela frustrující, když zapojíte robota na stůl a ten vám začne utíkat! Integrace tlačítka je skvělým krokem v tomto procesu, protože se také naučíte používat tlačítka pro jiné věci, jako je vytvoření nárazníku, který detekuje, kdy robot narazí na zeď. Jako poznámku si všimnete, že jsem odstranil serva z nepájivá deska pro většinu mých obrázků. To jen pomáhá udělat obrázek jasnějším, když zobrazuji různé kroky. Před zahájením jakékoli práce nejprve odpojte napájení od servomotorů. Nezapomeňte to udělat pokaždé, když do tohoto projektu něco přidáte. Nyní možná budete chtít svého robota zapnout a vypnout, na rozdíl od toho, aby se robot po připojení napájení okamžitě začal pohybovat. Na opačné straně pájecího prkénka určete proužek, který bude napájet tlačítko pro zapnutí/vypnutí (a později pro senzory). Pomocí dlouhého propojovacího kabelu připojte napájení (+5 V) z Arduina k pásku, který jste právě identifikovali. Připojte dva propojovací vodiče k dočasnému spínači a jeden konec zapojte do napájení (+5 V) 6. Druhý konec momentálního spínače zapojte do menšího pruhu uprostřed nepájivé desky. Ze stejného proužku připojte k pásu odpor 10K ohmů a druhý konec do země8. Nakonec připojte vodič z pásku se spínačem a rezistorem na jednom konci a druhý konec umístěte do digitálního vstupu 7 na Arduinu.9. Nyní s kódem byste měli být schopni použít tlačítko k zapnutí a vypnutí robota. Pokud použijete kód s LED (digitální výstup 13), uvidíte, jak se palubní LED zapíná a vypíná pomocí robota. Toto je skvělý způsob, jak otestovat kód Arduino, pokud máte odpojené napájení motorů.

Krok 6: Testování tlačítka Zap/Vyp

Tento nový kód obsahuje informace o použití tlačítka Zapnuto/Vypnuto a zapnutí vestavěné LED diody.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/motor_test2.pde

Krok 7: Integrace světelných senzorů

Co by to byl Arduino Mothbot, kdyby neměl světelné senzory? Smyslem tohoto jednoduchého projektu je vyrobit robota, který je přitahován nejjasnějším světlem. K tomu budeme muset integrovat některé světelné senzory, známé také jako fotoodpory.

1. Před provedením tohoto kroku opět odpojte napájení od servomotorů. 2. Nastavení světelných senzorů proběhne dvakrát. Je to téměř úplně stejné nastavení jako momentální přepínač. Ve skutečnosti je to stejné nastavení, ale tentokrát místo momentálního spínače použijete světelný senzor (fotoodpor). 3. Protože tento robot bude používat dva světelné senzory k výběru směru jízdy, doporučujeme nastavit každý světelný senzor na opačné strany nepájivého prkénka nebo co nejdále od sebe. 4. Připojte jeden konec světelného senzoru k napájecímu vedení (+5 V) a druhý konec do malého proužku uprostřed desky. 5. Připojte 10k ohmový rezistor ke stejnému proužku a druhý konec k zemi 6. Nyní připojte propojovací vodič z malého proužku (kde jsou připojeny fotoodpor a běžný odpor) a zapojte druhý konec do analogového vstupu. 7. Připojte levý senzor k analogovému vstupu 0 na Arduinu a pravý senzor k analogovému vstupu 1. 8. Nyní byste měli být schopni pomocí světelných senzorů přesouvat serva.

Krok 8: Konečný kód

Zde je konečný kód použitý ke spuštění Arduino Mothbot. Do kódu jsem vložil tiskové příkazy k sériovému portu Arduino. Pokud máte Arduino připojené přes USB port vašeho počítače, měli byste vidět tisková prohlášení, která vám řeknou, kterou cestou se robot chystá. Možná budete chtít upravit prahovou hodnotu světelného senzoru, abyste doladili chování robota. Prahová hodnota závisí hlavně na vašich senzorech a okolním světle místa, kde se nacházíte.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/mothbot.pde

Krok 9: Postavte tělo můry

Robot, kterého stavíte, opravdu není dobrý, pokud se nedokáže udržet pohromadě. Z tohoto důvodu potřebuje tělo. Snažil jsem se ze všech sil, aby to bylo co nejjednodušší stavební projekt. Budete však muset udělat trochu práce sami, abyste zjistili správná měření. Navrhuji starou metodu „dvakrát měř, jednou řež“. Tělo robota je vyrobeno z malého listu topolového dřeva, které jsem koupil v železářství, předřezané na 6 x 24 palců. Sřezal jsem svůj na 6 "x 8" pomocí pily dodávané v železářství.2. Dále jsem vyvrtal otvory směrem k přední části desky, abych připevnil držáky serv pro každé servo. K tomu jsem použil vrták velikosti 5/32 ". Také jsem vyvrtal otvor v zadní části desky pro kolečko, které vyvažuje robot. K tomu jsem použil vrták velikosti 7/32". Rozhodl jsem se použít o něco menší vrták, abych mohl dobře přilnout ke svému kolečku, protože jsem k jeho připevnění nepoužíval kombinaci matice a šroubu. Poté jsem pomocí matic a šroubů připevnil držáky k desce. To bylo provedeno pomocí plochého šroubováku a nastavitelného klíče. Po připevnění držáků jsem každé servo připevnil k držákům pomocí matic a šroubů. 6. Nakonec jsem do celku zatlačil kolečko.

Krok 10: Výroba kol

Kola byla pro mě ošemetný problém. Vlastně jsem botoval nějaká certifikovaná robotická kola, ale uvědomil jsem si, že jsou a) příliš těžká a b) neměl jsem způsob, jak je připevnit k vybraným servům. Tehdy jsem si vzpomněl, že jsem na střední škole použil víčka od sklenic pro podobný projekt. Bylo tedy do obchodu hledat vhodnou alternativu robotického kola. Každé kolo je vyrobeno z víka z kontejneru Ziploc Twist 'n Loc. Další dobrá víčka jsou ta na sklenicích od arašídového másla nebo jiného potravinářského zboží. Neobhajuji plýtvání jídlem, ale šetřete si víčka a možná zjistíte, že má správnou velikost pro váš robotický projekt. Zbývající nádoby jsem použil k držení částí, které jsem nasbíral. První věc, kterou jsem udělal, bylo vybrat servo houkačku, kterou jsem chtěl na kola. Vybral jsem ty, které měly čtyři rohy a které byly součástí mých serv, když jsem je koupil. Než něco uděláte, vyvrtejte uprostřed kola díru. Doporučuji to udělat pomocí 5/32 "vrtáku. Budete to potřebovat, abyste se dostali ke šroubu, který spojuje klakson se servo. 4. Nyní přišroubujte víko k klaksonu. S každým jsem použil čtyři přiložené šrouby servo pro připojení vík k rohům. Mohlo by to být jednodušší, když předvrtáte malé otvory skrz víko jako já. Použil jsem k tomu vrták 1/16 ". Ale buďte opatrní, vrtání skrz tento plast těžkým vrtákem a malým kouskem může být obtížné. Nyní připojte rohy k servům pomocí malého křížového šroubováku Phillips (4stranný). Nakonec omotejte kolem každého kola gumičky, abyste měli lepší trakci. Gumičky jsem dostal z produktů, které jsem koupil v obchodě s potravinami. Doufejme, že se jich několik povaluje. V tomto okamžiku by mělo být sestaveno celé tělo a kola.

Krok 11: Dokončení Arduino Mothbot

Po sestavení těla a kol je snadné umístit Arduino a nepájivý prkénko jen na tělo robota. Ujistěte se, že se stále můžete dostat na USB vstup na Arduinu pro případ, že potřebujete změnit programování. Použil jsem pod každou černou elektrickou pásku, abych je přilepil k tělu. Elektrickou pásku lze snadno odstranit a docela dobře drží. Přilepte prkénko Arduino a nepájivou desku k horní části těla robota, který jste postavili. Znovu použijte pásku a je dobré připojit držák baterie 4AA a 9V baterii k tělu. Ujistěte se, že kabely dosáhnou. Pokud jste je dříve odstranili, připojte servo vodiče k pájecí desce. Připojte napájení Arduino 5. Připojte napájení servomotoru 6. Nyní položte robota na zem a stiskněte vypínač! Nyní by to mělo ožít a pronásledovat světlo v místnosti:) Jako budoucí doplňkový projekt bych zahrnul jednoduchý nárazník nebo nástěnný senzor. To by byl přepínač, podobně jako tlačítko Zapnout/Vypnout použité v tomto projektu. Když však bylo tlačítko stisknuto, řekne to robotu, aby obrátil směr, otočil doleva nebo doprava a pokračoval v programu. Jakmile to bude hotové, bude tento robot skvělou malou testovací platformou pro další senzory a zařízení.