"Robot Kit" ringkas untuk Kelab, Ruang Makmal Guru dan lain-lain: 18 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Ideanya adalah untuk membina sebuah kit kecil, namun dapat dikembangkan untuk anggota kami "Middle TN Robotic Arts Society". Kami merancang bengkel di sekitar kit, terutamanya untuk pertandingan, seperti mengikuti jalan dan perjalanan cepat.

Kami telah menggabungkan Arduino Nano kerana saiznya yang kecil, namun jumlah I / O yang besar. Dengan penambahan papan Breakout, semua pin mudah diakses dan mesra Servo. Kami membuang bateri standard dan memilih Power Bank 3350mAh yang merangkumi kabel pengecasan USB dan status LED kuasa. Kabel USB berfungsi sebagai kabel pengaturcaraan. Dua servo Putaran Berterusan untuk pemanduan agar pembangun bergulir dengan cepat dan mudah. Papan roti kecil membolehkan anda membuat prototaip dengan cepat dan mudah. Lubang 3mm meluruskan perimeter papan untuk membolehkan anda menambahkan komponen.

Untuk ahli kelab kami, kami menjual kit dengan harga COST dan anda mesti hadir untuk mendapatkannya. Sebenarnya kita kehilangan wang jika anda mengambil kira masa yang diperlukan untuk merancang, membina kurikulum, membuat bahagian (percetakan 3D, pemotongan laser dll) dan menyatukan semuanya. Kami mendapat kos kit kami sehingga $ 29.99. Anda boleh mendapatkan harga ini lebih rendah jika anda memesan alat ganti dengan masa penghantaran yang lebih lama. Kami menyedari bahawa itu bukan kit termurah di luar sana, tetapi kami memberi penekanan untuk membuat sesuatu yang mudah dibina dan dapat dikembangkan yang tidak memerlukan hari untuk disatukan. Sebenarnya, kit ini memerlukan masa kurang dari satu jam untuk bergerak.

Bekalan

Bahagian Utama:

• Arduino Nano
• Bank Kuasa Bateri
• Rangka Robot
• Pelompat SliderM-F
• Sensor Ultrasonik
• Skru Kuantiti 3 - 3mmx10mm 3m dengan Mur
• Kuantiti 3 - 3mmx3mm spacer
• Kuantiti 2 - Servo Putaran Berterusan SF90R
• Kuantiti 2 - Roda 52ish mm Roda
• Kuantiti Zip 4 - 6 "(Dapatkan yang nipis selebar 3.5mm) Pelbagai pek dari Harbour Freight berfungsi dengan baik.
• Papan Roti Mini
• Perisai Arduino Nano

Pilihan:

Balut kabel

Alat:

• Soldering iron untuk menyolder header di Nano
• Pistol gam
• Pemutar skru asas

Langkah 1: Bingkai

Untuk membantu pembangun berjalan dengan cepat, kami mengukir garis besar dengan teks di setiap sisi bingkai untuk menunjukkan di mana bahagian-bahagiannya harus diletakkan.

Kami bernasib baik kerana mempunyai akses pemotong laser. Sekiranya tidak, kami sarankan menghubungi ruang pembuat tempatan untuk melihat apakah mereka mempunyai yang boleh anda gunakan atau jika mereka bersedia memotong kerangka untuk anda.

Pencetak 3D juga dapat digunakan untuk mencetak pangkalannya. Kami menyertakan SVG dan STL untuk anda gunakan dengan mana-mana.

Kami menggunakan akrilik 3mm untuk kit kami. Anda boleh menggunakan media lain seperti kayu, kadbod, papan busa, dll.

Langkah 2: Persiapkan Arduino

Untuk menjadikan solder header ke Arduino lebih mudah, masukkan header lelaki ke dalam pelindung Arduino. Beratur Arduino Nano dengan tajuk utama. Perhatikan tanda di papan vs perisai. Selesaikan semua pin dan anda selesai.

Langkah 3: Pasang Perisai Arduino

1. Sejajarkan 3 spacer kuning dengan lubang Arduino yang dicetak precut atau 3D.
2. Gunakan skru dan mur M3x10 untuk memasang pelindung Arduino. Nyaman, tidak ketat. Sekiranya anda risau skru melonggarkan, tambahkan sentuhan gam panas ke hujung mur. Jangan bimbang tentang lubang ke-4 di perisai, kerana ia tidak akan diperlukan dan mengganggu Power Bank kemudian semasa pembinaan.

Langkah 4: Pasang Servos

1. Perhatikan orientasi garis besar Servo pada bingkai. (Tidak ditunjukkan pada versi cetak 3D tetapi merujuk gambar)
2. Jalurkan dua ikatan zip melalui slot segi empat tepat dengan kepala Zip Tie di bahagian atas bingkai.
3. Masukkan servo dan jalankan harness wayar melalui slot segi empat tepat ke arah belakang. Ketatkan Zip Ties dengan ketat. Sekiranya servo tidak terasa selamat, anda boleh menambahkan sedikit gam panas di sisi di mana servo menyentuh bingkai.

Langkah 5: Mount Power Bank

1. Jalankan Zip Tie antara lokasi Arduino dan Breadboard dalam orientasi yang ditunjukkan dengan kepala Zip Tie di bahagian atas. Terus longgar.
2. Jalankan Zip Tie ke belakang. Terus longgar.
3. Geser di Power Bank dan ketatkan Zip Ties dengan kuat. Perhatikan orientasi.

Catatan: Kami menggunakan "slider" bercetak 3D untuk bahagian depan, seperti yang terdapat dalam gambar. Walau bagaimanapun, kami mendapati bahawa ia menyebabkan geseran terlalu banyak, jadi anda mungkin ingin bereksperimen dengan idea lain seperti penutup botol, plastik perabot plastik, dll.

Langkah 6: Roda

Kami menggunakan pemotong laser untuk memotong roda kami dari busa EVA. Anda boleh menggunakan apa sahaja yang anda suka. Tutup dari balang, dicetak 3D, roda mainan lama, dan lain-lain. Cuba cari roda dengan diameter lebih kurang 52mm.

1. Pastikan bahagian tengah roda anda mempunyai bukaan untuk membolehkan skru kepala phillps kecil memasang tanduk servo bulat.
2. Pusatkan tanduk servo yang disertakan dengan servo anda dan lekatkan pada roda. Berhati-hatilah untuk tidak memasukkan lem ke lubang tengah dan tetap roda walaupun dengan tanduk servo untuk mengurangkan goyangan.
3. Dengan menggunakan skru phillips kecil pasangkan roda ke servo. Tidak selesa.

Langkah 7: Papan roti

Kupas bahagian belakang papan roti. Sejajarkan dengan ukiran di bahagian atas bingkai dan pasangkan. Sekiranya menggunakan bingkai cetak 3D, gunakan bahagian cetakan segi empat tepat.

Langkah 8: Masa untuk Bergerak

Sambungkan SERVOS untuk bergerak.

1. Pasang tali wayar dari servo kiri (Servo ke kiri jika anda melihat dari belakang) ke Pin 10 dengan wayar oren yang paling dekat dengan Arduino.
2. Pasang tali wayar dari servo kanan (Servo ke kanan jika anda melihat dari belakang) ke Pin 11 dengan wayar oren yang paling dekat dengan Arduino.

Langkah 9: Tambah: Memberi Penglihatan Bot Anda

Sekarang kita perlu menambahkan sesuatu agar bot tidak mengalami masalah. Gunakan sensor Ultrasonik. Pasang sensor ke Breadboard seperti yang ditunjukkan dalam gambar.

* Rujuk gambarajah pendawaian lebih jauh dalam petunjuk mengenai cara memasang kabel.

Langkah 10: Tambah - Aktif: Pengesanan Sempadan Melalui Sensor IR

Agar bot anda tidak jatuh dari tepi meja, arena dll mari tambahkan sensor garis. Kami menggunakan Array Sensor Refleksi QTR-MD-06RC. Enam pemancar / pengesan inframerah menghadap ke bawah dan mengukur jarak dari permukaan kembali ke sensor.

Untuk menambahkan sensor ambil 4 skru 2mm kecil, kebuntuan sensor IR (Smiley Face). Rujuk gambar untuk orientasi yang betul.

* Rujuk gambarajah pendawaian lebih jauh dalam petunjuk mengenai cara memasang kabel.

Langkah 11: Pengaturcaraan - Persediaan

Muat turun Perisian Arduino.

Ikut arahan standard.

Setelah memasangnya, buka perisian dan siapkan Arduino Nano. Ini mungkin berbeza antara pengeluar yang berbeza tetapi jika anda memilikinya dari senarai bahagian:

1. Buka "Alat"
2. Pilih "Arduino Nano" sebagai jenis Papan
3. Pilih Atmega328P (Old Bootloader) sebagai jenis Processor
4. Sambungkan Arduino Nano menggunakan kabel Micro USB yang disertakan dengan pengecas anda ke mana-mana port USB di PC anda. Sekiranya anda mendapat ralat seperti "Peranti Tidak Dikenal", anda mungkin perlu memasang pemacu yang betul. Lihat bahagian Tambahan ini yang boleh diarahkan untuk membantu.

Langkah 12: Gambaran Keseluruhan Kod untuk Sensor Ultrasonik

Kodnya sangat asas dan menggunakan dua perpustakaan - Servo.h dan NewPing.h. Servo.h adalah perpustakaan bawaan yang disediakan oleh Yayasan Arduino dan digunakan untuk mengendalikan isyarat PWM (pulsa lebar dimodulasi) ke setiap servos. Rujukan ke perpustakaan ini boleh didapati di sini:

NewPing.h, seperti yang disebutkan sebelumnya, adalah perpustakaan pihak ketiga oleh Tim Eckel. Ini digunakan untuk memberi kita antara muka sederhana ke dalam dunia pengukuran berdasarkan masa. Rujukan ke perpustakaan ini boleh didapati di sini:

Untuk persediaan ini, kami telah membuat contoh asas maju, kiri, kanan, dan ulangan. Kami ingin memberi anggota kami titik permulaan yang akan menunjukkan cara menggunakan kedua-dua sensor ultrasonik dan dua pelayan putaran berterusan (satu di sebaliknya dari yang lain). Dalam peredaran kami, robot mengimbas ke depan dan jika jelas terus bergerak ke depan. Namun, jika ia merasakan ia berada dekat dan objek (waktu ping lebih pendek daripada minimum yang kami pilih), maka ia berhenti, belok kiri, scan, belok kanan, scan lagi, dan menuju ke arah yang lebih terbuka.

Anda mungkin menyedari bahawa setiap dua servo diberi arahan yang berbeza untuk maju - ini kerana servo dipasang pada casis yang menunjuk ke arah yang berlawanan. Oleh kerana itu, setiap servo perlu bergerak ke arah yang berlawanan agar bot bergerak maju berbanding dengan bulatan. Perkara yang sama berlaku jika anda mahu bergerak secara terbalik.

Contoh ini menunjukkan penghindaran halangan yang sangat asas tetapi dapat diperbaiki dengan baik. Contoh "kerja rumah" untuk anda mungkin melakukan sapuan 360 darjah sepenuhnya di kawasan permulaan dan memilih jalan yang paling terbuka. Imbas lebih luas dari sisi ke sisi dan lihat apakah bot semakin "dikemas dalam". Gabungkan dengan sensor lain untuk menyelesaikan masalah labirin.

Langkah 13: Gambaran Keseluruhan Kod untuk Mengikuti Garis Menggunakan Kod SUMO

Akan datang.

Langkah 14: Pengaturcaraan - Perpustakaan

Mulakan dengan memastikan anda mempunyai perpustakaan yang betul.

Untuk Servos, pustaka Servo.h harus menjadi lalai.

Untuk Sensor Ultrasonik HC-SR04:

1. Dalam perisian pergi ke Sketch> Include Library> Manage Libraries.
2. Cari "NewPing" oleh Tim Eckel.
3. Pilih versi terkini dan pasang.

Untuk Array Sensor Refleksi QTR-MD-06RC:

1. Dalam perisian pergi ke Sketch> Include Library> Manage Libraries.
2. Cari "QTRSensors" oleh Pololu.
3. Pilih versi terkini dan pasang.

Langkah 15: Program

1. Sekadar Ping Sensor muat turun fail MTRAS_Kit_Ping_Sensor_1_18_20.ino.
2. Untuk Line Sensor dengan Ping Sensor yang diprogramkan untuk SUMO muat turun fail MTRAS_Kit_Sumo_1_18_2020.ino.
3. Pasangkan Arduino anda melalui USB.
4. Pilih port COM (Lihat gambar). Port COM anda mungkin berbeza.
5. Klik tanda semak untuk memastikan tidak ada kesalahan.
6. Sekiranya semuanya diperiksa, klik pada anak panah kanan untuk memuat turun program ke Arduino.
7. Setelah selesai cabut kabel USB dan pasangkan ke Power Bank.

Langkah 16: Diagram Pendawaian

Gunakan gambar berikut untuk memasang robot anda.

• Untuk sensor Ultrasonik gunakan wayar jumper m-f.
• Untuk sensor talian gunakan wayar jumper m-m.
• Untuk Servos anda boleh memasang penyambung 3 pin terus ke pin.

Langkah 17: Tahniah !!! Anda Membina Robot

Untuk kod Ultrasonik robot harus mula bergerak. Apabila ia merasakan objek dalam jarak 35cm ia akan berhenti, bergerak ke kiri dan mengambil pengukuran pantas, kemudian bergerak ke kanan dan melakukan perkara yang sama. Ia menentukan bahagian mana yang memiliki jarak tertinggi dan bergerak ke arah itu.