Cara Membangun ProtoBot - Robot Pendidikan 100% Sumber Terbuka, Super-Murah, 29 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

ProtoBot adalah sumber terbuka 100%, mudah diakses, super murah, dan mudah dibina robot. Semuanya adalah Sumber Terbuka - Perkakasan, Perisian, Panduan, dan Kurikulum - yang bermaksud sesiapa sahaja boleh mengakses semua yang mereka perlukan untuk membina dan menggunakan robot.

Ini adalah kaedah terbaik untuk mempelajari asas pematerian, kejuruteraan elektrik dan pengaturcaraan.

Instructable ini merangkumi cara membuatnya, dari papan kosong, komponen, dan kepingan cetak 3D, hingga ProtoBot yang dipasang sepenuhnya (dan semoga berfungsi!)

(Sekiranya anda ingin mengetahui lebih lanjut mengenai ProtoBots secara umum, dan / atau Projek ProtoBot, lawati https://theprotobotproject.wordpress.com, atau ProtoBots Github, di

Anda juga boleh mendapatkan Versi PDF panduan ini di

Langkah 1: Bekalan: Bahagian

Setelah anda bersedia untuk memulakan, inilah yang anda perlukan. Kuantiti adalah untuk 1 robot.

Bahagian: (Pautan # 1 adalah eBay, # 2 adalah AliExpress, biasanya lebih murah)

• 2 x N20 Gearmotors, 300RPM, 12V (pautan, pautan)
• 1 x Arduino Nano (pautan, pautan)
• 2 x Roda Plastik, lubang 39MM, 3MM (Banyak 10: Pautan kuning, Pautan kuning, pautan Pink)
• 2 x suis had taktil (pautan 10 keping)
• 2 x 220 perintang Ohm (100 keping: pautan, pautan)
• 4 x 10K perintang (100 keping: pautan, pautan)
• Pemacu motor 1 x L293D (pautan, pautan)
• 2 x Sensor IR TCRT5000L (10 Potongan: pautan, pautan)
• 7 x wayar DuPont Perempuan-Perempuan (40 Potongan: pautan, pautan)
• Klip Bateri 1 x 9V (10 keping: pautan, pautan)
• 18 x pin header lelaki (200 keping: pautan, pautan 90 darjah sudah bengkok)
• 32 x Pin Header Wanita (400 keping: pautan, pautan)

Kuantiti hanya berlaku untuk senarai di mana satu item dijual (Arduino dan motor), kerana semua yang lain adalah banyak dan anda akan mempunyai sisa tambahan. Apabila penyenaraian melebihi kuantiti yang diperlukan, biasanya lebih murah untuk membeli secara pukal daripada item tunggal. Saya tidak mengeluh!

Satu perkara lagi: Semua yang ada di sini berasal dari China, dan oleh itu penghantaran biasanya memakan masa sebulan, dan kadang-kadang dua dalam kes yang melampau. Walau bagaimanapun, saya tidak pernah mempunyai apa-apa yang akhirnya muncul.

Langkah 2: Bekalan: Bahagian (Selebihnya)

Tapi tunggu! Ada lagi!

Anda masih memerlukan beberapa bahagian lagi, iaitu bahagian bercetak 3D, papan litar, bateri, dan "Hook and Loop Fastner" (seperti Velcro, misalnya) untuk bateri.

• Hook and loop fastner (eBay Link, satu meter barang)
• Bateri (eBay Link, tetapi beli di kedai)

Bahagian bercetak 3D:

• Fail STL terdapat di
• Apabila anda mula mencetak, ubah saiznya menjadi ukuran 105%, dan ubah jumlah menjadi 30%. Tidak diperlukan sokongan, anda menentukan sama ada anda memerlukan rakit. Antena mungkin lebih mudah dipasang pada sensor bump jika diskalakan sedikit lebih besar.

Papan litar:

Sekiranya anda ingin mencuba sendiri, teruskan. Semua yang anda perlukan ada di

Apa yang saya buat (Cara yang lebih mudah, jika anda belum mempunyai barang):

• Saya menggunakan www.pcbway.com, dan mereka akan membiarkan anda melakukan 5 keping dengan harga $ 5, tidak termasuk penghantaran. Apabila kami membuat 20 atau lebih keping untuk kem STEM, harganya sekitar $ 24, termasuk penghantaran.
• Buat akaun dengan mereka, muat naik zip fail gerber, dan mereka akan memberi anda jumlah papan yang anda minta.

Langkah 3: Bekalan: Alat

Sekarang ini mungkin barang yang anda ada, tetapi saya akan memberikan pautan di sini.

Alat: (Pautan ke Amazon)

• Besi solder ($ 7 di Amazon, tetapi kami menggunakannya di kem, dan saya sangat kagum, mereka mengatasi 25 $ Wellers yang kami ada.)
• Solder (Dilengkapi dengan besi $ 7, jadi anda tidak memerlukannya sekarang, tetapi ini akan bertahan selamanya)
• Membantu Tangan (Tidak diperlukan, saya belum membeli sendiri, tetapi mereka pasti menjadikan hidup lebih mudah)
• Solder Sucker (Sangat membantu apabila tidak tersumbat)
• Pembersih bulu tembaga (Untuk memastikan hujung besi anda dalam keadaan baik)
• Pemegang Besi Solder (Oleh itu, jangan meletakkan tangan anda secara tidak sengaja pada besi)
• Gunting wayar (Anda memerlukannya)
• Wire Strippers (Anda boleh lakukan tanpa, tetapi ia menjadikan hidup lebih mudah)
• Tang Hidung Jarum (Tidak diperlukan sepenuhnya, tetapi bagus)
• Pistol dan Lem Panas Temp Tinggi (Lem CA atau sesuatu yang lain mungkin berfungsi juga)

Pembeli konservatif mungkin menggelengkan kepalanya pada sebilangan besar alat yang akan dibeli, tetapi perlu diingat - Setiap alat ini, jika dijaga dengan betul, akan bertahan selama bertahun-tahun, dan dapat digunakan untuk pelbagai perkara selain membuat robot kecil. (Yang dikatakan, saya merasakan awak!)

Langkah 4: Pemasangan Sensor Motor dan Bump: Cut, Strip, 'n Tin Wires

Mari mulakan dengan kabel untuk Sensor dan Motor Bump. Anda perlu menyediakan besi solder dan tempat kerja untuk pematerian, dan anda mungkin memerlukan beberapa bentuk pengudaraan. Kipas berkelajuan rendah yang bagus.

1. Pisahkan 2 set 4 wayar dari jumper Wanita ke Wanita anda.
2. Gunakan pemotong wayar anda untuk memotongnya di tengah-tengah setiap set.
3. Dengan menggunakan penari telanjang anda, lepaskan penebat sekitar 5MM atau 1/4 dari hujung wayar.
4. Pisahkan hujung wayar, kemudian putar helai tembaga individu untuk memastikannya kemas.
5. Tin setiap hujung wayar dengan memegang besi tin anda di atas wayar, sambil meletakkan wayar pada solder anda.

Setelah selesai, anda mesti mempunyai 4 set 2 wayar masing-masing, dengan 2 wayar tin pada satu hujung, dan 2 penyambung wanita di setiap hujungnya.

Langkah 5: Pemasangan Sensor Motor dan Bump: Motor dan Sensor Solder

Tetap gunakan besi pematerian anda, kerana kami belum selesai…

1. Untuk setiap set wayar, bengkokkan hujung kalengan dengan jarak 180 darjah.
2. Masukkan hujung wayar ke tab penyambung pada motor dan sensor bump, seperti yang ditunjukkan dalam gambar.
3. Amankan motor dan sensornya.
4. Dengan menggunakan besi kalengan anda, pasangkan wayar ke tab penyambung.

Langkah 6: Pemasangan Sensor IR: Potong, Jalur, 'N Tin

Dengan motor dan sensor bump anda selesai, inilah masanya untuk beralih ke sensor IR.

• Pisahkan satu set 3 wayar wanita-wanita.
• Potongnya separuh.
• Tanggalkan penebat sekitar 5MM atau 1/4 inci dari hujungnya.
• Tin wayar dengan memegangnya di pateri anda, kemudian pasangkan besi tin anda.

Setelah selesai, anda harus mempunyai 2 set 3 wayar dengan penyambung wanita di satu hujung, dan hujung wayar timah di bahagian lain.

Langkah 7: Pemasangan Sensor IR: Sediakan Sensor

Ini mungkin pematerian paling sukar yang harus anda lakukan. Ambil masa anda!

1. Gunakan alat gunting anda untuk memotong petunjuk tambahan, meninggalkan kira-kira 5MM atau 1/4 inci yang terdedah dari badan plastik sensor.
2. Ketahui orientasi sensor anda berdasarkan gambar.
3. Bengkokkan plumbum GND untuk LED Biru untuk menghubungi plumbum GND LED Hitam.
4. Amankan sensor, kemudian gunakan besi pematerian anda untuk membuat sambungan pateri antara kabel GND yang anda sambungkan.

Langkah 8: Pemasangan Sensor IR: Wayar Solder

Sekarang kita sudah bersedia untuk menyambungkan wayar ke sensor IR.

1. Pisahkan hujung wayar, sehingga kabel masing-masing dipisahkan kira-kira 2.5 CM, atau 1 inci.
2. Mulailah menyolder wayar, mengikut urutan ke setiap 3 petunjuk dari sensor.
3. Sekiranya anda menggunakan pita pelekat seperti saya, apabila anda selesai dengan satu sisi, balikkan sensor dan pasangkan sisi yang lain.

Catatan: Oleh kerana DuPont Wires berwarna secara rawak, tidak mudah untuk menggunakan konvensi warna, jadi saya hanya mengesyorkan agar tetap konsisten di antara pasangan sensor. Saya biasanya mencubanya mengikut urutan, dengan GND, Sense, dan kemudian + 5V, dengan warna hujung paling gelap adalah GND.

Langkah 9: Pasang Kabel Bateri

Yang terakhir, tetapi tidak kurang pentingnya, kita perlu menyatukan kabel bateri bersama-sama.

• Dapatkan header lelaki 2-pin terakhir anda, kemudian tekan bahagian pembahagi plastik ke bahagian tengah pin.
• Dengan menggunakan sepasang tang, bengkokkan satu sisi pada sudut 90 darjah.
• Amankan entah bagaimana (saya menggunakan sekeping busa, kemudian menambahkan pita pelekat untuk memastikan kepala tetap di tempat ketika busa cair).
• Tin setiap pin, supaya mudah menyolder wayar.
• Memastikan kekutuban betul (Merah = +, Hitam = -), pasangkan penyambung bateri ke pin.

(Sekiranya penyambung bateri anda tidak dilepaskan dan dilekatkan, anda perlu melakukannya.)

Pada pandangan belakang, mungkin ada baiknya meletakkan sekeping kecil tiub pengecutan panas di atas sendi antara wayar dan pin pengepala.

Langkah 10: Beristirahat

Sekarang setelah anda menyelesaikan sensor dan motor, ada baiknya berehat sebentar. Saya telah mengumpulkan banyak bahagian untuk ProtoBots, dan saya masih perlu berehat sekarang dan kemudian.

Semasa anda berehat, teruskan dan ambil kesempatan untuk membersihkan semua bahagian penebat logam dan wayar di ruang kerja anda. Kemudian, hirup udara segar, dan nikmati minuman yang menyegarkan.

Apabila anda merasa cukup segar, jangan ragu untuk meneruskan!

Langkah 11: Himpunkan Arduino

Mari kita teruskan, bermula dengan menyatukan Arduino.

• Keluarkan Arduino dari beg plastik yang dimasukkan
• Cari dua header panjang 15 pin, dan masukkan, dari sisi pendek ke atas, ke dalam Arduino, seperti yang ditunjukkan.
• Masukkan arduino ke papan untuk memastikan tajuk tetap pada sudut yang betul semasa menyolder.
• Bermula di sudut, pasangkan setiap pin ke Arduino.

Apabila anda selesai, periksa sebarang solder yang merapatkan dua pin. Untuk mengeluarkan pateri yang berlebihan, cairkan di tengahnya dengan seterika anda, kemudian seret kembali dari pin. Sekiranya itu tidak berjaya, cubalah menghisap lebihan dengan penghisap solder anda.

Anda akan melihat saya tidak menyolder set 6 pin- Itu adalah pin ICSP, yang digunakan untuk memprogramnya tanpa USB. Kami tidak memerlukannya untuk ProtoBot, tetapi anda boleh memilih untuk menyoldernya, jika anda mahu.

Langkah 12: Pasang Papan: Kumpulkan Bahagian

Anda mesti mempunyai semua bahagian yang anda perlukan untuk papan, tetapi luangkan masa untuk mengumpulkannya dalam jumlah yang anda perlukan.

• 1 x ProtoBotBoard
• 1 x Berkumpul Arduino Nano
• 2 x 220 ohm perintang
• Perintang 4 x 10K
• 1 x 14 pin panjang header pin lelaki
• Panjang pin pin wanita 2 x 15 pin
• 1 x 2 pin panjang pin header wanita
• 1 x cip pemacu motor L293D

Untuk memotong header wanita, saya menggunakan gunting wayar, dan klipkannya pada pin tambahan. Anda harus mengorbankan sebiji pin untuk setiap potongan, tetapi anda harus mempunyai banyak baki.

Langkah 13: Pasang Papan: Pin Header Wanita Solder

Anda boleh melangkau pin header wanita jika anda mahu, tetapi memudahkan penggunaan semula Arduino atau menyelesaikan masalah sekiranya ada yang tidak kena.

1. Masukkan Arduino ke pin header wanita. (Dalam kes ini, kami hanya menggunakannya untuk menjaga agar selaras)
2. Masukkan unit pin Arduino / tajuk ke papan, dan pasangkannya ke papan.
3. Bermula pada pin sudut, pasangkan pin header wanita ke papan.

Langkah 14: Pasang Papan: Cip Pemandu Motor Solder

Masa untuk memateri pemandu motor!

1. Masukkan pemacu motor ke papan, dengan takik di bahagian atas cip sejajar dengan jurang pada garis besar di papan.
2. Lindungi dengan pita pelekat.
3. Selesaikan setiap pin, mulakan dengan pin di sudut, kemudian teruskan ke pin yang lain.

Langkah 15: Pasang Papan: Resistor 10K Solder

Apabila anda selesai dengan pemandu motor, kita akan beralih ke perintang 10K.

1. Cari anda 4 perintang 10K. Mereka mungkin berwarna biru atau cokelat, tetapi mana pun, mereka harus sesuai dengan jalur warna dalam rajah.
2. Bengkokkan pengarah pada setiap perintang pada sudut 90 darjah ke bawah.
3. Masukkan setiap 4 perintang ke tempat bertanda "10K" di papan.
4. Gunakan pita pelindung untuk mengikatnya ke papan (Atau bengkokkan bahagian depannya, tetapi pita pelindung berfungsi lebih baik).
5. Solder masing-masing, berhati-hati untuk tidak mengisi lubang lain di sekitarnya.
6. Setelah selesai, potong plumbum tambahan di atas sendi pateri, kemudian lepaskan pita pelekat.

Catatan: Saya jarang mempunyai masalah dengan ini, tetapi kadang-kadang memotong petunjuk setelah pematerian boleh memecahkan jejak di papan, yang biasanya tidak dapat diperbaiki. Jaga diri!

Langkah 16: Pasang Papan: Pateri Resistor 220 Ohm

Sekarang mari kita lakukan perintang 220 ohm.

1. Seperti perintang 10K, 220 yang boleh berwarna cokelat atau biru, pastikan ia sesuai dengan jalur warna, seperti yang ditunjukkan dalam gambar rajah.
2. Bengkokkan plumbum pada 90 darjah, kemudian masukkan ke tempat yang bertanda "220".
3. Lekatkannya dengan pita pelekat, atau bengkokkan ujungnya.
4. Memateri palam ke papan.
5. Setelah selesai, klipkan petunjuknya, kemudian tanggalkan pita pelekat.

Langkah 17: Pasang Papan: Pin Header Sensor

Mari beralih ke tajuk untuk menyambungkan sensor.

1. Pisahkan set kepala lelaki panjang 14-pin anda menjadi 4 x 2-pin panjang, dan 2 x 3-pin panjang.
2. Gunakan pita pelindung untuk mengikat kepala, sisi pendek ke bawah, ke tempat papan bertanda "BL", "BR" (panjang 2-pin), dan "IRR" dan "IRL" (panjang 3-pin). Anda akan mempunyai 2 set panjang 2-pin, jangan bimbang tentangnya buat masa ini.
3. Pateri pin di tempat dari bahagian bawah papan. Saya melakukan panjang 2-pin dan 3-pin secara berasingan, tetapi anda boleh melakukannya bersama-sama.
4. Tanggalkan pita pelekat

Langkah 18: Pasang Papan: Pin Header Motor

Ingat dua panjang header 2-pin tambahan itu? Kami akan menggunakannya untuk menyambungkan motor.

1. Dengan menggunakan sepasang tang, bengkokkan sisi plag yang lebih panjang pada sudut 90 darjah.
2. Masukkannya ke tempat di papan bertanda "MR" dan "ML".
3. Lindungi mereka dengan pita pelekat.
4. Pateri di tempatnya, kemudian keluarkan pita pelekat.

Langkah 19: Pasang Papan: Penyambung Bateri

Hampir siap! Kita hanya perlu menambah penyambung bateri.

1. Dapatkan pin header wanita sepanjang 2-pin anda, dan pasangkannya ke tempat di papan bertanda "Bat."
2. Lekatkannya di tempat dengan sehelai selotip.
3. Memasukkan pin ke papan, kemudian keluarkan pita pelekat.

Langkah 20: Memasang Papan: Periksa Segala-galanya

Sebelum selesai, perhatikan papan tulis, dan pastikan semuanya berada di mana dan di mana seharusnya.

Periksa untuk:

• Jambatan solder (semasa solder menghubungkan dua pin bersama)
• Barang diletakkan dengan cara yang salah, atau di tempat yang salah
• Pin yang disambungkan / dipateri dengan tidak betul

Jambatan solder cukup mudah diperbaiki, hanya gunakan penyedut solder dan seterika panas untuk menghilangkan tambahan.

Barang yang disolder dengan cara yang salah perlu disolder dan dikembalikan dengan cara yang betul. Prosedur yang sama seperti melepas jambatan, lakukan pada setiap pin pada apa sahaja yang perlu dilepaskan.

Langkah 21: Rehat

Pada masa ini, anda sudah lama menyolder. Sebaiknya berehat sebentar, menghirup udara segar, dan meregangkan otot leher.

Semasa anda berada, anda boleh membersihkan bahan pematerian dan menyetrika seterika anda, kemudian letakkan pistol gam panas anda untuk mula memanaskan badan.

Langkah 22: Pemasangan Robot: Kumpulkan Bahagian

Sekarang anda sudah bersedia untuk memasang ProtoBot!

Mari pastikan anda mempunyai bahagian yang anda perlukan.

• 1 x ProtoBotBoard dengan Arduino Nano dimasukkan
• 1 x asas bercetak 3D
• 2 x bahagian Antena bercetak 3D
• 4 x sokongan papan bercetak 3D
• 2 x Sensor lebam
• 2 x Sensor IR
• 2 x Motor gear N20
• Roda plastik 2 x 39MM (lubang di dalam diameter 3mm)
• 1 x penyambung bateri
• Bateri 1 x 9V
• 1 set Hook dan Loop Fastner (Seperti Velcro), dipotong hingga panjang bateri 9V

Anda juga memerlukan senapang dan lem panas, lebih baik suhu tinggi.

Langkah 23: Pemasangan Robot: Glue Motors

Mari mulakan dengan motor

• Letakkan pelekat panas yang melekat di pelekap motor.
• Letakkan motor ke dalam pemegang, dengan wayar keluar dari belakang robot.

Catatan: Hati-hati bahawa anda tidak mendapat lem panas ke kawasan kotak gear, ia akan tersekat dan tidak berfungsi. Saya biasanya meletakkan gam saya di hujung pelekap motor yang paling dekat dengan bahagian tengah robot untuk memastikan ia tidak bergerak ke hujung, di mana kotak gear berada.

Langkah 24: Pemasangan Robot: Sensor Bump

Mari buat sensor bump sekarang.

• Pasangkan Antena anda ke sensor bump, seperti yang ditunjukkan.
• Setelah menggunakannya, anda boleh menambahkan sedikit gam panas untuk mengamankannya, jika anda mahu.
• Letakkan set gam panas pada setiap platform sensor bump di pangkalan.
• Tekan sensor lebam ke tempatnya, pastikan sensor berbaris dengan tepi platform.

Catatan: Bergantung pada seberapa baik pencetak anda berfungsi, antena sukar dipasang. Berhati-hatilah untuk tidak meletakkan sensor lebam, atau mematahkannya. (Inilah sebabnya mengapa mencetaknya lebih besar sangat membantu)

Langkah 25: Pemasangan Robot: Sensor IR

Sensor EyeR! (Hehe, Geddit? Ok, ok, mata akan berhenti sekarang)

• Letakkan sebatan gam di bahagian atas pelekap sensor IR.
• Bengkokkan wayar dari sensor IR, kemudian masukkan ke dalam pelekap, sehingga bahagian atasnya menonjol sedikit.

Langkah 26: Pemasangan Robot: Pasang Papan

Mari pasangkan papan ke Robot sekarang.

• Sediakan sokongan 4 papan litar anda.
• Letakkan sedikit gam panas di setiap sudut papan.
• Pasang penyokong papan ke setiap sudut.
• Setelah selesai, letakkan sedikit gam panas pada setiap sokongan.
• Pasang papan ke badan robot, dengan pemandu motor dan pin ke arah belakang, dan pin sambungan sensor ke arah depan.

Langkah 27: Pemasangan Robot: Sambungkan Wayar, Tambah Roda

Mari sambungkan semua sensor dan motor.

• Keluarkan wayar dari bump dan sensor IR, dan pasangkannya melalui lubang di pangkalan robot.
• Pasangkan motor kiri ke port berlabel "ML"
• Pasangkan motor kanan ke port berlabel "MR"
• Pasang roda anda ke motor.
• Sekiranya berwarna merah jambu, mereka mempunyai lubang berbentuk "D" yang perlu sejajar dengan titik rata pada batang motor.
• Sekiranya mereka berwarna kuning, mereka boleh meneruskannya, tetapi anda mungkin ingin menambahkan sedikit gam untuk memastikannya tidak berputar.
• Pasang sensor lebam kiri dan kanan ke port masing-masing, berlabel "BL" dan "BR". Urutan wayar tidak penting di sini.(Perhatikan bahawa sensor yang ada di sebelah kanan tidak akan terpasang ke port kanan, kerana antena sebenarnya ada di sebelah kiri.)
• Cari tahu wayar mana yang ada pada sensor IR anda, berdasarkan rajah dan wayar mana yang berada, kemudian pasangkannya ke pin yang betul di papan, berlabel PWR, IN, dan GND. (Sensor kanan di "IRR", sensor kiri di "IRL").

Langkah 28: Pemasangan Robot: Pasangkan Bateri 9V

Sekarang kita akan memasang bateri.

• Dapatkan pengikat cangkuk dan gelung anda (IE, Velcro) dan potong setiap bahagian sepanjang bateri.
• Pasang satu sisi ke bahagian bawah pangkalan, di mana bateri masuk.
• Cari tahu cara bateri akan duduk, berdasarkan arah wayar yang berasal dari plag bateri, kemudian pasangkan pengikat cangkuk dan gelung (IE, Velcro) sehingga dapat dipasang dengan betul. (Lihat gambar. Tidak terlalu penting jika anda tidak mendapatkannya dengan betul.)
• Masukkan wayar dari bateri melalui lubang di dasar.

Langkah 29: Selesai

Pasangkan bateri! Sekiranya tidak ada asap sihir, anda bagus!

Langkah seterusnya adalah memprogramnya, tetapi kita akan membahasnya dengan arahan lain. (Akan pautan di sini, sebaik sahaja saya selesai)

Sekiranya anda tidak sabar, tidak sabar, dan mengetahui cara menggunakan Perpustakaan Arduino, perpustakaan boleh didapati di sini:

Sekiranya anda ingin mengetahui lebih lanjut mengenai ProtoBots secara umum, dan / atau Projek ProtoBot, lawati https://theprotobotproject.wordpress.com, atau ProtoBots Github, di