Pangkalan Robot Serbaguna DIY dan Perisai Motor: 21 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

Halo semua, baru-baru ini saya mula mengusahakan projek robotik menggunakan Arduino. Tetapi saya tidak mempunyai asas yang tepat untuk bekerja, hasil akhirnya tidak kelihatan hebat dan satu-satunya perkara yang dapat saya lihat ialah semua komponen saya terjerat dalam kabel. Masalah menembak kesalahan yang selalu berlaku dan membuat pendawaian berulang kali kadang-kadang mengecewakan. Oleh itu, saya memutuskan untuk membuat robot serbaguna bersama dengan pemandu motor di mana saya dapat memasang komponen saya yang lain dengan mudah tanpa membuat kekacauan dan memasang dan membongkarnya dengan mudah untuk sebarang modifikasi.

Sekiranya anda seorang pemula dan ingin memulakan dengan robotik atau bahkan ketika anda merancang untuk memprotaip projek robot yang lebih besar terlebih dahulu dalam skala kecil, asas prototaip selalu berguna.

Petunjuk ini merangkumi keseluruhan proses penyediaan asas akrilik anda, menambah motor, roda dan juga membuat pelindung motor DIY dengan membuat PCB dua sisi di rumah. Pada akhirnya akan ada projek asas untuk memeriksa sama ada semuanya dilakukan dengan betul dan memberi idea kasar mengenai apa yang boleh anda lakukan dengan robot anda. Selepas membina, anda boleh mencuba beberapa robot yang sangat asas seperti ini:

1. Robot kawalan jauh mudah (berwayar)
2. Garis berikut robot
3. Halangan mengelakkan robot
4. Robot terkawal Bluetooth
5. Robot kawalan jauh tanpa wayar (menggunakan pemancar RF dan penerima / remote IR)

Ini adalah arahan pertama saya, jadi maafkan saya atas sebarang kesilapan dan kritikan membina amatlah dialu-alukan.

Langkah 1: Kumpulkan Alat dan Bahan Anda

Oleh kerana ia adalah binaan dua bahagian 1. Casis dan 2. Motor melindungi senarai alat dan bahagian masing-masing dibahagikan kepada dua bahagian.

Untuk casis:

Alat:

• Akses ke pemotong laser (anda boleh mencarinya di ruang pembuat berdekatan atau mencari secara dalam talian untuk penyedia perkhidmatan pemotongan laser tempatan)
• Pemacu skru
• Pemotong wayar
• Besi pematerian + wayar

Bahagian:

• Lembaran akrilik 3mm (warna apa pun pilihan anda)
• Motor digerakkan (100 hingga 200 rpm) x 2
• Roda x 2
• Roda kastor x1
• Mur dan baut M3 x 10 mm x 20 (atau lebih jika kehilangan sebahagian)
• Pemegang bateri AA 6 sel x 1 (tidak perlu jika menggunakan bateri 12v atau pek li-po)
• Motor servo x 1 (pilihan)
• Mur dan baut M2 x 25mm x (untuk memasang motor)
• Togol suis x 1
• Kawat bertebat (untuk sambungan)

Untuk Perisai Motor:

Alat:

• Besi pematerian + wayar
• Besi
• Bor mini atau gerudi tangan
• Sarung tangan tangan getah
• Scrub Logam
• Bekas plastik kecil
• Berbilang meter (untuk ujian)
• Marker dakwat kekal

Bahan kimia yang diperlukan:

• Serbuk FeCl3 ATAU Penyelesaian
• Acetone atau Thinner (juga boleh menggunakan penghilang cat kuku)

Bahagian:

• Papan berpakaian tembaga dua sisi
• Kertas berkilat atau kertas foto
• Soket IC 16 pin x 2
• Soket IC 14 pin x 2
• Pemandu Motor L293D IC x 2
• 74HC04 NOT Gerbang IC x1
• Kapasitor elektrolitik: 100uf, 10uf, 47uf (masing-masing X 1)
• Kapasitor seramik 0.1uf x 2
• 7805 pengatur voltan IC x 1
• Pin header wanita panjang pin X 1
• Pin header wanita pendek pin x1
• Jalur pengepala lelaki X 1
• Blok Terminal Skru (jarak 2 pin 3.5mm) x 6
• LED x 1
• Perintang (220ohm hingga 330ohm mana-mana yang akan dilakukan) x 1

Langkah 2: Casis

Untuk memasang motor, roda, sensor dll untuk robot kita, kita memerlukan casis yang akan menahan semua benda di tempat dan akan menjadi badan utama robot. Daripada membeli satu, saya memutuskan untuk membuatnya sendiri di mana yang boleh memasang bahagian yang diperlukan dengan mudah dan mengubahnya bila diperlukan. Saya menggunakan akrilik untuk memberikan penampilan profesional.

Sebelum melukis casis di komputer, saya menggunakan pen dan kertas dan melukis lakaran kasar dengan semua ukuran dan dimensi. Untuk pertama kalinya saya bekerja dengan akrilik, saya agak bingung dengan parameter dan reka bentuknya, tetapi setelah beberapa kali mencuba dan merujuk Instructable yang disiarkan oleh "oomlout", itu bukan tugas yang sukar lagi.

Reka bentuk terakhir dibuat di Inkscape dan dihantar untuk pemotongan laser.

Sekarang, apa yang perlu anda lakukan ialah memuat turun fail dan mengeksportnya dalam format yang diminta oleh penyedia perkhidmatan dan memotongnya dengan laser. Fail ''.svg "adalah untuk Inkscape dan".cdr "untuk Corel draw.

Muat turun pautan untuk InkScape:

Untuk memuat turun fail:

Langkah 3: Mari Mulakan Perhimpunan

Kumpulkan bahagian potong laser anda dan alat dan bahan yang disebutkan di atas.

Langkah 4: Siapkan Motor Anda Pertama

Untuk membuat robot bergerak, kita memerlukan beberapa jenis penggerak. Kami akan menggunakan motor DC yang diarahkan sebagai penggerak.

Kawat pateri dengan dua warna berbeza (masing-masing dengan panjang kira-kira 5 hingga 6 inci) ke motor. Untuk memeriksa kekutuban, sambungkan wayar ke bateri dan periksa putarannya. Sekiranya motor berputar ke arah yang berlawanan, tukar wayar.

Langkah 5: Masa untuk 'mur' dan 'menyekat' Segala-galanya

Mulailah dengan memasang plat sisi ke pelat dasar bawah dengan meletakkannya di slot. Letakkan mur di T-Slot dan masukkan bolt dari lubang di plat bawah dan kencangkan menggunakan pemutar skru. Pastikan tidak mengikat terlalu ketat atau jika tidak, anda mungkin akan melanggar akrilik. Periksa orientasi plat (sisi motor ke bawah seperti yang ditunjukkan).

Kemudian pasangkan motor, roda kastor, plat depan, pemegang bateri dan akhirnya plat atas

Sekiranya anda ingin meletakkan motor servo yang besar, anda boleh memasukkannya secara langsung ke dalam slot yang diberikan atau untuk memasang servo mikro terlebih dahulu pasangkan plat untuk servo dan kemudian motor servo

Pasang roda ke motor

Sambungkan suis dengan pek bateri seperti yang ditunjukkan dan pasangkannya di tempatnya

Akhirnya skru dalam arduino / arduino mega ATAU Raspberry pi anda

Dan anda sudah selesai !!

Langkah 6: Perisai Motor / Litar Pemandu Motor

Motornya adalah penggerak robot yang memerlukan lebih banyak kuasa untuk beroperasi yang tidak dapat disediakan oleh mikrokontroler kita, jadi menghubungkan kemudian terus ke dalamnya pasti akan menggorengnya. Untuk memberi kuasa kepada motor dan mengawal arah dan kelajuannya, kita memerlukan Jambatan-H. Apa itu H-Bridge dan bagaimana ia berfungsi? Saya rasa video ini akan menjawab soalan anda: Video (Video bukan milik saya)

Sekiranya anda yakin melakukan semuanya sendiri, maka anda juga boleh mempertimbangkan untuk membuat litar pemandu motor sendiri dan bukannya membeli yang sudah siap. Sejak, saya menggunakan papan Arduino saya memutuskan untuk membuat pelindung motor dan bukannya papan pelarian.

Kelebihan papan pelindung atas pelindung adalah dengan mudah memasang di bahagian atas papan Arduino anda, yang menjimatkan sedikit ruang dan memasang kabel ke dalamnya menjadi mudah dan tidak banyak kekacauan dibuat.

Saya membuat PCB dua sisi (Printed Circuit Board) untuk membuat perisai, kerana satu lapisan PCB tidak mencukupi untuk membuat semua sambungan. Saya menggunakan kaedah 'Toner transfer' untuk membuat PCB.

Sekiranya anda tidak tahu bagaimana membuat PCB, maka jangan risau saya akan merangkumi semua langkah bagaimana membuatnya.

Langkah 7: Membuat Reka Bentuk Litar Papan Anda

Sebelum anda membuat papan PCB tersuai anda perlu merancang susun atur PCB anda. Anda boleh merancang susun atur dengan menggunakan perisian merancang PCB yang baik. Bagi saya berikut adalah perisian merancang PCB terbaik.

• Autodesk EAGLE
• Fritzing

Untuk membuat pelindung motor, anda hanya perlu memuat turun fail pada langkah berikut dan ikuti arahannya.

Langkah 8: Mencetak Tata Letak PCB Anda

Oleh kerana kita membuat PCB dua sisi, kita akan memerlukan dua lapisan 1. Lapisan atas 2. Lapisan bawah.

Muat turun fail pdf dan cetak secara berasingan di mana-mana kertas Glossy (kertas majalah juga akan dilakukan), menggunakan Pencetak Laser.

Pencetak Inkjet tidak akan berfungsi kerana dakwatnya larut dengan air sehingga tidak akan memindahkan dakwatnya di papan PCB.

Petua:

• Tetapkan pencetak anda ke resolusi tinggi sebelum mencetak
• Pilih pilihan ukuran sebenar sebelum mencetak

Mengapa kita memerlukan kertas dan dakwat untuk membuat pcb ??

Seperti disebutkan sebelumnya, metode yang digunakan untuk membangun disebut transfer toner.

Bagaimana ia berfungsi:

1. Mula-mula anda mengambil cetakan susun atur papan anda pada kertas berkilat menggunakan pencetak laser.
2. Toner yang digunakan pada pencetak tidak lain hanyalah plastik, yang mencair dan melekat pada kertas anda.
3. Sekarang, anda memindahkan toner di papan berpakaian tembaga anda menggunakan besi iaitu anda mencairkan semula toner dan melekat pada tembaga.
4. Tinta berfungsi sebagai lapisan pelindung untuk menutup bahagian tembaga yang tidak boleh terukir.
5. Oleh kerana penyelesaian pengukiran hanya berfungsi dengan logam dan bukan dengan dakwat, anda memindahkan dakwat ke bahagian tembaga PCB supaya corak tertentu pada papan PCB anda terukir dan bahagian yang tidak berwarna.

Langkah 9: Potong dan Bersihkan Tembaga Anda

• Ambil litar bercetak dan tandakan di papan untuk melukis garis dan memotongnya. Untuk memotong anda boleh menggunakan Dremel atau Hacksaw.
• Setelah memotong, bersihkan papan dengan menggunakan sabun dan penggosok logam sehingga papan kelihatan cantik dan berkilat.

Membersihkan papan akan menghilangkan lapisan oksida, kotoran dan minyak di atasnya dan mendedahkan lapisan tembaga segar di mana toner boleh melekat dengan kuat.

Langkah 10: Memindahkan Toner ke Papan

1. Ambil sebarang lapisan (cermin bawah atau atas) cetakan dan letakkan di atas tembaga dengan bahagian bercetak menghadap ke bawah.
2. Sejajarkan papan dan cetakan. Gunakan seterika cucian untuk menyeterika susun atur PCB yang dicetak ke papan anda.
3. Menyeterika susun atur yang dicetak memindahkan dakwat dari kertas ke papan PCB.

Petua:

• Tetapkan seterika anda ke suhu tertinggi (untuk kertas tebal) atau sederhana
• Untuk membekalkan haba yang berterusan letakkan seterika di papan dan tekankan sedikit tekanan selama kira-kira 1 hingga 2 minit.
• Gerakkan perlahan-lahan seterika di atas kertas selama kira-kira 2-3 minit.
• Pastikan haba yang betul digunakan di sudut dan sisi

Keseluruhan proses ini memakan masa sekitar 5 - 6 minit (boleh lebih kurang bergantung pada ketebalan kertas dan suhu).

Langkah 11: Mengeluarkan Kertas Lembaga

Selepas rawatan haba rendam papan di dalam bekas dengan sedikit air paip selama kira-kira 5-7 minit. Pastikan untuk menunggu sehingga kertas di papan menjadi lembap, kemudian gosokkannya dengan lembut sehingga dakwat tidak akan dikeluarkan semasa anda menggosok kertas dari papan.

Langkah 12: Lapisan Kedua

Kini tiba masanya untuk membuat lapisan kedua. Oleh kerana ia adalah PCB dua sisi, lapisan atas dan lapisan bawah harus diselaraskan dengan sempurna atau tidak, hasilnya tidak diingini. Untuk menghubungkan dua lapisan vias akan digunakan.

Pengilang PCB mempunyai mesin yang dapat menjajarkan dua lapisan dengan tepat. Tetapi bagaimana kita melakukan pekerjaan yang tepat di rumah? Oleh itu, saya menghasilkan satu muslihat yang dapat menyelesaikan masalah ini. Untuk menyelaraskan dua lapisan ikuti langkah berikut:

1. Bor lubang di sudut PCB anda menggunakan lapisan pertama sebagai rujukan.
2. Ambil cetakan lapisan kedua dan buat lubang di lokasi yang sama dengan lapisan sebelumnya.
3. Sejajarkan papan dan cetakan sehingga cahaya melewati semua lubang.
4. Ketuk sisi menggunakan pita pelekat dan lakukan rawatan haba yang sama. Rendam papan di dalam air dan keluarkan kertas

Langkah 13: Memperbaiki Jejak

Kadang kala toner tidak dipindahkan dengan betul ke papan, yang menyebabkan beberapa sambungan tidak lengkap.

Untuk menyelesaikan masalah ini, ambil penanda tetap runcing dan lukis trek yang tidak lengkap.

Langkah 14: Melekatkan Papan

Terdapat pelbagai jenis larutan etsa tetapi yang paling biasa ialah Ferric Chloride. Anda boleh mendapatkannya dalam bentuk serbuk atau sebagai penyelesaian.

Untuk membuat penyelesaian:

1. Ambil bekas plastik dengan sedikit air. (lebih kurang 1.5 cawan).
2. Masukkan 2-3 sudu meja FeCl3 ke dalamnya dan kacau rata. (selalu masukkan asam ke dalam air dengan kacau lembut)

Semasa bekerja dengan bahan kimia pastikan memakai sarung tangan dan berada di tempat yang berventilasi baik.

Letakkan papan dalam larutan selama kira-kira 20 - 30 minit. Setelah kira-kira 20 - 30 minit mengeluarkannya dari bekas, membiarkannya lama-lama akan membentuk kawasan terlindung tinta, jadi sila keluarkan apabila selesai.

Bilas papan dengan air selepas etsa.

Langkah 15: Keluarkan Toner

Untuk mengeluarkan toner, anda boleh menggunakan aseton atau lebih nipis (penghilang cat kuku juga akan dilakukan). Ambil kain kapas atau kain lembap dan rendam dengan baik dengan nipis / aseton. Gosokkan toner dan bersihkan papan dengan air.

Dan anda mempunyai minuman "Double Sided PCB" di rumah anda.

Langkah 16: Menggerudi Lubang

Bor lubang menggunakan gerudi menegak mini atau gerudi tangan.

Gunakan bit gerudi 1 mm untuk lubang penggerudian untuk terminal skru dan pengatur voltan dan bit 0.8 mm untuk lubang lain

Bersihkan habuk selepas penggerudian.

Langkah 17: Sudah tiba masanya untuk Pematerian

Sebelum menyolder, pastikan anda menyimpan cetakan susun atur untuk rujukan dan mengetahui penempatan bahagian. Mulakan dengan menyolder vias dengan melewati wayar melalui lubang dan solder di kedua sisi, potong lebihan wayar. Sebelum menyolder komponen yang selebihnya, gunakan multi meter dan periksa kesinambungan lintasan lapisan atas dan bawah dan periksa juga seluar pendek selepas pematerian."

Selebihnya bahagian pateri. Pastikan untuk memeriksa kekutuban dan penempatan komponen.

Langkah 18: Periksa Litar

Sebelum meletakkan IC di soketnya dan menghidupkan litar, pastikan tidak ada seluar pendek dan periksa voltan pada pin masing-masing. Sekiranya semuanya baik-baik saja, letakkan IC dan hidupkan litar.

Langkah 19: Memasang dan Menguji Pemacu Motor

Perisai akan pas dengan pas di atas papan Arduino anda dan litar diperiksa, jadi menghidupkannya tidak akan menjadi masalah.

Sebelum ujian mari kita lihat struktur dan ciri pelindung motor.

Struktur dan ciri:

• Menggunakan dua IC H-bridge L293D untuk mengawal empat motor.
• IC inverter 74HC04 untuk mengurangkan bilangan pin yang digunakan untuk mengawal jambatan h.
• Rel + 5V dan GND yang berasingan.
• Pin untuk memasang 4 motor servo dengan rel kuasa yang berasingan
• Tukar untuk menetapkan semula papan
• Bilangan pin digital tersisa walaupun setelah mengendalikan 4 motor: 6 (2 daripadanya sebagai PWM)

Menguji litar:

Sambungkan dua motor ke output terminal skru M1 & M2, sambungkan jumper kuasa dan kuasa litar menggunakan bekalan DC 9-12V (rujuk rajah untuk kekutuban dan sambungan). Setelah memuat naik lakaran TEST ke papan arduino, pasangkan pelindung motor dan hidupkan bekalan kuasa.

Untuk menguji pemandu motor kedua, sambungkan motor ke M3 & M4 dan ganti nombor pin dengan ini dalam kod

• Kiri = 3
• LeftPin = 2
• Betul = 5
• RightPin = 6

Langkah 20: Mari Bergerak

Inilah masanya untuk menghidupkan robot anda

Sekarang anda mempunyai robot dengan semua komponen yang diperlukan, mari buat projek mudah menggunakannya untuk mendapatkan idea seberapa cepat anda dapat membuat prototaip apa sahaja dalam beberapa minit tanpa kerumitan dan kekacauan.

Robot mengelakkan halangan akan menjadi yang terbaik untuk memulakannya. Oleh itu mari kita buat.

Bahagian yang diperlukan:

1. Sensor ultrasonik HC -SR04
2. Motor servo mikro (jika tidak dipasang)
3. Beberapa wayar

Sambungan:

• Sambungkan pin sensor Vcc dan GND masing-masing ke + 5V dan GND
• Sambungkan pin Trigger ke A1 dan pin Echo ke A2 di arduino
• Letakkan pelompat J5 di perisai dan sambungkan servo ke pin 10 pada rel servo (rujuk rajah)
• Pasang sensor pada servo

Muat naik lakaran di bawah ini ke papan arduino anda dan perhatikan robot anda mengelakkan halangan.

Oleh itu, anda membuat robot autonomi sederhana dalam beberapa minit.

Langkah 21: Akhir

Anda sudah selesai !

Nikmati bermain dengan robot anda dan buat projek yang menyeronokkan dengannya. Terdapat pelbagai jenis sensor dan papan pengembangan yang mudah digunakan dan difahami, gunakannya untuk membuatnya bergerak seperti yang anda mahukan.

Dan jika anda baru menggunakan robotik, saya akan mengesyorkan anda mencuba beberapa projek asas yang diberikan di bahagian pengenalan.

Itu sahaja untuk Instructable ini. Saya harap anda menganggapnya menarik.

Sekiranya anda mempunyai keraguan / pertanyaan mengenai binaan, sila bertanya. Terima kasih kerana menonton:)