Как собрать PHIL - робота-следящего за светом: 6 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

В этом руководстве я покажу вам, как я создал этого двухосного светового отслеживающего робота с использованием Arduino Uno. Все САПР и код будут включены, так что вы можете создать его самостоятельно, не требуя каких-либо навыков программирования или проектирования. Все, что вам понадобится, это 3D-принтер, Arduino Uno и несколько других основных деталей!

Запасы

Инструменты, которые вам понадобятся:

ПК (да)

3D-принтер

Паяльник (и припой провод)

Отвертка

Материалы:

Нить для 3D-печати (рекомендуется PLA)

Протоборд

Самоклеящаяся резиновая или поролоновая лента (опция)

Какой-то тонкий провод с твердым сердечником

Термоусадочные трубки

Стандартные компоненты:

Arduino Uno (или совместимая плата)

2 конденсатора по 100 мкФ, рассчитанные на 5 В

2 микро серводвигателя

4 светозависимых резистора (LDR)

1 светодиод x 5 мм

1 резистор 220 Ом

4 резистора по 10 кОм

11 саморезов M3

8 саморезов M2

4 крепежных винта M3 с гайками

Шаг 1. Печать всех деталей

Первый шаг - распечатать все детали на 3D-принтере, используя предоставленные мной файлы STL. Я раскрасил свою по своему вкусу, но вы можете оставить все как есть или использовать нити другого цвета. Решать вам!

Шаг 2: Сборка электроники и каретки

На этом этапе вы можете установить LDR и серводвигатели, а также прикрепить Arduino к опорной плите. Имейте в виду, что нам все еще нужно сделать плату распределения питания, поэтому не собирайте заранее какие-либо детали, напечатанные на 3D-принтере.

Установка LDR:

Робот отслеживает свет, сравнивая значения, возвращаемые 4 фоторезисторами. Эти значения будут отличаться друг от друга, если источник света не перпендикулярен отслеживающей головке, поскольку светлый оттенок будет отбрасывать тень на некоторые из LDR. Затем код Arduino будет перемещать голову по осям X и Y соответственно, чтобы оставаться в точке с источником света. Установить LDR очень просто: они имеют специальные карманы, встроенные в следящую головку. Просто просуньте ножки в отверстия, нанесите суперклей и вдавите его, пока он не сядет заподлицо с поверхностью.

Установка сервоприводов:

Вставьте сервоприводы на место и закрепите их саморезами M2, как показано. Теперь вы можете завершить механическую сборку, прикрепив рожки сервопривода к обозначенным скобам. После этого вы можете прикрепить следящую головку к верхней части сборки с помощью 4 крепежных винтов и гаек M3. Ось оси X может быть прикреплена с помощью всего, что может работать как 3-миллиметровый вал. Я использовал шпажку для барбекю. Это завершает двухосный маневр.

Монтаж Arduino Uno:

Совместите отверстия для винтов на Arduino с отверстиями в опорной пластине и закрепите его 3 саморезами M3.

Шаг 3: Распределение мощности

Ключевым компонентом этого робота является плата распределения мощности, поскольку она обеспечивает передачу правильной мощности на нужный компонент. Эта плата также поможет уменьшить колебания напряжения, вызванные питанием сервоприводов напрямую от Arduino.

Изготовление доски:

Вырежьте кусок макетной платы размером примерно 45 х 35 мм. Это должно дать вам достаточно места для пайки всех компонентов. См. Прилагаемую принципиальную схему и соответствующим образом припаяйте компоненты. Оба серводвигателя имеют конденсаторы емкостью 100 мкФ на проводах питания и заземления для предотвращения перепадов напряжения. 4 LDR имеют резисторы 10 кОм в качестве делителей напряжения, подключенных к земле (см. Принципиальную схему). Светодиод питания вставляется в отверстие на корпусе электроники и имеет резистор 220 Ом, подключенный для понижения мощности, чтобы предотвратить его выгорание. В качестве альтернативы использованию прототипной платы вы можете просто спаять все вместе в воздухе, хотя это было бы довольно беспорядочно.

Шаг 4: Полная сборка

Теперь, когда плата распределения электроэнергии готова, пришло время собрать все воедино!

Подключение проводов:

Сначала припаяйте соответствующие провода от платы распределения питания к различным обозначенным компонентам. (Обязательно пропустите их через отверстие в корпусе электроники снизу, иначе у вас возникнут проблемы!) ВАЖНО: Убедитесь, что вы подключаете LDR в правильной последовательности, как показано на рисунке. Эти числа соответствуют числам на принципиальной схеме. То же самое с сервоприводами - нижний отмечен буквой «Y», а верхний - «X». Вы можете использовать термоусадочную трубку, чтобы немного очистить вещи. Теперь подключите оставшиеся провода к соответствующим контактам на Arduino. Светодиодный индикатор питания можно вставить в отверстие над USB-портом после нанесения суперклея.

Сборка деталей, напечатанных на 3D-принтере:

Узел кардана теперь можно прикрепить к верхней части корпуса электроники с помощью 4 саморезов M3. Затем аккуратно вставьте Arduino (который уже прикреплен к нижней пластине) вместе с платой распределения питания в корпус электроники, нажимая до тех пор, пока пластина не окажется заподлицо с дном, а отверстия для винтов не совпадут. Теперь с помощью 4 саморезов M3 прикрепите нижнюю пластину к корпусу электроники. Поверх шурупов можно добавить резиновые / поролоновые ножки, чтобы придать им устойчивость и предотвратить царапины на столах.

Шаг 5: кодирование

Пришло время подарить этому роботу немного жизни! Найдите код, который я написал в приложении к этому шагу, и загрузите его в Arduino через IDE Arduino (можно скачать здесь). Робот питается от USB, поэтому вы можете использовать любой стандартный источник питания USB для его включения. (например, аккумуляторы, зарядные устройства для телефонов, ноутбуки и т. д.)

Шаг 6: Заключительные примечания

Теперь вы можете включить Фила и заставить его говорить за себя! Используйте фонарик (или любой другой источник яркого света) и попробуйте двигать им. Он должен следовать за светом, куда бы он ни шел. Если он работает, поздравляю, вы построили его правильно!

Это был мой первый проект в области робототехники, и я думаю, что он оказался очень удачным. Обратите внимание, что «Dynagon Robotics» - это не компания, это просто название, которое я придумал для обозначения своих роботизированных проектов.

Удачи:)

Второй приз в конкурсе роботов