Обновление робота Heathkit Hero Jr современным оборудованием: 4 шага

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

Это больше незавершенная работа, чем законченный проект, пожалуйста, имейте это в виду при чтении. Спасибо

Немного об этом роботе, где я его взял и о моих планах на него. (Изображение из проекта "День Звездных войн 2015")

Вероятно, это было где-то в 2005 году, когда мы с женой были на местном блошином рынке, мы просто смотрели по сторонам, особо ничего не искали. Там был пожилой фермер, который устроился снаружи, он находился в задней части дома, и немногие люди собирались смотреть на его товары. Я рад, что я пошел и посмотрел.

У него был этот маленький робот, конечно, я знал, что это такое. Я спросил, сколько он хочет, и был шокирован, шокирован, говорю вам - он хотел целых 20 долларов. Именно тогда он сказал мне, что он находился в сарае, вероятно, последние 20 лет или около того, и при ближайшем рассмотрении в нем жили пушистые создатели. Провода были пережеваны, основная плата практически разрушена. Батареи непригодны. Дело было в беспорядке, и это как никогда хорошо.

В нем даже были все патроны, и они выглядели довольно неплохо.

Несмотря на то, как это выглядело, я увидел то, чего хотел с юных лет. Я дал фермеру 20 долларов и поблагодарил его. Несу свой приз обратно в машину.

Потребовалось около месяца, чтобы его очистить достаточно, чтобы взглянуть на электронику и увидеть, что работает, а что нет. Я, наконец, смог получить питание, и, к удивлению, он прошел самопроверку - я подумал, эй, отлично, это было здорово, даже если мне пришлось бы немного поработать, чтобы его очистить. Ну, он прошел самопроверку один раз, вот и все, я никогда не смог пройти это снова.

Вытащил основные платы, продал.

Проверил приводной двигатель и шаговый двигатель (у шагового двигателя были провода, которые начинали разъедать и находились не в лучшем состоянии), но оба работали, поэтому я их оставляю.

Я сделал робота своего рода демонстрационным элементом, потому что не знал, что мне делать.

В конце 2015 года группу создателей и мастеров, к которой я присоединился, спросили, не хотим ли мы сделать что-нибудь для «Дня Звездных войн» для нашей местной библиотеки. Мы подумали, и я сказал, что, если я верну «Героя-младшего» в жизнь с помощью микроконтроллеров Arduino. И это то, что я сделал - добавил немного дополнительной вспышки и использовал в нем 7 Arduinos… возможно, больше, чем мне было нужно, но в то время я все еще учился. И я хотел, чтобы он был «многозадачным», что в то время я не знал, как делать по-другому. Я задокументировал этот проект здесь:

Что ж, это был 2015 год, световой меч был удален, и большинство Arduinos, которые были предназначены для этого проекта. По большей части один Arduino может запустить это, если вы не хотите, чтобы произошло что-то особенное. Робот вернулся в свое пространство в качестве экспоната. По пути я кое-чему научился, и тогда я даже собирался модернизировать его блок питания. Время взяло верх, и я заказал только плату USB на 8 ампер с 4 портами от 12 В до 5 В. К сожалению, я нигде не могу найти эту доску в сети, я не знаю, прекратили ли они ее выпускать или? Но даже эта доска до сих пор лежала в коробке.

Одна из целей первоначального проекта заключалась в том, чтобы он выглядел как можно более винтажным, но при этом заменил большую часть оборудования на современные. В 2020 году я решил даже обновить его светодиоды до RGB (неопикселей), подробнее об этом позже. Цель по-прежнему - сохранить винтажный вид, я думаю, что будет, пока вы не воспользуетесь другим цветом, кроме красного.

В этом проекте используется одна Arduino Mega 2560 mini (плата-клон, она мне не нравится), Raspberry Pi 3+, оригинальная плата / динамик / микрофон Google AIY, шаговый двигатель заменен серводвигателем ASMC-04, 36 В Аккумулятор LIPO вытащил из сломанного ховерборда. У меня есть 5-амперный преобразователь постоянного тока с напряжением 36 В в 12 В и USB-устройство с 4 портами с 12 В на 5 В, 8 ампер. Дешевый ультразвуковой и LDR, довольно много креплений, напечатанных на 3D-принтере. 8 маленьких светодиодов ws2812 (также известных как neopixels), пара ключей cat5 и короткий кабель cat5. (делитель напряжения остался из проекта 2015 года, но он был для 12 В / 24 В, а не для 36 В, поэтому это неверно. Это необходимо исправить), и я использую драйвер двигателя L298 (также оставшийся из проекта 2015 года)

То, что осталось от оригинального робота 1984 года - приводной двигатель постоянного тока 12 В, оригинальная клавиатура также работает, как и оригинальный светодиод «зеленого питания». Оболочка, как и рама, все та же. Но это все. Все остальное заменено.

На данный момент эта работа все еще продолжается - я все еще работаю над созданием программного обеспечения на Python для Raspberry PI, мне нужно исправить пару небольших проблем, которые я обнаружил в скетче Arduino (в основном работает). Я в шутку говорю, что это один из тех проектов, которые никогда не закончатся. На данный момент все светодиоды работают, ультразвуковой датчик работает, LDR работает, серводвигатель работает, приводной двигатель движется вперед, а не назад (обрыв провода, который мне нужно отследить). От 36 до 12 В работает, от 12 до 5 В работает, Raspberry Pi включается, Arduino отключает PI. В основном оборудование подключено и работает. Теперь это все программное обеспечение.

Шаг 1: светодиоды и обновление

В оригинальной модели 1984 года светодиоды были припаяны просто «странно», если вы спросите меня, они должны были быть вне платы, но припой был на той же стороне, что и светодиоды. В 2015 году некоторые из этих светодиодов работали, некоторые - нет. Я не смог заменить те, которые не работали, но из-за этого некоторые из них стали очень тусклыми, а некоторые просто не работали. Присмотревшись к плате, вы могли бы увидеть, что несколько контактных площадок припоя поднялись и сломались.

Все они имели одинаковый 5-вольтовый плюс, поэтому, чтобы включить или выключить их, вы переключаете заземление. Что я знаю, это вещь, но мне это не понравилось. Вы знаете, что в скетче Arduino «HIGH» обычно включен, а «LOW» обычно выключен - ну, в данном случае «HIGH» отключал светодиоды, а «LOW» горит. обратная логика на светодиодах.

В 2015 году я просто позволил этому ускользнуть, потому что в то время у меня были более важные дела.

В этом году я решил, что мне нравится идея светодиодов WS2812 RGB, они дешевы и просты в использовании, они используют одну линию передачи данных, и им нужно только 5 В и заземление. Это 5-миллиметровые светодиоды, поэтому они очень хорошо подходят практически ко всему, к чему подходят стандартные светодиоды. Я нашел их на eBay, они были немного больше, чем я обычно плачу за эти типы светодиодов, однако я предпочитаю заказывать из Штатов на этот раз, потому что доставка из Китая занимает очень много времени. Так что платите немного больше, получайте их намного быстрее. 10 светодиодов обошлись мне в 10 долларов, неплохо, я думаю, но тоже не очень высокая цена.

Подключить их довольно просто и прямо, есть земля, плюс (5 В), вход данных и выход данных. Я предпочитаю использовать старый метод подключения и обматывать их проволокой. я думал, что если бы было сложнее выровнять данные и данные в линии, если бы я их припаял, это также может быть сложнее, если я перережу провода слишком далеко, они не будут правильно вставляться в отверстия, уже в Герой-младший. С помощью проволочной обертки я могу немного перемещать их и придавать им более точную форму.

После того, как я подключил их, я подключил их к Arduino UNO и использовал один из примеров от Adafruit для неопикселей. Рад, что все заработало. Я поместил их в голову робота и обмотал их двойной лентой, чтобы защитить их от печатной платы и немного лучше удерживать их на месте.

Затем я снова подключил их к Arduino и снова запустил пример, чтобы убедиться, что я не ударил провод или не закоротил. Все заработало. На то, чтобы все связать, потребовалось немного времени, но, честно говоря, как только вы начнете обматывать провода, вы сможете двигаться дальше довольно быстро.

На фотографиях выше показаны оригинальные КРАСНЫЕ светодиоды, плата, я попытался показать сломанные следы, новые светодиоды на разных этапах подключения. И, наконец, они работают в голове.

У меня также есть видео с «ртом» Героя-младшего, когда он говорит, светодиоды оживляют «рот», а пиксели запускают примеры Adafruit. Я еще не загружал их, но это будет скоро.

Шаг 2: Raspberry PI Google AIY и Arduino Mega 2560 Mini

2015 г. Это было другое время - и другой проект. Я использовал 7 разных Arduinos, большинство из них были либо UNO, либо Nanos, пару MEGA. У меня был один только для воспроизведения MP3 с помощью экрана MP3, один для управления синтезатором речи EMIC 2, один для светового меча. Драйвер двигателя, шаговый двигатель - клавиатура, список можно продолжить. Излишне говорить, что я многому научился с 2015 года, и, честно говоря, удивительно, что версия 2015 года работала так же хорошо, как и она (я ничего не знал, учился и угадывал).

2020 - Поскольку версия «Дня Звездных войн» всегда предназначалась для одноразового использования, в мои планы входило упростить ее с самого начала. В 2015 году я задумался над идеей использования Raspberry PI, но в то время я не знал достаточно, чтобы это сработало. Я решил, что Arduino Mega 2560 mini будет делать все, что нужно для ввода / вывода, IE: включить / выключить двигатель, повернуть шаговый двигатель / сервопривод, прочитать LDR, прочитать ультразвук, прочитать делитель напряжения. В этом случае Mega - это, по сути, «фиктивное» устройство, и ему действительно нужно делать лишь несколько вещей. Но Mega также используется для чтения с клавиатуры, поэтому мне действительно нужен был метод двусторонней связи между Mega. и Raspberry PI. Я решил использовать протокол MQTT, но возникла другая проблема: как передать это через последовательный порт? К счастью, я нашел этот проект на github "serial2mqtt" https://github.com/vortex314/serial2mqtt Это действительно тип шлюза, программное обеспечение работает на Raspberry PI - Arduino просто отправляет правильно сформулированное последовательное сообщение, и это затем перешел к брокеру MQTT. Потребовалось немного времени, чтобы заставить его работать правильно, но он работал довольно хорошо и, похоже, делал то, что мне нужно. Arduino Mega опубликует, когда он находится в сети, ультразвуковые показания, показания ldr, показания напряжения. Он будет прислушиваться к командам, движениям двигателя, движению сервопривода и что делать со светодиодами. Хотя все это кажется большим, накладные расходы довольно небольшие, и это работает довольно хорошо.

Raspberry PI будет программироваться с помощью Python, C ++, практически всего, что может использовать последовательный порт и использовать MQTT. Поскольку я не собирался использовать Google с AIY, мне нужно было установить драйверы и убедиться, что он работает. Еще одна удача повлияла на Github, Shivasiddharth сделал GassistPI и выяснил, что нужно установить, чтобы эта работа работала, инструкции можно найти здесь:

PI размещает брокера MQTT, espeak for Speech и другое программное обеспечение по мере необходимости. Для доступа к нему я сейчас использую SSH, у меня есть планы создать веб-интерфейс, но это даже близко не сделано. Я «играл» с изучением python для этого проекта, но у меня еще не так много готовых программ.

Некоторые особые примечания здесь:

Оригинальный Mega 2560 Mini, который у меня был, был небольшим клоном оригинального Arduino Mega 2560, использующим тот же последовательный чип для связи, поэтому во время тестирования я просто использовал полноразмерный Mega на рабочем столе. К сожалению, я припаял провода клавиатуры к этой плате (отпаивая контакты заголовка, о чем я думал, я бы хотел винить это в 2015 году, но я не могу) К сожалению, у меня была пара этих проводов. выключен, и я не смог получить чистое отверстие для повторной пайки. Я закончил тем, что перешел к клону клона, это все еще Arduino Mega 2560, но более дешевая версия и с дешевым чипом последовательного порта. Это вызывает у меня некоторые проблемы с отброшенными пакетами около 10% или около того, этого недостаточно, чтобы вытащить все обратно и повторить попытку с другой платой. Но этого достаточно, чтобы немного свести меня с ума. На «новой» (версии 2) Mega я использовал проводную обмотку и оставил контакты заголовка (эй, может быть, в будущем расширении, я использую только 12 или 13 контактов прямо сейчас)

Я также напечатал на 3D-принтере (а также повторно использовал некоторые неудавшиеся распечатки) крепления для Raspberry PI и Mega Mini. Придется поискать файлы дизайна, если они кому-то нужны. Они не очень хороши, так как я использовал вращающийся инструмент, чтобы вырезать несколько отверстий или немного придать им форму, но если кому-то они нужны, я поищу их.

Изображения выше: Raspberry PI 3+ с Google AIY Hat, в изготовленном на заказ креплении, Original Mega 2560, который я хотел использовать, но действительно испортил, замена Mega 2560 (v2) - тот, который мне не очень нравится, но он работает, с проволочной обмоткой и изготовленным на заказ креплением для 3D-печати

Шаг 3: от шагового двигателя к сервоприводу

К сожалению, я не сделал много снимков этого, и у меня нет фотографий старого шагового двигателя.

1984 год - шаговый двигатель, вероятно, был дешевле, чем большой сервопривод в 1984 году, я не уверен. Были концевые упоры, и шаговый двигатель должен был возвращаться в исходное положение при каждом включении питания. Подумайте о 3D-принтере и о том, как они дома.

2015 - Еще одним движением, не зная, что я делаю, я удалил конечные упоры - и начал их терять. Как я уже говорил ранее, маленькие создатели съели некоторые провода на шаговом двигателе, они были более / менее оголены и начали разъедать. Я удивлен, что в 2015 году это сработало, но сработало.

2020 год - Перестал работать степпер, и я начал искать замену. Я наткнулся на большой серводвигатель ASMC-04, это был не самый дешевый вариант, но он был одним из лучших, которые я нашел. Шаговый двигатель стоил 50 долларов + долларов из Китая, а крепление для рупора - еще 13 или 14 долларов. Для меня выгода перевешивала стоимость.

Сервопривод составляет 12 или 24 вольт, угол поворота составляет от 0 до 300 градусов (в моем эскизе Arduino ограничен от 0 до 180), я могу управлять этим с помощью 1 провода от Arduino (2, если вы считаете заземляющий провод). Это сервопривод RC с высоким крутящим моментом, но он действительно не так быстро вращается.

Разочарованием было то, что даже если предоставленные спецификации выглядели так, будто он просто устанавливается в те же отверстия, что и шаговый двигатель, он не совпадает правильно, и мне пришлось просверлить для него новые отверстия. Крепление рупора сервопривода также намного больше, чем оригинальное крепление шагового двигателя, поэтому необходимо просверлить больше отверстий.

Мне это очень напоминает скорость шагового двигателя, так что в целом хорошая замена и кое-что, что вы не заметите, изменилось, если не заглянуть внутрь робота.

Фотографий:

Я не делал много снимков этого, может быть где-то еще есть пара, но они будут в значительной степени похожи на эти.

Шаг 4: Еще несколько картинок

Поскольку я все еще работаю над этим роботом (на данный момент в основном это программное обеспечение), я подумал, что просто поделюсь еще несколькими фотографиями.

Фотографий:

Преобразователь постоянного тока с 4 портами USB, 12 В в 5 В, 8 А, я больше не могу найти его, и мне жаль, что я не купил пару из них.

36v LiPo аккумулятор извлечен из сломанной платы при наведении курсора

Фотографии внутренней части робота, проводов и т. Д. Еще несколько фотографий замены светодиодов, еще несколько фотографий Arduino Mega с обмоткой проводов, фотография ультразвука с покрытием (на самом деле так было в 2015 году)

Фотографии тела без оболочки и изображение использования консоли для его тестирования через MQTT.

На этом пока что, спасибо, что посмотрели, и если вам это нравится, проголосуйте за меня:-) Я мог бы использовать еще несколько частей для проектов LOL - Хорошего дня и постарайтесь обезопасить всех.