STEGObot: Робот-стегозавр: 5 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

В концепции этого маленького приятеля есть желание создавать более игривых роботов, чтобы еще больше заинтересовать моего четырехлетнего мальчика в изучении электроники и робототехники.

Его главная особенность - печатная плата в форме стегозавра, которая помимо того, что является основной частью для поддержки всей электроники, является фундаментальной частью эстетики.

Я намерен показать весь дизайн и конструкцию этого робота для более четкого восприятия контекста.

В первом видео показан обзор концепции и дизайна, механики, электроники и программирования, но я также опишу эти шаги здесь с некоторой дополнительной информацией и деталями.

Шаг 1. Дизайн

Сидя за своим столом с игрушкой-стегозавром моего ребенка в руке для вдохновения, я начал рисовать детали прямо на картоне.

В итоге я получил хороший картонный прототип, чтобы протестировать механизм ноги / ходьбы и получить хорошее представление о реальных размерах и расположении частей.

Затем, зная желаемые размеры, я начал рисовать окончательную модель и 2D-шаблоны для механических деталей.

Шаг 2: Механика

Все механические части были изготовлены из кусков ударопрочного полистирола (листы толщиной 2 мм). Это мой любимый материал для изготовления нестандартных деталей для моих роботов, и я использую этот материал около 8 лет.

Метод прост: шаблоны приклеиваются к пластиковым деталям клеем-стик. Когда клей хорошо высохнет, я разрезаю кусочки по линиям канцелярским ножом. Для прямых линий я также использую металлическую линейку, чтобы направлять разрезы так, чтобы они были действительно прямыми.

Некоторые детали необходимо дополнительно укрепить. В этом случае я комбинирую несколько слоев, чтобы достичь необходимой прочности, и использую мгновенный клей, чтобы все соединить.

Чтобы детали были гладкими, сначала я шлифую их наждачной бумагой № 60, чтобы удалить излишки материала, и наждачной бумагой № 500 для чистовой обработки.

Отверстия легко проделываются сверлом.

Последний шаг - все раскрасить. Сначала нанесите спрей-грунт, чтобы убедиться, что все достаточно гладко, и, наконец, желаемый цвет.

Все серводвигатели для ног / механизма ходьбы - это мини-сервоприводы Hitec. Средний - HS-5245MG, а два других (для передних и задних ног) - HS-225MG. Я выбрал их не по какой-то особой причине … просто потому, что они были у меня дома. Но это отличные серводвигатели с металлическими шестернями и имеют больший крутящий момент, чем необходимо.

Список материалов по механике:

• ударопрочный полистирол (лист толщиной 2мм);
• мгновенный клей;
• серая аэрозольная грунтовка;
• зеленая аэрозольная краска;
• Серводвигатель Hitec HS-5245MG (1x);
• Серводвигатель Hitec HS-225MG (2 шт.);
• Нейлоновая стойка M3 35 мм (4 шт.);
• болты и гайки;
• наждачная бумага (№60 и №500).

Шаг 3: Электроника

Печатная плата (которую я называю STEGOboard) предназначена для упрощения подключения серводвигателей и модуля NRF24L01 к плате Arduino Nano. Конечно, это можно было сделать с очень маленькой печатной платой. Но, как я уже сказал, печатная плата также является фундаментальной частью эстетики.

Когда я представил себе робота целиком, у меня возникла идея, что на его задней стороне должна быть большая зеленая печатная плата с характерными пластинами в форме змея.

Файл формы печатной платы (SVG) был создан с помощью Inkscape, а схема и расположение электронных компонентов на плате были выполнены с помощью Fritzing. Fritzing также использовался для экспорта файлов Gerber, необходимых для производства.

Печатная плата была произведена компанией PCBWay.

На плате есть три разъема для серводвигателей и разъемы для платы Arduino Nano и модуля NRF24L01. Также на нем есть разъем для питания. Паял все бессвинцовым припоем.

Источник питания - две последовательно соединенные LiPo батареи, так что у меня напряжение 7,4 В. Но серводвигатели принимают максимум 6 вольт. Поэтому в нем также есть понижающий модуль LM2596, который обеспечивает правильное напряжение и не сжигает серводвигатели.

Список материалов для электроники:

• Arduino Nano R3;
• Модуль НРФ24Л01;
• заглушки под прямым углом;
• женские заголовки;
• LiPo аккумулятор 3,7 В 2000 мАч (2 шт.);
• бессвинцовый припой;
• Понижающий регулятор напряжения LM2596;
• припой флюс.

Шаг 4: Программирование

Программирование STEGObot очень простое, поскольку у него всего три серводвигателя, и он был сделан с помощью Arduino IDE.

По сути, мы должны перемещать средний серводвигатель, чтобы наклонять переднюю часть корпуса и вращать сервопривод передних ног (одновременно задние ноги вращаются в противоположном направлении). Итак, он тянет робота вперед.

Шаг 5: веселье

STEGObot может двигаться вперед, назад и делать повороты влево и вправо. Он управляется дистанционно с помощью специального пульта ДУ, который я сделал для управления всеми моими роботами.