R2D2: 7 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

«Это руководство было создано во исполнение требований проекта Makecourse в Университете Южной Флориды (www.makecourse.com)»

Вы фанат "Звездных войн"? Вы любите дроидов-астромехаников? Вы любите создавать вещи? Если вы ответили утвердительно на какой-либо из этих вопросов, то это руководство для ВАС!

Это руководство разработано, чтобы помочь вам с максимальной легкостью создать своего собственного дроида-астромеханика R2D2!

Шаг 1: Список материалов

Вот обширный список необходимых материалов:

1 микроконтроллер Arduino Uno

1 плата драйвера двигателя L298N

2 двигателя постоянного тока 6-9 В (дополнительная установка коробки передач)

2 колеса

1 малое колесико в сборе

2 Батарейный адаптер

6 батареек AA

1 батарея 9 В

Ассортимент перемычек между мужчинами

Ассортимент перемычек между мужчинами и женщинами

2 переключателя (опционально)

1 серводвигатель

4-дюймовая трубка из ПВХ (длина 7 дюймов)

Акриловый купол диаметром 4,5 дюйма

Пенопластовая панель

Доска для иллюстраций

Пистолет для горячего клея

Горячий клей

Горилла клей

Акриловая краска (синяя, черная, серая и белая)

Кисти для рисования

Режущие инструменты

В дополнение к материалам, эти ресурсы и инструменты также необходимы / полезны:

Лаборатория 3D-принтеров / 3D-печати

Инструменты для пайки

Кусачки и стрипперы

Компьютер или ноутбук

Шаг 2: необходимое программное обеспечение

Следующие материалы можно загрузить бесплатно, если вы студент, и они необходимы для этого проекта:

Autodesk Inventor

Программное обеспечение Arduino

Обе части программного обеспечения совместимы с Windows и Mac OSX.

Примечание. Подойдет любая программа САПР; Для этого проекта использовался Autodesk Inventor.

Шаг 3: Эскиз Arduino

Это скетч Arduino версии 1.8.8.

Чтобы запустить код, загрузите предоставленный код и откройте его из программного обеспечения Arduino

Убедитесь, что ваша плата Arduino подключена к вашему компьютеру, щелкнув «Инструменты» в строке меню и убедившись, что выбран правильный «Порт»

Щелкните синюю стрелку загрузки, когда USB-порт подключен к компьютеру и микроконтроллеру

Код этого проекта представляет собой простой цикл. Серводвигатель непрерывно вращает головку R2D2 на 180 градусов. Одновременно с серводвигателем оба двигателя постоянного тока работают одновременно в течение заданного времени, а затем правый двигатель постоянного тока работает только в течение заданного времени, чтобы ввести левый поворот, затем цикл повторяется, пока он не будет выключен.

Подробное объяснение того, что делает каждая строка кода, содержится в самом коде.

Примечание. Библиотека servo.h, включенная в код, входит в стандартную комплектацию скетча Arduino.

Шаг 4: Сборка системы управления

Если вы впервые работаете со схемами, на это может быть страшно смотреть, но с предоставленной схемой и изображениями процесс должен быть достаточно простым для отслеживания. С включением платы драйвера двигателя L298N подключение проводов стало еще проще.

Эта система управления состоит из трех основных компонентов:

Двигатель постоянного тока левой ноги (управляемый платой драйвера двигателя L298N)

Двигатель постоянного тока правой ноги (управляемый платой драйвера двигателя L298N)

Серводвигатель (управляется платой Arduino)

На шаге 3 контакты и клеммы платы драйвера двигателя помечены для вашей информации. Положительный и отрицательный провода входят в соответствующие порты на плате драйвера двигателя. Батарейный блок 9 В +, который питает двигатели и плату драйвера двигателя, подключен к левому и среднему контактам на клемме с 3 портами на плате драйвера двигателя, а правый порт подключен к плате Arduino.

С помощью 6 соединительных кабелей «папа-мама» подключите 6 контактов к указанным контактам на плате Arduino. Обратите внимание, что контакты включения ДОЛЖНЫ подключаться к контактам со знаком «~» перед ним. Это контакты PWM, которые позволяют Arduino управлять скоростью двигателя.

Серводвигатель подключен прямо к плате Arduino. Оранжевый провод подключается к контакту «~», потому что для него требуется сигнал ШИМ, а красный и коричневый провода - это положительный и отрицательный провода соответственно. Дополнительная батарея 9 В используется для питания платы Arduino через порт батареи.

Примечание. Чтобы упростить использование, вы можете впаять переключатели в положительные провода аккумуляторных блоков. Это делается путем снятия изоляции с положительного провода и последовательной пайки переключателя с проводом.

Если у вас возникли проблемы с платой драйвера двигателя, вот дополнительная помощь, которую я использовал при поиске и устранении неисправностей. Учебное пособие по плате драйвера двигателя L298N

Шаг 5: Компоненты САПР

Цель дизайна - сделать что-то забавное, функциональное и максимально приближенное к качеству фильма. Например, я хотел, чтобы блок R2D2 располагался под небольшим наклоном. Ноги моделируются отдельно от тела и головы, что позволяет ориентировать R2D2 в любом положении.

Это детали, которые я создал с помощью Autodesk Inventor. Тело, голова, ноги, ступни и внутренняя структура отделены друг от друга. Если у вас есть собственный 3D-принтер, вы можете использовать его, или если у вас есть доступ к лаборатории 3D-печати, это тоже работает. Полиграфические лаборатории, как правило, доступны по цене, поэтому, если вы пойдете по этому пути, это должно быть рентабельным. Я пошел по пути изготовления каждого компонента из различных материалов для хобби, которые позже будут подробно обсуждены.

Примечание о конструкции: ножки сделаны полыми, чтобы через них проходили провода от двигателя постоянного тока.

Шаг 6: Сборка

Предисловие: Я решил построить свой R2D2 из пенопласта, доски Illustrator, ПВХ и акрила. Эти детали также можно легко напечатать на 3D-принтере.

На протяжении всей этой конструкции я использовал детали, смоделированные в 3D, подробно описанные в шаге 6 для определения размеров.

Я начал с создания внутренней конструкции трубы из ПВХ. Высота трубы составляет 7 дюймов, поэтому высота опорной конструкции должна уместиться внутри нее. Серводвигатель имеет прорезь, вырезанную в верхней круговой части пенопласта, через которую провода проходят в корпус. Плата Arduino, L298N и аккумуляторные батареи крепятся к несущей конструкции горячим клеем. Обратите внимание на ориентацию каждого компонента, чтобы можно было подключить аккумуляторные блоки, а также для USB-кабеля должно быть достаточно места для подключения. После того, как система управления смонтирована, вставьте опорную конструкцию в кузов.

Затем я создал каждую отдельную панель для ног. На фотографиях выше подробно описаны детали, которые вам нужно будет вырезать. Для дополнительной поддержки добавляются опорные элементы из пенопласта. Не прикрепляйте заднюю панель к ножкам, пока через них не пройдут провода.

Стопы создаются отдельно перед прикреплением к ногам. Двигатели постоянного тока, которые использовались в этом проекте, были взяты из автомобильного комплекта Arduino и поставлялись с крепежными винтами, которые использовались для крепления к стене для ног. В верхней части ножки следует прорезать небольшое отверстие, через которое может проходить проволока. Две из этих ступней должны быть созданы и прикреплены к соответствующим ногам. Оба готовых продукта подробно описаны на прилагаемой картинке.

Средняя ступня создается так же, как левая и правая ступни. Обратите внимание на чертеж САПР, есть несколько частей полукруга, которые вырезаны и прикреплены вертикально к основанию и нижней части блока R2. Позже они сложатся вместе, и будет добавлен клей, чтобы получить правильную ориентацию средней ступни. К этой ножке прикреплено небольшое колесико для дополнительной поддержки и облегчения управления устройством R2. Я обнаружил, что проще всего сначала прикрепить среднюю ступню, а затем прикрепить левую и правую ноги / ступни.

Голова создается путем вырезания акрилового купола и пенопласта для создания формы «купола». Присоедините сервомеханизм к нижней части купольной конструкции в центре. Позже он будет прикреплен к серводвигателю.

Примечание: чтобы получить изогнутую форму ног и головы, обрежьте доску Illustrator (картон) нужной длины и согните ее по выбранной вами кривой. Я обнаружил, что проще всего сначала слегка согнуть доску, чтобы придать ей форму, а затем сразу приклеить на место.

Напоследок можете раскрасить этот проект по своему вкусу. Я выбрал простой дизайн, чтобы получить атмосферу "R2D2", но не быть слишком детализированным и сложным.

Предупреждение: при использовании пенопласта не используйте аэрозольную краску, в которой есть ацетон, иначе он растворит ваш пенопласт.

Шаг 7: конечный продукт и использование

Вот окончательный продукт после свежей покраски и сборки. Не стесняйтесь добавлять даже больше деталей, чем я.

Дополнения и возможности этого проекта безграничны! Bluetooth, звуки и мигалки и многие другие!

Наслаждайтесь и счастливы!