Обучаемый робот с множеством функций: 8 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Привет, друзья, в этой инструкции я собираюсь представить фантастического робота, который может выполнять следующие задачи:

1- Он может двигаться, и управление его движениями осуществляется через Bluetooth.

2- Он может выполнять уборку как пылесос

3- Он может воспроизводить песни по Bluetooth

4- Он может изменять состояние глаз и рта с помощью Arduino

5- Имеет мигающий светодиод.

6- Бровь и край юбки сделаны из светодиодной ленты.

Таким образом, это уникальное обучающее устройство - очень хороший класс для тех, кто хочет простого, но многофункционального робота.

Я должен добавить, что многие функции этого робота взяты из статей на сайте Instructables, и я подтверждаю это, цитируя статью в каждом соответствующем разделе.

Шаг 1. Размеры и характеристики

1- Общие размеры робота:

-Размеры базы: 50 * 50 см, высота от земли 20 см, включая колеса

- Размер колес: Диаметр передних колес: 5 см, Задних колес 12 см.

- Размеры бака пылесоса: 20 * 20 * 15 см.

- Диаметр труб: 35 мм.

- Размеры аккумуляторного отсека: 20 * 20 * 15 см.

- Размеры робота Istructables: 45 * 65 * 20 см.

Функции:

- движение с помощью двух двигателей, вращающих задние колеса и два передних колеса без питания, вращение двигателей контролируется блоком, который управляется Bluetooth, и программным обеспечением, которое можно установить в смартфон.

- Функция пылесоса с переключателем

- Мигающие светодиодные ленты красного и синего цветов

- Изменение состояния глаз и рта каждые 10 секунд

- Брови и край юбки робота красный светодиод с постоянным светом можно включать-выключать

-Динамики Bluetooth включаются-выключаются на корпусе робота и могут управляться смартфоном Android через Bluetooth.

Шаг 2: Спецификация материалов, модулей и компонентов

В этом роботе используются следующие материалы, модули и компоненты:

1- Два мотора-редуктора ZGA28 (рис. 1):

Модель - ZGA28RO (об / мин) 50, производитель: ZHENG, диаметр вала: 4 мм, напряжение: 12 В, длина вала 11,80 мм, ток холостого хода: 0,45 А, диаметр редуктора: 27,90 мм, макс. крутящий момент: 1,7 кг.см, высота коробки передач: 62,5 мм, постоянный крутящий момент: 1,7 кг.см, длина: 83 мм, передаточное число: 174, диаметр: 27,67 мм

2- Один драйвер Bluetooth для двигателей роботов (рис. 2):

BlueCar v1.00 с Bluetooth-модулем HC-O5 (рис. 3)

Программное обеспечение для Android под названием BlueCar v1.00 можно установить на смартфоны Android и просто контролировать движения двигателей.

Программное обеспечение Android показано на рисунках (4-1, 4-2, 4-3, 4-4, 4-5) и может быть загружено

3- Одна свинцово-кислотная батарея на 12 В, 4,5 А-ч (рис. 5)

4- Два кронштейна двигателя 28 * 23 * 32 мм (рис.6, рис 7)

5- Две моторные муфты 10 * 10 * (4-6) мм (рис.8)

6- Два вала двигателя диаметром 6 мм * длиной 100 мм

7- Два ведущих задних колеса диаметром 12 см каждое (рис.9)

8- Два передних колеса диаметром 5 см каждое (Рис.10)

9- Квадратный кусок листа ПК (поликарбоната) размером 50 см * 50 см толщиной 6 мм.

10- Для армирования и обрамления основания используется электропровод из ПВХ, размеры 3 * 3 см.

11- ПВХ труба диаметром 35 мм для трубок пылесоса (включая колено)

12- Бак или контейнер для пылесоса - это пластиковый контейнер, который у меня был в утилью, размером 20 * 20 * 15 см.

13 - Мотор-вентилятор пылесоса, мотор 12 В с напрямую подключенным к нему центробежным вентилятором

14- Шесть кулисных переключателей

15- Один модуль Arduino Uno

16- Один модуль усилителя зеленый PAM8403

www.win-source.net/en/search?q=PAM8403

17- Два динамика по 8 Ом, 3 Вт

18- Пять матричных модулей 8 * 8 с микросхемой Max7219 и разъемом SPI (рис.12)

www.win-source.net/en/search?q=Max7219

19- Два силовых транзистора 7805

20- два диода 1N4004

www.win-source.net/en/search?q=1N4004

21- Два конденсатора 3,3 мкФ

22- Два конденсатора по 100 мкФ

23- Два транзистора BC547

www.win-source.net/en/search?q=BC547

24- Два резистора 100Ом

25- Два резистора 100 кОм

26- Два конденсатора 10 мкФ

27- Три проектные доски 6 * 4 см.

28- Достаточно макетных проводов и одножильных проводов диаметром 1 мм.

29- Один USB-разъем «мама» (я использовал сгоревший USB-концентратор и вынул один из его USB-разъемов!)

30- Один Bluetooth-приемник BT163

31- Электропровод ПВХ 1 * 1 см

32- Винты

33- Восемь бортовых терминалов

Шаг 3: Необходимые инструменты

1- Резак

2- Ручная пила

3- Паяльник

4- Плоскогубцы

5- Кусачки

6- Маленькая дрель с разными головками (сверла - болгарки, фрезы)

7- Линейка

8- Припой

9- супер клей

10- маленькие и средние отвертки

Шаг 4: Определение размеров приводных двигателей

Для определения размеров приводных двигателей я использовал инструмент для определения размеров привода на следующем сайте:

www.robotshop.com/blog/en/drive-motor-sizin…

Основы следующие:

Инструмент для определения размеров приводного двигателя предназначен для того, чтобы дать представление о типе приводного двигателя, необходимого для вашего конкретного робота, путем взятия известных значений и расчета значений, необходимых при поиске двигателя. Двигатели постоянного тока обычно используются для систем привода с непрерывным вращением, хотя могут использоваться и для частичного (от угла к углу) вращения. Они имеют почти бесконечное количество скоростей и крутящих моментов, чтобы удовлетворить любые потребности. Без понижающей передачи двигатели постоянного тока вращаются очень быстро (тысячи оборотов в минуту (об / мин)), но имеют небольшой крутящий момент. Чтобы получить обратную связь об угле или скорости двигателя, подумайте о двигателе с опцией энкодера. Редукторные двигатели - это, по сути, двигатели постоянного тока с дополнительной понижающей передачей. Добавление понижающей передачи снижает скорость и увеличивает крутящий момент. Например, ненагруженный двигатель постоянного тока может вращаться со скоростью 12000 об / мин и обеспечивать крутящий момент 0,1 кг-см. Для пропорционального уменьшения скорости и увеличения крутящего момента добавляется понижающая передача 225: 1: 12000 об / мин / 225 = 53,3 об / мин и 0,1 x 225 = 22,5 кг-см. Теперь двигатель сможет перемещать значительно больший вес с более разумной скоростью. Если вы не уверены, какое значение ввести, попробуйте сделать хорошее «обоснованное» предположение. Щелкните каждую ссылку для получения дополнительных сведений о влиянии каждого входного значения. Вам также рекомендуется ознакомиться с Руководством по определению размеров приводного двигателя, где вы найдете все уравнения, используемые в этом инструменте, с пояснениями.

Поэтому мой вклад в инструменты показан на рис. 1.

Выходы показаны на рисунке 2.

Причинами моего выбора были, во-первых, доступность и, во-вторых, цена, поэтому мне пришлось адаптировать свой дизайн к тому, что было доступно, и поэтому мне пришлось пойти на множество компромиссов, включая угол наклона, скорость и число оборотов в минуту., Поэтому, несмотря на значение 80 об / мин, которое Из предложенного инструмента я выбрал мотор на 50 об / мин.

Вы можете найти множество сайтов в Интернете, посвященных выбору приводных двигателей, на следующем сайте есть очень хорошее руководство в формате pdf, которое дает бесценные советы по выбору двигателей для мобильных роботов:

www.servomagazine.com/uploads/issue_downloa…

Шаг 5: Как сделать механические детали

Изготовление механических частей может быть выполнено поэтапно:

1- Изготовление основы: вырезать 50 * 50 см листа из ПК (поликарбоната) толщиной 6 мм и использовать 3 * 3 электрических канала для усиления прямоугольника и двух поперечных распорок для большей прочности.

2- Прикрепите две вертикальные части от электрических каналов к основанию и сделайте его достаточно прочным для ведущих колес, сделайте отсек для приводных двигателей и прикрепите все это к основанию винтами, чтобы сделать жесткую конструкцию для несущей нагрузки и опоры колес.

3- Подключение достаточно длинных проводов к моторам и их пайка и подключение моторов скобами к моторному отсеку.

4- соединение колес с валами винтами и приклеивание, чтобы сделать эти узлы достаточно прочными, чтобы выдерживать нагрузку и скорость, и после вставки валов в отверстия, предусмотренные в вертикальных частях (см. Раздел 2), и добавления двух пластиковых шайб с обеих сторон, чтобы сделать подшипник для вращения вала, соедините валы с муфтами двигателя и используйте установочные винты, чтобы сделать прочное соединение, в противном случае валы могут отсоединиться от двигателей и усложнить вам жизнь. Центровка двигателей важна и требует тщательной и точной работы и достаточного терпения, чтобы привод был устойчивым и свободно перемещался.

5- Соединение передних колес (в моем случае роликов, используемых в передвижных стульях) к небольшому основанию и прикручивание их основания к вертикальным 35-миллиметровым трубам из ПВХ, чтобы они свободно вращались без каких-либо препятствий и захватов, это лучше нанести немного силиконового масла на все отверстия подшипников колес и на катящиеся колеса, чтобы они свободно вращались со скоростью.

6- Подключение аккумуляторного отсека, который сделан из поликарбонатных листов, привинчивание отсека к основанию и установка аккумулятора внутрь отсека, готового для последующих подключений.

7- Соединив бак пылесоса с основанием с помощью клея и шурупов и прикрепив к нему трубы, я использовал колено и сделал тройник из труб, которые были обрезаны соответствующим образом для использования в качестве всасывающего патрубка пылесоса. Также подключите узел двигатель-вентилятор для пылесоса (клеммы двигателя должны быть подключены к проводам, достаточно длинным для дальнейших работ, также провода должны иметь длину не менее 0,5 мм ^ 2 для высокого тока, потребляемого двигателем пылесоса) к верхней части бак.

8- На этом этапе обучаемый робот будет вырезан из поликарбонатного листа (толщиной 6 мм) и соединен с основанием таким образом, чтобы бак пылесоса находился внутри него и голова робота, которой выделяется куб размером 20 * 20 * 20. к электронным компонентам и модулям. В передней части корпуса робота необходимо проделать три отверстия для кулисных переключателей.

Шаг 6: Как сделать электронные детали:

Чтобы сделать электронные части, выполните следующие действия:

1- Изготовление мигающего светодиода

Схема и компоненты этой части взяты в точности из моих предыдущих инструкций, а именно:

www.instructables.com/id/Amplifier-With-Bl…

2- Изготовление матрицы точечного светодиода для состояния глаз и рта:

Все, что я сделал на этом этапе, было взято из следующих инструкций:

www.instructables.com/id/Controlling-a-LED…

за исключением того, что я изменил его программное обеспечение и вместо того, чтобы управлять им через последовательный монитор, я добавил несколько кодов для изменения состояния глаз и рта каждые 10 секунд. В разделе программного обеспечения я объясню это подробнее и включу программное обеспечение для загрузки. Я включил небольшую схему для преобразования напряжения батареи 12 В в 5 вольт для входного соединения Arduino UNO, детали такой схемы приведены в моих предыдущих инструкциях следующим образом:

www.instructables.com/id/A-DESK-TOP-EVAPOR…

3- Создание приводных двигателей Bluetooth

Подключение двигателей к модулю приводного двигателя Bluetooth (рис. 3) выполняется легко и в соответствии с приведенным выше рисунком, т.е. правые клеммы двигателя к правым клеммам драйвера и левые клеммы двигателя к левым клеммам драйвера., а также питание от батареи к клеммам питания и заземления драйвера, в котором кулисный переключатель установлен в аккумуляторном отсеке для включения-выключения. Программное обеспечение этой части будет объяснено в программной части.

4- Изготовление динамиков Bluetooth

Эта часть проста и взята в точности из следующих инструкций:

www.instructables.com/id/Convert-Speakers-…

За двумя исключениями, во-первых, я не разорвал приемник Bluetooth и использовал гнездовой USB-разъем для его подключения к источнику питания (то же, что и пункт 2 выше, т.е. цепь 12 В / 5 В) и гнездовой разъем для его подключения. к моему модулю усилителя. Во-вторых, я использовал модуль усилителя, зеленый PAM8403 (https://www.win-source.net/en/search?q=PAM8403), 3 Вт (рис. 11) вместо усилителя, используемого в этой инструкции, и подключил левый динамик к левым клеммам PAM8403 и подключите правый динамик к правым клеммам PAM8403 (https://www.win-source.net/en/search?q=PAM8403), соблюдая полярность, я Я использовал вход 5 В от того же источника питания, указанный выше, и я подключил три клеммы PAM8403 к выходному разъему приемника Bluetooth, как показано на рисунке.

Шаг 7: Программное обеспечение

В этом руководстве есть два программного обеспечения: 1 - для драйвера двигателя Bluetooth и 2) для точечно-матричных глаз и рта.

- Программное обеспечение для драйвера двигателя включено здесь для загрузки, вы можете установить этот apk на свой смартфон и управлять роботом с помощью программного обеспечения через Bluetooth.

- Программное обеспечение для Arduino такое же, как и программное обеспечение, включенное в вышеупомянутую инструкцию для изменения состояния глаз и рта с помощью точечно-матричных светодиодов, но я изменил некоторые коды, чтобы заставить Arduino изменить состояния в каждые 10 секунд, и это программное обеспечение также включено сюда для загрузки.

Шаг 8: Заключение:

Наконец, но не в последнюю очередь, я надеюсь, что вы сможете создать своего собственного робота и наслаждаться им, как и я, когда я вижу, как мой обучаемый робот каждый день выполняет фантастическую работу, и это напоминает мне, что я являюсь частью творческого сообщества под названием INSTRUCTABLES