Zippy the Fanbot: 5 шагов (с изображениями)

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

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

Zippy the Fanbot - это проект, основанный на Arduino, который использует тягу, создаваемую пропеллерами, установленными на бесщеточных двигателях, для того, чтобы двигать или вращать бота в желаемых направлениях. Пользователь управляет ботом с помощью инфракрасного пульта дистанционного управления. Название Zippy было придумано из-за того, что большая часть сборки скрепляется с помощью стяжек.

Шаг 1: трехмерная печать деталей

Каркас этой сборки, а также корпус Arduino и блок электроники были напечатаны в трехмерном формате. Каждая часть была напечатана с заполнением 30% с 3-5 оболочками. Я загрузил файлы деталей STL, чтобы вам было проще. Просто скачайте их и перенесите на хороший 3D-принтер!

Шаг 2: приобретите необходимую электронику и детали

Для создания и использования Zippy the Fanbot потребуется некоторое количество электроники и деталей. Вот список всех частей, которые я использовал при создании этого проекта:

1x Arduino Uno R3

1x Инфракрасный датчик VS / HX1838B

1x набор контактов заголовка между мужчинами (достаточно для контактов Arduino)

1x набор 8-дюймовых перемычек между гнездом и гнездом

1x литий-полимерный аккумулятор 3S 11,1 В

1x жгут распределения питания или плата распределения питания

4x Afro SimonK 20A OPTO ESC

4x Sunnysky X2212 KV980 Бесщеточные двигатели

2 гребных винта APC CW 8045 Multirotor

2 гребных винта APC CCW 8045 Multirotor

1x набор 4-дюймовых галстуков на молнии

4x легкие поворотные ролики

1x пакет полосок на липучке

1x рулон мягкой двусторонней ленты

Шаг 3: соберите детали и соберите схему

После того, как вы распечатали все необходимые детали и приобрели все остальные необходимые компоненты, самое время приступить к сборке Zippy! Обратитесь к первому рисунку в этом руководстве, чтобы наглядно представить, как все устроено.

Трехмерная печатная рамка очень интуитивно понятна в сборке, как я и задумал. Два рычага сцепляются друг с другом, образуя X-образную раму, и есть кронштейн, который надевается на рычаги. Кобура для электроники проходит под мышками. Адаптеры вентилятора устанавливаются на концах каждого рычага, а адаптеры колес скользят прямо к ножкам рамы. Должно быть очень интуитивно понятно, где применять все застежки-молнии, однако, если это не так, просто посмотрите на первое изображение на этой интуитивно понятной странице! Не обязательно использовать стяжки, чтобы удерживать верхний кронштейн на руках.

После того, как рама собрана, пора подключить и смонтировать электронику. ESC устанавливаются на рычаги, а двигатели устанавливаются на адаптеры вентиляторов. Как регуляторы скорости, так и моторы крепятся с помощью стяжек. Необходимо поменять полярность между регуляторами скорости и двигателями на переднем левом и заднем правом рычагах, чтобы они вращались по часовой стрелке. У двух других рычагов будут моторы, вращающиеся против часовой стрелки. Следовательно, стойки по часовой стрелке будут установлены на передний левый и задний правый двигатели, а стойки против часовой стрелки будут установлены на переднем правом и заднем левом двигателях. Эти противоположные направления вращения создают противоположные крутящие моменты, которые способствуют стабильной работе бота.

Используйте липучку, чтобы закрепить корпус Arduino, а также батарею LiPo на верхней части центрального кронштейна. Используйте двусторонний скотч, чтобы закрепить ИК-датчик в верхней центральной части корпуса Arduino, чтобы он находился в оптимальном месте для приема сигналов с пульта дистанционного управления. Все распределение питания от LiPo до ESC осуществляется через блок электроники, который находится в кобуре для электроники. Сигнальный провод от Arduino к ESC также проходит через блок электроники. БУДЬТЕ ОСТОРОЖНЫ, чтобы не перекрещивать проводку от LiPo до ESC. Это может легко повредить регуляторы скорости и потенциально вызвать возгорание.

См. Принципиальную схему, на которой показано, как все соединено вместе.

Шаг 4: прошиваем Arduino

После того, как Zippy the Fanbot собран, самое время установить на Arduino необходимое программное обеспечение. Я предоставил скетч Arduino, который используется для управления Zippy. Код, по сути, требует 5 кнопок для управления фан-ботом. Лучше всего программировать кнопки навигации на пульте дистанционного управления. Интуитивно понятно, что кнопки вверх / вниз будут перемещать бота вперед / назад, в то время как кнопки влево / вправо будут вращать бота против часовой стрелки. Центральная кнопка навигации будет действовать как аварийный выключатель и останавливать все двигатели. Если пульт, который вы используете, не работает с этим кодом, снимите пропеллеры с бота и используйте последовательный монитор в Arduino IDE, чтобы перепрограммировать Arduino для работы с кнопками направления на вашем пульте. Вам просто нужно нажать кнопку, которую вы хотите использовать, и посмотреть, какое значение отображается на последовательном мониторе. Затем замените значение в соответствующем операторе if в предоставленном мной коде значением, которое вы видите на последовательном мониторе.

Как вы увидите, код довольно прост. Есть 5 условных проверок, которые определяют, какая кнопка нажата. Например, если ИК-датчик обнаруживает нажатие кнопки «вверх», два передних мотора вращаются, что толкает бота вперед. Если нажать левую кнопку навигации, передний правый и задний левый моторы будут вращаться, заставляя бота вращаться против часовой стрелки. Если кнопка для определенного маневра удерживается нажатой, соответствующие двигатели будут постоянно увеличивать свою скорость, пока не будет достигнута максимальная скорость.

Предположим на секунду, что бот движется вперед, а его передние двигатели вращаются на максимальной скорости. Если пользователь нажимает и удерживает кнопку «вниз», передние двигатели будут замедляться до тех пор, пока они полностью не остановятся, а затем задние двигатели активируются и отправят бота в обратном направлении. Это касается и вращательных маневров бота. Это позволяет пользователю ускорить или замедлить маневры, выполняемые ботом.

Теперь предположим, что бот снова движется вперед с некоторой скоростью. Если нажать левую или правую кнопку направления, бот немедленно прекратит вращать все моторы, прежде чем активировать моторы, которые заставляют его вращаться. Таким образом, пользователь может сразу переключаться между линейным и вращательным движением.

Шаг 5. Получайте удовольствие от использования Zippy и будьте в безопасности

Теперь все готово! После того, как вы создали Zippy и заставили код Arduino работать, самое время поиграть. Однако будьте предельно осторожны, особенно с детьми и животными. Убедитесь, что пропеллеры хорошо сбалансированы и плотно закреплены на двигателях. Бесщеточные двигатели, используемые в этом проекте, вращаются на очень высоких оборотах, поэтому винты могут стать причиной травм. Повеселись!