Робот-робот Arduino: 11 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:55

Цель этого проекта - разработать и построить простого робота, следующего за светом, с использованием платы микроконтроллера Arduino Duemilanove. Я действительно хотел поделиться проектом робота, который был дешевым, простым в сборке и имел полный набор инструкций для всех этапов. Я надеюсь, что мне это удалось, и я хотел бы получить комментарии о том, как сделать это инструктируемым еще лучше.

При разработке этого робота использовалась книга Массимо Банци «Начало работы с Arduino», опубликованная на [makezine.com Make]. Я также использовал код для запуска сервоприводов из проекта под названием «Как создать управляемый сервомеханизмом Arduino» (SERB). Робот Arduino Mothbot в целом довольно быстрый в сборке. Предполагая, что вы начинаете со всех частей и не должны импровизировать, в целом проект займет около часа. То есть, если следовать инструкциям и скопировать код. Однако, если вы создаете только одну функцию за раз и тестируете в процессе, этот проект может занять значительно больше времени. Преимущество более длинного трека в том, что вы, вероятно, узнаете намного больше и повеселитесь на этом пути.

Шаг 1. Соберите детали и инструменты

Сборка этого робота обойдется вам примерно в 80 долларов по частям, если вы никогда раньше не делали ничего подобного. Стоимость для меня была значительно меньше, так как у меня есть много электроники, с которой можно работать. Тем не менее, я знаю, насколько неприятно пытаться следовать инструкциям, не зная, какие детали получить, где заказать и сколько все будет стоить заранее, поэтому я сделал всю эту работу за вас. После того, как вы получите все детали в квадрате, приступить к этому проекту будет несложно. Перейдите по следующей ссылке на мой проект вики, чтобы получить полный список деталей Arduino Mothbot Parts List

Теперь вы можете захотеть получить некоторые инструменты. Поскольку в этом проекте используется макетная плата без пайки, вы можете обойтись без большого количества модного электронного оборудования. Надеюсь, в гараже вы найдете все остальное: 1. Плоскогубцы 2. Кусачки 3. Плоская отвертка 4. Маленькая крестообразная отвертка (4-х сторонняя) 5. Разводной гаечный ключ или 11/32 дюйма шестигранный ключ 6. Сверло 7. Сверла 1/16 ", 5/32" и 7/32 "8. Пила (опция) 9. Защитные очки При использовании любых электроинструментов соблюдайте меры безопасности.

Шаг 2: этап планирования

Перед тем, как я начал этот проект, я просмотрел Instructables во многих других проектах. Я также потратил некоторое время на чтение книги Массимо Банци «Начало работы с Arduino». Практически все в этом проекте сделано по примеру на этом сайте или в книге. Я разработал проект таким образом, чтобы сделать его доступным для начинающих робототехников.

На этапе планирования я не только смотрел на оборудование и кодирование, но и делал домашнюю работу по электронике. Я хотел нарисовать простую схему электроники для этого проекта, чтобы я мог следить за тем, что происходило, когда я ее строил. На картинке вы можете увидеть различные компоненты, линии питания и контакты Arduino. Надеюсь, это четкая диаграмма, которая также показывает, насколько проста электроника для этого проекта.

Шаг 3: Подключение сервоприводов к Arduino

Если вы собираетесь построить робота, первое, что вы, вероятно, захотите решить, - это заставить его двигаться. Скорее всего, вы хотите иметь возможность отправлять его вперед, назад, вправо, влево и останавливать. Если вы не можете понять, как заставить его двигаться правильно, вы вряд ли сможете заставить его что-либо делать, когда вы подключите все датчики. Ниже приведены инструкции по подключению двигателя к Arduino.

1. Первое, что нужно сделать при установке беспаечной макетной платы, - это настроить заземление (GND) и питание (+6 В) для сервоприводов. Я решил использовать две длинные полоски на плате, которые будут ближе всего к Arduino. 2. После определения линий заземления и питания подключите заземление платы Arduino к полосе заземления на беспаечной макетной плате. Пока не подключайте питание к беспаечной макетной плате. 3. У каждого сервопривода есть три выходящих из них провода. У меня есть черный, красный и белый провод для каждого. Черный - земля, красный - питание, а белый - провод управления. Отрежьте три перемычки для каждого сервопривода одинакового размера (всего 6). 4. Присоедините перемычки к концам проводов сервопривода, а затем каждый сервопривод к беспаечной макетной плате. 5. Теперь с помощью перемычек соедините землю и питание каждого сервопривода с землей и питанием беспаечной макетной платы. 6. Теперь подключите провода управления от каждого сервопривода к Arduino. Подключите левый сервопривод к цифровому выходу (PWM) 3, а правый сервопривод - к цифровому выходу (PWM) 11. 7. Наконец, подключите заземление и питание от батарей 4AA к беспаечному заземлению и питанию макетной платы. Не беспокойтесь, если сервоприводы начнут двигаться, когда ваш Arduino отключен от питания или еще не запрограммирован. 8. Используя код, вы должны теперь иметь возможность запускать двигатели в прямом, обратном, левом или правом направлениях, используя включенные функции.

Шаг 4: Тестирование двигателей

Я думаю, что важно включить часть тестового кода, который я использовал при сборке Arduino Mothbot. Если вам интересно и вы готовы потратить время на то, чтобы повозиться, я думаю, вы найдете эти фрагменты кода образовательными и полезными в других проектах. Прежде чем опубликовать какой-либо код ниже, я хочу сообщить, что нижеследующее основано на другом замечательном проекте под названием «Как создать управляемый серво-робот Arduino» (SERB). Я многому научился, следя за работой над этим руководством, и хочу отдать должное, где это необходимо.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/motor_test1.pde

Шаг 5: интеграция кнопки включения / выключения

Теперь вы можете захотеть включать и выключать своего робота одним нажатием кнопки. Сам Arduino будет запускать код в бесконечном цикле, пока вы его не отключите, что может быть довольно неприятно, когда вы подключаете своего робота к столу, и он начинает убегать от вас! Интеграция кнопки - отличный шаг в этом процессе, потому что вы также узнаете, как использовать кнопки для других вещей, например, для создания бампера, чтобы обнаруживать, когда робот ударяется о стену. В качестве примечания вы заметите, что я удалил сервоприводы из беспаечный макет для большинства моих картин. Это просто помогает сделать изображение более четким, когда я показываю разные шаги. Для начала отключите питание от серводвигателей, прежде чем продолжать работу. Не забывайте делать это каждый раз, когда что-то добавляете в этот проект. Теперь вы можете захотеть включать и выключать своего робота, вместо того, чтобы робот сразу начинал движение, когда вы подключаете питание. Найдите полосу на противоположной стороне макетной платы без пайки, которая будет служить источником питания для кнопки включения / выключения (а затем и для датчиков) 4. Используя длинную перемычку, подключите питание (+5 В) от Arduino к только что идентифицированной полосе. Подключите две перемычки к переключателю без фиксации и подключите один конец к источнику питания (+ 5 В) 6. Другой конец переключателя без фиксации вставьте в полоску меньшего размера в середине макетной платы без пайки. От той же полоски подключите резистор 10 кОм к полоске, а другой конец - к земле8. Наконец, подключите провод от полосы к переключателю и резистору на одном конце, а другой конец подключите к цифровому входу 7 на Arduino. Теперь, имея код, вы сможете использовать кнопку для включения и выключения робота. Если вы используете код со светодиодом (цифровой выход 13), вы увидите, что встроенный светодиод включается и выключается вместе с роботом. Это отличный способ проверить код Arduino, если у вас отключено питание двигателей.

Шаг 6: Проверка кнопки включения / выключения

Этот новый код включает информацию об использовании кнопки включения / выключения и мигании встроенного светодиода.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/motor_test2.pde

Шаг 7: интеграция световых датчиков

Что было бы с Arduino Mothbot, если бы у него не было датчиков света? Суть этого несложного проекта - создать робота, привлекающего самый яркий свет. Для этого нам нужно интегрировать некоторые датчики света, также известные как фоторезисторы.

1. Снова отключите питание серводвигателей перед выполнением этого шага 2. Настройка световых датчиков будет выполнена дважды. Это почти такая же установка, как и у переключателя мгновенного действия. Фактически, это та же установка, но на этот раз вы будете использовать датчик освещенности (фоторезистор) вместо переключателя мгновенного действия. 3. Поскольку этот робот будет использовать два световых датчика для выбора направления движения, рекомендуется устанавливать каждый световой датчик на противоположных сторонах беспаечной макетной платы или как можно дальше друг от друга. 4. Подключите один конец светового датчика к линии питания (+ 5В), а другой конец - к небольшой полосе в центре платы. 5. Подключите резистор 10 кОм к той же полосе, а другой конец - к земле. 6. Теперь подключите перемычку от небольшой полосы (к которой подключены фоторезистор и обычный резистор) и подключите другой конец к аналоговому входу. 7. Подключите левый датчик к аналоговому входу 0 на Arduino, а правый датчик - к аналоговому входу 1. 8. Теперь вы сможете использовать световые датчики для перемещения сервоприводов.

Шаг 8: окончательный код

Вот последний код, используемый для запуска Arduino Mothbot. В код я включил операторы печати для последовательного порта Arduino. Если у вас есть Arduino, подключенный через USB-порт вашего компьютера, вы должны иметь возможность видеть операторы печати, которые сообщают вам, каким путем собирается двигаться робот. Вы можете настроить пороговое значение датчика освещенности, чтобы точно настроить поведение робота. Порог зависит в основном от ваших датчиков и окружающего освещения в месте, в котором вы находитесь.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/mothbot.pde

Шаг 9: Создайте тело робота-мотылька

Робот, который вы создаете, действительно бесполезен, если он не может удерживать себя вместе. По этой причине ему нужно тело. Я изо всех сил старался сделать этот строительный проект максимально простым. Однако вам придется проделать небольшую работу самостоятельно, чтобы определить правильные размеры. Я предлагаю извечный метод «дважды отмерь, один раз отрежь». Корпус робота сделан из небольшого листа тополя, который я купил в хозяйственном магазине, предварительно разрезав его на 6 x 24 дюйма. Я сократил свою до 6 на 8 дюймов с помощью пилы, которую можно купить в хозяйственном магазине. Затем я просверлил отверстия по направлению к передней части платы, чтобы прикрепить кронштейны сервопривода для каждого сервопривода. Для этого я использовал сверло размером 5/32 дюйма. 3. Я также просверлил отверстие в задней части доски для роликового колеса, которое уравновешивает робота. Для этого я использовал сверло размером 7/32 дюйма. Я решил использовать сверло немного меньшего размера, чтобы я мог плотно прилегать к колесу с фрикционным колесом, поскольку для его крепления я не использовал комбинацию болтов и гаек. Затем я прикрепил кронштейны к плате с помощью гаек и болтов. Это было сделано с помощью отвертки с плоской головкой и разводного ключа. После прикрепления кронштейнов я прикрепил каждый сервопривод к кронштейнам с помощью гаек и болтов. 6. Наконец, я вдавил колесо в одно целое.

Шаг 10: Изготовление колес

Колеса были для меня сложной проблемой. У меня на самом деле были сертифицированные колеса роботов, но я понял, что они а) слишком тяжелые и б) у меня не было возможности прикрепить их к выбранным мной сервоприводам. Тогда я вспомнил, как в старших классах школы использовал крышки от банок для аналогичного проекта. Поэтому он отправился в магазин в поисках подходящей альтернативы колесу робота. Каждое колесо сделано из крышки контейнера Ziploc Twist 'n Loc. Другими хорошими крышками являются крышки банок с арахисовым маслом или других пищевых продуктов. Я не рекомендую тратить еду впустую, но откладывайте крышки, и вы можете обнаружить, что один из них подходит по размеру для вашего проекта робота. Я использовал оставшиеся контейнеры для хранения собранных мной деталей. Первым делом я выбрал сервопривод, который мне нужен для колес. Я выбрал те, у которых было четыре рожка и которые были включены в мои сервоприводы, когда я их купил. Прежде чем что-либо делать, просверлите отверстие в центре колеса. Я рекомендую сделать это с помощью сверла 5/32 дюйма. Оно понадобится вам, чтобы вы могли добраться до винта, который соединяет рог с сервоприводом. 4. Теперь прикрутите крышку к рогу. Я использовал четыре прилагаемых винта с каждым сервопривод для соединения крышек с рожками. Было бы проще, если бы вы предварительно просверлили крошечные отверстия в крышке, как это сделал я. Для этого я использовал сверло 1/16 дюйма. Но будьте осторожны, просверлить этот пластик тяжелым сверлом и сверлом может быть сложно. Теперь соедините рожки с сервоприводами, используя небольшую крестообразную отвертку (4-х стороннюю). Наконец, оберните резиновыми лентами каждое колесо, чтобы усилить сцепление с дорогой. Я получил свои резинки из продуктов, которые купил в продуктовом магазине. Надеюсь, у вас еще несколько завалялось. На этом этапе следует собрать весь кузов и колеса.

Шаг 11: Завершение Arduino Mothbot

С собранным корпусом и колесами легко разместить Arduino и беспаечный макет прямо на корпусе робота. Убедитесь, что вы все еще можете подключиться к USB-входу на Arduino на случай, если вам понадобится изменить программирование. Я использовал черную изоленту под каждой, чтобы приклеить их к телу. Изолента легко снимается и неплохо держится. Приклейте скотчем Arduino и макетную плату без пайки к верхней части корпуса робота, который вы построили. Снова используя ленту, рекомендуется подключить держатель батареи 4AA и батарею 9V к корпусу. Убедитесь, что провода доходят до 3. Подключите провода сервопривода к беспаечной макетной плате, если вы их ранее отсоединили. Подключите питание Arduino 5. Подключите питание серводвигателя 6. Теперь поместите вашего робота на землю и нажмите выключатель! Теперь он должен ожить и погоняться за светом по комнате:) В качестве будущего дополнительного проекта я бы включил простой бампер или настенный датчик. Это будет переключатель, очень похожий на кнопку включения / выключения, используемую в этом проекте. Однако, когда кнопка была нажата, он давал команду роботу изменить направление, повернуть налево или направо и продолжить выполнение программы. Как только это будет завершено, этот робот станет отличной небольшой платформой для тестирования других датчиков и устройств.