Nâng cấp Robot Heathkit Hero Jr với phần cứng hiện đại: 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Đây là một công việc đang được tiến hành, hơn là một dự án đã hoàn thành, hãy ghi nhớ điều đó khi đọc. Cảm ơn

Một chút về robot này, nơi tôi lấy nó và kế hoạch của tôi cho nó. (Hình ảnh từ dự án Ngày Chiến tranh giữa các vì sao 2015)

Có lẽ vào khoảng năm 2005, vợ chồng tôi đang ở một chợ trời địa phương, chúng tôi chỉ quan sát xung quanh, không thực sự tìm kiếm bất cứ thứ gì. Có một người nông dân lớn tuổi đã sắp đặt ở bên ngoài, anh ta ở gần phía sau của nơi này, và không có nhiều người sẽ xem xét hàng hóa của anh ta. Tôi rất vui vì tôi là một trong những người đã đi và xem xét.

Anh ta có con robot nhỏ này, tất nhiên tôi biết nó là gì. Tôi hỏi anh ta muốn bao nhiêu, và bị sốc, tôi nói với bạn - Anh ta muốn có cả $ 20,00 đô la. Sau đó, anh ấy nói với tôi, rằng nó đã ở trong một nhà kho có lẽ trong 20 năm qua hoặc lâu hơn, và khi xem xét kỹ hơn, đã có những người sáng tạo lông thú sống trong đó. Dây điện bị mục, bo mạch chính bị phá hủy gần hết. Pin không thể sử dụng được. Mọi thứ thật là một mớ hỗn độn, và điều đó thật tuyệt vời khi tôi có thể làm được.

Nó thậm chí còn có tất cả các hộp mực với nó, và chúng trông khá tốt khi xem xét.

Mặc dù nó trông như thế nào, tôi đã thấy một thứ mà tôi đã muốn từ khi còn nhỏ. Tôi đã đưa cho người nông dân 20 đô la và cảm ơn anh ta. Mang giải thưởng của tôi trở lại xe.

Phải mất khoảng một tháng hoặc lâu hơn để làm sạch nó đủ để bắt đầu xem xét các thiết bị điện tử, và xem cái gì hoạt động và cái gì không. Cuối cùng thì tôi cũng có thể lấy điện cho nó, đáng ngạc nhiên là nó đã vượt qua quá trình tự kiểm tra - tôi nghĩ, này, tuyệt vời, đây là một việc tuyệt vời ngay cả khi tôi phải làm một số công việc để dọn dẹp nó. Chà, nó đã tự kiểm tra một lần rồi, chính là nó, tôi không bao giờ có thể để nó vượt qua lần nữa.

Tôi đã kéo các bảng chính, bán chúng.

Đã kiểm tra động cơ truyền động và động cơ bước (động cơ bước có dây bắt đầu bị ăn mòn và không ở trong tình trạng tốt nhất), nhưng cả hai đều hoạt động, vì vậy tôi giữ chúng.

Tôi đưa robot lên như một món đồ trưng bày, vì tôi không chắc mình muốn làm gì với nó.

Vào cuối năm 2015, một nhóm các nhà sản xuất và thợ sửa chữa mà tôi tham gia đã được hỏi liệu chúng tôi có muốn làm điều gì đó cho "Ngày Chiến tranh giữa các vì sao" cho thư viện địa phương của chúng tôi không. Vì vậy, chúng tôi đã suy nghĩ và tôi nói, điều gì sẽ xảy ra nếu tôi mang "Hero Jr" trở lại cuộc sống bằng cách sử dụng bộ điều khiển vi mô Arduino. Và đó là những gì tôi đã làm - tôi đã cho nó thêm một ít pháo sáng và sử dụng 7 Arduinos trong đó….có lẽ là nhiều hơn thế mà tôi cần, nhưng vào thời điểm đó tôi vẫn đang học. Và tôi muốn nó "đa nhiệm" mà lúc đó tôi không biết làm cách nào khác. Tôi đã ghi lại dự án đó tại đây:

Chà, đó là năm 2015, thanh kiếm ánh sáng đã bị loại bỏ và hầu hết các Arduinos dành riêng cho dự án đó. Đối với hầu hết các phần một, Arduino có thể chạy điều này nếu bạn không muốn bất cứ điều gì đặc biệt xảy ra. Người máy đã quay trở lại không gian của mình như một tác phẩm trưng bày. Tôi đã học được một số điều trong quá trình đó, và thậm chí còn định nâng cấp nguồn điện của anh ấy vào thời điểm đó. Thời gian làm tôi vui nhất, và tôi chỉ đặt hàng một bo mạch khuếch đại 12v đến 5v 4 cổng USB 8. Rất tiếc hiện tại tôi không thể tìm thấy bảng đó ở bất kỳ đâu trên mạng, tôi không biết họ có ngừng làm hay không? Nhưng ngay cả tấm bảng đó vẫn nằm trong một chiếc hộp cho đến tận bây giờ.

Một trong những mục tiêu của dự án ban đầu là giữ cho anh ta trông cổ điển nhất có thể của tôi, nhưng thay thế hầu hết phần cứng bằng những thứ hiện đại. Vào năm 2020, tôi đã quyết định nâng cấp đèn LED của anh ấy lên RGB (neopixels) nhiều hơn trên đó sau này. Mục đích là vẫn giữ cho nó trông cổ điển, tôi nghĩ điều đó sẽ xảy ra cho đến khi bạn sử dụng một màu khác ngoài màu đỏ.

Dự án này đang sử dụng một Arduino Mega 2560 mini (bảng sao chép, tôi không thích nó), một Raspberry Pi 3+, bo mạch / loa / micrô Google AIY gốc, đã thay thế động cơ bước bằng động cơ servo ASMC-04, 36v Pin LIPO được lấy từ bảng di chuột bị hỏng. Tôi có bộ chuyển đổi DC-DC 36v sang 12v 5amp và thiết bị USB 4 cổng 12v sang 5v 8amp. Một siêu âm giá rẻ và LDR, Khá nhiều giá đỡ in 3D. 8 đèn led ws2812 nhỏ (còn được gọi là neopixel), một vài bàn phím cat5 và một cáp cat5 ngắn. (một bộ chia điện áp còn lại từ dự án năm 2015, nhưng nó dành cho 12v / 24v không phải 36v vì vậy nó không chính xác. Nó cần được sửa) và tôi đang sử dụng trình điều khiển động cơ L298 (cũng còn sót lại từ dự án năm 2015)

Những gì còn lại từ con robot gốc năm 1984 - động cơ ổ DC 12v, bàn phím nguyên bản vẫn hoạt động, cũng như đèn led "điện xanh" nguyên bản. Vỏ và khung vẫn như cũ. Nhưng đó là nó. Mọi thứ khác đã được thay thế.

Đây vẫn là một công việc đang được tiến hành tại thời điểm này - tôi vẫn đang làm việc để tạo ra một số phần mềm python cho Raspberry PI, tôi cần khắc phục một số vấn đề nhỏ mà tôi đã tìm thấy trong bản phác thảo Arduino (hầu như đang hoạt động). Tôi nói đùa rằng đây là một trong những dự án sẽ không bao giờ kết thúc. Tại thời điểm này, các đèn LED đều hoạt động, Ultrasonic đang hoạt động, LDR hoạt động, Servo motor hoạt động, Drive motor tiến, không ngược (đứt dây mà em cần theo dõi). 36v đến 12v hoạt động và 12v đến 5v hoạt động, Raspberry Pi bật nguồn, Arduino tắt PI. Chủ yếu là phần cứng có dây và hoạt động. Bây giờ tất cả là phần mềm.

Bước 1: Đèn LED và nâng cấp

Mô hình ban đầu năm 1984 có các đèn LED được hàn chỉ "kỳ lạ" nếu bạn hỏi tôi, chúng cần được nối ra khỏi bảng, nhưng hàn ở cùng phía với đèn LED. Vào năm 2015, một số đèn LED này hoạt động, một số đèn LED không hoạt động, tôi không thể thay thế những đèn không hoạt động, nhưng điều đó khiến một số đèn trở nên rất mờ và một số không bao giờ hoạt động. Nhìn kỹ bảng, bạn có thể thấy một vài miếng hàn bị nâng lên và bị vỡ.

Tất cả chúng đều có chung 5v tích cực, do đó, để bật hoặc tắt chúng, bạn hãy chuyển mạch nguồn. Điều mà tôi biết là một điều, nhưng tôi không thích điều đó. Bạn biết đấy, trong bản phác thảo Arduino, "HIGH" thường bật và "LOW" thường tắt - tốt trong trường hợp này, "HIGH" đang tắt đèn LED và "LOW" đang bật. ngược logic trên đèn LED.

Vào năm 2015, tôi chỉ để điều này trượt đi vì tôi có nhiều việc quan trọng hơn phải lo lắng vào thời điểm đó.

Năm nay, tôi quyết định rằng tôi thích ý tưởng về đèn LED RGB WS2812, chúng rẻ và dễ sử dụng, chúng sử dụng một đường dữ liệu và chỉ cần 5v và nối đất. Đây là đèn LED 5mm, vì vậy chúng rất vừa vặn về mọi thứ mà đèn LED tiêu chuẩn phù hợp. Tôi đã tìm thấy chúng trên eBay, chúng đắt hơn một chút so với mức tôi thường trả cho các loại đèn LED này, tuy nhiên tôi chọn đặt hàng từ Hoa Kỳ thời gian này vì vận chuyển từ Trung Quốc mất một thời gian rất dài. Vì vậy, hãy trả nhiều hơn một chút, nhận được chúng nhanh hơn rất nhiều. Tôi đoán là 10 đèn LED có giá $ 10,00 không tệ, nhưng cũng không phải là một mức giá tuyệt vời.

Kết nối những thứ này khá dễ dàng và thẳng về phía trước, có một mặt đất, một cực dương (5v), một dữ liệu vào và một dữ liệu ra. Tôi chọn sử dụng một phương pháp móc nối cũ và quấn những thứ này. suy nghĩ của tôi là nếu việc sắp xếp dữ liệu ra và dữ liệu thẳng hàng sẽ khó hơn nếu tôi hàn chúng, cũng có thể khó hơn nếu tôi cắt các đầu ra quá xa, chúng sẽ không vừa khít với các lỗ đã có Hero Jr. Với dây quấn, tôi có thể di chuyển chúng xung quanh một chút và định hình chúng tốt hơn một chút.

Sau khi kết nối chúng, tôi nối chúng với Arduino UNO và sử dụng một trong những ví dụ từ Adafruit cho neopixels. Hạnh phúc vì mọi thứ đã hoạt động. Tôi đặt chúng vào đầu robot và dán băng keo kép lên trên chúng để vừa bảo vệ chúng khỏi bảng mạch, vừa giữ chúng ở vị trí tốt hơn một chút.

Sau đó, tôi nối chúng lại với Arduino và chạy lại ví dụ, chỉ để đảm bảo rằng tôi không chạm vào dây hoặc đảm bảo chúng không bị chập. Mọi thứ đã hoạt động. Phải mất một chút thời gian để kết nối mọi thứ, nhưng thành thật mà nói khi bạn đã bắt đầu quấn dây, bạn có thể di chuyển khá nhanh chóng.

Các hình trên, hiển thị các LED ĐỎ nguyên bản, bo mạch, tôi đã cố gắng hiển thị các vết đứt, các led mới trong các giai đoạn khác nhau đang được đi dây. Và cuối cùng họ làm việc trong đầu.

Tôi cũng có video về "miệng" của Hero Jr mà khi nó đang nói, các đèn LED tạo hoạt ảnh "miệng" và các pixel chạy các ví dụ Adafruit. Tôi vẫn chưa tải chúng lên, nhưng sẽ sớm thôi.

Bước 2: Raspberry PI Google AIY và Arduino Mega 2560 Mini

Năm 2015, đó là một thời điểm khác - và một dự án khác. Tôi đã sử dụng 7 Arduinos khác nhau, hầu hết đều là UNO hoặc Nano, một vài MEGA. Tôi có một cái chỉ để chơi nhạc MP3 bằng tấm chắn MP3, một cái dùng để điều khiển bộ tổng hợp giọng nói EMIC 2, một cái dùng cho thanh kiếm ánh sáng. Trình điều khiển động cơ, động cơ bước-bàn phím, danh sách tiếp tục. Không cần phải nói rằng tôi đã học được rất nhiều điều kể từ năm 2015, và thành thật mà nói, thật đáng kinh ngạc là phiên bản 2015 đã hoạt động tốt như nó đã làm (tôi không biết gì cả, vừa học vừa đoán).

Năm 2020 - Vì phiên bản "Star Wars Day" luôn chỉ sử dụng một lần nên kế hoạch của tôi là đơn giản hóa mọi thứ ngay từ đầu. Vào năm 2015, tôi đã chơi đùa với ý tưởng sử dụng Raspberry PI sau đó, nhưng tôi thực sự không biết đủ vào thời điểm đó để làm cho nó hoạt động. Tôi quyết định rằng Arduino Mega 2560 mini sẽ làm được bất cứ điều gì khi cần có Đầu vào / Đầu ra, IE: bật / tắt động cơ, bật bước / servo, đọc LDR, đọc siêu âm, đọc bộ chia điện áp. Trong trường hợp này, Mega về cơ bản là một thiết bị "giả", chỉ có một số việc nó thực sự cần làm, nhưng Mega cũng đang được sử dụng để đọc bàn phím, vì vậy tôi thực sự cần một phương pháp giao tiếp hai chiều giữa Mega và Raspberry PI. Tôi chọn sử dụng giao thức MQTT, nhưng điều đó đề xuất một vấn đề khác làm thế nào để chuyển điều đó qua cổng nối tiếp? May mắn thay, tôi đã tìm thấy dự án này trên github "serial2mqtt" https://github.com/vortex314/serial2mqtt Đây thực sự là một loại cổng vào, phần mềm chạy trên Raspberry PI - Arduino chỉ gửi thông điệp nối tiếp theo cụm từ chính xác và đó là sau đó chuyển cho nhà môi giới MQTT. Phải mất một chút thời gian để làm cho nó hoạt động chính xác, nhưng nó hoạt động khá tốt và dường như làm được những gì tôi cần. Arduino Mega sẽ xuất bản khi nó trực tuyến, đọc siêu âm, đọc ldr, đọc điện áp. Nó sẽ lắng nghe các lệnh, chuyển động của động cơ, chuyển động của servo và những việc cần làm với đèn LED. Mặc dù tất cả những điều đó dường như là rất nhiều, nhưng chi phí khá nhỏ và nó hoạt động khá tốt.

Raspberry PI sẽ có thể lập trình được với python, C ++, bất kỳ thứ gì có thể sử dụng cổng nối tiếp và sử dụng MQTT. Vì tôi sẽ không sử dụng Google với AIY, tôi cần cài đặt trình điều khiển và đảm bảo nó hoạt động. Một may mắn khác giúp Github trở lại thành công, Shivasiddharth tạo GassistPI và tìm ra những gì cần cài đặt để làm cho công việc này hoạt động, bạn có thể tìm thấy hướng dẫn tại đây:

PI lưu trữ nhà môi giới MQTT, đặc biệt cho bài phát biểu và các phần mềm khác nếu cần. Để truy cập nó, tôi hiện đang sử dụng SSH, tôi có kế hoạch xây dựng một giao diện web, nhưng điều đó thậm chí còn chưa được thực hiện. Tôi đang "chơi" với việc học python cho dự án này, tôi vẫn chưa có nhiều chương trình sẵn sàng.

Một số lưu ý đặc biệt tại đây:

Mega 2560 Mini ban đầu mà tôi có là một bản sao nhỏ của Arduino Mega 2560 gốc sử dụng cùng một chip nối tiếp để giao tiếp, vì vậy trong khi thử nghiệm, tôi chỉ sử dụng Mega kích thước đầy đủ trên băng ghế làm việc. Thật không may, tôi đã hàn các dây bàn phím với bảng đó (chưa hàn các chân tiêu đề, tôi đang nghĩ gì vậy, tôi ước tôi có thể đổ lỗi cho cái đó vào năm 2015, nhưng tôi không thể) và tôi cũng không thể có được một lỗ sạch để hàn lại. Cuối cùng tôi đã đi đến một bản sao của một bản sao nó vẫn là Arduino Mega 2560 nhưng phiên bản rẻ hơn và với một chip cổng nối tiếp rẻ tiền. Điều này gây ra cho tôi một số vấn đề với các gói bị giảm khoảng 10% hoặc lâu hơn, không đủ để kéo mọi thứ trở lại và thử lại với một bảng khác. Nhưng nó chỉ đủ để khiến tôi phát điên một chút. Trên Mega "mới" (phiên bản 2), tôi đã sử dụng dây quấn và để lại các chân tiêu đề (này có thể mở rộng trong tương lai, hiện tại tôi chỉ sử dụng 12 hoặc 13 chân)

Tôi cũng đã in 3D (cũng như sử dụng lại một số bản in bị lỗi) cho Raspberry PI và Mega Mini. Tôi sẽ phải tìm kiếm các tệp thiết kế nếu có ai muốn chúng. Chúng không tốt lắm vì tôi đã sử dụng một công cụ quay để cắt một vài lỗ hoặc tạo hình chúng một chút, nhưng nếu ai đó muốn chúng, tôi sẽ tìm chúng.

Hình trên: Raspberry PI 3+ với Google AIY Hat, trong một ngàm tùy chỉnh, Mega 2560 nguyên bản mà tôi muốn sử dụng nhưng thực sự đã bị rối, Mega 2560 (v2) thay thế thì tôi không hài lòng lắm nhưng nó hoạt động, với dây quấn và ngàm in 3D tùy chỉnh

Bước 3: Từ bước sang Servo

Thật không may, tôi không chụp được nhiều ảnh về điều này và tôi không có bất kỳ hình ảnh nào về động cơ bước cũ.

Năm 1984 - một động cơ bước có lẽ rẻ hơn một động cơ servo lớn vào năm 1984 Tôi không chắc lắm. Có những điểm dừng cuối, và người bước phải tự về nhà với mỗi lần bật nguồn. Hãy nghĩ về máy in 3D và cách chúng ở nhà.

2015 - Trong một động thái khác khi không thực sự biết mình đang làm gì, tôi đã loại bỏ các điểm dừng cuối - và tiếp tục đánh mất chúng. Như tôi đã nói trước đó, những người sáng tạo nhỏ đã ăn một số dây trên bước, các dây tiếp xúc ít nhiều và bắt đầu bị ăn mòn. Tôi ngạc nhiên rằng nó đã hoạt động vào năm 2015, nhưng nó đã làm.

Năm 2020 - Bước nhảy ngừng hoạt động và tôi bắt đầu tìm kiếm người thay thế. Tôi đã xem qua động cơ servo lớn ASMC-04, đây không phải là lựa chọn rẻ nhất, nhưng nó là một trong những loại tốt hơn mà tôi tìm thấy. Giá đỡ bước là $ 50 + đô la từ Trung Quốc, và giá treo sừng là $ 13 hoặc $ 14. Đối với tôi, lợi ích mang lại cân bằng chi phí.

Trình điều khiển Servo là 12 hoặc 24 volt, góc quay là 0 đến 300 độ (giới hạn trong bản phác thảo Arduino của tôi là 0 đến 180), tôi có thể điều khiển điều này bằng 1 dây từ arduino, (2 nếu bạn tính dây nối đất). Đó là một servo RC mô-men xoắn cao, tuy nhiên, nó thực sự không nhanh như vậy.

Điều đáng thất vọng của điều này là bạn thậm chí các thông số kỹ thuật được cung cấp trông giống như nó sẽ chỉ gắn vào các lỗ giống như bước, nó không khớp chính xác và tôi phải khoan lỗ mới cho nó. Giá đỡ còi servo cũng lớn hơn nhiều so với giá gắn động cơ bước ban đầu, vì vậy cần phải khoan nhiều lỗ hơn.

Đối với tôi, nó nhắc nhở tôi rất nhiều về tốc độ của bước, vì vậy, trên tất cả một sự thay thế tốt và một thứ gì đó mà bạn sẽ không nhận thấy đã thay đổi trừ khi bạn nhìn vào bên trong rô bốt.

Những bức ảnh:

Tôi không chụp nhiều bức ảnh này, có thể có thêm một vài bức ở đâu đó, nhưng chúng sẽ khá giống những bức ảnh này.

Bước 4: Một số hình ảnh khác

Vì tôi vẫn đang làm việc trên Robot này (chủ yếu là phần mềm tại thời điểm này), tôi nghĩ tôi sẽ chỉ chia sẻ thêm một vài hình ảnh

Những bức ảnh:

Bộ chuyển đổi DC-DC 4 cổng USB 12v sang 5v 8 amp, tôi không thể tìm thấy cái này nữa và tôi ước tôi đã mua một vài cái.

Pin LiPo 36v được tháo ra khỏi bảng di chuột bị hỏng

Hình ảnh bên trong của robot, dây điện, v.v. Một số hình ảnh khác về việc thay thế đèn LED, một vài hình ảnh khác về Arduino Mega w / quấn dây, hình ảnh về siêu âm với lớp phủ trên nó (thực tế đây là cách nó đã được vào năm 2015)

Hình ảnh về cơ thể không có vỏ trên đó và hình ảnh sử dụng bảng điều khiển để kiểm tra nó qua MQTT.

Đó là về nó bây giờ, Cảm ơn đã tìm kiếm, và nếu bạn thích nó, hãy bình chọn cho tôi:-) Tôi có thể sử dụng thêm một số phần cho các dự án LOL - Chúc một ngày tốt lành và cố gắng an toàn nhé mọi người.