1KG Sumobot Build: 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Tài liệu hướng dẫn này sẽ hướng dẫn bạn quá trình thiết kế và xây dựng một sumobot nặng 1 kg.

Nhưng trước tiên, một chút thông tin cơ bản về lý do tại sao tôi quyết định viết bài này. Tôi chuẩn bị sửa chữa chiếc sumobot cũ của mình cho một cuộc thi thì tôi nhận ra rằng tôi chưa bao giờ tạo Người hướng dẫn về cách tạo một sumobot. Tôi đã im lặng trong Huấn luyện viên trong năm qua, vì vậy tôi quyết định quay lại với Sách hướng dẫn này về cách xây dựng sumobot 1KG.

Trước hết, nhiều bạn sẽ tự hỏi: sumobot là gì?

Về cơ bản, sumobot là một loại robot được sử dụng trong các cuộc thi sumobot hoặc robot-sumo. Như tên cho thấy, mục tiêu là để đẩy nhau ra khỏi vòng, tương tự như đấu vật sumo. Bản thân sumobot được thiết kế với mục đích duy nhất là đẩy một sumobot khác ra khỏi sàn đấu. Sumobot trong Có thể hướng dẫn này là 1 kg. Tuy nhiên, có các hạng cân khác như 500 gram và 3 kg.

Những kỹ năng cần thiết:

• Làm quen với CAD (Thiết kế có sự hỗ trợ của Máy tính)
• Hàn
• Lập trình trong Arduino

Không cần nhiều kỹ năng cho dự án này. Chỉ cần quen thuộc với CAD, hàn và lập trình sẽ đi được một chặng đường dài. Đừng nản lòng bởi thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính phức tạp như thế nào. Autodesk cung cấp các hướng dẫn toàn diện miễn phí về phần mềm của riêng họ (bản thân tôi sử dụng Fusion 360) và nó cực kỳ hữu ích cho người mới bắt đầu học về dây. Đối với tôi, điều quan trọng hơn là sự sẵn sàng và sẵn sàng học hỏi, và tất nhiên là để có được niềm vui trên đường đi.

Với điều này, hãy bắt đầu.

P. S. Tôi cũng đang tham gia Có thể hướng dẫn này trong cuộc thi Make it Move. Nếu bạn thấy Bài giảng này tuyệt vời, hãy bình chọn cho tôi. (Tôi muốn chiếc áo phông; nó trông rất tuyệt:))

Bước 1: Danh sách bộ phận

Danh sách các bộ phận:

Tấm nhôm 0,090”6061 - 12” x 12”(hoặc bất kỳ tấm nhôm 0,090” /2,2mm nào có thể được CNC’d. Tôi chọn 6061 vì loại này sẽ được sử dụng cho thân máy chính và 6061 có độ bền tương đối)

Tấm nhôm 0,5mm - 12”x 12” (Bất kỳ hợp kim nào cũng được; cái này chỉ dành cho nắp trên và lưỡi dao. Tôi đã sử dụng nhôm phế liệu dự phòng)

Tấm nhôm 5mm (Một lần nữa, bất kỳ hợp kim nào cũng hoạt động được. Của tôi là 7075 nhôm phế liệu.)

Động cơ mô-men xoắn cao 2 x 12V DC (Bất kỳ động cơ mô-men xoắn cao nào cũng sẽ hoạt động, chẳng hạn như động cơ này của Amazon.)

2 x vành bánh xe (Một lần nữa, bất kỳ vành bánh xe nào cũng hoạt động, tùy thuộc vào động cơ của bạn. Nếu bạn có trục động cơ 5mm, những bánh xe này sẽ hoạt động tốt. Thực ra, tôi là một số bánh xe silicon cũ mà tôi đã có)

4 cảm biến khoảng cách IR (Tôi sử dụng cảm biến khoảng cách IR của Sharp, có thể mua từ nhiều cửa hàng, chẳng hạn như cảm biến này từ Pololu và cảm biến này từ Sparkfun.)

2 cảm biến IR (Tôi lại nhận được một số ở đây từ Sparkfun.)

1 Bo mạch vi điều khiển (Tôi sử dụng ATX2 chỉ vì yêu cầu của nó. Một Arduino Uno thông thường thực sự sẽ tốt hơn vì dễ sử dụng).

1 pin Lithium polymer 3S (LiPo. LiPos 3S là 12 volt. Công suất từ 800 đến 1400 mah sẽ hoạt động.)

1 Trình điều khiển động cơ (Một lần nữa, điều này phụ thuộc vào lượng điện mà động cơ của bạn có thể sử dụng. Điều này đi trực tiếp trên đầu Arduino Uno và có thể cung cấp dòng điện lên đến 5A.)

Dây, cáp và đầu nối (Để kết nối các cảm biến với bo mạch và giao tiếp với máy tính xách tay.)

Vít và đai ốc M3

Epoxy

Các tông

Máy tính xách tay (để lập trình bảng)

Dụng cụ như kéo, dụng cụ tuốt dây và mỏ hàn.

Bước 2: Lắp ráp khung xe

Tôi đã sử dụng Fusion 360, một phần mềm CAD / CAM 3D tất cả trong một được hỗ trợ bởi đám mây, để thiết kế khung máy. Autodesk cung cấp các hướng dẫn đẹp mắt tại đây. Tôi học được từ việc chủ yếu xem các video và sau đó cố gắng tự làm. Tôi sẽ không thử và dạy bạn cách sử dụng Fusion 360; Tôi sẽ để các chuyên gia làm việc của họ.

Bản thân thiết kế được tạo thành từ một đế chính, một lưỡi cắt, một nắp trên, hai giá đỡ động cơ và hai (hoặc bốn) nẹp in 3D. Đế chính là nhôm 2,2mm, giá đỡ động cơ là nhôm 5mm, lưỡi cắt bằng nhôm 0,5mm, trong khi nắp trên có thể là nhôm 0,5mm hoặc bìa cứng thông thường. Tôi đã sử dụng bìa cứng vì nhôm nặng hơn vài gam, và tôi đã vượt quá giới hạn 1 kg cho 10 gam. Mặt khác, niềng răng in 3D được in bằng ABS, trên 50% in chìm.

Các thiết kế gọi là nhôm đã được xuất thành tệp.dxf và được gửi đến một công ty cắt laser địa phương ở Philippines. Trong khi đó, các bộ phận in 3D được xuất sang STL và một lần nữa được gửi đến một công ty in 3D địa phương.

Tuyên bố từ chối trách nhiệm: Tôi đã sử dụng lại một sumobot cũ không hoạt động nữa nhưng sử dụng thiết kế này, vì vậy một số bộ phận đã được lắp ráp trong ảnh. Tuy nhiên, tôi sẽ hướng dẫn bạn quá trình lắp ráp tất cả các phần lại với nhau.

Sau khi các bộ phận đã được cắt, bạn có thể bắt đầu với nắp trên, nẹp và lưỡi cắt hoặc giá đỡ động cơ.

Nắp trên cùng trong thiết kế được làm từ nhôm, nhưng do hạn chế về trọng lượng, tôi đã sử dụng bìa cứng. Tôi cắt các tông theo các thông số kỹ thuật giống như trong thiết kế.

Nẹp in 3D được giữ chặt ở phía trước bằng vít và được sử dụng để nẹp lưỡi dao theo đúng nghĩa đen. Lưỡi dao bị dính chặt vào đế bằng cách sử dụng epoxy. Các lỗ bắt vít trên lưỡi cắt và đế chính được sử dụng để dẫn hướng định vị và đảm bảo rằng nó được ghép chính xác với nhau. Có các lỗ tròn trên đế chính mà bạn có thể trám bằng epoxy để dính lưỡi dao vào đế chính. Diện tích bề mặt lớn của các lỗ cho phép epoxy bám vào lưỡi dao tốt hơn và ngăn nó bị rách ra khỏi đế. Cảm biến IR cũng có thể bị dính vào đáy của lưỡi dao bằng cách sử dụng epoxy, giống như trong ảnh. Đảm bảo rằng đáy của cảm biến vuông góc với sàn nhà.

Để lắp động cơ vào đế, trước tiên hãy vặn động cơ vào giá đỡ động cơ. Tuy nhiên, trước tiên bạn phải hàn dây dẫn vào động cơ, vì dây dẫn nằm ở phía sau động cơ và sẽ khó tiếp cận khi chúng được gắn vào đế. Động cơ thẳng hàng với giá đỡ động cơ và được giữ bằng vít. Đó là, nếu bạn có động cơ mà tôi đã đưa vào danh sách các bộ phận. Nếu không, bạn có thể sửa đổi thiết kế để phù hợp với động cơ của mình. Lúc này, bạn cũng có thể gắn vành bánh xe vào động cơ. Giá đỡ động cơ sau đó bắt vít vào các lỗ phía sau của đế chính.

Nếu bạn đang sử dụng trình điều khiển động cơ không thể chạy trên Arduino hoặc vì bất kỳ lý do gì mà trình điều khiển động cơ phải có khu vực riêng, thì sẽ có khoảng trống giữa các động cơ và lưỡi dao cho nó. Không gian này được phân bổ cho pin lipo và trình điều khiển động cơ, trong trường hợp bạn cần thêm không gian. Vì chúng tôi cũng đang làm việc trên phần dưới cùng của rô-bốt và sẽ khó tiếp cận nó sau này sau khi nắp trên được gắn vào, bạn có thể đặt trình điều khiển động cơ ở giữa lưỡi cắt và động cơ, giống như trong ảnh. Băng keo hai mặt có thể giúp gắn nó vào đế.

Bước 3: Điện tử

Tiếp theo là các thiết bị điện tử, chẳng hạn như cảm biến, trình điều khiển động cơ và bo mạch.

Một lần nữa, nếu bạn đang sử dụng trình điều khiển động cơ không chạy trên Arduino, hãy bắt đầu gắn các dây cần thiết để giao tiếp nó với vi điều khiển. Đối với trình điều khiển động cơ của tôi, tất cả những gì tôi cần là dây tín hiệu (màu xanh) và dây nối đất (màu đen). Nó phụ thuộc vào chính người điều khiển. Những gì tất cả các trình điều khiển cần là dây để kết nối với pin hoặc nguồn điện. Các dây dẫn gắn với XT-60 của tôi (cùng một phích cắm trên hầu hết các pin lipo) quá dày, vì vậy tôi phải cắt bớt để vừa với các khối đầu nối hẹp.

Bộ vi điều khiển của tôi cũng dùng chung nguồn điện với trình điều khiển động cơ, vì vậy tôi phải hàn dây trực tiếp vào dây dẫn của đầu nối XT-60 trên trình điều khiển động cơ.

Bản thân cảm biến khoảng cách IR có thể cần phải hàn các chân tiêu đề vào chúng, tùy thuộc vào cảm biến bạn nhận được. Chúng thường bao gồm một số trong gói nếu bạn mua chúng, vì vậy chỉ cần hàn những cái đó nếu cần.

Bạn cũng có thể cần hàn các dây với nhau để kết nối bộ vi điều khiển với các cảm biến, giống như tôi. Cảm biến có đầu nối riêng; một số sử dụng JST, trong khi một số sử dụng tiêu đề servo. Với Arduino thông thường, bạn có thể dán cáp jumper vào Arduino và sau đó hàn đầu kia của cáp vào cáp ra khỏi cảm biến. Quá trình này hoạt động theo cùng một cách với các bộ vi điều khiển khác. Các dây đến từ bộ vi điều khiển được hàn vào các dây đến từ cảm biến.

Bước 4: Đặt tất cả các bộ phận lại với nhau

Các cảm biến và bộ vi điều khiển nằm trên tấm trên cùng. Tôi đã gắn các cảm biến khoảng cách IR trên một đống bìa cứng để nâng nó lên trên bộ vi điều khiển, vì các dây phía sau cảm biến va chạm với bộ vi điều khiển. Lưu ý rằng chỉ có ba cảm biến trong bức ảnh. Chỉ đến phút cuối cùng, tôi mới quyết định lắp thêm cảm biến khoảng cách thứ tư ở phía sau robot. Thật không may, không còn chỗ nữa nên tôi phải lắp nó lên đế chính, ngay phía sau động cơ.

Sau đó, bộ vi điều khiển được gắn vào tấm trên cùng. Không có gì quá khó; Tôi chỉ cần chọc một số lỗ trên bìa cứng và vặn toàn bộ bảng trên tấm trên cùng. Nếu bạn đang sử dụng nhôm, một chiếc máy khoan cầm tay sẽ là thứ bắt buộc.

Sau khi mọi thứ được cố định trên tấm trên cùng, hãy sử dụng băng dính hai mặt để dán nó vào phần trên cùng của động cơ.

Tại thời điểm này, bạn có thể bắt đầu kết nối tất cả các thiết bị điện tử với nhau, chẳng hạn như kết nối các cảm biến và trình điều khiển động cơ với bộ vi điều khiển. Nếu bạn đang sử dụng trình điều khiển động cơ chỉ gắn trên đầu Arduino, thì không có vấn đề gì với bạn. Nếu không, thì bạn sẽ phải đấu dây theo thông số kỹ thuật của trình điều khiển vào bảng, giống như những gì tôi đã làm.

Sau khi mọi thứ đã được kết nối, hãy đặt lipo ở không gian dưới cùng giữa động cơ và lưỡi dao, sau đó cấp nguồn cho bộ vi điều khiển và trình điều khiển của bạn để thấy nó sáng lên lần đầu tiên.

Bước 5: Lập trình

Sau khi mọi thứ đã được lắp ráp xong, chỉ còn một việc cuối cùng cần làm: lập trình robot của bạn.

Việc lập trình robot của bạn phụ thuộc vào chiến lược bạn muốn. Ở đây tôi giả định rằng bạn có khả năng lập trình, vì trình điều khiển động cơ của tôi sử dụng giao tiếp nối tiếp (UART), và do đó chương trình của tôi sẽ không hoạt động đối với các trình điều khiển động cơ khác. Rốt cuộc, không có một kích thước phù hợp với tất cả trong lập trình.

Để giúp bạn, đây là sơ đồ cơ bản của chương trình của tôi.

nếu có ai đó ở rất gần phía trước, hãy chuyển sang toàn bộ cảm biến màu bên trái hoặc bên phải phát hiện vạch trắng, quay lại sau đó quay lại nếu cảm biến khoảng cách trái hoặc phải phát hiện thứ gì đó, bật cảm biến phía sau trực tiếp đó phát hiện thứ gì đó, quay về chỉ thị đó nếu có người xa phía trước, tiến lên phía trước, tiếp tục tiến về phía trước

Đây là toàn bộ chương trình nếu bạn tò mò:

#bao gồm

// A5 - cảm biến màu bên trái // A4 - cảm biến màu bên phải // A6 - cảm biến khoảng cách phía sau // A2 - cảm biến khoảng cách bên trái // A3 - cảm biến khoảng cách bên phải // A1 - cảm biến khoảng cách phía trước // động cơ 1 - bên phải // động cơ 2 - left void setup () {uart1_set_baud (9600); Serial1.write (64); Serial1.write (192); VÂNG(); bíp (2); setTextColor (GLCD_BLUE); glcd (1, 0, "Khởi tạo"); chậm trễ (4900); }

void loop () {

int frontDistanceValue = analogRead (A1); int leftDistanceValue = analogRead (A2); int rightDistanceValue = analogRead (A3); int afterDistanceValue = analogRead (A6); int leftColorValue = digitalRead (A5); int rightColorValue = digitalRead (A4); if (frontDistanceValue> 250) {// ai đó ở ngay phía trước, max power Serial1.write (127); Serial1.write (128); } else if (leftColorValue == 0) {// chạm cạnh // đảo ngược Serial1.write (1); Serial1.write (255); chậm trễ (400); Serial1.write (1); Serial1.write (128); chậm trễ (300); } else if (rightColorValue == 0) {// chạm cạnh // đảo ngược Serial1.write (1); Serial1.write (255); chậm trễ (400); Serial1.write (127); Serial1.write (255); chậm trễ (300); } else if (frontDistanceValue> 230) {// loại phía trước Serial1.write (127); Serial1.write (128); } else if (leftDistanceValue> 250) {// rẽ trái Serial1.write (127); Serial1.write (255); chậm trễ (450); } else if (rightDistanceValue> 250) {// rẽ phải Serial1.write (1); Serial1.write (128); chậm trễ (450); } else if (afterDistanceValue> 150) {// gần trở lại Serial1.write (1); Serial1.write (128); chậm trễ (1050); } else if (frontDistanceValue> 180) {// xa phía trước Serial1.write (127); Serial1.write (128); } else {Serial1.write (100); Serial1.write (155); }}

Bước 6: Hình ảnh

Dưới đây là một số hình ảnh của sumobot đã hoàn thành.

Hy vọng rằng bạn đã học được điều gì đó từ hướng dẫn này. Nếu bạn thích hướng dẫn này, hãy bình chọn cho tôi trong cuộc thi Make it Move. Nếu không, tôi sẽ sẵn lòng sửa bất cứ điều gì có thể làm cho hướng dẫn này tốt hơn.

Chúc các bạn học vui vẻ!