Robot rùa DFRobot: 12 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Cho đến nay, các dự án rô bốt trong xưởng của tôi đã được hướng tới chi phí thấp và dễ lắp ráp. Điều gì sẽ xảy ra nếu hiệu suất và độ chính xác là mục tiêu chứ không phải chi phí? Điều gì sẽ xảy ra nếu một công ty sản xuất bộ robot sẵn sàng tặng các bộ phận? Và điều gì sẽ xảy ra nếu chúng tôi vẽ bằng một thứ gì đó không phải là điểm đánh dấu?

Vì vậy, mục tiêu của dự án này là tạo ra một Robot Rùa chính xác bằng cách sử dụng các bộ phận trên kệ để tạo ra thứ gì đó thú vị cho Hội chợ Maker tiếp theo.

Rùa đi!

Bước 1: Các bộ phận

DFRobot đã cung cấp các thành phần chính. Đây là những gì chúng tôi đang sử dụng:

• 1 ea., Mainboard Bluno M0, Mã hàng: DFR0416 hoặc Arduino Uno thông thường
• 1 ea., Tấm chắn động cơ bước lưỡng cực cho Arduino (DRV8825), Mã hàng: DRI0023
• 2 ea., Động cơ bước lai, Mã hàng: FIT0278
• 1 ea., Bộ khớp nối bánh xe cao su 5mm (Cặp), Mã hàng: FIT0387
• 1 ea., 9G servo SKU: SER0006

Đối với nguồn điện, tôi sẽ sử dụng 18650 tế bào Lithium, vì vậy tôi đã mua:

• 3 ea., EBL 18650 Pin 3.7V
• 1 ea., Bộ sạc pin thông minh KINDEN 18650
• 3 ea., Giá đỡ pin 18650

Tôi cũng đã sử dụng một số phần cứng khác nhau:

• 2 ea., Cao su Buna-N # 343 O-Ring (ID 3/16 "x 3-3 / 4")
• Vòng bi bằng thép cacbon thấp 1 ea., 1"
• 10 ea., Vít đầu xoay M3x6MM
• 2 ea., Vít đầu Pan M3x8MM
• 4 ea., Vít đầu phẳng M3x6MM
• 14 ea., Đai ốc M3
• 4 ea., # 2 x 1/4 vít tạo ren

Chúng tôi cũng sẽ cần một cách sáng tạo để chia sẻ năng lượng pin giữa Motor Shield và Arduino vì dường như không có chỗ cho điều đó. Tôi đã sử dụng đầu giắc cắm thùng 2.1mm x 5mm của nguồn điện đã chết, hoặc thứ gì đó tương tự như thế này.

Công cụ:

• Đầu vặn vít Phillips
• Dụng cụ tuốt dây
• Súng bắn keo nóng (tùy chọn)
• Hàn sắt & thuốc hàn

Và không ít trong số đó:

• Kiên nhẫn
• Sự bền bỉ
• Thái độ tích cực

Bước 2: Bộ phận 3D

Tôi quyết định thử và thiết kế tất cả 3D trong FreeCad cho robot này để giúp tôi học hỏi. Tất cả những gì tôi cần làm là chuyển các kích thước cho bố trí servo và bút, sau đó chia tỷ lệ phần còn lại lên để phù hợp với các bước lớn hơn nhiều.

• Bánh xe lớn hơn để cung cấp khoảng trống cho pin.
• Khung xe dày hơn để cung cấp sức mạnh cho trọng lượng tăng lên.
• Bánh xe lớn hơn để phù hợp với chiều cao boong nâng lên.
• Mô-đun để dễ dàng kiểm tra và tùy chỉnh.

Đây là những phần bạn sẽ cần. Tất cả các tệp được đặt tại

• 1 ea., Khung
• 1 ea., Thanh chống hàng đầu
• 2 ea., Bánh xe
• 1 ea., Thùng
• 1 ea., Giá đỡ servo

Bước 3: Lắp ráp khung gầm Phần 1

• Bắt đầu bằng cách lắp đai ốc M3 vào giá đỡ của khung máy. Chúng có thể được ép vào hoặc kéo vào bằng vít M3.
• Gắn các bước bằng vít M3 với các đầu nối điện quay về phía sau (ngắn hơn).
• Gắn các giá đỡ pin bằng vít đầu phẳng.

Bước 4: Lắp ráp khung gầm Phần 2

• Gắn thùng, mảnh trên cùng và servo với nhau bằng vít và đai ốc M3.
• Gắn phần trên cùng được kết hợp vào các bước bằng vít M3.
• Lắp ổ trục thép vào giá đỡ bánh xe, làm nóng bằng máy sấy tóc nếu cần để làm mềm.
• Gắn bánh xe vào thân bằng vít M3.

Bước 5: Lắp ráp bánh xe

• Bắt các trục kẹp vào trục là một vấn đề vì trục là 5 mm và trục (được cho là dành cho 5 mm) thực tế là 6 mm. Sử dụng đủ mô-men xoắn trên các vít kẹp có khả năng làm bong chúng ra, vì vậy tôi đã sử dụng một cặp kẹp chặt để đóng dung sai trước.
• Sau khi điều chỉnh dung sai, trượt trung tâm trên trục bước và siết chặt các vít kẹp.
• Đặt bánh xe 3D trên trục, lắp chốt lớn và siết chặt.
• Đặt O-ring trên hub.
• Đảm bảo rằng bánh xe quay mà không bị lắc lư. Điều chỉnh nếu cần thiết.

Bước 6: Đấu dây

Hãy để chúng tôi tắt nguồn điện để chúng tôi có thể kiểm tra các bước. Chúng tôi cần:

• Tấm chắn bước yêu cầu từ 8 đến 35V để chạy các bước.
• Các bước được đánh giá cho 3,4V, nhưng thường được điều khiển bởi 12V.
• Bluno (Arduino) có điện áp đầu vào được khuyến nghị là 7 - 12V hoặc có thể được cấp nguồn trực tiếp bằng USB 5V.

Các tế bào pin lithium có điện áp danh định là 3,7V. Nếu chúng ta đặt ba trong một loạt, điều đó cho chúng ta 3 x 3,7V = 11,1 V và khoảng 3 x 3000 mAh = 9000 mAh. Bluno có thể chỉ sử dụng 20 mA, vì vậy phần lớn tiêu hao sẽ đến từ các bước, có thể lên đến một amp hoặc hơn tùy thuộc vào tải. Điều đó sẽ cung cấp cho chúng tôi thời gian chạy hàng giờ.

Để thử nghiệm, bạn có thể cấp nguồn 12V được điều chỉnh cho lá chắn và 5V USB cho Arduino. Có thể dễ dàng hơn nếu chỉ nối dây pin để cấp nguồn cho cả hai cùng một lúc.

• Hàn song song các bộ giữ pin theo hình vẽ.
• Gắn Arduino bằng vít tạo ren số 2.
• Đặt tấm chắn động cơ lên trên Arduino

• Tách các dây giắc cắm 2,1 mm x 5 mm được tận dụng và xoắn chúng lại với nhau với dây dẫn pin:

  Sọc trắng là cực dương, xoắn bằng dây dẫn pin màu đỏ

• Chèn dây dẫn màu đỏ vào VCC và dây dẫn màu đen trong GND trên tấm chắn động cơ.

Bước 7: Bước Bước

Tôi đã gặp một chút rắc rối về việc tổng hợp đủ thông tin để làm cho phần này hoạt động, vì vậy hy vọng điều này sẽ giúp ích cho những người khác. Tài liệu chính bạn cần có tại

Kết nối dây bước và nguồn điện với tấm chắn của bạn:

• 2B màu xanh lam
• 2A Đỏ
• 1A Đen
• 1B Grenn

Bản phác thảo ví dụ được cung cấp phù hợp với tôi, nhưng không quá hướng dẫn. Chúng ta sẽ cần kiểm soát tốc độ và vòng quay cũng như giải phóng các động cơ bước khi không sử dụng để tiết kiệm điện năng.

Tôi đã tìm thấy một ví dụ được sửa đổi từ https://bildr.org/2011/06/easydriver/ có chức năng trợ giúp. Nó chỉ thúc đẩy một bước tại một thời điểm, nhưng sẽ cung cấp cho bạn niềm tin rằng chúng tôi đang đi đúng hướng. Chúng tôi sẽ viết một số mã phức tạp hơn sau.

Bước 8: Servo

Servo được sử dụng để nâng và hạ bút để vẽ.

• Đặt cánh tay lên trục và nhẹ nhàng xoay bước ngược chiều kim đồng hồ nhìn xuống nó cho đến khi nó đến điểm dừng.
• Bỏ cánh tay ra và đặt nó quay mặt sang trái (đây sẽ là vị trí hướng xuống).
• Chèn vít tạo ren nhỏ và siết chặt.
• Chèn servo vào ngàm với đầu trung tâm hướng lên trên và gắn bằng hai vít tạo ren lớn hơn.

Bước 9: Hiệu chuẩn

Do các thay đổi trong lắp ráp và căn chỉnh, rô bốt phải được hiệu chỉnh để có thể di chuyển các khoảng cách và góc độ đã được xác định trước.

• Đo đường kính bánh xe từ các mép ngoài của vòng chữ o cao su.
• Đo chiều dài cơ sở từ tâm của các vòng chữ o ở phía dưới rô bốt (nơi nó sẽ tiếp xúc với sàn).
• Tải xuống bản phác thảo hiệu chuẩn đính kèm
• Nhập các thông số đo được của bạn.
• Tải lên bản phác thảo..

Chuẩn bị bút:

• Tháo nắp và trượt cổ bút ra khỏi đầu bút.
• Chèn bút vào ngăn chứa với cánh tay servo thẳng lên.
• Đảm bảo bút không chạm vào giấy ở vị trí này.
• Nếu bút liên kết trong trục, chúng tôi giũa để loại bỏ bất kỳ độ nhám nào và tăng đường kính lỗ khoan.

Vẽ một hình vuông:

• Trượt công tắc nguồn sang "Bật".
• Chờ vài giây để bộ nạp khởi động bắt đầu.
• Sau khi rô-bốt hoàn thành hình vuông đầu tiên, hãy tháo bút và tắt rô-bốt.

Điều chỉnh tham số wheel_dia trước. Đo độ dài cạnh của hình vuông. Nó phải là 100 mm:

• Nếu khoảng cách đo được quá dài, hãy tăng wheel_dia.
• Nếu khoảng cách đo được quá ngắn, hãy giảm wheel_dia.

Sau khi bạn có hiệu chỉnh khoảng cách, hãy điều chỉnh tham số chiều dài cơ sở ảnh hưởng đến góc rẽ. Đặt robot trên một tờ giấy mới, bật nó lên và để nó vẽ tất cả bốn hình vuông:

• Nếu rô bốt đang quay quá gấp (hộp quay theo chiều kim đồng hồ), hãy giảm giá trị chiều dài cơ sở.
• Nếu rô bốt quay không đủ mạnh (hộp đang quay ngược chiều kim đồng hồ), hãy tăng giá trị chiều dài cơ sở.
• Bởi vì lỗi làm tròn trong mã bước và cẩu thả trong bánh răng của các bước rẻ tiền, bạn sẽ không bao giờ có được nó hoàn hảo, vì vậy đừng tốn quá nhiều công sức vào nó.

Bước 10: Vẽ

Thời gian để vẽ một số! Tải xuống các bản phác thảo đính kèm để cung cấp cho bạn một khởi đầu.

Bước 11: Bây giờ là gì? Chương trình giảng dạy

Nó hoạt động và vẽ các hình vuông đẹp. Bây giờ cuộc vui bắt đầu.

Dưới đây là một số tài nguyên để học đồ họa rùa.

• https://blockly-games.appspot.com/ (lập trình khối)
• Hướng dẫn về TinyTurtle (JavaScript)
• Code với Anna và Elsa từ Hour of Code

Tôi cũng đã đăng Tài liệu hướng dẫn về cách sử dụng rô-bốt rùa các tài nguyên trực tuyến này với rô-bốt Rùa. Nói chung, bất kỳ mã JavaScript nào của Turtle đều có thể được dán và chạy trong bản phác thảo hiệu chỉnh. Bạn có thể kiểm tra đầu ra trực tuyến trên máy tính trước và sau đó tải nó lên con rùa của bạn để vẽ ra ngoài đời thực!

Đối với sinh viên, đây là một vài ý tưởng về dự án:

• Lập trình robot của bạn để viết tên của bạn!
• Thiết kế và in 3D bảng tên trong TinkerCad từ một mẫu. Nó có thể được gắn bên dưới động cơ servo của bạn.
• Tạo cá tính cho robot của bạn bằng một ít keo nóng và bling. (Chỉ cần giữ cho bánh xe và mắt không có vật cản).
• Từ bản phác thảo OSTR_eyes, hãy thiết kế và thử nghiệm một thuật toán để điều hướng một căn phòng. Bạn sẽ làm gì khi một bên mắt phát hiện ra thứ gì đó. Cả hai mắt? Bạn có thể kết hợp hàm random () của Arduino không.
• Xây dựng một mê cung trên một tờ giấy lớn trên sàn nhà và lập trình cho rô bốt của bạn di chuyển qua đó.
• Xây dựng một mê cung với các bức tường và thiết kế một thuật toán để điều hướng nó một cách tự động.
• Nút ở giữa các đèn LED vẫn chưa được đưa vào sử dụng và được kết nối với chân Arduino "A3". Nó có thể được sử dụng để làm gì? Sử dụng nó để bật và tắt đèn LED để bắt đầu.
• Nếu bạn chưa thực hiện phần Điều tra của bước "Phần mềm cơ sở (FW): Kiểm tra và nhấp nháy", hãy quay lại và thử.

Bước 12: Nhưng hãy đợi đấy, còn nhiều thứ nữa

Nếu bạn đã chú ý, bạn sẽ thấy cái thùng có hình vuông. Bởi một sự trùng hợp ngẫu nhiên trong vũ trụ nào đó, phấn nghệ sĩ màu phấn có chiều rộng bằng với đường kính của các điểm đánh dấu Crayola. Tất cả những gì chúng tôi cần là một cách để tạo áp lực đủ lớn trên bàn phấn, và chúng tôi là một nghệ sĩ vỉa hè.

Bạn sẽ cần:

• Thùng và ram in 3D (https://www.thingiverse.com/thing:2976527)

• Phấn, có thể là phấn nghệ sĩ vuông màu phấn hoặc phấn tròn nhỏ (không phải loại phấn béo vỉa hè).

  https://a.co/6B3SzS5

Vòng đệm 3/4 "cho trọng lượng

Các bước:

• In ra hai tệp đính kèm.
• Tháo servo và giá đỡ servo.
• Gắn thùng cấp liệu hình vuông.
• Chuốt phấn cho gần đều.
• Cho phấn vào thùng.
• Đặt ram vào thùng.
• Đặt trọng lượng máy giặt lên ram.