Tự làm Bệ đỡ Robot đa năng và Tấm chắn Động cơ: 21 bước (có Hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Xin chào mọi người, gần đây tôi đã bắt đầu thực hiện một dự án chế tạo người máy sử dụng Arduino. Nhưng tôi không có cơ sở thích hợp để làm việc, kết quả cuối cùng trông không được tuyệt vời và điều duy nhất tôi có thể thấy là tất cả các thành phần của tôi bị vướng vào dây. Rắc rối khi chụp bất kỳ lỗi nào dùng để chụp mãi không hết và nối đi dây lại nhiều thứ đôi khi khiến bạn bực bội. Vì vậy, tôi quyết định tạo ra một robot đa năng cùng với một trình điều khiển động cơ để tôi có thể gắn các thành phần khác của mình một cách dễ dàng mà không tạo ra bất kỳ sự lộn xộn nào và lắp ráp và tháo dỡ nó một cách dễ dàng cho bất kỳ sửa đổi nào.

Nếu bạn là người mới bắt đầu và muốn bắt đầu với người máy hoặc ngay cả khi bạn đang có kế hoạch tạo nguyên mẫu cho một dự án robot lớn hơn trước ở quy mô nhỏ, thì cơ sở tạo mẫu luôn có ích.

Tài liệu hướng dẫn này bao gồm toàn bộ quá trình chuẩn bị đế acrylic của bạn, thêm động cơ, bánh xe và cũng có thể tạo tấm chắn động cơ DIY bằng cách chế tạo PCB hai mặt tại nhà. Ở phần cuối sẽ có một dự án cơ bản để kiểm tra xem mọi thứ có được thực hiện chính xác hay không và đưa ra ý tưởng sơ bộ về những gì bạn có thể làm với robot của mình. Sau khi xây dựng, bạn có thể thử một số robot rất cơ bản như sau:

1. Robot điều khiển từ xa đơn giản (có dây)
2. Rô bốt theo dòng
3. Robot tránh chướng ngại vật
4. Robot điều khiển bằng Bluetooth
5. Robot điều khiển từ xa không dây (sử dụng bộ phát và thu RF / điều khiển từ xa IR)

Đây là hướng dẫn đầu tiên của tôi vì vậy hãy tha thứ cho bất kỳ sai lầm nào của tôi và những lời phê bình mang tính xây dựng được hoan nghênh.

Bước 1: Thu thập các công cụ và tài liệu của bạn

Vì nó là một chế tạo hai phần 1. Khung xe và 2. Tấm chắn động cơ nên danh sách các công cụ và bộ phận được chia thành hai phần tương ứng.

Đối với khung:

Công cụ:

• Truy cập vào máy cắt laser (bạn có thể tìm một máy trong không gian nhà sản xuất gần đó hoặc tìm kiếm trực tuyến các nhà cung cấp dịch vụ cắt laser tại địa phương)
• Cái vặn vít
• Kìm cắt dây
• Hàn sắt + dây

Các bộ phận:

• Tấm acrylic 3mm (bất kỳ màu nào bạn chọn)
• Động cơ giảm tốc (100 đến 200 vòng / phút) x 2
• Bánh xe x 2
• Bánh xe x1
• Đai ốc và bu lông M3 x 10 mm x 20 (hoặc hơn nếu bị mất một số)
• Giá đỡ pin AA 6 cell x 1 (không cần nếu sử dụng pin 12v hoặc gói li-po)
• Động cơ servo x 1 (tùy chọn)
• Đai ốc và bu lông M2 x 25mm x (để cố định động cơ)
• Chuyển đổi công tắc x 1
• Dây cách điện (cho kết nối)

Đối với tấm chắn động cơ:

Công cụ:

• Hàn sắt + dây
• Sắt
• Máy khoan mini hoặc máy khoan cầm tay
• Găng tay cao su
• Chà kim loại
• Một hộp nhựa nhỏ
• Đồng hồ đa năng (để thử nghiệm)
• Điểm đánh dấu vĩnh viễn

Hóa chất yêu cầu:

• Bột FeCl3 HOẶC Dung dịch
• Axeton hoặc Chất pha loãng (cũng có thể sử dụng chất tẩy sơn móng tay)

Các bộ phận:

• Bảng đồng mạ hai mặt
• Giấy bóng hoặc giấy ảnh
• Ổ cắm IC 16 chân x 2
• Ổ cắm IC 14 chân x 2
• IC điều khiển động cơ L293D x 2
• 74HC04 KHÔNG Cổng IC x1
• Tụ điện: 100uf, 10uf, 47uf (mỗi X 1)
• Tụ gốm 0,1uf x 2
• IC điều chỉnh điện áp 7805 x 1
• Dải tiêu đề nữ ghim dài X 1
• Dải tiêu đề nữ ghim ngắn x1
• Dải tiêu đề nam X 1
• Khối đầu cuối vít (khoảng cách 2 chân 3,5mm) x 6
• LED x 1
• Điện trở (220ohm đến 330ohm bất kỳ sẽ làm gì) x 1

Bước 2: Khung xe

Để gắn động cơ, bánh xe, cảm biến, v.v. cho rô-bốt của chúng tôi, chúng tôi cần một khung sẽ giữ mọi thứ ở đúng vị trí và sẽ là phần thân chính của rô-bốt. Thay vì mua một cái, tôi quyết định tự làm một cái để có thể dễ dàng lắp các bộ phận cần thiết và sửa đổi nó bất cứ khi nào được yêu cầu. Tôi đã sử dụng acrylic để tạo cho nó một cái nhìn chuyên nghiệp.

Trước khi thực sự vẽ khung xe trên máy tính, tôi đã sử dụng giấy bút và vẽ một bản phác thảo thô với tất cả các số đo và kích thước. Đây là lần đầu tiên tôi làm việc với acrylic nên tôi hơi bối rối về các thông số và thiết kế, nhưng sau một vài lần thử và tham khảo Hướng dẫn được đăng bởi "oomlout", đó không phải là một nhiệm vụ khó khăn nữa.

Thiết kế cuối cùng được thực hiện trong Inkscape và được gửi đi cắt laser.

Bây giờ, những gì bạn cần làm là tải các tập tin và xuất nó theo định dạng mà nhà cung cấp dịch vụ yêu cầu và cắt bằng laser. Tệp ''.svg "dành cho Inkscape và".cdr "dành cho Corel draw.

Liên kết tải xuống InkScape:

Để tải xuống tệp:

Bước 3: Hãy bắt đầu hội

Tập hợp các bộ phận cắt bằng laser của bạn và các công cụ và vật liệu được đề cập ở trên.

Bước 4: Đầu tiên chuẩn bị động cơ của bạn

Để làm cho robot di chuyển, chúng ta cần một số loại thiết bị truyền động. Chúng tôi sẽ sử dụng động cơ DC có hộp số làm bộ truyền động.

Hàn các dây có hai màu khác nhau (mỗi dây có chiều dài khoảng 5 đến 6 inch) vào động cơ. Để kiểm tra cực tính, hãy kết nối dây với pin và kiểm tra vòng quay. Nếu động cơ quay theo các hướng ngược nhau, hoán đổi các dây.

Bước 5: Thời gian để 'đai ốc' và 'bắt vít' Mọi thứ

Bắt đầu bằng cách cố định các tấm bên với tấm đế dưới cùng bằng cách đặt chúng vào các khe. Đặt một đai ốc vào Khe chữ T và chèn bu lông từ lỗ trên tấm dưới cùng và dùng tua vít vặn chặt. Đảm bảo không buộc quá chặt nếu không bạn có thể làm vỡ acrylic. Kiểm tra hướng của các tấm (phía dưới của động cơ như hình minh họa).

Sau đó, cố định động cơ, bánh xe, tấm trước, hộp chứa pin và cuối cùng là tấm trên cùng

Nếu bạn muốn đặt một động cơ servo lớn, bạn có thể vặn trực tiếp nó vào khe đã cho hoặc để lắp một micro servo, trước tiên hãy gắn tấm cho servo và sau đó là động cơ servo

Gắn bánh xe vào động cơ

Kết nối công tắc với bộ pin như minh họa và vặn nó vào vị trí

Cuối cùng vặn vào arduino / arduino mega HOẶC Raspberry pi của bạn

Và bạn đã hoàn thành !!

Bước 6: Tấm chắn động cơ / Mạch điều khiển động cơ

Động cơ là bộ truyền động của robot đòi hỏi nhiều năng lượng hơn để hoạt động mà bộ vi điều khiển của chúng ta không thể cung cấp, vì vậy việc nối trực tiếp với nó chắc chắn sẽ làm hỏng nó. Để cung cấp năng lượng cho động cơ và điều khiển hướng và tốc độ của nó, chúng ta cần một Cầu H. Cầu H là gì và nó hoạt động như thế nào? Tôi nghĩ video này sẽ trả lời câu hỏi của bạn: Video (Video không phải của tôi)

Nếu bạn tin tưởng vào việc tự làm mọi thứ, thì bạn cũng có thể cân nhắc việc tự chế tạo mạch điều khiển động cơ thay vì mua một mạch làm sẵn. Vì tôi đang sử dụng bảng Arduino nên tôi đã quyết định làm tấm chắn động cơ thay vì bảng đột phá.

Lợi thế của tấm chắn so với bảng đột phá là nó dễ dàng cắm trên đầu bảng Arduino của bạn, giúp tiết kiệm một số không gian và việc đấu dây mọi thứ với nó trở nên dễ dàng và ít gây lộn xộn hơn.

Tôi đã làm một PCB hai mặt (Bảng mạch in) để làm tấm chắn, vì một lớp PCB không đủ để tạo tất cả các kết nối. Tôi đã sử dụng phương pháp 'Truyền mực' để tạo PCB.

Nếu bạn không biết làm thế nào để tạo ra một PCB, thì đừng lo lắng, tôi sẽ trình bày tất cả các bước về cách tạo một PCB.

Bước 7: Thiết kế bảng mạch của bạn

Trước khi tạo bảng mạch PCB tùy chỉnh của riêng mình, bạn cần thiết kế bố cục PCB của mình. Bạn có thể thiết kế bố cục bằng cách sử dụng một phần mềm thiết kế PCB tốt. Đối với tôi, sau đây là phần mềm thiết kế PCB tốt nhất.

• Autodesk EAGLE
• Fritzing

Để làm tấm chắn động cơ, bạn chỉ cần tải xuống các tệp theo các bước sau và làm theo hướng dẫn.

Bước 8: In bố cục PCB của bạn

Vì chúng tôi đang làm PCB hai mặt, chúng tôi sẽ cần hai lớp 1. Lớp trên cùng 2. Lớp dưới cùng.

Tải xuống các tệp pdf và in chúng riêng biệt trên bất kỳ loại giấy Glossy nào (giấy tạp chí cũng được) bằng Máy in Laser.

Máy in phun sẽ không hoạt động vì mực của nó hòa tan với nước nên nó sẽ không truyền mực lên bảng mạch PCB.

Lời khuyên:

• Đặt máy in của bạn ở độ phân giải cao trước khi in
• Chọn tùy chọn kích thước thực tế trước khi in

Tại sao chúng ta cần giấy và mực để tạo ra một pcb ??

Như đã đề cập trước đó, phương pháp được sử dụng cho bản dựng được gọi là truyền mực.

Làm thế nào nó hoạt động:

1. Đầu tiên, bạn in bố cục bảng của mình trên giấy bóng bằng máy in laser.
2. Mực được sử dụng trong máy in không có gì khác ngoài nhựa, chúng sẽ chảy ra và dính vào giấy của bạn.
3. Bây giờ, bạn chuyển mực trên bảng đồng mạ của mình bằng sắt, tức là bạn làm tan chảy bột mực một lần nữa và nó dính vào đồng.
4. Mực đóng vai trò là lớp bảo vệ để bao phủ phần đồng không được khắc.
5. Vì giải pháp khắc chỉ hoạt động với kim loại chứ không phải với mực in, bạn chuyển mực vào mặt đồng của PCB để một số mẫu nhất định trên bảng PCB của bạn được khắc còn phần mực thì không.

Bước 9: Cắt và làm sạch ốp đồng của bạn

• Lấy mạch in của bạn và đánh dấu các điểm trên bảng để vẽ các đường và cắt nó. Để cắt, bạn có thể sử dụng Dremel hoặc Cưa sắt.
• Sau khi cắt, làm sạch bảng bằng một ít xà phòng và dụng cụ chà bằng kim loại cho đến khi bảng trông đẹp và sáng bóng.

Làm sạch bo mạch sẽ loại bỏ lớp oxit, bụi bẩn và dầu mỡ trên đó và để lộ lớp đồng mới mà trên đó mực có thể bám chắc.

Bước 10: Chuyển Toner cho Board

1. Lấy bất kỳ lớp nào (gương dưới cùng hoặc trên cùng) của bản in và đặt nó lên lớp mạ đồng với mặt in hướng xuống dưới.
2. Căn chỉnh bảng và bản in. Sử dụng bàn ủi để ủi bố cục PCB đã in của bạn vào bo mạch của bạn.
3. Ủi bố cục đã in sẽ chuyển mực từ giấy sang bảng PCB.

Lời khuyên:

• Đặt bàn ủi của bạn ở nhiệt độ cao nhất (đối với giấy dày) hoặc ở mức trung bình
• Để cung cấp nhiệt không đổi, hãy đặt bàn là lên bảng và dùng một số áp lực lên nó trong khoảng 1 đến 2 phút.
• Nhẹ nhàng di chuyển bàn là trên giấy trong khoảng 2-3 phút.
• Đảm bảo rằng nhiệt thích hợp được áp dụng ở các góc và các bên

Toàn bộ quá trình sẽ mất khoảng 5 - 6 phút (có thể nhiều hơn hoặc ít hơn tùy thuộc vào độ dày của giấy và nhiệt độ).

Bước 11: Loại bỏ giấy của bảng

Sau khi xử lý nhiệt, hãy ngâm bảng trong hộp đựng với một ít nước máy trong khoảng 5-7 phút, nhớ đợi cho đến khi giấy trên bảng trở nên sũng nước, sau đó chà nhẹ để mực không bị bong ra trong khi bạn chà giấy. bảng.

Bước 12: Lớp thứ hai

Bây giờ là lúc tạo lớp thứ hai. Vì nó là PCB hai mặt nên lớp trên cùng và lớp dưới cùng phải được căn chỉnh hoàn hảo nếu không kết quả sẽ không như mong muốn. Để kết nối hai lớp, vias sẽ được sử dụng.

Các nhà sản xuất PCB có các máy có thể căn chỉnh chính xác hai lớp. Nhưng làm thế nào để chúng ta thực hiện công việc chính xác như vậy ở nhà? Vì vậy, tôi đã nghĩ ra một mẹo có thể giải quyết vấn đề này. Để căn chỉnh hai lớp, hãy làm theo các bước sau:

1. Khoan lỗ ở các góc của PCB của bạn bằng cách sử dụng lớp đầu tiên làm tài liệu tham khảo.
2. Lấy bản in của lớp thứ hai và tạo các lỗ ở vị trí tương tự như đã thực hiện cho lớp trước.
3. Căn chỉnh bảng và bản in sao cho ánh sáng đi qua tất cả các lỗ.
4. Băng các mặt bằng cách sử dụng một số băng keo và xử lý nhiệt tương tự. Nhúng bảng vào nước và lấy giấy ra

Bước 13: Sửa các bản nhạc

Đôi khi mực không được chuyển đúng cách vào bo mạch, dẫn đến một số kết nối không hoàn chỉnh.

Để khắc phục sự cố này, hãy lấy một điểm đánh dấu cố định nhọn và vẽ các đường chưa hoàn chỉnh.

Bước 14: Khắc bảng

Có nhiều loại dung dịch khắc khác nhau nhưng phổ biến nhất là Ferric Chloride. Bạn có thể lấy nó ở dạng bột hoặc dưới dạng dung dịch.

Để đưa ra giải pháp:

1. Lấy một hộp nhựa đựng một ít nước. (khoảng 1,5 cốc).
2. Thêm 2-3 muỗng FeCl3 vào nó và khuấy đều. (luôn thêm axit vào nước và khuấy nhẹ)

Khi làm việc với hóa chất, nhớ đeo găng tay và ở trong khu vực thông gió tốt.

Đặt bảng trong dung dịch khoảng 20 - 30 phút. Sau khoảng 20 - 30 phút hãy lấy ra khỏi hộp đựng, để lâu sẽ làm khắc vết mực được bảo vệ nên hãy lấy ra khi hoàn thành.

Rửa sạch bảng bằng nước sau khi khắc.

Bước 15: Loại bỏ Toner

Để loại bỏ mực, bạn có thể sử dụng axeton hoặc chất pha loãng (chất tẩy sơn móng tay cũng có thể làm được). Lấy một miếng vải cotton hoặc khăn ẩm và thấm dung dịch loãng / axeton. Chà sạch mực và làm sạch bảng bằng nước.

Và bạn có bia nhà của bạn "Double Sided PCB".

Bước 16: Khoan lỗ

Khoan các lỗ bằng máy khoan đứng mini hoặc máy khoan cầm tay.

Sử dụng mũi khoan 1 mm để khoan lỗ cho đầu cuối vít và bộ điều chỉnh điện áp và mũi khoan 0,8 mm cho các lỗ khác

Làm sạch bụi sau khi khoan.

Bước 17: Đã đến lúc hàn

Trước khi hàn, hãy nhớ giữ bản in của bố cục với bạn để tham khảo và biết vị trí của các bộ phận. Bắt đầu hàn vias bằng cách luồn một sợi dây qua các lỗ và hàn hai bên, cắt phần dây thừa. Trước khi hàn phần còn lại của các bộ phận, hãy sử dụng đồng hồ đo đa năng và kiểm tra tính liên tục của các rãnh của lớp trên và dưới, đồng thời cũng kiểm tra xem có bất kỳ đoạn ngắn nào sau khi hàn hay không. '

Hàn phần còn lại của các bộ phận. Đảm bảo kiểm tra cực tính và vị trí của các thành phần.

Bước 18: Kiểm tra mạch

Trước khi đặt các IC vào ổ cắm của chúng và cấp nguồn cho mạch, hãy đảm bảo rằng không có chập và kiểm tra điện áp tại các chân tương ứng. Nếu mọi thứ đều ổn, hãy đặt các IC và cấp nguồn cho mạch.

Bước 19: Cài đặt và kiểm tra trình điều khiển động cơ

Tấm chắn sẽ vừa khít trên đầu bảng Arduino của bạn và mạch đã được kiểm tra, vì vậy việc cấp nguồn cho nó sẽ không có vấn đề gì.

Trước khi thử nghiệm, chúng ta hãy xem cấu trúc và tính năng của tấm chắn động cơ.

Cấu trúc và tính năng:

• Sử dụng hai IC cầu H L293D để điều khiển bốn động cơ.
• Một IC biến tần 74HC04 để giảm số lượng chân được sử dụng để điều khiển các cầu h.
• Một đường ray + 5V và GND riêng biệt.
• Chân để gắn 4 động cơ servo với đường ray điện riêng biệt
• Chuyển sang đặt lại bảng
• Số chân kỹ thuật số còn lại ngay cả sau khi điều khiển 4 động cơ: 6 (2 trong số đó là PWM)

Kiểm tra mạch:

Kết nối hai động cơ với đầu ra đầu nối trục vít M1 & M2, kết nối bộ nhảy nguồn và cấp nguồn cho mạch bằng nguồn điện một chiều 9-12V (tham khảo sơ đồ về cực và kết nối). Sau khi tải bản phác thảo TEST lên bảng arduino, hãy cắm tấm chắn động cơ và bật nguồn điện.

Để kiểm tra trình điều khiển động cơ thứ hai, hãy kết nối động cơ với M3 & M4 và thay thế các số pin bằng các số này trong mã

• LeftEN = 3
• LeftPin = 2
• ĐúngEN = 5
• RightPin = 6

Bước 20: Hãy làm cho nó di chuyển

Đã đến lúc đưa robot của bạn vào cuộc sống !

Bây giờ bạn đã có một robot với tất cả các thành phần cần thiết được cài đặt, hãy tạo một dự án đơn giản bằng cách sử dụng nó để biết bạn có thể tạo mẫu bất cứ thứ gì nhanh chóng như thế nào trong vài phút mà không gặp bất kỳ rắc rối và lộn xộn nào.

Một robot tránh chướng ngại vật sẽ là tốt nhất để bắt đầu. Vì vậy, chúng ta hãy làm cho nó.

Các bộ phận cần thiết:

1. Cảm biến siêu âm HC -SR04
2. Động cơ servo siêu nhỏ (nếu không được lắp đặt)
3. Một số dây

Kết nối:

• Kết nối chân Vcc và GND của cảm biến với + 5V và GND tương ứng
• Kết nối chân Trigger với A1 và chân Echo với A2 trên arduino
• Đặt jumper J5 trên tấm chắn và kết nối servo với chân 10 trên thanh servo (tham khảo sơ đồ)
• Gắn cảm biến trên servo

Tải bản phác thảo dưới đây lên bảng arduino của bạn và xem robot của bạn tránh chướng ngại vật.

Vì vậy, bạn đã tạo ra một robot tự động đơn giản trong vài phút.

Bước 21: Kết thúc

Bạn đã hoàn tất!!

Thích chơi với robot của bạn và thực hiện các dự án thú vị với nó. Có nhiều loại cảm biến và bảng phát triển có sẵn rất dễ sử dụng và dễ hiểu, hãy tận dụng chúng để làm cho nó di chuyển theo cách bạn muốn.

Và nếu bạn là người mới làm quen với chế tạo người máy, tôi sẽ khuyên bạn nên thử một số dự án cơ bản được đưa ra trong phần giới thiệu.

Đó là nó cho điều này có thể hướng dẫn. Tôi hy vọng bạn thấy nó thú vị.

Nếu bạn có bất kỳ nghi ngờ / thắc mắc nào liên quan đến việc xây dựng, vui lòng hỏi. Cảm ơn đã xem:)