Zippy the Fanbot: 5 bước (kèm hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:36

Tài liệu hướng dẫn này được tạo ra để đáp ứng yêu cầu dự án của MAKEcourse tại Đại học Nam Florida (www.makecourse.com).

Zippy the Fanbot là một dự án dựa trên Arduino sử dụng lực đẩy được tạo ra bởi các cánh quạt gắn trên động cơ không chổi than để đẩy hoặc xoay bot theo các hướng mong muốn. Người dùng điều khiển bot bằng điều khiển từ xa hồng ngoại. Cái tên Zippy được đặt ra từ thực tế là phần lớn tổ hợp được giữ lại với nhau bằng dây buộc zip.

Bước 1: 3-D In các bộ phận

Khung của bộ lắp ráp này cũng như hộp Arduino và hộp điện tử được in 3-D. Mỗi phần được in ở mức 30% với 3-5 vỏ. Tôi đã tải lên các tệp phần STL để giúp bạn dễ dàng. Chỉ cần tải chúng xuống và mang chúng đến một máy in 3-D tốt!

Bước 2: Mua đồ điện tử và phụ tùng cần thiết

Một số thiết bị điện tử và các bộ phận sẽ cần thiết để xây dựng và sử dụng Zippy the Fanbot. Đây là danh sách tất cả các phần mà tôi đã sử dụng để thực hiện dự án này:

1x Arduino Uno R3

Cảm biến hồng ngoại 1x VS / HX1838B

1 gói Ghim Header Male to Male (Đủ cho các Ghim Arduino)

1x Gói dây nhảy từ nữ đến nữ 8"

Pin Lithium Polymer 1x 3S 11.1V

1x Khai thác phân phối điện hoặc Bảng phân phối điện

4x Afro SimonK 20A OPTO ESCs

4x Động cơ không chổi than Sunnysky X2212 KV980

2x Cánh quạt đa động cơ APC CW 8045

2x Cánh quạt đa động cơ APC CCW 8045

1x Gói 4 Zip Ties

Bánh xe xoay 4x nhẹ

1x Gói Velcro Strips

1 cuộn băng keo hai mặt mềm

Bước 3: Lắp ráp các bộ phận và xây dựng mạch

Khi bạn đã in 3-D tất cả các bộ phận cần thiết và mua tất cả các bộ phận cần thiết khác, đã đến lúc bắt đầu lắp ráp Zippy! Tham khảo hình ảnh đầu tiên trong hướng dẫn này để hình dung cách mọi thứ được kết hợp với nhau.

Khung in 3-D rất trực quan để ghép lại với nhau, đó là cách tôi dự định. Hai cánh tay lồng vào nhau để tạo thành khung chữ X và có một giá đỡ vừa vặn với cánh tay. Bao da điện tử đi dưới cánh tay. Các bộ điều hợp quạt được gắn vào các đầu của mỗi cánh tay và bộ điều hợp bánh xe trượt ngay trên chân của khung. Sẽ rất trực quan ở nơi áp dụng tất cả các mối quan hệ zip, tuy nhiên, nếu không, chỉ cần nhìn vào hình ảnh đầu tiên về sự khó hiểu này! Không nhất thiết phải sử dụng dây buộc zip để giữ giá đỡ trên cùng vào cánh tay.

Khi khung đã được lắp ráp, đã đến lúc nối dây và lắp các thiết bị điện tử. Các ESC được gắn vào các cánh tay trong khi các động cơ được gắn trên các bộ điều hợp quạt. Cả ESC và động cơ đều được gắn bằng dây buộc. Cần đảo ngược cực tính giữa các ESC và động cơ ở phía trước bên trái và phía sau bên phải để chúng quay theo chiều kim đồng hồ. Hai cánh tay còn lại sẽ có động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ. Do đó, các đạo cụ theo chiều kim đồng hồ sẽ được gắn vào động cơ phía trước bên trái và phía sau bên phải trong khi các đạo cụ ngược chiều kim đồng hồ sẽ được gắn vào động cơ bên phải phía trước và phía sau bên trái. Các hướng quay ngược nhau này tạo ra các mômen đối nghịch nhau, hỗ trợ hiệu suất ổn định của bot.

Sử dụng khóa dán để gắn hộp Arduino cũng như pin LiPo lên trên giá đỡ trung tâm. Sử dụng băng dính hai mặt để gắn cảm biến IR ở tâm trên cùng của hộp Arduino, theo cách đó, nó ở vị trí tối ưu để nhận tín hiệu từ điều khiển từ xa. Tất cả sự phân phối điện từ LiPo đến ESC được cấp qua hộp điện tử nằm trong bao da điện tử. Dây tín hiệu từ Arduino đến ESC cũng được cấp qua hộp điện tử. RẤT CẨN THẬN không để dây chằng chéo từ LiPo đến ESC. Điều này có thể dễ dàng làm hỏng các ESC và có khả năng gây cháy.

Tham khảo sơ đồ mạch minh họa cách mọi thứ được kết nối với nhau.

Bước 4: Flash Arduino

Sau khi Zippy Fanbot đã được lắp ráp, đã đến lúc cài đặt Arduino với phần mềm cần thiết. Tôi đã cung cấp bản phác thảo Arduino được sử dụng để điều khiển Zippy. Về cơ bản, mã này yêu cầu 5 nút để vận hành fanbot. Các nút tốt nhất để lập trình là các nút điều hướng trên điều khiển từ xa. Trực quan là các nút lên / xuống sẽ di chuyển bot tiến / lùi trong khi các nút trái / phải sẽ xoay bot ngược chiều kim đồng hồ / ngược chiều kim đồng hồ. Nút điều hướng trung tâm sẽ hoạt động như một công tắc ngắt và dừng tất cả các động cơ. Nếu điều khiển từ xa bạn đang sử dụng không hoạt động với mã này, hãy tháo các cánh quạt khỏi bot và sử dụng màn hình nối tiếp trong Arduino IDE để lập trình lại Arduino hoạt động với các nút định hướng trên điều khiển từ xa của bạn. Bạn chỉ cần nhấn nút muốn sử dụng và quan sát giá trị hiển thị trên màn hình nối tiếp. Sau đó, thay thế giá trị trong câu lệnh if thích hợp có trong mã tôi đã cung cấp bằng giá trị bạn thấy trên màn hình nối tiếp.

Mã này khá đơn giản như bạn sẽ thấy. Có 5 lần kiểm tra có điều kiện xác định nút nào đang được nhấn. Ví dụ: nếu cảm biến IR phát hiện nút lên đang được nhấn, hai động cơ phía trước sẽ quay, điều này sẽ kéo bot về phía trước. Nếu nhấn nút điều hướng bên trái, động cơ trước bên phải và bên trái phía sau sẽ quay khiến bot quay ngược chiều kim đồng hồ. Nếu nhấn giữ một nút cho một thao tác nhất định, các động cơ tương ứng sẽ liên tục tăng tốc độ của chúng cho đến khi đạt đến tốc độ tối đa.

Giả sử trong một giây rằng bot đang di chuyển về phía trước với động cơ phía trước của nó quay ở tốc độ tối đa. Nếu người dùng nhấn và giữ nút xuống, động cơ phía trước sẽ giảm tốc độ cho đến khi chúng dừng hoàn toàn và sau đó động cơ phía sau sẽ kích hoạt và gửi bot ngược lại. Điều này cũng áp dụng cho các thao tác xoay vòng của bot. Điều này cho phép người dùng tăng tốc hoặc làm chậm các thao tác mà bot đang thực hiện.

Bây giờ, giả sử bot lại đang di chuyển về phía trước với một tốc độ nào đó. Nếu nhấn nút hướng trái hoặc phải, bot sẽ ngay lập tức ngừng quay tất cả các động cơ trước khi kích hoạt các động cơ làm cho nó quay. Do đó, người dùng có thể ngay lập tức chuyển đổi giữa chuyển động thẳng và chuyển động quay.

Bước 5: Vui vẻ khi sử dụng Zippy và An toàn

Bây giờ bạn đã sẵn sàng! Một khi bạn đã xây dựng Zippy và có mã Arduino để hoạt động, đây là lúc để chơi xung quanh. Tuy nhiên, hãy cực kỳ cẩn thận, đặc biệt là xung quanh trẻ em và động vật. Đảm bảo rằng các cánh quạt được cân bằng tốt và được vặn chặt vừa khít với động cơ. Động cơ không chổi than được sử dụng trong dự án này quay ở tốc độ RPM rất cao, do đó, các đạo cụ rất có khả năng gây thương tích. Chúc vui vẻ!