Arduino Mothbot: 11 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:37

Mục đích của dự án này là thiết kế và chế tạo một robot chạy theo ánh sáng đơn giản sử dụng bo mạch vi điều khiển Arduino Duemilanove. Tôi thực sự muốn chia sẻ một dự án robot rẻ, dễ xây dựng và có một bộ hướng dẫn đầy đủ cho tất cả các bước khác nhau. Tôi hy vọng tôi đã thành công và tôi muốn nhận được ý kiến về việc làm cho điều này trở nên tốt hơn.

Thiết kế của robot này tập trung vào việc sử dụng cuốn sách "Bắt đầu với Arduino" của Massimo Banzi và được xuất bản với [makezine.com Make]. Tôi cũng đã sử dụng mã để chạy các servos từ một dự án có tiêu đề: Cách tạo một Robot Servo được điều khiển bằng Arduino (SERB). Arduino Mothbot nhìn chung là một robot khá nhanh để chế tạo. Giả sử bạn bắt đầu với tất cả các phần và không cần phải tùy cơ ứng biến, thì tổng thể dự án sẽ mất khoảng một giờ để xây dựng. Đó là nếu bạn làm theo hướng dẫn và sao chép mã. Tuy nhiên, nếu bạn chỉ xây dựng một tính năng tại một thời điểm và thử nghiệm trong suốt quá trình thì dự án này có thể mất nhiều thời gian hơn đáng kể. Ưu điểm của đường đua dài hơn là bạn có thể sẽ học được nhiều hơn và có một số niềm vui trên đường đi.

Bước 1: Thu thập các bộ phận và công cụ của bạn

Việc chế tạo robot này sẽ tiêu tốn của bạn khoảng 80 đô la tiền bộ phận nếu bạn chưa từng làm bất cứ điều gì như thế này trước đây. Chi phí đối với tôi đã ít hơn đáng kể vì tôi có rất nhiều thiết bị điện tử nằm xung quanh để làm việc. Tuy nhiên, tôi biết có thể bực bội như thế nào khi thử và làm theo một người có hướng dẫn mà không biết phải mua những bộ phận nào, đặt hàng từ đâu và mọi thứ sẽ có giá bao nhiêu nên tôi đã làm tất cả những công việc đó cho bạn. Khi bạn đã có tất cả các phần bình phương, bạn sẽ thực hiện dự án này trong tích tắc. Theo liên kết sau đến wiki dự án của tôi để có được danh sách các bộ phận đầy đủ.

Bây giờ bạn có thể muốn nhận một số công cụ. Vì dự án này sử dụng một bảng mạch không hàn nên bạn có thể thực hiện mà không cần nhiều thiết bị điện tử ưa thích. Hy vọng rằng bạn có thể tìm thấy những thứ còn lại mà bạn cần trong nhà để xe: 1. Kìm mũi kim 2. Kìm cắt dây 3. Tua vít đầu dẹt 4. Tua vít Phillips nhỏ (4 cạnh) 5. Cờ lê điều chỉnh hoặc 11/32 " cờ lê lục giác 6. Mũi khoan 7. Mũi khoan 1/16 ", 5/32" và 7/32 "8. Cưa (tùy chọn) 9. Kính an toàn Vui lòng thực hành an toàn khi sử dụng bất kỳ dụng cụ điện nào.

Bước 2: Giai đoạn lập kế hoạch

Trước khi tôi bắt đầu dự án này, tôi đã xem xét các hướng dẫn xung quanh các dự án khác. Tôi cũng đã dành một chút thời gian để đọc cuốn sách "Bắt đầu với Arduino" của Massimo Banzi. Gần như mọi thứ trong dự án này được thực hiện từ một ví dụ trên trang web này hoặc trong sách. Tôi đã thiết kế dự án theo cách này nhằm cố gắng làm cho nó có thể tiếp cận được với những người mới làm quen với robot.

Trong giai đoạn lập kế hoạch, tôi không chỉ xem xét phần cứng và mã hóa mà còn làm bài tập về điện tử của mình. Tôi muốn vẽ một sơ đồ điện tử đơn giản cho dự án này để tôi có thể theo dõi những gì đang diễn ra khi tôi xây dựng nó. Bạn có thể thấy trong hình các thành phần, đường dây điện và chân Arduino khác nhau. Hy vọng rằng đó là một sơ đồ rõ ràng và cũng minh họa mức độ đơn giản của thiết bị điện tử cho dự án này.

Bước 3: Kết nối Servos với Arduino

Nếu bạn định chế tạo một con rô bốt, điều đầu tiên bạn có thể muốn tìm hiểu là làm thế nào để nó di chuyển xung quanh. Nhiều khả năng bạn muốn có thể gửi tới, lùi, phải, trái và dừng lại. Nếu bạn không thể tìm ra cách ra lệnh cho nó di chuyển đúng cách, bạn sẽ không thể làm cho nó hoạt động được khi bạn kết nối tất cả các cảm biến. Dưới đây là các bước để kết nối động cơ với Arduino.

1. Điều đầu tiên cần làm khi thiết lập breadboard không hàn là thiết lập nối đất (GND) và nguồn (+ 6V) cho servo. Tôi đã chọn sử dụng hai dải dài trên bảng sẽ gần với Arduino nhất. 2. Khi đất và đường dây điện được xác định, hãy kết nối mặt đất của bảng Arduino với dải đất trên bảng mạch không hàn. Chưa kết nối nguồn với breadboard không hàn. 3. Mỗi servo có ba dây đi ra khỏi chúng. Của tôi có một dây màu đen, đỏ và trắng cho mỗi loại. Màu đen là nối đất, màu đỏ là nguồn và màu trắng là dây điều khiển. Cắt ba dây jumper cho mỗi servo có cùng kích thước (tổng cộng là 6 dây). 4. Gắn các dây jumper vào đầu cuối của dây servo và sau đó từng servo vào breadboard không hàn. 5. Bây giờ sử dụng jumper để kết nối đất và nguồn từ mỗi servo với đất và nguồn của breadboard không hàn. 6. Bây giờ kết nối các dây điều khiển từ mỗi servo với Arduino. Kết nối servo bên trái với đầu ra kỹ thuật số (PWM) 3 và servo bên phải với đầu ra kỹ thuật số (PWM) 11. 7. Cuối cùng, kết nối đất và nguồn từ pin 4AA với đất và nguồn của bảng mạch không hàn. Đừng lo lắng nếu các servos bắt đầu di chuyển khi Arduino của bạn không có nguồn hoặc chưa được lập trình. 8. Sử dụng mã bây giờ bạn sẽ có thể chạy động cơ theo các hướng tiến, lùi, trái hoặc phải bằng cách sử dụng các chức năng đi kèm.

Bước 4: Kiểm tra động cơ

Tôi nghĩ điều quan trọng là phải bao gồm một số mã thử nghiệm mà tôi đã sử dụng khi kết hợp Arduino Mothbot. Nếu bạn quan tâm và sẵn sàng dành thời gian để mày mò, tôi nghĩ bạn sẽ thấy những đoạn mã này mang tính giáo dục và hữu ích trong các dự án khác. Trước khi đăng bất kỳ đoạn mã nào bên dưới, tôi muốn thông báo rằng phần sau dựa trên một dự án tuyệt vời khác có tên là Cách tạo một Robot Servo điều khiển bằng Arduino (SERB). Tôi đã học được rất nhiều từ việc làm theo hướng dẫn đó và muốn ghi nhận công lao của nó.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/motor_test1.pde

Bước 5: Tích hợp nút Bật / Tắt

Bây giờ bạn có thể muốn bật và tắt rô-bốt của mình chỉ bằng một nút nhấn. Bản thân Arduino sẽ chạy mã trong một vòng lặp vô tận cho đến khi bạn rút phích cắm của nó, điều này có thể khá khó chịu khi bạn cắm rô-bốt của mình trên bàn và nó bắt đầu chạy khỏi bạn! Tích hợp nút là một bước tuyệt vời trong quá trình này vì bạn cũng sẽ học cách sử dụng các nút cho những việc khác, chẳng hạn như tạo một bộ đệm để phát hiện khi rô-bốt va vào tường. bảng mạch không hàn cho hầu hết các bức ảnh của tôi. Điều này chỉ giúp làm cho hình ảnh rõ ràng hơn khi tôi hiển thị các bước khác nhau. Để bắt đầu, hãy ngắt kết nối nguồn điện khỏi động cơ servo trước khi thực hiện thêm bất kỳ công việc nào. Hãy nhớ làm điều này mỗi khi bạn thêm một cái gì đó vào dự án này. Bây giờ, bạn có thể muốn bật và tắt rô-bốt của mình thay vì để rô-bốt bắt đầu di chuyển ngay lập tức khi bạn kết nối nguồn điện. Xác định một dải ở phía đối diện của bảng mạch không hàn để làm nguồn cho nút bật / tắt (và sau đó là các cảm biến).4. Sử dụng dây nhảy dài kết nối nguồn (+ 5V) từ Arduino với dải bạn vừa xác định. Kết nối hai dây jumper với công tắc tạm thời và cắm một đầu vào nguồn (+ 5V) 6. Cắm đầu kia của công tắc tạm thời vào một dải nhỏ hơn ở giữa breadboard không hàn.7. Từ cùng một dải đó, kết nối một điện trở 10K ohm với dải và đầu kia vào đất8. Cuối cùng, kết nối một dây từ dải với công tắc và điện trở ở một đầu và đặt đầu kia vào đầu vào kỹ thuật số 7 trên Arduino. Bây giờ, với mã, bạn sẽ có thể sử dụng nút để bật và tắt robot. Nếu bạn sử dụng mã với đèn LED (đầu ra kỹ thuật số 13), bạn sẽ thấy đèn LED trên bo mạch bật và tắt cùng với rô bốt. Đây là một cách tuyệt vời để kiểm tra mã Arduino nếu bạn ngắt nguồn điện cho động cơ.

Bước 6: Kiểm tra nút Bật / Tắt

Mã mới này bao gồm thông tin về cách sử dụng nút Bật / Tắt và làm cho đèn LED trên bo mạch nhấp nháy.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/motor_test2.pde

Bước 7: Tích hợp cảm biến ánh sáng

Arduino Mothbot sẽ ra sao nếu nó không có cảm biến ánh sáng? Mục tiêu của dự án đơn giản này là tạo ra một robot có thể thu hút được ánh sáng rực rỡ nhất. Đối với điều này, chúng tôi sẽ cần tích hợp một số cảm biến ánh sáng, còn được gọi là quang điện trở.

1. Một lần nữa, ngắt kết nối nguồn điện khỏi động cơ servo trước khi thực hiện bước này 2. Việc thiết lập cho cảm biến ánh sáng sẽ được thực hiện hai lần. Nó gần như được thiết lập chính xác giống như công tắc tạm thời. Trên thực tế, nó là cùng một thiết lập, nhưng lần này bạn sẽ sử dụng cảm biến ánh sáng (quang điện trở) thay vì một công tắc tạm thời. 3. Bởi vì robot này sẽ sử dụng hai cảm biến ánh sáng để chọn hướng lái xe, bạn nên thiết lập từng cảm biến ánh sáng ở các mặt đối diện của bảng mạch không hàn hoặc càng xa càng tốt. 4. Kết nối một đầu của cảm biến ánh sáng với đường dây điện (+ 5V) và đầu kia thành một dải nhỏ ở giữa bảng. 5. Kết nối một điện trở 10k ohm với cùng dải đó và đầu kia với đất 6. Bây giờ kết nối một dây jumper từ dải nhỏ (nơi kết nối điện trở quang và điện trở thông thường) và cắm đầu kia vào đầu vào tương tự. 7. Kết nối cảm biến bên trái với đầu vào tương tự 0 trên Arduino và cảm biến bên phải với đầu vào tương tự 1. 8. Bây giờ bạn có thể sử dụng các cảm biến ánh sáng để di chuyển servo.

Bước 8: Mã cuối cùng

Đây là mã cuối cùng được sử dụng để chạy Arduino Mothbot. Trong mã, tôi đã bao gồm các câu lệnh in vào cổng nối tiếp Arduino. Nếu bạn đã kết nối Arduino qua cổng USB của máy tính, bạn sẽ có thể xem các câu lệnh in cho bạn biết con đường mà rô bốt dự định đi. Bạn có thể muốn điều chỉnh giá trị ngưỡng cảm biến ánh sáng để tinh chỉnh hành vi của rô bốt. Ngưỡng phụ thuộc chủ yếu vào cảm biến của bạn và ánh sáng xung quanh của vị trí bạn đang ở.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/mothbot.pde

Bước 9: Xây dựng Cơ thể Mothbot

Robot bạn đang chế tạo thực sự không tốt trừ khi nó có thể tự giữ được với nhau. Vì lý do này nó cần một cơ thể. Tôi đã cố gắng hết sức để biến điều này thành một dự án xây dựng đơn giản nhất có thể. Tuy nhiên, bạn sẽ phải tự làm một chút để tìm ra số đo phù hợp. Tôi đề nghị phương pháp tuổi già "đo hai lần, cắt một lần ".1. Cơ thể của robot được làm từ một tấm gỗ dương nhỏ mà tôi đã mua ở cửa hàng kim khí có kích thước 6 "x 24". Tôi cắt mỏ xuống còn 6 "x 8" bằng cách sử dụng cưa được cung cấp trong cửa hàng phần cứng. Tiếp theo, tôi khoan các lỗ ở mặt trước của bo mạch để gắn các giá đỡ servo cho mỗi servo. Đối với điều này, tôi đã sử dụng một mũi khoan kích thước 5/32 ". Tôi cũng khoan một lỗ ở phía sau bảng cho bánh xe cân bằng của rô bốt. Đối với điều này, tôi đã sử dụng một mũi khoan kích thước 7/32". Tôi đã chọn sử dụng một mũi khoan nhỏ hơn một chút để có thể có độ ma sát chặt vừa vặn với bánh xe vì tôi không sử dụng kết hợp đai ốc và bu lông để gắn nó. Sau đó, tôi gắn các giá đỡ vào bảng bằng các đai ốc và bu lông. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng trình điều khiển vít đầu phẳng và cờ lê điều chỉnh. Sau khi gắn các giá đỡ, tôi gắn từng servo vào các giá đỡ bằng các đai ốc và bu lông. 6. Cuối cùng, tôi đã đẩy bánh xe vào toàn bộ.

Bước 10: Chế tạo bánh xe

Bánh xe là một vấn đề khó khăn đối với tôi. Tôi đã thực sự làm hỏng một số bánh xe robot được chứng nhận nhưng nhận ra rằng chúng a) quá nặng và b) Tôi không có cách nào để gắn chúng vào các servo đã chọn của mình. Đó là khi tôi nhớ đã sử dụng nắp lọ ở trường trung học cho một dự án tương tự. Vì vậy, nó đã đến cửa hàng để tìm kiếm một thay thế bánh xe robot phù hợp. Mỗi bánh xe được làm từ nắp từ một thùng chứa Ziploc Twist 'n Loc. Các loại nắp đậy tốt khác là nắp đậy trên lọ đựng bơ đậu phộng hoặc các mặt hàng thực phẩm khác. Tôi không ủng hộ việc lãng phí thức ăn nhưng hãy tiết kiệm nắp đậy của bạn và bạn có thể thấy một cái có kích thước phù hợp với dự án robot của bạn. Tôi đã sử dụng các thùng chứa còn sót lại để chứa các bộ phận mà tôi đã thu thập được.1. Điều đầu tiên tôi làm là chọn còi trợ động mà tôi muốn cho bánh xe. Tôi đã chọn những chiếc có bốn sừng và được bao gồm trong các Servos của tôi khi tôi mua chúng. Trước khi bạn làm bất cứ điều gì, hãy khoan một lỗ ở giữa bánh xe. Tôi khuyên bạn nên làm điều này với mũi khoan 5/32 "của bạn. Bạn sẽ cần cái này để có thể bắt vít kết nối còi với servo.4. Bây giờ hãy vặn nắp vào còi. Tôi đã sử dụng bốn vít đi kèm với mỗi chiếc servo để kết nối nắp với sừng. Có thể dễ dàng hơn nếu bạn khoan trước các lỗ nhỏ qua nắp như tôi đã làm. Tôi đã sử dụng mũi khoan 1/16 "cho việc này. Nhưng hãy cẩn thận, việc khoan xuyên qua lớp nhựa này bằng một mũi khoan nặng và một mũi nhỏ có thể rất khó. Bây giờ kết nối còi với servo bằng cách sử dụng trình điều khiển vít Phillips (4 cạnh) nhỏ. Cuối cùng, quấn dây cao su xung quanh mỗi bánh xe để bạn có thêm lực kéo. Tôi lấy dây chun từ sản phẩm mà tôi mua ở cửa hàng tạp hóa. Hy vọng rằng bạn có một vài điều dối trá. Tại thời điểm này, toàn bộ thân xe và bánh xe nên được lắp ráp.

Bước 11: Hoàn thiện Arduino Mothbot

Với phần thân và bánh xe được lắp ráp, thật dễ dàng để đặt Arduino và bảng mạch không hàn ngay trên thân robot. Đảm bảo rằng bạn vẫn có thể tiếp cận đầu vào USB trên Arduino trong trường hợp bạn cần thay đổi chương trình. Tôi sử dụng một số băng dính điện màu đen bên dưới mỗi chiếc để dán chúng vào cơ thể. Băng dính điện dễ tháo và giữ khá tốt.1. Dán Arduino và breadboard không hàn vào đầu thân robot mà bạn đã chế tạo. Sử dụng lại băng dính, bạn nên kết nối ngăn chứa pin 4AA và pin 9V với thân máy. Đảm bảo rằng các dây đạt. Kết nối các dây servo với bảng mạch không hàn nếu bạn đã tháo chúng trước đó. Kết nối nguồn Arduino5. Kết nối nguồn động cơ servo6. Bây giờ đặt robot của bạn trên mặt đất và nhấn nút bật / tắt! Bây giờ nó sẽ trở nên sống động và đuổi theo ánh sáng xung quanh phòng:) Là một dự án bổ trợ trong tương lai, tôi sẽ bao gồm một bộ cảm biến ốp hoặc tường đơn giản. Đây sẽ là một công tắc, giống như nút Bật / Tắt được sử dụng trong dự án này. Tuy nhiên, khi nhấn nút, nó sẽ yêu cầu robot đảo ngược hướng, rẽ trái hoặc phải và tiếp tục với chương trình. Sau khi hoàn thành, robot này sẽ là một nền tảng thử nghiệm nhỏ tuyệt vời cho các cảm biến và thiết bị khác.