ربات لاک پشت DFRobot: 12 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

تا به امروز ، پروژه های روبات های کارگاهی من به سمت هزینه کم و سهولت مونتاژ سوق داده شده است. اگر عملکرد و دقت اهداف بود و هزینه نداشت؟ اگر یک شرکت روبات کیت مایل به اهدای قطعات باشد چه؟ و اگر با چیزی غیر از نشانگرها نقاشی کنیم ، چه؟

بنابراین ، هدف این پروژه ساخت یک روبات لاک پشت دقیق با استفاده از قسمت های قفسه است که برای نمایشگاه سازان بعدی چیز جالبی را به دنبال خواهد داشت.

لاک پشت ها دور!

مرحله 1: قطعات

DFRobot اجزای اصلی را ارائه می دهد. در اینجا چیزی است که ما از آن استفاده می کنیم:

• 1 سال ، صفحه اصلی Bluno M0 ، SKU: DFR0416 یا Arduino Uno معمولی
• 1 سال ، سپر موتور دوقطبی دوگانه برای آردوینو (DRV8825) ، SKU: DRI0023
• 2 سال ، موتور پله ترکیبی ، SKU: FIT0278
• 1 ea. ، 5mm Rubber Wheel Coupling Kit (Pair) ، SKU: FIT0387
• 1 سال ، SGU سروو 9G: SER0006

برای برق ، من از 18650 سلول لیتیوم استفاده می کنم ، بنابراین خریدم:

• 3 ea. ، EBL 18650 باتری 3.7 ولت
• 1 ea. ، KINDEN 18650 شارژر باتری هوشمند
• 3 سال ، 18650 دارنده باتری

من همچنین از سخت افزارهای مختلفی استفاده کردم:

• 2 ea. ، Buna-N Rubber #343 O-Ring (3/16 "x 3-3/4" ID)
• بلبرینگ فولادی کم کربن 1 اینچ ، 1 اینچ
• 10 ea. ، پیچ سر سر M3x6MM
• 2 ea. ، پیچ سر سر M3x8MM
• 4 ea. ، پیچ تخت M3x6MM
• 14 ea. ، مهره M3
• 4 ea. ، #2 x 1/4 پیچ شکل دهنده نخ

ما همچنین به یک روش خلاقانه برای تقسیم قدرت باتری بین Motor Shield و آردوینو نیاز داریم ، زیرا به نظر نمی رسد که امکانات لازم برای آن وجود داشته باشد. من از جک لوله 2.1 میلی متر در 5 میلی متر منبع تغذیه مرده یا چیزی شبیه به این استفاده کردم.

ابزارها:

• پیچ گوشتی فیلیپس نوک
• استریپرهای سیم
• تفنگ چسب داغ (اختیاری)
• لحیم کاری و لحیم کاری

و مهمترین آنها:

• صبر
• مقاومت
• نگرش مثبت

مرحله 2: قطعات سه بعدی

من تصمیم گرفتم تمام 3D را در FreeCad برای این ربات طراحی کنم تا به من کمک کند تا یاد بگیرم. تنها کاری که باید انجام می دادم این بود که ابعاد مربوط به سروو و قلم را منتقل کنم ، و سپس بقیه را مقیاس بندی کنم تا پله های بسیار بزرگتر مناسب باشد.

• چرخ های بزرگتر برای ایجاد فاصله برای باتری ها.
• شاسی ضخیم تر برای افزایش وزن.
• کاستور بزرگتر با ارتفاع عرشه بلندتر مطابقت دارد.
• ماژولار برای آزمایش و سفارشی سازی آسان.

در اینجا قطعات مورد نیاز شما وجود دارد. همه پرونده ها در https://www.thingiverse.com/thing:2976527 ذخیره شده اند

• 1 ea. ، شاسی
• 1 ea. ، پایه بالا
• 2 ea. ، چرخ
• 1 ea. ، بشکه
• 1 ea. ، نگهدارنده سرو

مرحله 3: مونتاژ شاسی قسمت 1

• با قرار دادن مهره های M3 در قسمت ایستاده شاسی شروع کنید. آنها را می توان به داخل فشار داد یا با استفاده از پیچ M3 کشید.
• پله ها را با پیچ M3 و اتصالات الکتریکی رو به انتهای پشت (کوتاهتر) نصب کنید.
• نگهدارنده های باتری را با استفاده از پیچ های سر تخت نصب کنید.

مرحله 4: مونتاژ شاسی قسمت 2

• بشکه ، قطعه بالا و سروو را به همراه پیچ و مهره M3 نصب کنید.
• قطعه بالای ترکیبی را با پیچ M3 روی پله ها نصب کنید.
• یاتاقان فولادی را درون نگهدارنده کاستور قرار دهید و در صورت لزوم آن را با سشوار گرم کنید تا نرم شود.
• با استفاده از پیچ M3 کاستور را روی بدنه نصب کنید.

مرحله 5: مونتاژ چرخ

• گرفتن هاب ها برای گرفتن شفت یک مسئله است زیرا شفت ها 5 میلی متر و توپی (که ادعا می شود 5 میلی متر است) در واقع 6 میلی متر است. استفاده از گشتاور کافی روی پیچ های بست می تواند آنها را از بین ببرد ، بنابراین من ابتدا از یک جفت گیره برای بستن تلرانس استفاده کردم.
• پس از تنظیم تحمل ، هاب را روی محور پله ای بکشید و پیچ های بست را محکم کنید.
• چرخ سه بعدی را روی هاب قرار دهید ، پیچ بزرگ را وارد کرده و محکم کنید.
• O-ring را روی هاب قرار دهید.
• اطمینان حاصل کنید که چرخ بدون تکان خوردن می چرخد. در صورت لزوم تنظیم کنید.

مرحله 6: سیم کشی

اجازه دهید قدرت را از سر راه برداریم تا بتوانیم استپرها را آزمایش کنیم. نیاز داریم:

• سپر پله ای برای اجرای پله ها بین 8 تا 35 ولت نیاز دارد.
• درجه حرارت پله ها 3.4 ولت است ، اما معمولاً توسط 12 ولت هدایت می شوند.
• Bluno (آردوینو) دارای ولتاژ ورودی توصیه شده 7 - 12V است ، یا می تواند مستقیماً از طریق USB 5V تغذیه شود.

ولتاژ اسمی باتری های لیتیوم 3.7 ولت است. اگر سه عدد را در یک سری قرار دهیم ، به ما 3 3. 3.7 ولت = 11.1 ولت و تقریباً 3 3000 3000 میلی آمپر ساعت = 9000 میلی آمپر ساعت می دهد. Bluno احتمالاً فقط 20 میلی آمپر می گیرد ، بنابراین بیشتر تخلیه از پله ها ایجاد می شود که بسته به بار می تواند تا یک آمپر یا بیشتر برسد. این باید ساعت ها به ما زمان اجرا بدهد.

برای آزمایش ، می توانید 12 ولت تنظیم شده روی سپر و USB 5 ولت را به آردوینو وصل کنید. ممکن است سیم کشی باتری ها برای تغذیه هر دو به طور همزمان آسان تر باشد.

• مطابق نقشه ، نگهدارنده های باتری را به طور موازی لحیم کنید.
• آردوینو را با استفاده از پیچ های شماره 2 شماره تشکیل دهید.
• سپر موتور را در بالای آردوینو قرار دهید

• سیم های جک 2.1 میلی متر در 5 میلی متر را که نجات داده اید بردارید و آنها را با سیم های باتری بچرخانید:

  نوار سفید مثبت است ، با سرب باتری قرمز می پیچد

• سرب قرمز را در VCC و سرب مشکی را در GND روی سپر موتور قرار دهید.

مرحله 7: گام به گام

من کمی مشکل داشتم که اطلاعات کافی را جمع آوری کنم تا بتوانم این کار را انجام دهم ، بنابراین امیدوارم این به دیگران کمک کند. سند اصلی مورد نیاز شما در https://www.dfrobot.com/wiki/index.php/Stepper_Motor_Shield_For_Arduino(DRV8825)_SKU:DRI0023 است

سیمهای استپر و منبع تغذیه را به سپر خود وصل کنید:

• 2B آبی
• 2A قرمز
• 1A سیاه
• 1B گرن

طرح ارائه شده برای من کار کرد ، اما خیلی آموزنده نیست. ما باید سرعت و چرخش را کنترل کرده و موتورهای پله ای را در مواقعی که برای صرفه جویی در مصرف برق استفاده نمی کنیم ، رها کنیم.

من یک نمونه اصلاح شده از https://bildr.org/2011/06/easydriver/ پیدا کردم که دارای توابع کمکی است. این فقط یک قدم در هر زمان رانندگی می کند ، اما به شما اطمینان می دهد که ما در مسیر درست هستیم. بعداً کد پیچیده تری خواهیم نوشت.

مرحله 8: سروو

سروو برای بالا بردن و پایین آوردن قلم برای طراحی استفاده می شود.

• بازو را روی هاب قرار دهید و پله را به آرامی خلاف جهت عقربه های ساعت بچرخانید و به سمت پایین نگاه کنید تا به توقف برسد.
• بازو را بردارید و آن را رو به چپ قرار دهید (این حالت پایین است).
• پیچ کوچک تشکیل دهنده نخ را وارد کنید و محکم کنید.
• سروو را در قسمت سوکت با انتهای هاب به سمت بالا وارد کرده و با استفاده از دو پیچ بزرگتر تشکیل نخ ، وصل کنید.

مرحله 9: کالیبراسیون

به دلیل تفاوت در مونتاژ و تراز ، روبات باید کالیبره شود تا بتواند فاصله ها و زاویه های دقیق را حرکت دهد.

• قطر چرخ را از لبه های بیرونی حلقه لاستیکی اندازه بگیرید.
• فاصله بین دو محور را از مرکز حلقه های o در پایین ربات (جایی که با کف تماس می گیرد) اندازه گیری کنید.
• بارگیری طرح کالیبراسیون پیوست شده
• پارامترهای اندازه گیری شده خود را وارد کنید.
• طرح را بارگذاری کنید..

قلم را آماده کنید:

• درپوش را بردارید و یقه قلم را از سمت نوک بکشید.
• قلم را در نگهدارنده با بازوی سروو مستقیم به بالا وارد کنید.
• مطمئن شوید که قلم در این حالت به کاغذ دست نمی زند.
• اگر قلم به شافت متصل شد ، یک پرونده برای ما ارسال کنید تا هرگونه زبری را از بین ببرد و قطر سوراخ را افزایش دهید.

یک مربع بکشید:

• کلید پاور را روی "روشن" بکشید.
• چند ثانیه صبر کنید تا بوت لودر شروع به کار کند.
• بعد از اینکه ربات اولین مربع خود را تکمیل کرد ، قلم را بردارید و ربات را خاموش کنید.

ابتدا پارامتر wheel_dia را تنظیم کنید. طول ضلع مربع را اندازه بگیرید. باید 100 میلی متر باشد:

• اگر فاصله اندازه گیری شده بیش از حد طولانی است ، wheel_dia را افزایش دهید.
• اگر فاصله اندازه گیری شده بسیار کوتاه است ، چرخ دایره را کاهش دهید.

پس از اتمام کالیبراسیون فاصله ، پارامتر wheel_base را تنظیم کنید که بر زاویه چرخش تأثیر می گذارد. روبات را روی یک ورق کاغذ تازه قرار دهید ، آن را روشن کنید و بگذارید هر چهار مربع را بکشد:

• اگر ربات خیلی تند می چرخد (جعبه در جهت عقربه های ساعت می چرخد) ، مقدار پایه چرخ را کاهش دهید.
• اگر ربات به اندازه کافی تند نمی چرخد (جعبه بر خلاف جهت عقربه های ساعت می چرخد) ، مقدار پایه چرخ را افزایش دهید.
• به دلیل اشتباهات گرد کردن در کد پله و شیب در دنده های پله های ارزان قیمت ، هرگز آن را کامل نخواهید کرد ، بنابراین تلاش زیادی را صرف آن نکنید.

مرحله دهم: طراحی

زمان انجام نقاشی است! برای شروع کار ، طرح های پیوست را بارگیری کنید.

مرحله 11: حالا چی؟ برنامه درسی

کار می کند و مربع های زیبایی را ترسیم می کند. حالا سرگرمی شروع می شود.

در اینجا چند منبع برای یادگیری گرافیک لاک پشت وجود دارد.

• https://blockly-games.appspot.com/ (برنامه نویسی را مسدود کنید)
• آموزش TinyTurtle (جاوا اسکریپت)
• کد با آنا و السا از Hour of Code

من همچنین یک دستورالعمل در مورد استفاده از ربات لاک پشت از این منابع آنلاین با ربات لاک پشت ارسال کرده ام. به طور کلی ، هر کد لاک پشت جاوا اسکریپت را می توان در طرح کالیبراسیون چسباند و اجرا کرد. شما می توانید خروجی را ابتدا از طریق رایانه بصورت آنلاین آزمایش کرده و سپس آن را روی لاک پشت خود بارگذاری کنید تا در زندگی واقعی ظاهر شود!

برای دانش آموزان ، چند ایده پروژه وجود دارد:

• ربات خود را برای نوشتن نام خود برنامه ریزی کنید!
• طراحی و چاپ سه بعدی پلاک نام در TinkerCad از یک الگو. می توان آن را در زیر سروو موتور خود وصل کرد.
• با کمی چسب حرارتی و باد کردن به ربات خود شخصیت بدهید. (فقط چرخ ها و چشم ها را از موانع دور نگه دارید).
• از طریق طرح OSTR_eys ، یک الگوریتم برای حرکت در یک اتاق طراحی و آزمایش کنید. وقتی یک چشم چیزی را تشخیص می دهد ، چه می کنید؟ هر دو چشم؟ آیا می توانید تابع تصادفی () آردوینو را وارد کنید.
• بر روی یک کاغذ بزرگ روی زمین یک پیچ و خم بسازید و ربات خود را برای حرکت در آن برنامه ریزی کنید.
• یک پیچ و خم با دیوارها بسازید و یک الگوریتم برای حرکت خودکار در آن طراحی کنید.
• دکمه بین LED ها هنوز مورد استفاده قرار نگرفته است و به پین آردوینو "A3" متصل است. چه کاربردی می تواند داشته باشد؟ برای روشن و خاموش کردن یک LED برای شروع از آن استفاده کنید.
• اگر قسمت بررسی مرحله "سیستم عامل (FW): آزمایش و پلک زدن" را انجام نداده اید ، به عقب برگردید و آن را امتحان کنید.

مرحله 12: اما صبر کنید ، چیزهای بیشتری وجود دارد

اگر دقت کرده اید ، متوجه مربع بشکه شده اید. بر اساس تصادفی عجیب کیهانی ، گچ هنرمند پاستلی به عرض قطر نشانگرهای Crayola است. تنها چیزی که نیاز داریم راهی برای فشار کافی بر گچ است و ما هنرمند پیاده رو هستیم.

شما نیاز خواهید داشت:

• بشکه و قوچ پرینت سه بعدی (https://www.thingiverse.com/thing:2976527)

• گچ ، یا گچ هنرمند مربع پاستلی یا گچ گرد کوچک (نه مواد چرب پیاده رو).

  https://a.co/6B3SzS5

واشرهای 3/4 اینچی برای وزن

مراحل:

• دو فایل پیوست را چاپ کنید.
• سروو و نگهدارنده سرو را بردارید.
• بشکه خوراک مربعی را وصل کنید.
• گچ را به نقطه نزدیک تیز کنید.
• گچ را در بشکه قرار دهید.
• قوچ را در بشکه قرار دهید.
• وزن واشر را روی قوچ قرار دهید.