پایگاه ربات چند منظوره DIY و سپر موتور: 21 مرحله (همراه با تصاویر)

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

سلام به همگی ، اخیراً من روی پروژه های رباتیک با استفاده از آردوینو کار کردم. اما من پایه مناسبی برای کار نداشتم ، نتیجه نهایی عالی به نظر نمی رسید و تنها چیزی که می توانستم ببینم این است که همه اجزای من در سیم پیچیده شده اند. مشکل در عکاسی از هرگونه خطایی که برای همیشه انجام می شد و سیم کشی مجدد و مکرر موارد گاهی اوقات خسته کننده بود. بنابراین تصمیم گرفتم یک ربات چند منظوره به همراه یک راننده موتور بسازم که می توانم اجزای دیگرم را به راحتی بدون ایجاد هرگونه آشفتگی به آن وصل کنم و در صورت هرگونه تغییر آن را به راحتی مونتاژ و از بین ببرم.

اگر مبتدی هستید و می خواهید با روباتیک کار خود را شروع کنید یا حتی زمانی که قصد دارید یک پروژه ربات بزرگتر را در مقیاس کوچک نمونه اولیه کنید ، یک نمونه اولیه همیشه مفید است.

این دستورالعمل کل فرایند آماده سازی پایه اکریلیک شما ، افزودن موتورها ، چرخ ها و همچنین ساخت یک محافظ موتور DIY با ساخت یک PCB دو طرفه در خانه را پوشش می دهد. در پایان یک پروژه اساسی برای بررسی اینکه آیا همه چیز به درستی انجام شده است یا خیر و یک ایده تقریبی در مورد کارهایی که می توانید با ربات خود انجام دهید وجود دارد. پس از ساخت ، می توانید برخی از روبات های اساسی مانند اینها را امتحان کنید:

1. ربات کنترل از راه دور ساده (سیمی)
2. ربات زیر خط
3. جلوگیری از مانع ربات
4. ربات کنترل شده با بلوتوث
5. ربات کنترل از راه دور بی سیم (با استفاده از فرستنده و گیرنده RF / ریموت IR)

این اولین دستورالعمل من است ، بنابراین من را برای اشتباهات ببخشید و از انتقاد سازنده استقبال می شود.

مرحله 1: ابزارها و مواد خود را جمع آوری کنید

از آنجا که این ساختمان دو قسمتی است 1. شاسی و 2. موتور محافظ ، لیست ابزار و قطعات به ترتیب به دو بخش تقسیم می شود.

برای شاسی:

ابزارها:

• دسترسی به دستگاه برش لیزری (می توانید در فضای تولید کننده در نزدیکی آن را جستجو کنید یا به صورت آنلاین ارائه دهندگان خدمات برش لیزری محلی را جستجو کنید)
• پیچ گوشتی
• سیم چین
• آهن لحیم کاری + سیم

قطعات:

• ورق اکریلیک 3 میلی متر (هر رنگ دلخواه شما)
• موتورهای دنده ای (100 تا 200 دور در دقیقه) در 2
• چرخ x 2
• چرخ کاستور x1
• پیچ و مهره M3 * 10 میلی متر x 20 (یا بیشتر در صورت از دست دادن برخی)
• نگهدارنده باتری AA 6 سلولی x 1 (در صورت استفاده از باتری 12 ولت یا بسته li-po نیازی نیست)
• سروو موتور x 1 (اختیاری)
• پیچ و مهره M2 x 25 میلی متر x (برای تعمیر موتورها)
• تغییر وضعیت x 1
• سیم عایق (برای اتصالات)

برای موتور سپر:

ابزارها:

• آهن لحیم کاری + سیم
• اهن
• مته کوچک یا مته دستی
• دستکش لاستیکی دست
• اسکراب فلزی
• یک ظرف پلاستیکی کوچک
• چند متر (برای آزمایش)
• نشانگر دائمی

مواد شیمیایی مورد نیاز:

• پودر FeCl3 یا محلول
• استون یا تینر (همچنین می توانید از پاک کننده رنگ ناخن استفاده کنید)

قطعات:

• تخته روکش مسی دو طرفه
• کاغذ براق یا کاغذ عکس
• سوکت IC 16 پین x 2
• سوکت IC 14 پین x 2
• درایور موتور L293D IC x 2
• 74HC04 NOT Gate IC x1
• خازن های الکترولیتی: 100uf ، 10uf ، 47uf (هر کدام 1 X)
• خازن سرامیکی 0.1uf x 2
• 7805 تنظیم کننده ولتاژ IC x 1
• نوار هدر زنانه پین بلند X 1
• نوار هدر زنانه پین کوتاه x1
• نوار هدر نوار X 1
• بلوک های ترمینال پیچ (2 پین 3.5 میلی متر فاصله) x 6
• LED x 1
• مقاومت (220 اهم تا 330 اهم هر کاری انجام می دهد) x 1

مرحله 2: شاسی

به منظور نصب موتورها ، چرخها ، سنسورها و غیره برای ربات ما به شاسی نیاز داریم که همه چیز را در جای خود نگه دارد و بدنه اصلی ربات باشد. به جای خرید ، تصمیم گرفتم خودم آن را بسازم که بر روی آن می توان قطعات مورد نیاز را به راحتی نصب کرد و هر زمان که لازم بود آن را تغییر داد. من با اکریلیک رفتم تا ظاهری حرفه ای به آن بدهم.

قبل از کشیدن شاسی روی کامپیوتر ، از قلم و کاغذ استفاده کردم و یک طرح خشن با همه اندازه ها و ابعاد کشیدم. برای اولین بار بود که با اکریلیک کار می کردم ، بنابراین در مورد پارامترها و طراحی کمی گیج شده بودم ، اما پس از چند بار تلاش و مراجعه به دستورالعمل ارسال شده توسط "oomlout" ، دیگر کار سختی نبود.

طرح نهایی در Inkscape ساخته شد و برای برش لیزری ارسال شد.

اکنون ، کاری که باید انجام دهید این است که فایل ها را بارگیری کرده و با فرمت ارائه شده توسط سرویس ارائه دهید و برش لیزری را دریافت کنید. فایل '.svg "برای Inkscape و".cdr "برای Corel draw است.

پیوند بارگیری برای InkScape:

برای بارگیری پرونده ها:

مرحله 3: بیایید مونتاژ را شروع کنیم

قطعات برش لیزری و ابزارها و مواد ذکر شده در بالا را جمع آوری کنید.

مرحله 4: ابتدا موتورهای خود را آماده کنید

برای حرکت ربات ما به نوعی محرک نیاز داریم. ما از موتورهای DC با دنده به عنوان محرک استفاده می کنیم.

سیم های دو رنگ مختلف (هر کدام با طول تقریبی 5 تا 6 اینچ) را به موتورها بچسبانید. برای بررسی قطبیت سیم ها را به باتری وصل کرده و چرخش را بررسی کنید. اگر موتورها در جهت مخالف بچرخند سیم ها را عوض کنید.

مرحله 5: زمان "پیچ خوردن" و "پیچاندن" همه چیز است

با قرار دادن صفحات جانبی به صفحه پایه پایین با قرار دادن آنها در شکافها شروع کنید. مهره ای را در شکاف T قرار دهید و پیچ را از سوراخ صفحه پایین وارد کرده و با استفاده از پیچ گوشتی آن را محکم کنید. اطمینان حاصل کنید که خیلی محکم نچسبید ، در غیر این صورت ممکن است اکریلیک را بشکنید. جهت صفحات (سمت موتور به سمت پایین مطابق شکل) را بررسی کنید.

سپس موتورها ، چرخ دنده ، صفحه جلو ، نگهدارنده باتری و در نهایت صفحه بالایی را تعمیر کنید

اگر می خواهید یک سروو موتور بزرگ قرار دهید ، می توانید آن را مستقیماً در شکاف داده شده پیچ کنید یا برای نصب سروو میکرو ابتدا صفحه را برای سروو و سپس سرو موتور را وصل کنید

چرخها را به موتورها وصل کنید

مطابق شکل ، سوئیچ را با بسته باتری وصل کنید و در جای خود پیچ کنید

در نهایت arduino/ arduino mega OR Raspberry pi خود را پیچ کنید

و تموم شدی !!

مرحله 6: محافظ موتور/ مدار راننده موتور

موتورها محرک های ربات هستند که برای کارکردن به قدرت بیشتری نیاز دارند که میکروکنترلر ما قادر به تأمین آن نیست ، بنابراین اتصال مستقیم به آن مطمئناً آن را سرخ می کند. به منظور تأمین قدرت موتورها و کنترل جهت و سرعت آن ، ما به یک H-Bridge نیاز داریم. H-Bridge چیست و چگونه کار می کند؟ من فکر می کنم این ویدیو به س yourال شما پاسخ می دهد: ویدئو (ویدیو مال من نیست)

اگر اعتقاد دارید که همه کارها را خودتان انجام می دهید ، ممکن است به جای خرید یک موتور آماده ، مدار راننده موتور را به تنهایی تنظیم کنید. از آنجا که من از برد آردوینو استفاده می کنم ، تصمیم گرفتم به جای یک تخته شکست ، محافظ موتور بسازم.

مزیت یک سپر نسبت به صفحه شکست این است که به راحتی روی برد برد آردوینو شما متصل می شود ، که باعث صرفه جویی در فضا می شود و سیم کشی به آن آسان می شود و آشفتگی کمتری ایجاد می شود.

من یک PCB دو طرفه (برد مدار چاپی) برای ساخت سپر ساختم ، زیرا یک لایه PCB برای ایجاد همه اتصالات کافی نبود. من از روش "انتقال تونر" برای ساخت PCB استفاده کردم.

اگر نحوه ساخت PCB را نمی دانید ، نگران نباشید ، من تمام مراحل ساخت آن را توضیح خواهم داد.

مرحله 7: طراحی برد مدار خود را طراحی کنید

قبل از ساخت برد PCB سفارشی خود ، باید طرح PCB خود را طراحی کنید. شما می توانید طرح را با استفاده از یک نرم افزار طراحی مناسب PCB طراحی کنید. برای من بهترین نرم افزار طراحی PCB در زیر آمده است.

• Autodesk EAGLE
• انجماد

برای ساخت سپر موتور کافی است فایل های مراحل زیر را بارگیری کرده و دستورالعمل ها را دنبال کنید.

مرحله 8: چاپ طرح PCB شما

از آنجا که ما در حال ساخت PCB دو طرفه هستیم ، به دو لایه نیاز داریم. 1. لایه بالا 2. لایه پایین.

فایلهای pdf را بارگیری کرده و آنها را جداگانه در هر کاغذ گلاسه چاپ کنید (کاغذ مجله نیز انجام می شود) ، با استفاده از چاپگر لیزری.

چاپگرهای جوهر افشان کار نمی کنند ، زیرا جوهر آن در آب محلول است ، بنابراین جوهر خود را روی برد PCB منتقل نمی کند.

نکات:

• قبل از چاپ ، چاپگر خود را روی وضوح بالا تنظیم کنید
• قبل از چاپ گزینه اندازه واقعی را انتخاب کنید

چرا برای ساخت PCB به کاغذ و جوهر نیاز داریم ؟؟

همانطور که قبلاً ذکر شد ، روشی که برای ساخت استفاده می شود انتقال تونر نامیده می شود.

چگونه کار می کند:

1. ابتدا با استفاده از چاپگر لیزری ، طرح تخته خود را روی کاغذ براق می گیرید.
2. تونر مورد استفاده در چاپگر چیزی نیست جز پلاستیک ، که ذوب شده و به کاغذ شما می چسبد.
3. اکنون ، تونر را با استفاده از آهن روی تخته مسی خود منتقل می کنید ، یعنی تونر را دوباره ذوب کرده و به مس می چسبد.
4. جوهر به عنوان لایه محافظ برای پوشاندن قسمت مسی که نباید حک شود ، عمل می کند.
5. از آنجا که محلول اچ فقط با فلز کار می کند و نه با جوهر ، شما جوهر را به سمت مس PCB منتقل می کنید تا الگوی خاصی روی برد PCB شما حک شود و قسمت جوهر آن کار نکند.

مرحله 9: مس خود را بریده و تمیز کنید

• مدار چاپی خود را بردارید و نقاطی را روی تخته مشخص کنید تا خطوط را بکشید و برش دهید. برای برش می توانید از Dremel یا Hacksaw استفاده کنید.
• پس از برش ، تخته را با مقداری صابون و یک اسکرابر فلزی تمیز کنید تا تخته زیبا و براق به نظر برسد.

تمیز کردن تخته لایه اکسید ، خاک و چربی روی آن را از بین می برد و لایه جدیدی از مس را که تونر می تواند محکم روی آن بچسبد ، نمایان می کند.

مرحله 10: انتقال تونر به برد

1. هر لایه (آینه پایین یا بالا) چاپ را بردارید و آن را روی روکش مسی با طرف چاپ شده رو به پایین قرار دهید.
2. صفحه و چاپ را تراز کنید. برای اتو کشی طرح چاپ مدار چاپی خود روی برد از اتوی لباسشویی استفاده کنید.
3. اتو کردن طرح چاپ شده ، جوهر را از کاغذ به برد PCB منتقل می کند.

نکات:

• آهن خود را روی بالاترین درجه حرارت (برای کاغذ ضخیم) یا متوسط قرار دهید
• برای تأمین حرارت ثابت ، آهن را روی تخته بگذارید و حدود 1 تا 2 دقیقه روی آن کمی فشار دهید.
• آهن را به آرامی روی کاغذ برای حدود 2-3 دقیقه حرکت دهید.
• اطمینان حاصل کنید که گرمای مناسب در گوشه ها و کناره ها اعمال می شود

کل فرایند باید حدود 5 تا 6 دقیقه طول بکشد (بسته به ضخامت کاغذ و درجه حرارت می تواند بیشتر یا کمتر باشد).

مرحله 11: برداشتن کاغذ تخته

پس از عملیات حرارتی ، تخته را در ظرفی با مقداری آب لوله کشی به مدت 5-7 دقیقه خیس کنید. حتماً منتظر بمانید تا کاغذ روی صفحه خیس شود ، سپس آن را به آرامی مالش دهید تا جوهر در حالی که کاغذ را از روی آن می مالید پاک نشود. تخته

مرحله دوازدهم: لایه دوم

اکنون زمان ساخت لایه دوم است. از آنجا که یک PCB دو طرفه است ، لایه بالایی و لایه زیرین باید کاملاً تراز شوند ، در غیر این صورت نتایج نامطلوب خواهد بود. برای اتصال دو لایه از ویاس استفاده می شود.

تولیدکنندگان PCB دارای ماشین هایی هستند که می توانند دو لایه را دقیقاً تراز کنند. اما چگونه می توانیم چنین کار دقیقی را در خانه انجام دهیم؟ بنابراین به ترفندی رسیدم که می تواند این مشکل را حل کند. برای تراز کردن دو لایه مراحل زیر را دنبال کنید:

1. با استفاده از لایه اول به عنوان مرجع ، گوشه های PCB خود را سوراخ کنید.
2. لایه دوم را بگیرید و در همان مکانی که برای لایه قبلی انجام داده اید ، سوراخ هایی ایجاد کنید.
3. صفحه و چاپ را طوری تراز کنید که نور از همه سوراخ ها عبور کند.
4. دو طرف را با استفاده از نوار ماسک بچسبانید و عملیات حرارتی مشابه را انجام دهید. تخته را در آب خیس کرده و کاغذ را بردارید

مرحله 13: رفع آهنگ ها

گاهی اوقات تونر به درستی به برد منتقل نمی شود ، که منجر به برخی از اتصالات ناقص می شود.

برای رفع این مشکل ، یک نشانگر دائمی برجسته بردارید و آهنگهای ناقص را ترسیم کنید.

مرحله 14: حک کردن تخته

انواع مختلفی از محلول اچ وجود دارد ، اما رایج ترین آنها کلرید فریک است. می توانید آن را به صورت پودر یا محلول تهیه کنید.

برای تهیه محلول:

1. یک ظرف پلاستیکی با مقداری آب بردارید. (حدود 1.5 فنجان).
2. 2-3 قاشق غذاخوری FeCl3 به آن اضافه کنید و خوب هم بزنید. (همیشه با هم زدن ملایم اسید را به آب اضافه کنید)

هنگام کار با مواد شیمیایی ، حتماً دستکش بپوشید و در محلی با تهویه مناسب باشید.

تخته را حدود 20 تا 30 دقیقه در محلول قرار دهید. پس از حدود 20 - 30 دقیقه آن را از ظرف خارج کنید ، برای مدت طولانی باقی می ماند و منطقه محافظت شده با جوهر را حک می کند ، بنابراین لطفاً پس از اتمام آن را بردارید.

بعد از اچ کردن تخته را با آب بشویید.

مرحله 15: تونر را بردارید

برای برداشتن تونر می توانید از استون یا تینر استفاده کنید (پاک کننده رنگ ناخن نیز مفید است). از پنبه یا پارچه مرطوب استفاده کنید و آن را با تینر/استون خوب خیس کنید. تونر را بکشید و تخته را با آب تمیز کنید.

و شما دم خانه خود را "دو طرفه PCB".

مرحله 16: حفر سوراخ ها

با استفاده از یک مته عمودی کوچک یا یک مته دستی سوراخ ها را سوراخ کنید.

از مته 1 میلی متری برای سوراخکاری پایانه های پیچ و تنظیم کننده ولتاژ و بیت دیگر از 0.8 میلی متر برای سایر سوراخ ها استفاده کنید

گرد و غبار را پس از حفاری تمیز کنید.

مرحله 17: زمان لحیم کاری است

قبل از لحیم کاری اطمینان حاصل کنید که طرح مورد نظر را به عنوان مرجع و محل قرارگیری قطعات را با خود داشته باشید. شروع به لحیم کاری ویاس با عبور یک سیم از سوراخ ها و لحیم کاری در دو طرف ، سیم اضافی را قطع کنید. قبل از لحیم کاری بقیه اجزاء از یک دستگاه چند متری استفاده کنید و تداوم مسیرهای لایه بالا و پایین را بررسی کنید و همچنین بعد از لحیم کاری هرگونه شورت را بررسی کنید."

بقیه قطعات را لحیم کنید. مطمئن شوید که قطبیت و محل قرارگیری قطعات را بررسی کنید.

مرحله 18: مدار را بررسی کنید

قبل از قرار دادن IC ها در پریزهای خود و تغذیه مدار ، مطمئن شوید که هیچ شورت وجود ندارد و ولتاژ را در پین های مربوطه بررسی کنید. اگر همه چیز خوب است ، IC ها را قرار دهید و مدار را تغذیه کنید.

مرحله 19: نصب و آزمایش درایور موتور

سپر به خوبی روی برد آردوینو شما قرار می گیرد و مدار بررسی می شود ، بنابراین تغذیه آن مشکلی نخواهد داشت.

قبل از آزمایش اجازه دهید ساختار و ویژگی های سپر موتور را بررسی کنیم.

ساختار و ویژگی ها:

• از دو IC L293D H-Bridge برای کنترل چهار موتور استفاده می کند.
• آی سی اینورتر 74HC04 برای کاهش تعداد پین های مورد استفاده برای کنترل پل های h.
• یک ریل جداگانه +5V و GND.
• پین برای نصب 4 سرو موتور با ریل قدرت جداگانه
• برای تنظیم مجدد برد تغییر دهید
• تعداد پین های دیجیتالی حتی پس از کنترل 4 موتور باقی مانده است: 6 عدد (2 تای آنها به صورت PWM)

آزمایش مدار:

دو موتور را به خروجی ترمینال پیچ M1 و M2 وصل کنید ، بلوز را وصل کرده و مدار را با استفاده از منبع تغذیه DC 9-12V وصل کنید (برای قطبیت و اتصالات به نمودار مراجعه کنید). پس از بارگذاری طرح TEST روی برد آردوینو ، سپر موتور را وصل کرده و منبع تغذیه را روشن کنید.

برای آزمایش درایور موتور دوم ، موتورها را به M3 و M4 وصل کنید و شماره های پین را با این موارد در کد جایگزین کنید

• چپ = 3
• LeftPin = 2
• راست = 5
• راست پین = 6

مرحله 20: اجازه دهید حرکت کند

وقت آن است که ربات خود را زنده کنید

اکنون شما یک ربات با تمام اجزای لازم نصب کرده اید ، بیایید یک پروژه ساده با استفاده از آن بسازیم تا بدانید چقدر سریع می توانید هر چیزی را در چند دقیقه بدون هیچ زحمتی و آشفتگی نمونه اولیه کنید.

روبات اجتناب از موانع بهترین راه برای شروع خواهد بود. پس بیایید آن را بسازیم.

قطعات مورد نیاز:

1. سنسور اولتراسونیک HC -SR04
2. سروو موتور میکرو (در صورت عدم نصب)
3. برخی از سیم ها

اتصالات:

• پین Vcc و GND سنسور را به ترتیب به +5V و GND وصل کنید
• پین Trigger را به A1 و پین Echo را به A2 در آردوینو وصل کنید
• بلوز J5 را روی سپر قرار دهید و سروو را به پین 10 روی ریل سروو وصل کنید (به نمودار مراجعه کنید)
• سنسور را روی سروو نصب کنید

طرح زیر را روی برد آردوینو خود بارگذاری کنید و تماشا کنید که ربات شما از موانع جلوگیری می کند.

بنابراین شما یک روبات ساده خودکار را در عرض چند دقیقه ساختید.

مرحله 21: پایان

تموم شدی !

از بازی با ربات خود لذت ببرید و با آن پروژه های سرگرم کننده بسازید. انواع مختلفی از سنسورها و تابلوهای توسعه وجود دارد که استفاده و درک آنها آسان است ، از آنها استفاده کنید تا حرکت را به روشی که می خواهید انجام دهید.

و اگر شما در زمینه رباتیک تازه کار هستید ، به شما توصیه می کنم برخی از پروژه های اساسی ارائه شده در قسمت مقدماتی را امتحان کنید.

این برای این دستورالعمل است. امیدوارم براتون جالب بوده باشه

اگر در مورد ساخت و ساز شک و تردید دارید ، می توانید آن را بپرسید. ممنون از ملاحظه تان:)