Hoe om die ProtoBot te bou - 'n 100% oopbron, super -goedkoop, opvoedkundige robot: 29 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Die ProtoBot is 'n 100% oop bron, toeganklik, super goedkoop en maklik om te bou robot. Alles is open source-hardeware, sagteware, gidse en kurrikulum-wat beteken dat almal toegang het tot alles wat hulle nodig het om die robot te bou en te gebruik.

Dit is 'n uitstekende manier om die basiese beginsels van soldeer, elektriese ingenieurswese en programmering te leer.

Hierdie instruksies dek hoe u een bou, van die kaal bord, komponente en 3D -gedrukte stukke tot 'n volledig saamgestelde (en hopelik funksionele!) ProtoBot.

(As u meer wil leer oor die ProtoBots in die algemeen en/of die ProtoBot -projek, besoek https://theprotobotproject.wordpress.com, of die ProtoBots Github, op

U kan ook 'n PDF -weergawe van hierdie gids vind op

Stap 1: Benodighede: Onderdele

As u gereed is om aan die gang te kom, is dit wat u nodig het. Hoeveelhede is vir 1 robot.

Onderdele: (skakel 1 is eBay, nommer 2 is AliExpress, gewoonlik goedkoper)

• 2 x N20 -ratmotors, 300 omw / min, 12V (skakel, skakel)
• 1 x Arduino Nano (skakel, skakel)
• 2 x plastiekwiele, 39 mm, 3 mm gat (lot van 10: geel skakel, geel skakel, pienk skakel)
• 2 x tasbare grensskakelaars (skakel van 10 stukke)
• 2 x 220 Ohm weerstande (100 stukke: skakel, skakel)
• 4 x 10K weerstande (100 stukke: skakel, skakel)
• 1 x L293D -motorbestuurder (skakel, skakel)
• 2 x TCRT5000L IR -sensor (10 stukke: skakel, skakel)
• 7 x DuPont vroulike-vroulike drade (40 stukke: skakel, skakel)
• 1 x 9V batteryklem (10 stukke: skakel, skakel)
• 18 x manlike koppenne (200 stukke: skakel, reeds gebuig 90 grade skakel)
• 32 x kopstukke vir vroue (400 stukke: skakel, skakel)

Die hoeveelhede is slegs van toepassing op aanbiedings waar 'n enkele item verkoop word (Arduinos en motors), aangesien al die ander in grootmaat is en u ekstra sal hê. As die aanbiedings die hoeveelheid wat nodig is, oorskry, veroorsaak dit gewoonlik dat dit goedkoper is om in grootmaat te koop as enkele items. Ek kla nie!

Nog iets: alles kom hier uit China, en daarom neem die aflewering gewoonlik 'n maand, en soms twee in uiterste gevalle. Ek het egter nooit iets gehad wat uiteindelik nie opgedaag het nie.

Stap 2: Benodighede: onderdele (die res)

Maar wag! Daar is meer!

U benodig nog 'n paar dele, naamlik die 3D -gedrukte onderdele, die printplaat, die battery en die "Hook and Loop Fastner" (soos klittenband byvoorbeeld) vir die battery.

• Hook and loop fastner (eBay Link, een meter van die goed)
• Battery (eBay -skakel, maar koop dit net by die winkel)

3D -gedrukte onderdele:

• STL -lêers is op
• As u gaan druk, verander die grootte daarvan na 105% en verander die vulsel na 30%. Geen steun is nodig nie, jy bepaal of jy 'n vlot nodig het. Antennas pas dalk makliker op die stampsensors as dit 'n bietjie groter is.

Kringbord:

As u dit self wil probeer ets, gaan voort. Alles wat u nodig het, is op

Wat ek gedoen het (Die makliker manier, as u nog nie die goed het nie):

• Ek het www.pcbway.com gebruik, en hulle laat jou 5 stukke doen vir $ 5, sonder versending. As ons ongeveer 20 stukke vir STEM -kampe maak, kos dit ongeveer $ 24, aflewering ingesluit.
• Skep 'n rekening met hulle, laai die gerber -lêer zip op, en hulle sal u die gewenste aantal borde kry.

Stap 3: Benodighede: gereedskap

Dit is moontlik al dinge wat u het, maar ek sal in elk geval hierheen verwys.

Gereedskap: (skakels na Amazon)

• Soldeerbout ($ 7 op Amazon, maar ons het dit in kampe gebruik, en ek is baie beïndruk dat dit beter is as die 25 $ Wellers wat ons het.)
• Soldeer (kom met die yster van $ 7, dus u het dit nie nou nodig nie, maar dit sal u vir ewig hou)
• Helpende hande (nie nodig nie, ek het nog nie vir myself gekoop nie, maar dit maak die lewe beslis makliker)
• Soldeersuiker (regtig nuttig as dit nie verstop is nie)
• Koperwolreiniger (om u ystertip in 'n goeie toestand te hou)
• Soldeerbouthouer (sodat u nie per ongeluk u arm op die strykyster lê nie)
• Wire Clippers (u benodig dit)
• Wire Strippers (jy kan sonder, maar dit maak die lewe baie makliker)
• Naaltang (nie absoluut nodig nie, maar lekker)
• Warmtemperatuurlijmpistool en -gom (CA -gom of iets anders kan ook werk)

Die konserwatiewe besteder skud moontlik sy of haar kop oor hierdie groot hoeveelheid gereedskap wat aangekoop moet word, maar hou in gedagte: elkeen van hierdie gereedskap, as dit behoorlik versorg word, sal jare duur en kan ook vir 'n verskeidenheid dinge gebruik word klein robotte maak. (Dit gesê, ek voel jou!)

Stap 4: Motor- en stampsensormontering: Sny, strook en blikdrade

Kom ons begin met die drade vir die stampsensors en motors. U moet 'n soldeerbout en 'n werkplek vir soldeerwerk inrig, en u wil moontlik ventilasie hê. 'N Klein waaier met 'n lae spoed is lekker.

1. Skei 2 stelle van 4 drade van u vroulike na vroulike springers.
2. Gebruik jou draadknipers om dit in die middel van elke stel te sny.
3. Gebruik u strippers om ongeveer 5MM of 1/4de isolasie van die drade se punte af te trek.
4. Skei die draadpunte, en draai dan die individuele koperdrade om hulle netjies te hou.
5. Maak elke draadkant vas deur u geblikte yster bo -op die draad vas te hou terwyl u die draad op u soldeer aanbring.

As u klaar is, moet u 4 stelle elk van 2 drade hê, met 2 vertinde drade aan die een kant en 2 vroulike verbindings aan elke kant.

Stap 5: Motor- en stampsensormontering: soldeermotors en sensors

Hou jou soldeerbout aan, want ons is nog nie heeltemal klaar nie …

1. Buig die blikkies vir elke stel drade 180 grade uitmekaar.
2. Steek die draadpunte in die verbindingsblaaie op die motors en stampsensors, soos op die foto's getoon.
3. Beveilig die motors en sensors op een of ander manier.
4. Met behulp van u geblikte yster, soldeer die drade aan die verbindingsblaaie.

Stap 6: IR Sensor -samestelling: Sny, strook, en blik

As u motors en stampsensors klaar is, is dit tyd om na die IR -sensors te gaan.

• Skei 'n stel van 3 vroulike-vroulike drade.
• Sny hulle in die helfte.
• Trek ongeveer 5 mm of 1/4 duim isolasie van die ente af.
• Maak die drade vas deur dit op u soldeer te hou en dan u geblikte yster aan te bring.

As u klaar is, moet u 2 stelle van 3 drade hê met die vroulike verbindings aan die een kant, en gebinde draadpunte aan die ander kant.

Stap 7: IR -sensormontering: berei sensors voor

Dit is waarskynlik die moeilikste soldeer wat u moet doen. Vat jou tyd!

1. Gebruik u knippers om die ekstra leidings af te sny en laat ongeveer 5 mm of 1/4 duim bloot aan die plastiekliggaam van die sensor.
2. Bepaal die oriëntasie van u sensor op grond van die prentjie.
3. Buig die GND -kabel vir die blou LED om die GND -kabel van die Black LED te kontak.
4. Beveilig die sensors en gebruik dan u soldeerbout om 'n soldeerbinding te maak tussen die GND -leidings wat u gekoppel het.

Stap 8: IR -sensormontering: soldeerdrade

Nou is ons gereed om die drade aan die IR -sensors te koppel.

1. Skei die draadpunte, sodat die individuele drade ongeveer 2,5 cm of 1 duim geskei is.
2. Begin soldeer die drade, in volgorde, aan elk van die 3 leidings van die sensor.
3. As u maskeerband soos ek gebruik, draai die sensor om en soldeer aan die ander kant as u met die een kant klaar is.

Nota: Aangesien die DuPont -drade ewekansig gekleur is, is dit nie maklik om by 'n kleurkonvensie te hou nie, dus ek beveel aan om dit konsekwent tussen sensorpare te hou. Ek probeer dit gewoonlik in volgorde doen, met GND, Sense en dan +5V, met die donkerste eindkleur GND.

Stap 9: Monteer die batterykabel

Laastens, maar nie die minste nie, moet ons die batterykabel saam soldeer.

• Kry u laaste 2-pen mannetjie-kopstukke, en druk dan die plastiekverdeler tot ongeveer in die middel van die penne.
• Buig met 'n tang die een kant in 'n hoek van 90 grade.
• Beveilig dit op een of ander manier (ek het 'n stuk skuim gebruik, en dan plakband bygevoeg om die kopstukke op hul plek te hou wanneer die skuim gesmelt het).
• Maak elke pen vas, sodat dit maklik is om die drade vas te maak.
• Om seker te maak dat die polariteit korrek is (rooi = +, swart = -), soldeer die batteryaansluiting aan die penne.

(As u batteryverbindings nie vooraf gestroop en geblik word nie, moet u dit doen.)

Agterna kan dit 'n goeie idee wees om 'n klein stukkie hitte-krimpbuis oor die las tussen die drade en koppenne te plaas.

Stap 10: Neem 'n blaaskans

Noudat u die sensors en motors voltooi het, is dit 'n goeie idee om 'n blaaskans te neem. Ek het baie onderdele vir die ProtoBots bymekaargemaak, en ek moet nog steeds af en toe breek.

Terwyl u 'n blaaskans neem, gebruik die geleentheid om al die stukkies metaal- en draadisolasie op u werkruimte skoon te maak. Asem dan vars lug en drink 'n lekker drankie van iets verfrissend.

As u genoeg verfris voel, kan u voortgaan!

Stap 11: Monteer Arduino

Laat ons aangaan, begin met die samestelling van die Arduino.

• Haal die Arduino uit die plastieksak waarin dit gekom het
• Soek die twee kopstukke van 15 penne en steek dit met die kort kant na bo in die Arduino, soos getoon.
• Plaas die arduino in 'n bord om seker te maak dat die koppe tydens die soldering in die regte hoek bly.
• Soldeer elke pen aan die Arduino aan die hoeke.

As u klaar is, kyk of soldeer twee penne oorbrug. Om oortollige soldeersel te verwyder, smelt dit in die middel met u yster en sleep dit dan van die penne af. As dit nie werk nie, probeer om die oormaat met u soldeersuig op te suig.

U sal sien dat ek nie die stel van 6 penne gesoldeer het nie- dit is die ICSP-penne wat gebruik word om dit sonder die USB te programmeer. Ons het dit nie nodig vir die ProtoBot nie, maar u kan kies om dit in te soldeer as u wil.

Stap 12: Monteer die bord: versamel onderdele

U moet al die onderdele hê wat u vir die bord nodig het, maar neem 'n rukkie om dit in die hoeveelhede wat u benodig, in te samel.

• 1 x ProtoBotBoard
• 1 x saamgestelde Arduino Nano
• 2 x 220 ohm weerstande
• 4 x 10K weerstande
• 1 x 14 penlengte van manlike koppenne
• 2 x 15 penlengte van vroulike koppenne
• 1 x 2 penlengte van vroulike koppenne
• 1 x L293D -motorbestuurderskyfie

Om die vroulike kopstukke te sny, gebruik ek die draadknippers en plak dit op 'n ekstra pen vas. U moet 'n pen opoffer vir elke snit, maar u moet in elk geval baie oor hê.

Stap 13: Monteer die bord: soldeer -vroulike kopstukpenne

U kan die vroulike kopknoppies oorslaan as u wil, maar dit maak dit maklik om die Arduino te hergebruik of op te los as iets verkeerd loop.

1. Steek die Arduino in die vroulike koppenne. (In hierdie geval gebruik ons dit net om dit in lyn te hou)
2. Steek die Arduino/kopstukpen in die bord en bevestig dit aan die bord.
3. Begin by die hoekpenne en soldeer die vroulike koppenne aan die bord.

Stap 14: Monteer die bord: soldeermotorbestuurderskyfie

Tyd om die motorbestuurder te soldeer!

1. Steek die motorbestuurder in die bord, met die kerf bo -op die chip in lyn met die gaping in die buitelyn op die bord.
2. Maak dit vas met 'n paar maskeerband.
3. Soldeer elke pen, begin met die in die hoek en gaan dan voort met die res.

Stap 15: Monteer die bord: soldeer 10K weerstande

As u klaar is met die motorbestuurder, gaan ons oor na die 10K -weerstande.

1. Soek vir u 4 10K weerstande. Hulle kan blou of bruin wees, maar in elk geval moet hulle ooreenstem met kleurbande in die diagram.
2. Buig die leidings op elke weerstand teen 'n hoek van 90 grade na onder.
3. Plaas elk van die 4 weerstande in die plekke gemerk "10K" op die bord.
4. Gebruik maskeerband om dit aan die bord vas te maak (of buig net die drade, maar maskeerband werk beter).
5. Soldeer elkeen en wees versigtig om nie die ander gate om hulle te vul nie.
6. As u klaar is, knip u die ekstra kabel bo die soldeerverbinding af en verwyder dan die maskeerband.

Nota: ek het selde probleme hiermee gehad, maar soms kan snitte na die soldeer spore op die bord breek, wat gewoonlik nie herstelbaar is nie. Pas jou op!

Stap 16: Monteer die bord: soldeer die 220 Ohm weerstande

Laat ons nou die weerstand van 220 ohm doen.

1. Soos met die 10K -weerstande, kan die 220 bruin of blou wees, maar maak seker dat hulle by die kleurbande pas, soos in die diagram getoon.
2. Buig die leidings teen 90 grade en plaas dit dan in die kolle gemerk "220".
3. Maak dit vas met maskeerband, of buig die leidings.
4. Soldeer die leidrade in die bord.
5. As u klaar is, knip u die drade en verwyder die maskeerband.

Stap 17: Monteer die bord: Sensorkoppenne

Kom ons gaan na die opskrifte om die sensors aan te sluit.

1. Verdeel jou stel mannetjieskoppe van 14 penne in 4 x 2-pen lengtes en 2 x 3-pen lengtes.
2. Gebruik maskeerband om die kopstukke met die kort kant na onder vas te maak in die kolle van die borde gemerk "BL", "BR" (2-pen lengtes) en "IRR" en "IRL" (3-pen lengtes). U het nog 2 stelle 2-pen lengtes oor, moenie eers bekommerd wees nie.
3. Soldeer die penne vas aan die onderkant van die bord. Ek het die 2-pen en 3-pen lengtes afsonderlik gedoen, maar u kan dit almal saam doen.
4. Verwyder die maskeerband

Stap 18: Monteer die bord: motorkoppenne

Onthou u die twee ekstra 2-pins koplengtes? Ons gaan dit gebruik om die motors aan te sluit.

1. Buig die langer kant van die leidings met 'n tang in 'n hoek van 90 grade.
2. Plaas dit in die kolle op die bord gemerk "MR" en "ML".
3. Maak dit vas met maskeerband.
4. Soldeer hulle op hul plek en verwyder dan die maskeerband.

Stap 19: Monteer die bord: batteryaansluiting

Amper klaar! Ons hoef net die batteryaansluiting by te voeg.

1. Kry u 2-pen lengte vroulike koppenne en steek dit in die plek op die bord gemerk "Bat.".
2. Bevestig dit met 'n stuk maskeerband.
3. Soldeer die penne in die bord en verwyder dan die maskeerband.

Stap 20: Monteerbord: kontroleer alles

Kyk eers na die bord en maak seker dat alles is hoe en waar dit moet wees.

Kyk vir:

• Soldeerbrue (as soldeer twee penne aan mekaar verbind)
• Dinge wat op die verkeerde manier of op die verkeerde plek geplaas is
• Onbehoorlik gekoppelde/gesoldeerde penne

Soldeerbrue is maklik om op te los, gebruik net 'n soldeersuig en 'n warm strykyster om van die ekstra ontslae te raak.

Dinge wat op die verkeerde manier gesoldeer is, moet ont-soldeer en op die regte manier teruggesit word. Dieselfde prosedure as die verwydering van brûe, doen dit met elke pen op alles wat u moet verwyder.

Stap 21: Neem 'n blaaskans

Teen hierdie tyd het jy 'n rukkie gesoldeer. Dit kan 'n goeie idee wees om 'n blaaskans te neem, 'n vars asem te haal en die nekspiere te rek.

Terwyl u daarmee besig is, kan u die soldeerstowwe skoonmaak en u strykyster weggooi en u warm lijmpistool daaruit sit om op te warm.

Stap 22: Robotmontering: versamel onderdele

Nou is u gereed om die ProtoBot te monteer!

Laat ons seker maak dat u die onderdele het wat u benodig.

• 1 x ProtoBotBoard met Arduino Nano ingevoeg
• 1 x 3D -gedrukte basis
• 2 x 3D -gedrukte antenna -onderdele
• 4 x 3D -gedrukte bordsteun
• 2 x stampsensors
• 2 x IR -sensors
• 2 x N20 -ratmotors
• 2 x 39MM plastiekwiele (binnegat 3 mm in deursnee)
• 1 x batteryaansluiting
• 1 x 9V battery
• 1 stel Hook and Loop Fastner (soos klittenband), gesny tot ongeveer die lengte van die 9V -battery

U benodig ook 'n warm lijmpistool en gom, verkieslik hoë temperatuur.

Stap 23: Robotmontering: gommotors

Kom ons begin met die motors

• Gooi 'n bietjie warm gom in die motorhouers.
• Plaas die motors in die houers, met die drade agteruit die robot.

Let wel: wees versigtig dat daar nie warm gom in die gebied kom waar die ratkaste kom nie, dit word gom en werk nie. Ek plaas gewoonlik 'n bietjie gom op die punte van die motorhouers wat die naaste aan die middel van die robot is, om te verseker dat dit nie na die ente beweeg waar die ratkas is nie.

Stap 24: Robotmontering: stampsensors

Kom ons doen nou die stampsensors.

• Plaas u antenna op 'n stampsensor, soos aangedui.
• As u dit aan het, kan u 'n bietjie warm gom byvoeg om dit vas te maak, as u wil.
• Plaas warm gom op elke stamp sensorplatform op die basis.
• Druk die stampsensors vas en maak seker dat hulle in lyn is met die rande van die platform.

Nota: Afhangende van hoe goed u drukker werk, kan die antenna moeilik wees om aan te trek. Pasop dat u nie die stampsensors in die bed lê nie, of dit breek. (Daarom help dit baie om dit 'n bietjie groter te druk)

Stap 25: Robotmontering: IR -sensors

EyeR -sensors! (Hehe, Geddit? Oké, oké, nou stop die oog)

• Plaas 'n bietjie gom bo -op die IR -sensorhouers.
• Buig die drade van die IR -sensors uit die pad en steek dit dan in die houers, sodat die bokante 'n bietjie uitsteek.

Stap 26: Robotmontering: Heg bord aan

Laat ons die bord nou aan die robot heg.

• Berei u 4 printplaatsteunen voor.
• Plaas 'n bietjie warm gom op elke hoek van die bord.
• Plak die bordsteun aan elke hoek vas.
• As u klaar is, plaas 'n bietjie warm gom op elke steun.
• Bevestig die bord aan die robotliggaam, met die motorbestuurder en penne na agter, en sensorverbindingspenne aan die voorkant.

Stap 27: Robotmontering: Koppel drade, voeg wiele by

Kom ons verbind al die sensors en motors.

• Haal die drade van die stamp- en IR -sensors af en voer dit deur die gat in die robotbasis.
• Steek die linkermotor in die poort met die naam "ML"
• Steek die regte motor in die poort met die naam "MR"
• Bevestig u wiele aan die motors.
• As hulle pienk is, het hulle 'n "D" -vormige gat wat in lyn moet wees met die plat plek op die motoras.
• As hulle geel is, kan hulle egter aangaan, maar u sal waarskynlik gom wil byvoeg om seker te maak dat hulle nie net draai nie.
• Koppel die linker en regter stampsensors in hul onderskeie poorte, gemerk "BL" en "BR". Die volgorde van die drade maak nie hier saak nie.(Let daarop dat die sensor aan die regterkant nie by die regte poort aansluit nie, want die antenna is eintlik aan die linkerkant.)
• Bepaal watter drade op u IR -sensors is, gebaseer op die diagram en watter drade waar is, en steek dit dan in die regte penne op die bord, gemerk PWR, IN en GND. (Regter sensor in "IRR", linker sensor in "IRL").

Stap 28: Robotmontering: Heg 9V -battery aan

Nou heg ons die battery aan.

• Kry u haak -en -lus -sluiting (IE, klittenband) en sny 'n stuk aan elke kant ongeveer so lank as die battery.
• Bevestig die een kant aan die onderkant van die basis, waar die battery gaan.
• Bepaal hoe die battery gaan sit, gebaseer op die rigting van die drade wat van die batterykabel kom, en bevestig dan die haak en lus (IE, Velcro) sodat dit reg pas. (Sien foto's. Dit maak nie te veel saak as u dit nie korrek georiënteer het nie.)
• Voer die draad van die battery deur die gat in die basis.

Stap 29: klaar

Steek die battery in! As daar geen magiese rook ontsnap nie, is dit goed!

Die volgende stap is om dit te programmeer, maar ons behandel dit in 'n ander instruksies. (Sal hier skakel, sodra ek klaar is)

As u ongeduldig is, nie kan wag nie en weet hoe u Arduino Libraries moet gebruik, kan u die biblioteek hier vind:

As u meer wil leer oor die ProtoBots in die algemeen en/of die ProtoBot -projek, besoek https://theprotobotproject.wordpress.com, of die ProtoBots Github, op