Tekenrobot vir Arduino: 18 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Nota: ek het 'n nuwe weergawe van hierdie robot wat 'n printplaat gebruik, makliker is om te bou en IR -hindernisopsporing het! Kyk hier na

Ek het hierdie projek ontwerp vir 'n werkswinkel van 10 uur vir ChickTech.org wie se doel is om tienervroue bekend te stel aan STEM-onderwerpe. Die doelwitte vir hierdie projek was:

• Maklik om te bou.
• Maklik om te programmeer.
• Het iets interessants gedoen.
• Lae koste sodat deelnemers dit huis toe kan neem en kan aanhou leer.

Met hierdie doelwitte in gedagte, was hier 'n paar ontwerpkeuses:

• Arduino -versoenbaar vir maklike programmering.
• AA -batterykrag vir koste en beskikbaarheid.
• Stapmotors vir akkurate beweging.
• 3D gedruk vir maklike aanpassing.
• Penplot met Turtle -grafika vir interessante uitvoer.
• Open Source, sodat u een van u eie kan maak!

Hier is die robot wat die naaste gekom het aan wat ek wou doen: https://mirobot.io. Ek het nie 'n lasersnyer nie, en versending vanuit Engeland was verbode. Ek het wel 'n 3D -drukker, so ek dink u kan sien waarheen dit op pad is…

Moenie toelaat dat die gebrek aan 'n 3D -drukker u afskrik nie. U kan plaaslike stokperdjies vind wat bereid is om u te help op www.3dhubs.com

Dit het baie werk geverg, maar ek is tevrede met hoe dit afgeloop het. En ek het nogal geleer in die proses. Laat weet my wat jy daarvan dink!

Stap 1: Onderdele

Daar is 'n aantal maniere om robotte aan te dryf, aan te dryf en te beheer. U het moontlik verskillende dele byderhand wat werk, maar dit is die een wat ek probeer het om goed te werk:

Elektronika:

• 1- Arduino UNO of ekwivalent- adafruit.com/products/50

  Adafruit is nou die Amerikaanse vervaardiging vir egte Arduinos! Kry hulle van die bron af

• 2-gerigte 5V-stapper- adafruit.com/products/858
• 1- ULN2803 Darlington Driver - adafruit.com/products/970
• 1- Halfronde broodplank- adafruit.com/products/64

• 12- Man-manlike springers- adafruit.com/products/1956

  Minstens twee moet 6 "wees, die res kan 3" wees

• 1- Micro servo- adafruit.com/products/169
• 1- Manlike penkop- digikey.com/short/t93cbd
• 1-2 x AA-houer- digikey.com/short/tz5bd1
• 1 -3 x AA -houer- digikey.com/short/t5nw1c
• 1 -470 uF 25V kondensator-www.digikey.com/product-detail/en/ECA-1EM471/P5155-ND/245014
• 1 -SPDT skuifskakelaar -www.digikey.com/product-detail/en/EG1218/EG1903-ND/101726
• 1- USB-mikrokabel
• 5 - AA -batterye

Hardeware:

• 2- 1 7/8 "ID x 1/8" O-ring- mcmaster.com/#9452K96
• 1- Caster 5/8 "bearing- mcmaster.com/#96455k58/=yskbki
• 10- M3 x 8 mm pankopskroef- mcmaster.com/#92005a118/=z80pbr
• 4- M3 x 6 mm platkopskroef- mcmaster.com/#91420a116/=yskru0
• 12- M3 Nut- mcmaster.com/#90591a250/=yskc6u3D
• 2 - 1/4 "draad wat 4-20 skroewe vorm

Gedrukte onderdele (kyk na www.3dhubs.com as u nie toegang tot 'n drukker het nie):

• https://www.thingiverse.com/thing:1091401

  • 1 x kogellager wiel
  • 1 x onderstel
  • 2 x wiele
  • 2 x Stepper bracket
  • 1 x penhouer / servo -houer
  • 1 x penhalsband
• Ek gebruik 'n lae-resolusie, 100% vul, en geen ondersteuning nie. Dit is ongeveer 4 uur se drukwerk.

Benodighede:

• Phillips skroewedraaier
• Warm gom geweer
• Digitale multimeter
• Skerp mes
• Crayola -gekleurde merkers

Stap 2: Flits die firmware

Voordat ons te ver gaan met die bouwerk, kan ons die toets firmware op die mikrobeheerder laai. Die toetsprogram trek net na bokse, sodat ons kan kyk of dit die regte rigting en dimensie is.

1. Laai die Arduino -sagteware af van www.arduino.cc/en/Main/Software
2. Maak die Arduino -sagteware oop.

3. Laai die aangehegte zip -lêer af en pak dit uit na die Arduino -sketsboeklokasie.

   U kan hierdie ligging vind (of verander) in die Arduino IDE: [File] -> [Preferences] -> "Sketchbook Location"

4. Laai die toetsskets: [File] -> [Sketchbook] -> [TIRL_Arduino_TEST]
5. Koppel u Arduino aan u rekenaar met 'n USB -kabel.

6. In die Arduino IDE:

   1. Stel u bordtipe in: [Tools] -> [Board] -> Jou bordtipe.
   2. Stel u seriële poort in: [Tools] -> [Poort] -> Gewoonlik die laaste lys.
7. Laai die skets op met die pyltjie -ikoon.

Raadpleeg www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting as u probleme ondervind.

Stap 3: Penhouer en batteryhouers

1. Plaas die moere aan die bokant van die onderstel (prent 1). Miskien moet u hulle in druk.
2. Installeer die penhouer met die servo -bracket aan die bokant van die onderstel (prent 2 en 3).

3. Bevestig die batteryhouers aan die onderkant van die onderstel met 3Mx6mm platkopskroewe (prent 4)

   • U benodig ten minste 5xAA om 'n Arduino behoorlik aan te dryf via die boordreguleerder. Ses sou ook werk, so ek het gate aan beide kante ingesluit.
   • U wil hê dat die gewig na die wiel verskuif moet word, dus plaas die 3xAA na agter.
   • Rig die houers sodat die leidings die naaste aan die reghoekige kabelbane is.
4. Ryg die batteryleidings deur die reghoekige kabels (prent 4).
5. Herhaal vir die ander batteryhouer.

Nota: Tensy dit gespesifiseer is, is die res van die skroewe 3Mx8mm panskopskroewe

Stap 4: Stepper Backets

1. Steek 'n moer in die stepperbeugel en bevestig dit met 'n skroef aan die bokant van die onderstel (prent 1).
2. Steek die stepper in die hakie en maak dit vas met skroewe en moere.
3. Herhaal vir die ander hakie.

Stap 5: Caster

1. Steek die kogellager in die wiel.

   Moenie dit dwing nie, anders breek dit. Gebruik 'n haardroër of warmluggeweer om die materiaal sag te maak indien nodig

2. Bevestig die wiel aan die onderkant van die onderstel voor die batteryhouer.

Ek het ander ronde voorwerpe soos albasters probeer, maar glad en swaar werk goed. As u 'n ander deursnee benodig, kan u die openScad -lêer (https://www.thingiverse.com/thing:1052674) wysig sodat dit pas by alles wat u byderhand het.

Stap 6: Broodbord en brein

1. Verwyder een van die kragrails met 'n skerp mes en sny deur die onderste gom (prent 1).

   Die een spoor het krag (rooi) aan die buitekant, die ander negatief (blou). Ek hou die eerste aangeheg, en dit pas by die skema's en foto's. Pas die drade dienooreenkomstig aan as u die ander een gebruik

2. Hou die broodbord oor die onderstelrails en merk waar dit die rand sny (prent 2).
3. Merk die lyne met 'n reguit rand (soos die verwyderde kragrail) en sny deur die agterkant (prent 3).
4. Plaas die broodbord op die onderstel met die relings wat aan die blootgestelde gom raak (prent 4).
5. Bevestig die Arduino aan die ander kant van die onderstel met 4-20 skroewe (prent 5).

Stap 7: Kondensator en deelplasing

1. Plaas die darlington -bestuurder en die skakelaar op die broodbord (prent 1).

   • Ek het oranje kolletjies bygevoeg vir die sigbaarheid om die volgende te merk:

     • Speld 1 van die darlington -bestuurder
     • Die batterypen van die mikrotroller. Die aan / uit -skakelaar "aan" -posisie.
2. Sny die kapasitorleidings af indien nodig (langer is negatief) (prent 2).
3. Plaas die kapasitor in die korrekte relings bo -op die broodbord (prent 3).

Stap 8: Krag

1. Met die batterykabels aan die regterkant: Verbind die rooi lyn met die eerste pen van die aan / uit-skakelaar (prent 1).
2. Koppel die swart kabel aan 'n leë ry tussen die mikrobeheerder en die darlington -skyfie (prent 1).
3. Met die batterykabels aan die linkerkant: Verbind die rooi lyn met dieselfde ry as die swart draad van die ander battery (prent 2).
4. Verbind die swart lyn met die negatiewe reling van die broodbord (prent 2).

5. Koppel die krag aan die mikrobeheerder:

   1. Rooi trui van positiewe spoor na batterypen (oranje punt, prent 3).
   2. Swart trui van die negatiewe reling na die pen gemerk "G" (prent 4).
6. Installeer batterye en skakel die krag aan (prent 5).
7. U moet die groen en rooi ligte van die kontroleerder sien brand (prent 6).

Probleemoplossing:

• As die lig van die mikrobeheerder nie brand nie, skakel die krag onmiddellik uit en los die probleem op:

  • Is die batterye in die regte rigting geïnstalleer?
  • Kontroleer die posisionering van die batterykabels.
  • Dubbelkontroleer die posisie van die skakelaar.
  • Gebruik 'n multi-meter om die spanning van die batterye te kontroleer.
  • Gebruik 'n multi-meter om die spoorspanning van die krag te kontroleer.

Stap 9: Stepper Power

Noudat u die mikrobeheerder krag het, laat ons die bedrading van die stappers voltooi:

1. Koppel 'n swart trui van die boonste linker darlington -pen aan die negatiewe kant van die kragrail (prent 1).
2. Koppel 'n rooi trui van die onderkant van die Darlington -pen aan die positiewe kant van die kragrail (prent 1).
3. Koppel 'n rooi trui van die onderkant van die Darlington -pen aan een ry regs van die Darlington (prent 2).
4. Plaas penkoppe vir die stepper se wit JST -verbindings (prent 2).

Stap 10: Stepper Control Signals

Die mikrobeheerder verskaf 5 volt seine aan die Darlington -skikking, wat op sy beurt VCC aan die stepper spoele verskaf:

1. Begin met die pen langs die grondpen op die darlington -bestuurder en installeer oranje, geel, groen en blou drade in die volgorde (prent 1).

2. Heg die springers aan die volgende arduino -penne (prent 2):

   1. oranje - Digitale pen 4
   2. geel - Digitale pen 5
   3. groen - Digitale pen 6
   4. blou - Digitale pen 7

3. Terug by die darlington, gaan voort met die trui vir die ander stepper in die agterkant van die ander:

   blou, groen, geel en oranje (prent 3)

4. Heg die springers aan die volgende arduino -penne (prent 4):

   1. blou - Digitale pen 9 (pen 8 laasgenoemde gebruik vir die servo).
   2. groen - Digitale pen 10
   3. geel - Digitale pen 11
   4. oranje - Digitale pen 12

Stap 11: Stepper Coil -verbindings

Die wit JST -verbindings van die stepper word aan die penkop vasgemaak. Die rooi draad is krag, en moet ooreenstem met die rooi kragspringers wat ons vroeër geïnstalleer het (prent 1).

Alle kleure moet ooreenstem met die mikrocontroller -springers aan die teenoorgestelde kant van die darlington, met die uitsondering van groen, wat by die pienk draad van die stepper pas (prent 2).

Stap 12: Servo

1. Installeer die servohoring met die servo met die kloksgewys tot die aanslag gedraai en die horing horisontaal (prent 1).
2. Bevestig die servo aan die houer, en die horing wys na die regter stepper kant (prent 1).
3. Heg bruin (grond), rooi (5V krag) en wit (sein) springers in die servo -aansluiting, wat ooreenstem met die kleure van die servodraad (prent 2).
4. Koppel die krag- en grondspringers aan die grond en die 5V -kopstuk op die Arduino (prent 3).
5. Koppel die wit seindraad aan die Arduino's Digital Pin 8 (prent 4).

Stap 13: wiele

1. Plaas die rubber-o-ring om die rand van die wiel (prent 1).

2. As die pas van die naaf op die as los is, kan u 'n 3M -skroef gebruik om dit vas te hou (prent 2).

   Moenie dit te hard trek nie, anders trek u die plastiek af

Stap 14: Toets

Hopelik het u die firmware reeds in Stap 2. opgelaai. Indien nie, doen dit dan nou.

Die toets firmware trek net herhaaldelik 'n vierkant sodat ons die rigting en akkuraatheid kan nagaan.

1. Plaas u robot op 'n gladde, plat, oop oppervlak.
2. Skakel die krag aan.
3. Kyk hoe u robot vierkante teken.

As u nie ligte op die mikrobeheerder sien nie, moet u teruggaan en die krag oplos soos in stap 8.

As u robot nie beweeg nie, kyk dan na die kragverbindings na die darlington -bestuurder in stap 9.

As u robot onreëlmatig beweeg, moet u die penverbindings vir die mikrobeheerder en die darlington -bestuurder in stap 10 nagaan.

Stap 15: Kalibrasie

As u robot in 'n benaderde vierkant beweeg, is dit tyd om papier neer te sit en 'n pen daarin te sit.

Meet u wieldiameter (prent 1) en wielbasis (prent 2) in millimeter.

U kalibrasie -instellings in die kode is:

vlotwiel_dia = 63; // mm (toename = spiraal uit)

vlot wielbasis = 109; // mm (toename = spiraal in) int steps_rev = 128; // 128 vir 16x ratkas, 512 vir 64x ratkas

Ek het begin met 'n gemete wieldiameter van 65 mm, en u kan sien dat die bokse elke stap na buite of met die kloksgewys draai (prent 3).

Uiteindelik het ek 'n waarde van 63 mm bereik (prent 4). U kan sien dat daar steeds 'n inherente fout is as gevolg van tandwiel en so. Naby genoeg om iets interessants te doen!

Stap 16: Die pen omhoog en omlaag

Ons het 'n servo bygevoeg, maar het niks daarmee gedoen nie. Dit stel u in staat om die pen op en af te laat sak sodat die robot kan beweeg sonder om te teken.

1. Plaas die penkraag op die pen (prent 1).

   As dit los is, plak dit vas

2. Kontroleer of dit aan die papier raak as die servo -arm laat sak word.
3. Maak seker dat dit nie aan die papier raak as dit opgehef word nie.

Die servohoeke kan verstel word deur die horing te verwyder en weer te posisioneer, óf deur die sagteware:

int PEN_DOWN = 20; // hoek van servo as die pen af is

int PEN_UP = 80; // hoek van servo as die pen op is

Die penopdragte is:

penup ();

pendown ();

As u verskillende pengroottes wil gebruik, moet u die penhouer (www.thingiverse.com/thing:1052725) en penhalsband (www.thingiverse.com/thing:1053273) met die regte deursnee verander.

Stap 17: Om pret te hê

Ek hoop dat u dit so ver gemaak het sonder te veel vloekwoorde. Laat weet my waarmee u gesukkel het, sodat ek die instruksies kan verbeter.

Nou is dit tyd om te verken. As u na die toetsskets kyk, sal u sien dat ek u 'n paar standaard "Turtle" opdragte gegee het:

vorentoe (afstand); // millimeter

agteruit (afstand); links (hoek); // grade reg (hoek); penup (); pendown (); gedoen (); // laat stepper los om battery te bespaar

Deur hierdie opdragte te gebruik, moet u omtrent alles kan doen, van sneeuvlokkies teken of u naam skryf. As u hulp nodig het om aan die gang te kom, kyk gerus na:

• https://code.org/learn
• https://codecombat.com/

Stap 18: Ander platforms

Kan hierdie robot met 'n?

Ja! Hierdie platform is baie buigsaam. U moet hoofsaaklik net die onderstel verander.

Ek het dit gedoen met 'n Raspberry Pi (prent 1) en 'n Adafruit Trinket (www.instructables.com/id/Low-Cost-Arduino-Compatible-Drawing-Robot/) (prent 2).

Laat weet my waarmee jy vorendag kom!