DFRobot Turtle Robot: 12 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

Tot dusver is my werkswinkelrobotprojekte aangespoor om goedkoop en maklik te monteer. Wat as prestasie en akkuraatheid die doelwitte was, en nie die koste nie? Wat as 'n robotstelonderneming bereid was om onderdele te skenk? En wat as ons met iets anders as merkers teken?

Die doel van hierdie projek is dus om 'n akkurate Turtle Robot te maak deur dele uit die rak te gebruik wat iets interessants vir die volgende Maker Fair sal lok.

Skilpaaie weg!

Stap 1: Onderdele

DFRobot verskaf die hoofkomponente. Hier is wat ons gebruik:

• 1 stuk., Bluno M0 -hoofbord, SKU: DFR0416 of 'n gewone Arduino Uno
• 1 stuk., Dubbele bipolêre stappermotorskerm vir Arduino (DRV8825), SKU: DRI0023
• 2 ea., Hybride stapmotor, SKU: FIT0278
• 1 stuk., 5 mm rubberwielkoppelingstel (paar), SKU: FIT0387
• 1 ea., 9G servo SKU: SER0006

Vir krag gaan ek 18650 litiumselle gebruik, so ek het gekoop:

• 3 ea., EBL 18650 Battery 3.7V
• 1 ea., KINDEN 18650 Smart Battery Charger
• 3 ea., 18650 Batteryhouer

Ek het ook 'n paar verskillende hardeware gebruik:

• 2 stukke, Buna-N rubber #343 O-ring (3/16 "x 3-3/4" ID)
• 1 st., 1 "koolstofstaal kogellager
• 10 st., M3x6MM Pan -kopskroef
• 2 st., M3x8MM Pan -kopskroef
• 4 st., M3x6MM Flathead -skroef
• 14 ea., M3 moer
• 4 ea., #2 x 1/4 draadvormende skroef

Ons gaan ook 'n kreatiewe manier nodig hê om die batterykrag tussen die motorskild en die Arduino te deel, aangesien dit blykbaar nie geskik is daarvoor nie. Ek het die 2.1mm x 5mm loop -jack -einde van 'n dooie kragtoevoer gebruik, of so iets.

Gereedskap:

• Phillips tip skroewedraaier
• Draadstroppers
• Warm lijmpistool (opsioneel)
• Soldeerbout en soldeer

En nie die minste nie:

• Geduld
• Volharding
• Positiewe houding

Stap 2: 3D -onderdele

Ek het besluit om al die 3D in FreeCad vir hierdie robot te ontwerp om my te help leer. Al wat ek hoef te doen, was om die afmetings van die servo- en pen -rangskikking oor te dra, en dan die res op te skaal om by die veel groter steppers te pas.

• Groter wiele om ruimte vir die batterye te bied.
• Dikker onderstel om die gewig te versterk.
• Groter caster om by die verhoogde dekhoogte te pas.
• Modulêr vir maklike toetsing en aanpassing.

Hier is die stukke wat u benodig. Alle lêers word op https://www.thingiverse.com/thing:2976527 gehuisves

• 1 st., Onderstel
• 1 st., Boonste stut
• 2 ea., Wiel
• 1 st., Vat
• 1 ea., Servohouer

Stap 3: Onderstel van die onderstel Deel 1

• Begin deur M3 -moere in die onderdele van die onderstel te plaas. Hulle kan óf ingedruk word, óf ingetrek word met 'n M3 -skroef.
• Monteer die steppers met M3 -skroewe met die elektriese verbindings na die agterkant (korter).
• Monteer die batteryhouers met platkopskroewe.

Stap 4: Onderstel van die onderstel, deel 2

• Monteer die loop, boonste stuk en servo saam met M3 -skroewe en moere.
• Monteer die gekombineerde boonste stuk aan die steppers met M3 -skroewe.
• Steek die staallager in die houer en verhit dit indien nodig met 'n haardroër om dit sag te maak.
• Monteer die wiel met die M3 -skroewe aan die bak.

Stap 5: Wielversameling

• Dit is 'n probleem om die nawe aan die as vas te gryp, aangesien die as 5 mm is en die naaf (wat beweer dat dit 5 mm is) eintlik 6 mm is. Deur genoeg wringkrag op die klemskroewe te gebruik, sal dit waarskynlik uit die weg geruim word, so ek het 'n paar ondergrepe gebruik om eers die verdraagsaamheid te sluit.
• Nadat die verdraagsaamheid aangepas is, skuif die naaf op die trapas en draai die klemskroewe vas.
• Plaas die 3D -wiel op die naaf, steek 'n groot bout in en trek dit vas.
• Plaas die O-ring oor die naaf.
• Maak seker dat die wiel draai sonder om te waai. Pas indien nodig aan.

Stap 6: Bedrading

Laat ons die krag uit die weg ruim, sodat ons die steppers kan toets. Ons benodig:

• Die stepper -skild benodig tussen 8 en 35V om die steppers te laat werk.
• Die steppers word met 'n nominale spanning van 3,4V aangedryf, maar word gewoonlik aangedryf deur 12V.
• Die Bluno (Arduino) het 'n aanbevole ingangsspanning van 7 - 12V, of kan direk deur 5V USB aangedryf word.

Die litiumbatterye het 'n nominale spanning van 3,7V. As ons drie in serie plaas, gee dit ons 3 x 3.7V = 11.1 V en ongeveer 3 x 3000 mAh = 9000 mAh. Die Bluno trek waarskynlik slegs 20 mA, so die meerderheid van die drein kom van die steppers, wat tot 'n versterker of meer kan afhang, afhangende van die las. Dit behoort ons ure se werktyd te gee.

Vir toetsing kan u 12V gereguleer op die skild en 5V USB aan die Arduino. Dit kan makliker wees om die batterye terselfdertyd net aan te dryf.

• Soldeer die batteryhouers parallel volgens die tekening.
• Monteer die Arduino met die skroefdraad #2.
• Plaas die motorskerm bo -op die Arduino

• Trek die geredde 2,1 x 5 mm -aansluitdrade af en draai dit saam met die batterykabels:

  Wit streep is positief, draai met rooi batterykabel

• Plaas die rooi lood in die VCC en die swart lood in GND op die motorskerm.

Stap 7: Stap vir stap

Ek het 'n bietjie moeite gehad om genoeg inligting saam te stel om dit aan die gang te kry, so hopelik sal dit ander help. Die belangrikste dokument wat u benodig, is op

Koppel die stapdrade en kragtoevoer aan u skild:

• 2B blou
• 2A Rooi
• 1A Swart
• 1B Grenn

Die voorbeeldskets het vir my gewerk, maar is nie te leersaam nie. Ons sal spoed en rotasie moet beheer, sowel as om die stepper -motors vry te stel wanneer dit nie gebruik word nie, om krag te bespaar.

Ek het 'n aangepaste voorbeeld gevind van https://bildr.org/2011/06/easydriver/ wat helperfunksies het. Dit dryf slegs een stap op 'n slag, maar gee u vertroue dat ons op die regte pad is. Ons sal later 'n meer gesofistikeerde kode skryf.

Stap 8: Servo

Die servo word gebruik om die pen te verhoog en te laat sak om te teken.

• Plaas die arm op die naaf en draai die stepper versigtig teen die kloksgewys en kyk af totdat dit by die stop kom.
• Verwyder die arm en plaas dit na links (dit sal die afwaartse posisie wees).
• Steek die klein skroefdraad en draai dit vas.
• Plaas die servo in die houer met die naafkant na bo en maak vas met twee groter skroefdraadvormende skroewe.

Stap 9: Kalibrasie

As gevolg van variasies in die samestelling en belyning, moet die robot gekalibreer word sodat hy presiese afstande en hoeke kan beweeg.

• Meet die wieldiameter aan die buitekante van die rubber-o-ring.
• Meet die asafstand vanaf die middel van die o-ringe aan die onderkant van die robot (waar dit die vloer sal raak).
• Laai die aangehegte kalibrasie -skets af
• Voer u gemete parameters in.
• Laai die skets op..

Berei die pen voor:

• Verwyder die dop en skuif die penkraag van die punt af.
• Steek die pen in die houer met die servo -arm regop.
• Maak seker dat die pen nie in hierdie posisie aan papier raak nie.
• As die pen in die as bind, stuur 'n lêer om enige ruwheid te verwyder en die boor deursnee te verhoog.

Teken 'n vierkant:

• Skuif die aan / uit -skakelaar na "Aan".
• Wag 'n paar sekondes totdat die selflaaiprogram begin.
• Nadat die robot sy eerste vierkant voltooi het, verwyder die pen en skakel die robot af.

Pas eers die parameter wheel_dia aan. Meet die lengte van die sykant van die vierkant. Dit moet 100 mm wees:

• As die gemete afstand te lank is, verhoog die wiel_dia.
• As die gemete afstand te kort is, verminder die wiel_dia.

Nadat u die afstandskalibrasie gedoen het, pas die wielbasis -parameter aan wat die draaihoek beïnvloed. Plaas die robot op 'n vars vel papier, draai dit aan en laat dit al vier vierkante teken:

• As die robot te skerp draai (boks draai kloksgewys), verlaag die wielbasiswaarde.
• As die robot nie skerp genoeg draai nie (boks draai linksom), verhoog die wielbasiswaarde.
• As gevolg van afrondingsfoute in die stapkode en die afname in die ratte van die goedkoop steppers, sal u dit nooit perfek kry nie, dus moenie te veel moeite daaraan bestee nie.

Stap 10: Teken

Tyd om te teken! Laai die aangehegte sketse af om u te begin.

Stap 11: Wat nou? Kurrikulum

Dit werk en teken mooi blokkies. Nou begin die pret.

Hier is 'n paar hulpbronne om skilpaaie te leer.

• https://blockly-games.appspot.com/ (blokprogrammering)
• TinyTurtle -tutoriaal (JavaScript)
• Kode met Anna en Elsa uit Hour of Code

Ek het ook 'n instruksie geplaas oor die gebruik van die skilpadrobot, hierdie aanlyn hulpbronne saam met die Turtle Robot. Oor die algemeen kan enige Turtle JavaScript -kode geplak en uitgevoer word in die kalibrasie -skets. U kan die uitset eers aanlyn op 'n rekenaar toets en dit dan na u skilpad laai om in die regte lewe uit te vind!

Hier is 'n paar projekidees vir studente:

• Program jou robot om jou naam te skryf!
• Ontwerp en 3D druk 'n naamplaat in TinkerCad uit 'n sjabloon. Dit kan onder u servomotor aangebring word.
• Gee jou robot 'n persoonlikheid met warm gom en bling. (Hou net die wiele en oë vry van hindernisse).
• Ontwerp en toets 'n algoritme uit die OSTR_eyes -skets om deur 'n kamer te navigeer. Wat doen jy as een oog iets opspoor? Beide oë? Kan u die willekeurige () funksie van Arduino opneem?
• Bou 'n doolhof op 'n groot vel papier op die vloer en programmeer u robot om daardeur te navigeer.
• Bou 'n doolhof met mure en ontwerp 'n algoritme om dit outomaties te navigeer.
• Die knoppie tussen die LED's is nog nie gebruik nie en is gekoppel aan die Arduino -pen "A3". Waarvoor kan dit gebruik word? Gebruik dit om 'n LED aan en af te skakel om mee te begin.
• As u nie die afdeling 'Ondersoek' in die stap 'Firmware (FW): toets en flikker' gedoen het nie, probeer dan weer.

Stap 12: Maar wag, daar is meer

As u aandag gegee het, het u opgemerk dat die vat vierkantig is. Deur 'n vreemde kosmiese toeval is pastelkrytkryt dieselfde breedte as die deursnee van die Crayola -merkers. Al wat ons nodig het, is 'n manier om genoeg druk op die kryt te plaas, en ons is 'n sypaadjie -kunstenaar.

Jy sal nodig hê:

• 3D -gedrukte vat en ram (https://www.thingiverse.com/thing:2976527)

• Kryt, óf die pastel vierkantige kunstenaarskryt óf klein ronde kryt (nie die vet sypaadjie nie).

  https://a.co/6B3SzS5

3/4 "ringe vir gewig

Stappe:

• Druk die twee aangehegte lêers uit.
• Verwyder die servo- en servohouer.
• Bevestig die vierkantige voervat.
• Slyp die kryt tot naby.
• Plaas kryt in vat.
• Plaas ram in vat.
• Plaas die gewig van die wasser op die ram.