"مجموعة روبوت" بسيطة للأندية ومساحات عمل المعلمين وما إلى ذلك: 18 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

كانت الفكرة هي بناء مجموعة صغيرة ، ولكن قابلة للتوسيع ، لأعضائنا في "جمعية الفنون الروبوتية الأوسط TN". نحن نخطط ورش عمل حول المجموعة ، خاصة للمسابقات ، مثل متابعة الخط والرحلة السريعة.

لقد قمنا بدمج Arduino Nano نظرًا لصغر حجمه ، مع وجود عدد كبير من الإدخال / الإخراج. مع إضافة لوحة Breakout ، يمكن الوصول بسهولة إلى جميع المسامير وصديقة للمؤازرة. تخلصنا من البطاريات القياسية واخترنا بنك طاقة بقوة 3350 مللي أمبير في الساعة يتضمن كابل شحن USB وحالة LED للطاقة. يتضاعف كابل USB ككابل البرمجة. اثنان من الماكينات ذات الدوران المستمر لمحرك الأقراص لجعل البناة يتدحرجون بسرعة وسهولة. تتيح لك اللوحة الصغيرة إنشاء نموذج أولي بسرعة وسهولة. تصطف الثقوب 3 مم على محيط اللوحة للسماح لك بإضافة مكونات.

بالنسبة لأعضاء النادي لدينا ، نبيع المجموعة بسعر التكلفة ويجب أن تكون حاضرًا للحصول على واحدة. في الواقع ، نحن نخسر المال إذا أخذت في الحسبان الوقت الذي تستغرقه في التصميم وبناء منهج وصنع الأجزاء (الطباعة ثلاثية الأبعاد والقطع بالليزر وما إلى ذلك) وتجميعها معًا. خفضنا تكلفة معداتنا إلى 29.99 دولارًا. يمكنك خفض هذا السعر إذا طلبت قطع غيار ذات أوقات شحن أطول. نحن ندرك أنها ليست أرخص مجموعة متوفرة ، لكننا نركز على ابتكار شيء سهل البناء وقابل للتوسيع لا يستغرق الأمر أيامًا لتجميعه. في الواقع ، يجب أن تستغرق هذه المجموعة أقل من ساعة لتتحرك.

اللوازم

الأجزاء الأساسية:

• اردوينو نانو
• بنك طاقة البطارية
• إطار الروبوت
• SliderM-F Jumpers
• أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية
• الكمية 3 - مسامير 3 مم × 10 مم 3 م بالصواميل
• الكمية 3 - فاصل 3mmx3mm
• الكمية 2 - دوران مستمر SF90R مؤازر
• الكمية 2 - عجلات مقاس 52 مم
• الكمية 4 - 6 "روابط Zip (احصل على الروابط الرفيعة بعرض 3.5 مم) تعمل الحزمة المتنوعة من Harbour Freight بشكل جيد.
• اللوح الصغير
• اردوينو نانو شيلد

اختياري:

التفاف الكابل

أدوات:

• لحام الحديد لحام الرؤوس على نانو
• مسدس الغراء
• مفك البراغي الأساسي

الخطوة 1: الإطار

للمساعدة في جعل البناة يتقدمون بسرعة ، قمنا بحفر مخطط مع نص على كل جانب من الإطار للإشارة إلى المكان الذي يجب وضع الأجزاء فيه.

كنا محظوظين في الحصول على وصول قاطع الليزر. إذا لم تقم بذلك ، نقترح عليك التواصل مع أماكن التصنيع المحلية لمعرفة ما إذا كان لديهم واحد يمكنك استخدامه أو إذا كانوا على استعداد لقطع الإطار نيابة عنك.

يمكن أيضًا استخدام طابعة ثلاثية الأبعاد لطباعة القاعدة. قمنا بتضمين SVG و STL لتستخدمهما مع أي منهما.

استخدمنا أكريليك 3 مم لمجموعاتنا. يمكنك استخدام وسائط أخرى مثل الخشب والكرتون وألواح الفوم وما إلى ذلك.

الخطوة 2: قم بإعداد Arduino

لتسهيل لحام الرؤوس في Arduino ، أدخل رؤوس الذكور في درع Arduino. قم بمحاذاة Arduino Nano مع الرؤوس. لاحظ العلامات الموجودة على اللوحة مقابل الدرع. جندى كل الدبابيس وانتهيت.

الخطوة 3: قم بتركيب Arduino Shield

1. قم بمحاذاة الفواصل الصفراء الثلاثة مع فتحات Arduino المطبوعة مسبقًا أو ثلاثية الأبعاد.
2. استخدم البراغي والصواميل M3x10 لتوصيل درع Arduino. دافئ وليس ضيق. إذا كنت قلقًا بشأن فك البراغي ، فقط أضف لمسة من الغراء الساخن إلى نهاية الجوز. لا تقلق بشأن الفتحة الرابعة على الدرع ، حيث لن تكون هناك حاجة إليها وتتداخل مع Power Bank لاحقًا أثناء البناء.

الخطوة 4: قم بتركيب الماكينات

1. لاحظ اتجاه مخطط المؤازرة على الإطار. (غير معروض في النسخة المطبوعة ثلاثية الأبعاد ولكن بالإشارة إلى الصور)
2. مرر ربطتين مضغوطتين عبر الفتحات المستطيلة مع رأس Zip Tie في الجانب العلوي من الإطار.
3. أدخل الماكينات وقم بتشغيل تسخير الأسلاك من خلال فتحات مستطيلة باتجاه الخلف. شد العلاقات البريدية بإحكام. إذا لم تشعر المؤازرة بالأمان ، فيمكنك إضافة القليل من الغراء الساخن على الجوانب حيث تلمس الماكينات الإطار.

الخطوة 5: تركيب بنك الطاقة

1. قم بتشغيل Zip Tie بين موقع Arduino و Breadboard في الاتجاه الموضح برأس Zip Tie في الجانب العلوي. ابق طليقة.
2. قم بتشغيل Zip Tie من خلال الظهر. ابق طليقة.
3. ادخل بنك الطاقة وشد الروابط المضغوطة بإحكام. لاحظ الاتجاه.

ملاحظة: نحن نستخدم "شريط تمرير" مطبوع ثلاثي الأبعاد للأمام ، كما هو موضح في الصور. ومع ذلك ، وجدنا أنه يسبب الكثير من الاحتكاك ، لذلك قد ترغب في تجربة أفكار أخرى مثل غطاء الزجاجة ، وطائرة شراعية للأثاث البلاستيكي ، وما إلى ذلك.

الخطوة السادسة: العجلات

استخدمنا آلة القطع بالليزر لقطع عجلاتنا من رغوة EVA. يمكنك استخدام ما تريد. أغطية من الجرار ، مطبوعة ثلاثية الأبعاد ، عجلات ألعاب قديمة ، إلخ. حاول العثور على عجلات يبلغ قطرها 52 مم تقريبًا.

1. تأكد من أن مركز العجلة الخاصة بك به فتحة للسماح لبرغي رأس فيليبس الصغير بتركيب قرن المؤازرة الدائري.
2. قم بتوسيط بوق المؤازرة المتضمن مع الماكينات الخاصة بك والصقها على العجلات. احرص على عدم لصق الغراء في الفتحة المركزية والحفاظ على العجلة حتى مع قرن المؤازرة لتقليل الاهتزاز.
3. باستخدام برغي فيليبس الصغير ، قم بإرفاق العجلات بالمضاعفات. دافئ ليس ضيق.

الخطوة 7: اللوح

انزع الغطاء عن اللوح. قم بمحاذاة النقش الموجود أعلى الإطار وإرفاقه. إذا كنت تستخدم الإطار المطبوع ثلاثي الأبعاد ، فاستخدم الجزء المستطيل المجوف من الطباعة.

الخطوة 8: حان الوقت للتحرك

قم بربط سيرفوس للتحرك.

1. قم بتوصيل الأسلاك من المؤازرة اليسرى (المؤازرة إلى اليسار إذا نظرت من الخلف) إلى Pin 10 بالسلك البرتقالي الأقرب إلى Arduino.
2. قم بتوصيل الأسلاك من المؤازرة اليمنى (المؤازرة إلى اليمين إذا نظرت من الخلف) إلى Pin 11 بالسلك البرتقالي الأقرب إلى Arduino.

الخطوة 9: الوظيفة الإضافية: إلقاء نظرة على الروبوت

الآن نحن بحاجة إلى إضافة شيء ما لمنع الروبوت من الوقوع في الأشياء. استخدم حساس الموجات فوق الصوتية. قم بتوصيل المستشعر بلوحة التوصيل كما هو موضح في الصورة.

* ارجع إلى مخطط الأسلاك في الأسفل في الدليل حول كيفية توصيل الأسلاك.

الخطوة 10: إضافة -: اكتشاف الحدود عبر مستشعر الأشعة تحت الحمراء

لكي يتجنب الروبوت الخاص بك السقوط من حافة الطاولة أو الساحة وما إلى ذلك ، دعنا نضيف مستشعر خط. نحن نستخدم صفيف مستشعر الانعكاس QTR-MD-06RC. تتجه ستة باعث / كاشفات للأشعة تحت الحمراء لأسفل وتقيس المسافة من السطح إلى المستشعر.

لإضافة المستشعر ، قم بإمساك البراغي الأربعة الصغيرة مقاس 2 مم ، مستشعر الأشعة تحت الحمراء (وجه مبتسم). الرجوع إلى الصور للاتجاه الصحيح.

* ارجع إلى مخطط الأسلاك في الأسفل في الدليل حول كيفية توصيل الأسلاك.

الخطوة 11: البرمجة - الإعداد

قم بتنزيل برنامج Arduino.

اتبع التعليمات القياسية.

بمجرد تثبيته ، افتح البرنامج وقم بالإعداد لـ Arduino Nano. قد يختلف هذا بين الشركات المصنعة المختلفة ولكن إذا كان لديك واحد من قائمة الأجزاء:

1. افتح "الأدوات"
2. حدد "Arduino Nano" كنوع اللوحة
3. حدد Atmega328P (محمل الإقلاع القديم) كنوع المعالج
4. قم بتوصيل Arduino Nano باستخدام كابل Micro USB المرفق مع الشاحن الخاص بك إلى أي منفذ USB على جهاز الكمبيوتر الخاص بك. إذا تلقيت خطأ مثل "جهاز غير معروف" ، فقد تحتاج إلى تثبيت برامج التشغيل الصحيحة. انظر جزء الملحق من هذا التوجيه للمساعدة.

الخطوة 12: نظرة عامة على الكود لجهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية

الكود أساسي للغاية ويستخدم مكتبتين - Servo.h و NewPing.h. Servo.h هي مكتبة مدمجة مقدمة من مؤسسة Arduino وتستخدم للتحكم في إشارات PWM (معدل عرض النبض) لكل من الماكينات. يمكن العثور على المرجع لهذه المكتبة هنا:

NewPing.h ، كما ذكرنا سابقًا ، هي مكتبة تابعة لجهة خارجية من تصميم Tim Eckel. يتم استخدامه لمنحنا واجهة بسيطة في عالم القياس القائم على الوقت. يمكن العثور على المرجع لهذه المكتبة هنا:

بالنسبة لهذا الإعداد ، أنشأنا مثالًا أساسيًا للأمام ، اليسار ، اليمين ، كرر. أردنا أن نعطي أعضائنا نقطة بداية من شأنها أن توضح كيفية استخدام كل من المستشعر فوق الصوتي وخادمين للدوران المستمر (أحدهما عكس الآخر). في حلقتنا ، يقوم الروبوت بالمسح للأمام وإذا استمر واضح في المضي قدمًا. ومع ذلك ، إذا استشعر أنه قريب وكائن (وقت اختبار الاتصال أقصر من الحد الأدنى الذي اخترناه) ، فإنه يتوقف ، ويتحول إلى اليسار ، ويمسح ، ويستدير لليمين ، ثم يمسح مرة أخرى ، ويسير في الاتجاه الأكثر انفتاحًا.

قد تلاحظ أن كل من المؤازرتين يتم إعطاؤهما أوامر مختلفة للأمام - وهذا بسبب تركيب الماكينات على الهيكل الذي يشير في اتجاهين متعاكسين. لهذا السبب ، يحتاج كل مؤازر إلى التحرك في اتجاهات متعاكسة حتى يتحرك الروبوت للأمام بدلاً من الدائرة. وينطبق الشيء نفسه إذا كنت تريد التحرك في الاتجاه المعاكس.

يوضح هذا المثال تجنب العوائق الأساسي للغاية ولكن يمكن تحسينه بشكل كبير. قد يكون مثال "الواجب المنزلي" بالنسبة لك هو القيام بمسح كامل للمنطقة بزاوية 360 درجة عند بدء التشغيل واختيار المسار الأكثر انفتاحًا. قم بإجراء مسح أعرض من جانب إلى آخر ومعرفة ما إذا كان الروبوت "محاصرًا". تتحد مع أجهزة الاستشعار الأخرى لحل المتاهة.

الخطوة 13: نظرة عامة على الكود للخط التالي باستخدام كود SUMO

قريبا.

الخطوة 14: البرمجة - المكتبات

ابدأ بالتأكد من تثبيت المكتبات الصحيحة.

بالنسبة إلى أجهزة Servos ، يجب أن تكون مكتبة Servo.h افتراضية.

بالنسبة لمستشعر الموجات فوق الصوتية HC-SR04:

1. في البرنامج ، انتقل إلى Sketch> Include Library> Manage Libraries.
2. ابحث عن "NewPing" بواسطة Tim Eckel.
3. حدد أحدث إصدار وقم بالتثبيت.

بالنسبة لصفيف مستشعر الانعكاس QTR-MD-06RC:

1. في البرنامج ، انتقل إلى Sketch> Include Library> Manage Libraries.
2. ابحث عن "QTRSensors" بواسطة Pololu.
3. حدد أحدث إصدار وقم بالتثبيت.

الخطوة 15: البرنامج

1. لمجرد Ping Sensor ، قم بتنزيل ملف MTRAS_Kit_Ping_Sensor_1_18_20.ino.
2. بالنسبة إلى Line Sensor with Ping Sensor المبرمج لـ SUMO ، قم بتنزيل ملف MTRAS_Kit_Sumo_1_18_2020.ino.
3. قم بتوصيل Arduino الخاص بك عبر USB.
4. حدد منفذ COM (انظر الصورة). قد يختلف منفذ COM الخاص بك.
5. انقر فوق علامة الاختيار للتأكد من عدم وجود أخطاء.
6. إذا تم فحص كل شيء ، فانقر فوق السهم الأيمن لتنزيل البرنامج على Arduino.
7. بمجرد الانتهاء ، افصل كابل USB وقم بتوصيله بمصرف الطاقة.

الخطوة 16: مخطط الأسلاك

استخدم الصورة التالية لتوصيل الروبوت الخاص بك.

• بالنسبة لجهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية ، استخدم أسلاك التوصيل m-f.
• بالنسبة لمستشعر الخط ، استخدم أسلاك التوصيل m-m.
• بالنسبة إلى الماكينات ، يمكنك توصيل الموصل ذي 3 سنون مباشرة بالدبابيس.

الخطوة 17: مبروك !!! لقد بنيت روبوتًا

بالنسبة لكود الموجات فوق الصوتية ، يجب أن يبدأ الروبوت في التحرك. عندما يستشعر جسمًا في نطاق 35 سم ، فإنه يتوقف ، ويتحرك إلى اليسار ويأخذ قياسًا سريعًا ، ثم ينتقل إلى اليمين ويفعل الشيء نفسه. إنه يحدد أي جانب لديه أعلى مسافة ويتحرك في هذا الاتجاه.