ARCA (جهاز تحكم عن بعد رائعتين Android): 4 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

تم إنشاء هذا التوجيه استيفاءً لمتطلبات المشروع الخاصة بـ Makecourse في جامعة جنوب فلوريدا (www.makecourse.com).

ARCA عبارة عن جهاز Android رائع يتم التحكم فيه عن بُعد وهو ممتع للغاية في البناء واللعب به. كان الهدف من هذا المشروع هو إنشاء شيء يمكن لأي شخص فهمه والارتباط به من خلال إنشاء روبوت رائع وعملي.

يعمل الروبوت من خلال عرض المشاعر المختلفة على مصفوفة 8 × 8 LED ، وتشمل هذه المشاعر الفرح والنوم والحب والغضب والسخافة والنظر إلى الأعلى واليسار واليمين. يعمل الروبوت أيضًا مثل سيارة RC ويمكنه التقدم للأمام والانعطاف يسارًا أو يمينًا. يتحرك الروبوت للأمام عن طريق تنشيط كلا محركي العجلات ، ثم يتحول إلى اليسار من خلال تشغيل المحرك الأيمن ، ثم يستدير لليمين عن طريق تشغيل المحرك الأيسر. التصميم بسيط للغاية ولكنه يعمل فقط ، وأردت التركيز بشدة على برمجة Arduino لأنني مبرمج في القلب.

يمكن العثور على أحدث إصدارات جميع الملفات المستخدمة في هذا البرنامج التعليمي في مستودع Github ARCA الخاص بي.

الخطوة 1: قائمة الأجزاء والطباعة ثلاثية الأبعاد

يمكن طباعة أجزاء هذا المشروع ثلاثية الأبعاد أو شراؤها عبر الإنترنت. عند التفكير في التجميع ، كنت أرغب في جعل مفتاح الكفاءة ومحاولة عدم إعادة اختراع العجلة (بالمعنى الحرفي للكلمة). كانت الطابعة ثلاثية الأبعاد المستخدمة في هذا المشروع عبارة عن Makerbot Replicator ، إذا كنت تريد التأكد من أن مطبوعاتك ثلاثية الأبعاد متوافقة مع المطبوعات الخاصة بي ، فاستخدم هذه الطابعة.

مركبات اساسيه

• صندوق به فتحات في الجوانب للعجلات والذراعين
• غطاء صندوقي بفتحات للعجلات الخلفية وفتحة لمستشعر الأشعة تحت الحمراء
• الذراع الأيسر
• اليد اليمنى
• محور العجلتين الخلفيتين
• موصلات محورية لتوصيل الغطاء بالمحور
• 4 عجلات (تم تضمين المحركات أيضًا في هذا الرابط)
• مسامير صغيرة (لتناسب المحركات)

المكونات الكهربائية

• اردوينو اونو
• لوح توصيل صغير (اشتريت مجموعة اردوينو وجاءت معها)
• مصفوفتان MAX7219 Red Dot مع تحكم MCU
• مستقبل الأشعة تحت الحمراء وجهاز التحكم عن بعد
• اثنان من الترانزستورات TIP 120
• توصيل الأسلاك (لقد استخدمت الكثير من الأسلاك من الذكور إلى الإناث وكذلك من الذكور إلى الذكور ، وأوصي بالحصول على أسلاك طويلة بدلاً من الأسلاك القصيرة)
• مقاوم واحد 220 أوم
• اثنين من محركات التروس
• حزم الطاقة القابلة للتوصيل عبر USB (الأجهزة المحمولة المستخدمة للهواتف المحمولة)

الخطوة 2: التجميع

الجمعية الهيكلية

من المحتمل أن تحتاج الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد إلى بعض التنظيف ، وأوصي بصنفرتها بحبيبات ناعمة واستخدام الأسيتون (مزيل طلاء الأظافر) لإزالة أي بقايا من الغراء المستخدم في عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد. قد لا تتناسب بعض الأجزاء بشكل مثالي ، وكان من الضروري بالنسبة لي أن أرمل المحور ليكون دائريًا تمامًا وملائمًا من خلال الفتحات بشكل صحيح.

تحتاج العجلات إلى بعض الضبط البسيط ، وتحتاج إلى مزيد من الحفر لتناسب أبعاد المحور في الخلف والمسامير في المقدمة. استخدم مثقاب 6 مم للحفر خلال الفتحات الموجودة في العجلات لعمل ثقوب أكبر في العجلات.

بالنسبة لهذا التجميع ، استخدمت مجموعة متنوعة من المواد اللاصقة ، لكنني وجدت أن الخرسانة السائلة (صمغ النمذجة) كانت الأفضل للتثبيت على الرغم من وقت التجفيف الطويل ، لكن الإيبوكسي كان الأفضل للأشياء التي تحتاجها لتجف بسرعة وتثبت جيدًا ، على الرغم من كونها فوضوية.

ما تبقى من التجميع مستقيم جدًا للأمام:

1. قم بتوصيل حاملات المحور بالجزء الخلفي من غطاء الصندوق ، باستخدام الايبوكسي لإحكام الإغلاق
2. قم بتشغيل المحور من خلال حاملات المحور
3. ألصق العجلات بالمحور بالغراء باستخدام الخرسانة السائلة
4. ضع الذراعين من خلال الفتحات العلوية ، وألصقها على حامل الذراع باستخدام الإيبوكسي
5. اربط غطاء الصندوق في الصندوق
6. استخدم شريطًا كهربائيًا في الجزء السفلي من الصندوق حيث توجد العجلات

التجميع الكهربائي

يتم توصيل العجلات الأمامية مباشرة بالمحركات ، وتحتاج إلى استخدام برغي صغير في المحرك لجعله طويلاً بما يكفي ليلائم الفتحة الموجودة في الروبوت على كل جانب. يجب أن يكون هناك ثقب صغير في الوتد الدوار للمحرك ويمكنك تثبيت البرغي هناك ولصق رأس البرغي في العجلة بعد دفع المسمار من خلال الفتحة الموجودة في الصندوق.

ظهر اللوح الخاص بي به دعامة لاصقة ، لكن يمكنك استخدام شريط كهربائي للالتصاق به إذا لم يكن لديك شريط لاصق. تم استخدام الشريط الكهربائي أيضًا لربط المكونات الكهربائية غير الموجودة باللوحة ، لأسباب تتعلق بالسلامة. تم توصيل وحدات MCU المزودة بشاشات LED في الجزء الخلفي من مآخذ العين باستخدام شريط كهربائي وتم توصيل المحركات أيضًا بجوانب الصندوق بالقرب من الفتحات باستخدام شريط كهربائي. لقد استخدمت شريطًا كهربائيًا أحمر لجعله غير مرئي ، فقط في حالة استخدامه ، وأوصي باستخدام شريط كهربائي بلون مشابه لإصدار ARCA الخاص بك.

تم إعداد اللوح والدبابيس مثل صورة Fritzing هذه. إذا كنت ترغب في إضافة المزيد إلى هذا الرسم البياني لتخصيص ARCA ، يمكنك تنزيل ملف Fritzing في مستودع Github الخاص بي وتحريره وفقًا لمحتوى قلبك.

لقد قمت بتوصيل الأسلاك بالحلقات في محركات التروس عن طريق ثني الأسلاك حول الحلقات ، لإبقائها متصلة. قد يكون من الأفضل لحام هذه الوصلات إذا كان لديك وصول إلى مكواة اللحام ، ولكن هذا حل سهل إذا لم يكن لديك واحد.

يتم توصيل حزمة الطاقة بنفس السلك المستخدم لتوصيل Arduino بالكمبيوتر لتنزيل البرنامج الخاص بك ، وهذا فقط غير محكم في الروبوت بحيث يمكن إزالته وشحنه بسهولة.

الخطوة الثالثة: البرمجة

إليك الكود الذي يمكنك تحميله إلى ARCA الخاص بك لجعله يعمل تمامًا مثل لي ، تحتاج أيضًا إلى المكتبتين التاليتين لاستخدام الكود.

من أجل الوضوح والتخصيص ، سوف أطلعك على الكود الخاص بي. لا تتردد في تخطي هذه الخطوة إذا كنت لا تقوم بتخصيص الروبوت الخاص بك أو لا تخطط لتغيير المشاعر.

أولاً ، أقوم بتضمين مكتبتين لاستخدامهما في الكود الخاص بي ، مما يسمح لي باستخدام وظائف وكائنات هذه المكتبات. أنا أيضا أحدد دبابيس بلدي هنا. إذا قررت جعل دبابيسك مختلفة عن إعدادي في الخطوة السابقة ، فقم بإجراء التغييرات على الكود الخاص بك هنا باستخدام المسامير المناسبة.

بعد ذلك ، حددت المشاعر ، وأعلنت عن الأشياء الضرورية لمستشعر الأشعة تحت الحمراء وشاشات 8 × 8 LED ، وحددت بعض المتغيرات العالمية. يتم الإعلان عن المشاعر في مصفوفة بايت ، حيث يمثل كل رقم من الأرقام السداسية في المصفوفة الصفوف في عرض 8 × 8 الناتج. لإنشاء مشاعرك المخصصة ، أوصي برسم المشاعر التي تريدها في شبكة 8 × 8 ، ثم كتابة رقم ثنائي 8 بت لكل صف حيث يكون الضوء المنطفئ 0 والإضاءة 1 ، ثم قم بإنشاء رقم سداسي عشري من ذلك ووضعه في مصفوفة بطول 8. لقد حددت أيضًا بعض المتغيرات العامة لاستخدامها في الحلقة ؛ المتغيرات الخاصة بآلية الوميض والمؤشرات لتخزين المشاعر وتعيينها للبدء في الوضع المحايد.

نصل الآن إلى حلقة الإعداد ، حيث أقوم بتشغيل المراقبة التسلسلية من أجل الاختبار ، ومن المفترض أن يكون هذا مفيدًا لاختبار الكود الخاص بك باستخدام أجهزة التحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء المختلفة. بعد ذلك ، قمت بتهيئة كائنات العين اليمنى واليسرى باستخدام وظائف من مكتبة التحكم في LED. قمت أيضًا بضبط دبابيس محرك التروس على الخرج وبدأت في تشغيل مستقبل الأشعة تحت الحمراء.

في الحلقة ، ينتظر بشكل أساسي إشارة الأشعة تحت الحمراء لتغيير الوضع الراهن للروبوت. لذلك إذا تم تلقي إشارة الأشعة تحت الحمراء وتطابق مع أحد الرموز من زر معين ، فعندئذٍ إذا تم تشغيل العبارة وتعيين قيم العين اليسرى والعين اليمنى وفقًا للعواطف. إذا تم الضغط على زر الحركة ، مثل اليسار ، واليمين ، والأمام ، و OK ، فستتم كتابة الدبابيس رقميًا ليتم تشغيلها أو إيقاف تشغيلها وفقًا للزر الذي تم الضغط عليه. مجرد ملاحظة على أكواد جهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء: يوجد رمز عينة في مكتبة IR عن بعد والتي ستمنحك الرموز السداسية لجهاز التحكم عن بعد ، إذا لم يحدث شيء عند الضغط على الأزرار ، فافتح هذا البرنامج للتأكد من صحة الرموز. كل ما عليك فعله هو تغيير الرقم السداسي الذي يتناسب مع كل زر.

أخيرًا ، لديك الوظيفة التي تطبع المشاعر على شاشات 8 × 8. يستخدم هذا وظائف setRow من مكتبة التحكم LED ويمر عبر المصفوفات التي قمت بإنشائها وتعيين الصفوف وفقًا لذلك. يأخذ في معلمتين: مصفوفة العين اليسرى والمصفوفة للعين اليمنى. يمكن أن يكون هذا إما مؤشر بايت أو مصفوفة بايت نفسها (أي الاسم "محايد") والتي تعمل كمؤشر.

الخطوة 4: نصائح وحيل إضافية

كان هناك الكثير مما تعلمته خلال هذا المشروع وأردت مشاركة بعض النصائح الإضافية هنا التي تنطبق على كل من هذا المشروع والمشاريع الأخرى التي تستخدم Arduino.

• هناك الكثير من الموارد عبر الإنترنت لـ Arduino والأكثر فائدة في رأيي تأتي من موقع Arduino نظرًا لأمثلة الكود الواضحة والموجزة.
• لا تعيد اختراع العجلة ، فهناك الكثير من الأطقم والقطع المبنية مسبقًا والتي يمكنك استخدامها لتسهيل مشروعك. أنا مبرمج ولست مهندسًا ميكانيكيًا وقد واجهت صعوبة في محاولة اكتشاف كيف كنت سأجعل هذا الروبوت يعمل ، ولكن كان من السهل العثور على شيء لشرائه عبر الإنترنت وتنفيذه في تصميمي مقابل إعادة اختراع عجلة
• المكتبات هي صديقك في Arduino وكذلك في جميع اللغات الموجهة للكائنات وهي موجودة لسبب ما. قم بإقران هذا بوحدات تحكم دقيقة وبرمجة 8 في 8 LED أمر بسيط. لقد قمت ببرمجة واحدة من هذه يدويًا من قبل ويستخدم واحد فقط كل دبوس في Arduino ويتطلب الكثير من التعليمات البرمجية. فوضوي جدا وليس ممتعا جدا.
• تعد الطابعات ثلاثية الأبعاد رائعة ولكنها ليست مثالية ولا بأس في أن تضطر إلى التخلص من بعض الأشياء. تفضل أن تكون أكبر عند الطباعة ثلاثية الأبعاد لهذا السبب لأنه في معظم الحالات يمكنك صقلها قليلاً للحصول على هذا الملاءمة المثالية.
• يمكن أن تكون الطاقة مشكلة لأنني فكرت في استخدام الطاقة حقًا في اللحظة الأخيرة واعتقدت أن بطارية 5 فولت ستفي بالغرض. ثم ، على ما يبدو بشكل عشوائي ، في بعض الأحيان لا يعمل المحرك أو شاشة LED. بمجرد أن قمت بالترقية إلى حزمة الطاقة ، لم تكن هناك مشكلات أخرى ، على الرغم من كونها ضخمة داخل الروبوت.