رسم روبوت لاردوينو: 18 خطوة (بالصور)

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

ملاحظة: لدي إصدار جديد من هذا الروبوت يستخدم لوحة دوائر مطبوعة ، وهو أسهل في البناء ، ولديه خاصية اكتشاف عقبات الأشعة تحت الحمراء! تحقق من ذلك على

لقد صممت هذا المشروع لورشة عمل مدتها 10 ساعات لموقع ChickTech.org بهدف تعريف المراهقات بموضوعات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات. كانت أهداف هذا المشروع:

• سهل البناء.
• سهل البرمجة.
• فعل شيئًا مثيرًا للاهتمام.
• منخفضة التكلفة بحيث يمكن للمشاركين أخذها إلى المنزل والاستمرار في التعلم.

مع وضع هذه الأهداف في الاعتبار ، كان هناك خياران للتصميم:

• اردوينو متوافق لسهولة البرمجة.
• طاقة بطارية AA للتكلفة والتوافر.
• محركات متدرجة لحركة دقيقة.
• 3D مطبوعة لسهولة التخصيص.
• رسم القلم باستخدام رسومات Turtle لإخراج مثير للاهتمام.
• المصدر المفتوح حتى تتمكن من إنشاء واحد خاص بك!

هذا هو الروبوت الأقرب إلى ما أردت القيام به: https://mirobot.io. ليس لدي قاطع ليزر وكان الشحن من إنجلترا باهظًا. لدي طابعة ثلاثية الأبعاد ، لذا أعتقد أنه يمكنك رؤية أين يتجه هذا…

لا تدع عدم وجود طابعة ثلاثية الأبعاد يردعك. يمكنك تحديد موقع هواة محليين على استعداد لمساعدتك على www.3dhubs.com

لقد تطلب الأمر الكثير من العمل ، لكنني سعيد بما حدث. وقد تعلمت الكثير في هذه العملية. اسمحوا لي أن أعرف ما هو رأيك!

الخطوة 1: الأجزاء

هناك عدد من الطرق لتشغيل الروبوتات وقيادتها والتحكم فيها. قد يكون لديك أجزاء مختلفة في متناول اليد ، ولكن هذه هي الأجزاء التي جربتها ووجدتها تعمل بشكل جيد:

الإلكترونيات:

• 1- Arduino UNO أو ما يعادلها- adafruit.com/products/50

  Adafruit هو المصنع الأمريكي الآن لاردوينو الأصلي! احصل عليهم من المصدر

• 2- متدرج 5 فولت - adafruit.com/products/858
• 1- سائق دارلينجتون ULN2803 - adafruit.com/products/970
• 1- لوح توصيل نصف الحجم- adafruit.com/products/64

• 12- صداري ذكر- ذكور- adafruit.com/products/1956

  يجب أن يكون اثنان على الأقل 6 "، والباقي يمكن أن يكون 3"

• 1- أجهزة ميكرو- adafruit.com/products/169
• 1- رأس دبوس ذكر- digikey.com/short/t93cbd
• 1-2 × حامل AA- digikey.com/short/tz5bd1
• 1 -3 × حامل AA- digikey.com/short/t5nw1c
• 1-470 فائق التوهج 25 فولت مكثف - www.digikey.com/product-detail/en/ECA-1EM471/P5155-ND/245014
• 1 -SPDT مفتاح منزلق - www.digikey.com/product-detail/en/EG1218/EG1903-ND/101726
• 1- كبل USB الصغير
• 5 - بطاريات AA

المعدات:

• 2- 1 7/8 "ID x 1/8" O-ring- mcmaster.com/#9452K96
• 1- عجلة محمل مقاس 5/8 بوصة- mcmaster.com/#96455k58/=yskbki
• 10- M3 x 8mm رأس برغي- mcmaster.com/#92005a118/=z80pbr
• 4- برغي برأس مسطح M3 x 6mm- mcmaster.com/#91420a116/=yskru0
• 12- M3 البندق- mcmaster.com/#90591a250/=yskc6u3D
• 2 - 1/4 "خيط تشكيل 4-20 براغي

الأجزاء المطبوعة (راجع www.3dhubs.com إذا لم يكن لديك وصول إلى طابعة):

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

  • 1 × كروي العجلات
  • 1 × الهيكل
  • 2 × عجلات
  • 2 × قوس السائر
  • 1 × حامل القلم / قوس المؤازرة
  • 1 × طوق القلم
• أستخدم دقة منخفضة وتعبئة بنسبة 100٪ ولا يوجد دعم. هذا يساوي حوالي 4 ساعات من الطباعة.

اللوازم:

• فيليبس مفك البراغي
• مسدس الغراء الساخن
• جهاز رقمي متعدد المقاييس
• سكين حاد
• أقلام تلوين كرايولا

الخطوة 2: تفليش البرنامج الثابت

قبل أن نبدأ في البناء ، دعنا نحمّل البرنامج الثابت للاختبار على وحدة التحكم الدقيقة. يرسم برنامج الاختبار مربعات فقط حتى نتمكن من التحقق من الاتجاه الصحيح والأبعاد.

1. قم بتنزيل برنامج Arduino من www.arduino.cc/en/Main/Software
2. افتح برنامج Arduino.

3. قم بتنزيل الملف المضغوط المرفق وفك ضغطه إلى موقع كراسة الرسم في Arduino.

   يمكنك العثور على (أو تغيير) هذا الموقع في Arduino IDE: [ملف] -> [التفضيلات] -> "موقع دفتر الرسم"

4. قم بتحميل رسم الاختبار: [ملف] -> [كراسة الرسم] -> [TIRL_Arduino_TEST]
5. قم بتوصيل Arduino بجهاز الكمبيوتر الخاص بك باستخدام كابل USB.

6. في Arduino IDE:

   1. قم بتعيين نوع اللوحة: [أدوات] -> [لوحة] -> نوع اللوحة الخاصة بك.
   2. اضبط المنفذ التسلسلي الخاص بك: [الأدوات] -> [المنفذ] -> عادةً ما يكون آخر منفذ مدرج.
7. قم بتحميل الرسم باستخدام رمز السهم.

إذا كانت لديك أية مشكلات ، فارجع إلى www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting للحصول على المساعدة.

الخطوة 3: حامل القلم وحامل البطارية

1. أدخل الصواميل في الجانب العلوي من الهيكل (الصورة 1). قد تضطر إلى الضغط عليهم.
2. قم بتثبيت حامل القلم مع حامل المؤازرة على الجانب العلوي من الهيكل (الصورة 2 و 3).

3. قم بتوصيل حوامل البطارية في الجزء السفلي من الهيكل باستخدام براغي مسطحة الرأس مقاس 3 م × 6 مم (الصورة 4)

   • أنت بحاجة إلى 5xAA على الأقل لتشغيل Arduino بشكل صحيح عبر المنظم المدمج. ستعمل ستة أيضًا ، لذلك قمت بتضمين ثقوب لأي حجم على كلا الجانبين.
   • تريد نقل الوزن نحو العجلات ، لذا ضع 3xAA في اتجاه الخلف.
   • قم بتوجيه الحوامل بحيث تكون الخيوط الأقرب إلى مسارات الكابلات المستطيلة.
4. قم بربط خيوط البطارية من خلال تشغيل الكابلات المستطيلة (الصورة 4).
5. كرر مع حامل البطارية الآخر.

ملاحظة: ما لم يتم تحديد ذلك ، فإن بقية المسامير عبارة عن براغي برأس مقلاة 3 م × 8 مم

الخطوة 4: Stepper Backets

1. أدخل الجوز في قوس السائر وقم بتثبيته في الجزء العلوي من الهيكل باستخدام المسمار (الصورة 1).
2. أدخل السائر في الحامل وأرفقه بالمسامير والصواميل.
3. كرر للشريحة الأخرى.

الخطوة 5: عجلة

1. أدخل الكرة في العجلات.

   لا تجبره على الدخول وإلا سوف ينكسر. استخدم مجفف الشعر أو مسدس الهواء الساخن لتنعيم الخامة إذا لزم الأمر

2. قم بتوصيل العجلة بالجانب السفلي من الهيكل المعدني أمام حامل البطارية.

لقد جربت أشياء مستديرة أخرى مثل الرخام ، لكن يبدو أن الأملس والثقيل يعمل بشكل جيد. إذا كنت بحاجة إلى قطر مختلف ، فيمكنك تحرير ملف openScad (https://www.thingiverse.com/thing:1052674) ليناسب كل ما لديك.

الخطوة 6: اللوح والعقول

1. قم بإزالة أحد قضبان الطاقة باستخدام سكين حاد ، وقطع المادة اللاصقة السفلية (الصورة 1).

   سكة واحدة لها قوة (حمراء) على الحافة الخارجية ، والأخرى سالبة (زرقاء). سأحتفظ بالأول مرفقًا ، وسوف يتطابق مع المخططات والصور. إذا كنت تستخدم الآخر ، فقط اضبط الأسلاك وفقًا لذلك

2. أمسك اللوح فوق قضبان الهيكل ، حدد مكان تقاطعها مع الحافة (الصورة 2).
3. باستخدام حافة مستقيمة (مثل سكة الطاقة التي تمت إزالتها) ، قم بتمييز الخطوط واقطع الدعم (الصورة 3).
4. ضع لوح التجارب على الهيكل المعدني بحيث تلامس القضبان المادة اللاصقة المكشوفة (الصورة 4).
5. قم بتوصيل Arduino بالجانب الآخر من الهيكل باستخدام 4-20 براغي (الصورة 5).

الخطوة 7: المكثف ووضع جزء

1. ضع سائق دارلينجتون ومفتاح الطاقة على لوحة الخبز (الصورة 1).

   • لقد أضفت نقاطًا برتقالية للرؤية لتحديد ما يلي:

     • دبوس 1 من سائق دارلينجتون
     • دبوس بطارية متحكم. مفتاح الطاقة "على" الموقف.
2. تقليم مكثف الأسلاك إذا لزم الأمر (أطول سالبة) (الصورة 2).
3. أدخل المكثف في القضبان الصحيحة أعلى لوح التجارب (الصورة 3).

الخطوة 8: الطاقة

1. باستخدام خيوط البطارية اليمنى: قم بتوصيل الخط الأحمر بالدبوس الأول لمفتاح الطاقة (الصورة 1).
2. قم بتوصيل الرصاص الأسود بصف فارغ بين المتحكم الدقيق وشريحة دارلينجتون (الصورة 1).
3. باستخدام خيوط البطارية اليسرى: قم بتوصيل الخط الأحمر بنفس الصف مثل السلك الأسود للبطارية الأخرى (الصورة 2).
4. قم بتوصيل الخط الأسود بالسكة السلبية للوح (الصورة 2).

5. قم بتوصيل الطاقة بالمتحكم الدقيق:

   1. وصلة عبور حمراء من السكة الموجبة إلى دبوس البطارية (النقطة البرتقالية ، الصورة 3).
   2. وصلة عبور سوداء من السكة السالبة إلى الدبوس المميز بعلامة "G" (الصورة 4).
6. قم بتركيب البطاريات وتشغيل الطاقة (الصورة 5).
7. يجب أن تشاهد الأضواء الخضراء والحمراء لوحدة التحكم (الصورة 6).

استكشاف الأخطاء وإصلاحها:

• إذا لم تضيء مصابيح وحدة التحكم الدقيقة ، فقم بإيقاف تشغيل الطاقة فورًا واستكشاف الأخطاء وإصلاحها:

  • البطاريات مثبتة في الاتجاه الصحيح؟
  • تحقق مزدوج من وضع البطارية يؤدي.
  • تحقق مزدوج يؤدي التبديل لتحديد المواقع.
  • استخدم عدة أمتار للتحقق من الفولتية للبطاريات.
  • استخدم عدة أمتار للتحقق من جهد السكك الحديدية.

الخطوة 9: قوة السائر

الآن بعد أن حصلت على طاقة للميكروكونترولر ، دعنا ننتهي من توصيل الطاقة إلى السائر:

1. قم بتوصيل وصلة عبور سوداء من دبوس دارلينجتون العلوي الأيسر بالجانب السلبي لقضيب الطاقة (الصورة 1).
2. قم بتوصيل وصلة عبور حمراء من دبوس دارلينجتون السفلي الأيسر بالجانب الإيجابي لقضيب الطاقة (الصورة 1).
3. قم بتوصيل وصلة عبور حمراء من دبوس دارلينجتون السفلي الأيسر بصف واحد يمين دارلينجتون (الصورة 2).
4. أدخل رؤوس الدبوس لموصلات JST البيضاء للخطوة (الصورة 2).

الخطوة 10: إشارات التحكم في السائر

يوفر المتحكم الدقيق إشارات 5 فولت إلى مجموعة دارلينجتون والتي بدورها توفر VCC لملفات السائر:

1. ابدأ بالدبوس الموجود بجانب الدبوس الأرضي في برنامج تشغيل دارلينجتون ، وقم بتثبيت الأسلاك البرتقالية والأصفر والأخضر والأزرق بهذا الترتيب (الصورة 1).

2. قم بتوصيل وصلات العبور بدبابيس اردوينو التالية (الصورة 2):

   1. برتقالي - دبوس رقمي 4
   2. أصفر - دبوس رقمي 5
   3. أخضر - رقم التعريف الشخصي 6
   4. أزرق - دبوس رقمي 7

3. بالعودة إلى دارلينجتون ، استمر في القفز للسائق الآخر في عكس الآخرين:

   الأزرق والأخضر والأصفر والبرتقالي (الصورة 3)

4. قم بتوصيل وصلات العبور بدبابيس اردوينو التالية (الصورة 4):

   1. أزرق - دبوس رقمي 9 (تم استخدام دبوس 8 أخيرًا للمؤازرة).
   2. أخضر - دبوس رقمي 10
   3. أصفر - دبوس رقمي 11
   4. برتقالي - دبوس رقمي 12

الخطوة 11: وصلات لفائف السائر

تعلق موصلات JST البيضاء للسائق برأس الدبوس. الرصاص الأحمر هو القوة ، ويجب أن يتطابق مع وصلات العبور الحمراء التي قمنا بتثبيتها مسبقًا (الصورة 1).

يجب أن تتطابق جميع الألوان مع وصلات متحكم دقيق على الجانب الآخر من دارلينجتون ، باستثناء اللون الأخضر ، الذي يتطابق مع السلك الوردي للخطوة (الصورة 2).

الخطوة 12: المؤازرة

1. قم بتثبيت بوق المؤازرة مع تدوير المؤازرة في اتجاه عقارب الساعة إلى المحطة والقرن أفقيًا (الصورة 1).
2. قم بتوصيل المؤازرة بالحامل ، وأشار البوق إلى جانب السائر الأيمن (الصورة 1).
3. قم بتوصيل وصلات العبور البني (الأرضي) والأحمر (طاقة 5 فولت) والأبيض (الإشارة) في موصل المؤازرة ، بحيث تتطابق مع ألوان سلك المؤازرة (الصورة 2).
4. قم بتوصيل قافز الطاقة والأرض بالأرض ورأس 5 فولت في Arduino (الصورة 3).
5. قم بتوصيل سلك الإشارة البيضاء بـ Digital Pin 8 الخاص بـ Arduino (الصورة 4).

الخطوة 13: العجلات

1. ضع الحلقة المطاطية حول حافة العجلة (الصورة 1).

2. إذا كانت ملاءمة المحور على المحور فضفاضة ، فيمكنك استخدام برغي 3 متر لتثبيته في مكانه (الصورة 2).

   لا تشدها كثيرًا وإلا ستجرد البلاستيك

الخطوة 14: الاختبار

نأمل أن تكون قد قمت بالفعل بتحميل البرنامج الثابت في الخطوة 2. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فقم بذلك الآن.

يرسم البرنامج الثابت للاختبار مربعًا بشكل متكرر حتى نتمكن من التحقق من الاتجاه والدقة.

1. ضع الروبوت على سطح أملس ومسطح ومفتوح.
2. قم بتشغيل الطاقة.
3. مشاهدة الروبوت الخاص بك رسم المربعات.

إذا كنت لا ترى أضواء على وحدة التحكم الدقيقة ، فارجع إلى الخلف وقم بإصلاح المشاكل كما في الخطوة 8.

إذا كان الروبوت الخاص بك لا يتحرك ، فتحقق مرة أخرى من توصيلات الطاقة بسائق دارلينجتون في الخطوة 9.

إذا كان الروبوت الخاص بك يتحرك بشكل غير منتظم ، فتحقق مرة أخرى من توصيلات الدبوس الخاصة بالمتحكم الدقيق وسائق دارلينجتون في الخطوة 10.

الخطوة 15: المعايرة

إذا كان الروبوت الخاص بك يتحرك في مربع تقريبي ، فقد حان الوقت لوضع بعض الورق لأسفل ووضع قلم فيه.

قم بقياس قطر العجلة (الصورة 1) وقاعدة العجلة (الصورة 2) بالمليمترات.

إعدادات المعايرة في الرمز هي:

تعويم wheel_dia = 63 ؛ // مم (زيادة = حلزوني للخارج)

تعويم wheel_base = 109 ؛ // مم (زيادة = حلزوني في) int steps_rev = 128 ؛ // 128 لعلبة تروس 16x ، 512 لعلبة تروس 64x

لقد بدأت بقطر عجلة مقاس 65 مم ويمكنك رؤية الصناديق تدور للخارج أو في اتجاه عقارب الساعة في كل خطوة (الصورة 3).

وصلت في النهاية إلى قيمة 63 مم (الصورة 4). يمكنك أن ترى أنه لا يزال هناك بعض الخطأ المتأصل بسبب رموش التروس وما شابه. قريب بما يكفي لعمل شيء مثير للاهتمام!

الخطوة 16: رفع القلم وخفضه

لقد أضفنا مؤازرة ، لكننا لم نفعل شيئًا بها. يسمح لك برفع القلم وخفضه حتى يتمكن الروبوت من التحرك دون رسم.

1. ضع طوق القلم على القلم (الصورة 1).

   إذا كان مرتخيًا ، قم بتثبيته في مكانه

2. تأكد من أنه سيلامس الورق عند إنزال ذراع المؤازرة.
3. تأكد من أنه لن يلمس الورق عند رفعه.

يمكن ضبط زوايا المؤازرة إما عن طريق إزالة البوق وإعادة وضعه ، أو من خلال البرنامج:

int PEN_DOWN = 20 ؛ // زاوية المؤازرة عند انخفاض القلم

int PEN_UP = 80 ؛ // زاوية المؤازرة عند رفع القلم

أوامر القلم هي:

penup () ؛

معلقة () ؛

إذا كنت تريد استخدام أحجام مختلفة من القلم ، فسيتعين عليك تعديل حامل القلم (www.thingiverse.com/thing:1052725) وطوق القلم (www.thingiverse.com/thing:1053273) بالقطر الصحيح.

الخطوة 17: استمتع

أتمنى أن تكون قد وصلت إلى هذا الحد دون الكثير من الكلمات النابية. يُرجى إعلامي بما واجهته حتى أتمكن من تحسين التعليمات.

حان الوقت الآن للاستكشاف. إذا ألقيت نظرة على مخطط الاختبار ، فسترى أنني قدمت لك بعض أوامر "السلاحف" القياسية:

إلى الأمام (مسافة) ؛ // ملليمترات

إلى الوراء (المسافة) ؛ يسار (زاوية) ؛ // درجات الحق (زاوية) ؛ penup () ؛ معلقة () ؛ انتهى()؛ // الافراج عن السائر لحفظ البطارية

باستخدام هذه الأوامر ، يجب أن تكون قادرًا على فعل أي شيء تقريبًا ، بدءًا من رسم رقائق الثلج أو كتابة اسمك. إذا كنت بحاجة إلى بعض المساعدة للبدء ، تحقق من:

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

الخطوة 18: المنصات الأخرى

هل يمكن عمل هذا الروبوت باستخدام؟

نعم! هذه المنصة مرنة للغاية. سوف تحتاج فقط إلى تعديل الهيكل.

لقد فعلت ذلك باستخدام Raspberry Pi (الصورة 1) و Adafruit Trinket (www.instructables.com/id/Low-Cost-Arduino-Compatible-Drawing-Robot/) (الصورة 2).

دعني اعرف ما الذي جئت به!