DFRobot Turtle Robot: 12 خطوة (بالصور)

2025 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2025-01-23 12:54

حتى الآن ، تم توجيه مشاريع روبوتات ورشة العمل الخاصة بي نحو التكلفة المنخفضة وسهولة التجميع. ماذا لو كان الأداء والدقة هما الهدفان وليس التكلفة؟ ماذا لو كانت شركة أدوات الروبوت على استعداد للتبرع بأجزاء؟ وماذا لو رسمنا بشيء آخر غير الأقلام؟

لذا ، فإن الهدف من هذا المشروع هو صنع روبوت سلحفاة دقيق باستخدام أجزاء من الرفوف ترسم شيئًا مثيرًا للاهتمام لمعرض Maker Fair القادم.

السلاحف بعيدا!

الخطوة 1: الأجزاء

قدمت DFRobot المكونات الرئيسية. هذا ما نستخدمه:

• 1 لكل جهاز ، Bluno M0 Mainboard ، SKU: DFR0416 أو Arduino Uno العادي
• 1 لكل جهاز ، درع محرك متدرج ثنائي القطب لـ Arduino (DRV8825) ، SKU: DRI0023
• 2 لكل جهاز ، محرك متدرج هجين ، SKU: FIT0278
• 1 قطعة ، طقم اقتران عجلة مطاطية 5 مم (زوج) ، SKU: FIT0387
• 1 لكل جهاز ، معزز 9G SKU: SER0006

للحصول على الطاقة ، سأستخدم 18650 خلية ليثيوم ، لذلك اشتريت:

• 3 قطع ، بطارية EBL 18650 3.7 فولت
• 1 لكل جهاز ، شاحن بطارية ذكي KINDEN 18650
• 3 إي. ، حامل بطارية 18650

لقد استخدمت أيضًا بعض الأجهزة المختلفة:

• عدد 2 قطعة ، Buna-N Rubber # 343 O-Ring (3/16 "x 3-3 / 4" ID)
• 1 إي ، 1 "محمل كروي فولاذي منخفض الكربون
• 10 إي. ، برغي رأس عموم M3x6MM
• 2 إي. ، برغي رأس عموم M3x8MM
• 4 إي. ، برغي مسطح الرأس M3x6MM
• 14 إي. ، الجوز M3
• 4 قطع ، # 2 × 1/4 برغي تشكيل الخيط

سنحتاج أيضًا إلى طريقة مبتكرة لمشاركة طاقة البطارية بين Motor Shield و Arduino نظرًا لعدم وجود أماكن ملائمة لذلك. لقد استخدمت طرف مقبس برميل 2.1 مم × 5 مم لمصدر طاقة ميت ، أو شيء من هذا القبيل.

أدوات:

• فيليبس مفك برغي
• قواطع الأسلاك
• مسدس الغراء الساخن (اختياري)
• لحام الحديد ولحام

وليس أقلها:

• الصبر
• المثابرة
• موقف ايجابي

الخطوة 2: أجزاء ثلاثية الأبعاد

قررت أن أحاول تصميم كل 3D في FreeCad لهذا الروبوت لمساعدتي على التعلم. كل ما كنت بحاجة إلى القيام به هو نقل أبعاد ترتيب المؤازرة والقلم ، ثم توسيع نطاق الباقي ليناسب السائر الأكبر بكثير.

• عجلات أكبر لتوفير خلوص للبطاريات.
• هيكل أكثر سمكًا لتوفير القوة لزيادة الوزن.
• عجلة أكبر لتتناسب مع ارتفاع سطح السفينة المرتفع.
• معياري لسهولة الاختبار والتخصيص.

هذه هي القطع التي سوف تحتاجها. جميع الملفات موجودة على

• 1 لكل جهاز
• 1 قطعة ، دعامة علوية
• 2 إي. ، عجلة
• 1 قطعة برميل
• 1 لكل جهاز

الخطوة 3: تجميع الهيكل الجزء 1

• ابدأ بإدخال صواميل M3 في مواضع الهيكل. يمكن إما الضغط عليها أو سحبها باستخدام برغي M3.
• قم بتركيب السائر بمسامير M3 مع الموصلات الكهربائية التي تواجه الطرف الخلفي (الأقصر).
• قم بتركيب حاملات البطارية باستخدام براغي مسطحة الرأس.

الخطوة 4: تجميع الهيكل الجزء 2

• قم بتركيب البرميل والقطعة العلوية والمؤازرة مع مسامير وصواميل M3.
• قم بتركيب القطعة العلوية المدمجة على السائر باستخدام براغي M3.
• أدخل المحمل الفولاذي في حامل العجلات ، وقم بتسخينه بمجفف شعر إذا لزم الأمر لتليينه.
• قم بتركيب العجلة بالجسم باستخدام براغي M3.

الخطوة 5: تجميع العجلات

• يعد الحصول على محاور للإمساك بالعمود مشكلة نظرًا لأن الأعمدة 5 مم والمحور (الذي يُدّعى أنه 5 مم) يبلغ في الواقع 6 مم. من المحتمل أن يؤدي استخدام عزم دوران كافٍ على براغي التثبيت إلى تجريدها ، لذلك استخدمت زوجًا من مسامير التثبيت لإغلاق التسامح أولاً.
• بعد ضبط التسامح ، انزلق المحور على عمود السائر وشد براغي التثبيت.
• ضع العجلة ثلاثية الأبعاد على المحور ، وأدخل مسمارًا كبيرًا ، وشد.
• ضع حلقة O على المحور.
• تأكد من أن العجلة تدور دون اهتزاز. اضبط إذا لزم الأمر.

الخطوة 6: الأسلاك

دعونا نخرج القوة من الطريق حتى نتمكن من اختبار السائر. نحن نحتاج:

• يتطلب درع السائر ما بين 8 و 35 فولت لتشغيل السائر.
• تم تصنيف السائر بـ 3.4 فولت ، ولكن عادةً ما يتم تشغيلها بواسطة 12 فولت.
• يوصى بجهد إدخال Bluno (Arduino) من 7 إلى 12 فولت ، أو يمكن تشغيله مباشرةً بواسطة 5 فولت USB.

تتميز خلايا بطارية الليثيوم بجهد اسمي يبلغ 3.7 فولت. إذا وضعنا ثلاثة على التوالي ، فهذا يعطينا 3 × 3.7 فولت = 11.1 فولت وتقريبًا 3 × 3000 مللي أمبير = 9000 مللي أمبير. من المحتمل أن يستهلك Bluno 20 مللي أمبير فقط ، لذا فإن غالبية التصريف سيأتي من السائر ، والتي يمكن أن تصل إلى أمبير أو أكثر حسب الحمل. يجب أن يمنحنا ذلك ساعات من وقت التشغيل.

للاختبار ، يمكنك توفير 12 فولت منظم للدرع و 5 فولت USB إلى Arduino. قد يكون من الأسهل فقط توصيل البطاريات بالطاقة في نفس الوقت.

• لحام حاملي البطاريات بالتوازي حسب الرسم.
• قم بتركيب Arduino باستخدام مسامير تشكيل الخيط رقم 2.
• ضع درع المحرك أعلى Arduino

• قم بفصل أسلاك المقبس التي تم إصلاحها 2.1 مم × 5 مم وقم بلفها مع أسلاك توصيل البطارية:

  الشريط الأبيض موجب ، ملتوي مع بطارية حمراء

• أدخل الرصاص الأحمر في VCC والرصاص الأسود في GND على واقي المحرك.

الخطوة 7: خطوة السائر

لقد واجهت القليل من المتاعب في تجميع معلومات كافية معًا لتشغيل هذا ، لذا آمل أن يساعد هذا الآخرين. المستند الأساسي الذي تحتاجه موجود على

قم بتوصيل أسلاك السائر ومصدر الطاقة بالدرع الخاص بك:

• 2B أزرق
• 2A أحمر
• 1A أسود
• 1B جرين

لقد نجح الرسم النموذجي المقدم بالنسبة لي ، ولكنه ليس مفيدًا للغاية. سنحتاج إلى التحكم في السرعة والدوران وكذلك إطلاق محركات السائر عندما لا تكون قيد الاستخدام لتوفير الطاقة.

لقد عثرت على مثال معدل من https://bildr.org/2011/06/easydriver/ يحتوي على وظائف مساعدة. إنها تقود خطوة واحدة فقط في كل مرة ، ولكنها ستمنحك الثقة بأننا نسير على الطريق الصحيح. سنكتب بعض التعليمات البرمجية الأكثر تعقيدًا لاحقًا.

الخطوة 8: المؤازرة

يتم استخدام المؤازرة لرفع وخفض القلم للرسم.

• ضع الذراع على المحور وقم بتدوير السائر بلطف عكس اتجاه عقارب الساعة والنظر إليه لأسفل حتى يصل إلى نقطة التوقف.
• انزع الذراع وضعه في اتجاه اليسار (سيكون هذا هو الوضع السفلي).
• أدخل المسمار الصغير لتشكيل الخيط وشده.
• أدخل المؤازرة في الحامل مع نهاية المحور لأعلى وقم بإرفاقها باستخدام اثنين من البراغي الكبيرة لتشكيل الخيط.

الخطوة 9: المعايرة

بسبب الاختلافات في التجميع والمحاذاة ، يجب معايرة الروبوت بحيث يمكنه تحريك مسافات وزوايا محددة.

• قم بقياس قطر العجلة من الحواف الخارجية للحلقة المطاطية.
• قم بقياس قاعدة العجلات من مركز الحلقات الموجودة أسفل الروبوت (حيث سيتلامس مع الأرض).
• تنزيل رسم المعايرة المرفق
• أدخل المعلمات المقاسة.
• تحميل الرسم..

تحضير القلم:

• قم بإزالة الغطاء وحرك طوق القلم من جانب الطرف.
• أدخل القلم في الحامل مع رفع ذراع المؤازرة بشكل مستقيم.
• تأكد من أن القلم لا يلمس الورق في هذا الموضع.
• إذا ارتبط القلم في العمود ، فسنستخدم ملفًا لإزالة أي خشونة وزيادة قطر التجويف.

ارسم مربع:

• حرك مفتاح الطاقة إلى "تشغيل".
• انتظر عدة ثوان حتى يبدأ برنامج bootloader.
• بعد أن يكمل الروبوت مربعه الأول ، أخرج القلم وأوقف تشغيل الروبوت.

اضبط معلمة wheel_dia أولاً. قس طول جانب المربع. يجب أن يكون 100 مم:

• إذا كانت المسافة التي تم قياسها طويلة جدًا ، فقم بزيادة wheel_dia.
• إذا كانت المسافة التي تم قياسها قصيرة جدًا ، فقم بتقليل wheel_dia.

بعد أن تحصل على معايرة المسافة ، اضبط معلمة wheel_base التي تؤثر على زاوية الانعطاف. ضع الروبوت على ورقة جديدة ، وقم بتشغيله واتركه يرسم المربعات الأربعة:

• إذا كان الروبوت يدور بشكل حاد للغاية (الصندوق يدور في اتجاه عقارب الساعة) ، فقم بتقليل قيمة قاعدة العجلات.
• إذا كان الروبوت لا يدور بشكل حاد بدرجة كافية (الصندوق يدور عكس اتجاه عقارب الساعة) ، فقم بزيادة قيمة قاعدة العجلات.
• نظرًا لأخطاء التقريب في رمز التنقل والانحدار في تروس السائر غير المكلفة ، فلن تحصل على الكمال أبدًا ، لذلك لا تنفق الكثير من الجهد عليه.

الخطوة 10: الرسم

حان الوقت للقيام ببعض الرسم! قم بتنزيل الرسومات المرفقة لتبدأ.

الخطوة 11: ماذا الآن؟ منهاج دراسي

إنه يعمل ويرسم المربعات الجميلة. الآن تبدأ المتعة.

فيما يلي بعض الموارد لتعلم رسومات السلاحف.

• https://blockly-games.appspot.com/ (كتلة البرمجة)
• برنامج TinyTurtle التعليمي (جافا سكريبت)
• كود مع آنا وإلسا من ساعة البرمجة

لقد قمت أيضًا بنشر Instructable حول استخدام روبوت السلاحف هذه الموارد عبر الإنترنت مع Turtle Robot. بشكل عام ، يمكن لصق أي كود Turtle JavaScript وتشغيله في مخطط المعايرة. يمكنك اختبار الإخراج عبر الإنترنت على الكمبيوتر أولاً ثم تحميله على سلحفاتك لرسمها في الحياة الواقعية!

للطلاب ، إليك بعض أفكار المشروع:

• قم ببرمجة الروبوت الخاص بك لكتابة اسمك!
• تصميم وطباعة ثلاثية الأبعاد للوحة اسم في TinkerCad من قالب. يمكن توصيله أسفل محرك سيرفو الخاص بك.
• امنح الروبوت الخاص بك بعض السمات مع بعض الغراء الساخن واللمعان. (فقط حافظ على العجلات والأعين خالية من العوائق).
• من مخطط OSTR_eyes ، صمم واختبر خوارزمية للتنقل في الغرفة. ماذا تفعل عندما تكتشف عين واحدة شيئًا ما. كلتا العينين؟ هل يمكنك دمج وظيفة () العشوائية في Arduino.
• قم ببناء متاهة على ورقة كبيرة على الأرض وبرمج الروبوت الخاص بك للتنقل خلالها.
• أنشئ متاهة بجدران وصمم خوارزمية للتنقل فيها تلقائيًا.
• لم يتم استخدام الزر الموجود بين مصابيح LED حتى الآن ، وهو متصل بـ Arduino pin "A3". ماذا يمكن أن تستخدم؟ استخدمه لتشغيل وإيقاف تشغيل LED لتبدأ.
• إذا لم تقم بإجراء قسم التحقيق في خطوة "البرنامج الثابت (FW): الاختبار والوميض" ، فارجع وجربه.

الخطوة 12: لكن انتظر ، هناك المزيد

إذا كنت منتبهًا ، فقد لاحظت أن البرميل مربع. من خلال بعض المصادفة الكونية الغريبة ، فإن طباشير فنان الباستيل هو نفس عرض قطر علامات كرايولا. كل ما نحتاجه هو وسيلة لممارسة ضغط كافٍ على الطباشير ، ونحن فنانين على الرصيف.

سوف تحتاج:

• برميل ورام مطبوع ثلاثي الأبعاد (https://www.thingiverse.com/thing:2976527)

• الطباشير ، إما طباشير فنان الباستيل أو طباشير دائري صغير (وليس أشياء الرصيف السمينة).

  https://a.co/6B3SzS5

غسالات للوزن 3/4 بوصة

خطوات:

• اطبع الملفين المرفقين.
• قم بإزالة حامل المؤازرة والمؤازرة.
• إرفاق برميل التغذية المربع.
• شحذ الطباشير إلى نقطة قريبة.
• ضع الطباشير في البرميل.
• ضع الكبش في البرميل.
• ضع وزن الغسالة على الكبش.