قاعدة روبوت متعددة الأغراض ذاتية الصنع ودرع محرك: 21 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

مرحبًا بالجميع ، لقد بدأت مؤخرًا العمل على مشاريع الروبوتات باستخدام Arduino. لكن لم يكن لدي قاعدة مناسبة للعمل عليها ، والنتيجة النهائية لم تكن رائعة والشيء الوحيد الذي يمكنني رؤيته هو أن جميع مكوناتي متشابكة في الأسلاك. مشكلة في إطلاق النار على أي خطأ كان يتم استخدامه للأبد وكان توصيل الأسلاك مرارًا وتكرارًا محبطًا في بعض الأحيان. لذلك قررت أن أصنع روبوتًا متعدد الأغراض مع محرك محرك يمكنني من خلاله توصيل مكوناتي الأخرى بسهولة دون إحداث أي فوضى وتجميعها وتفكيكها بسهولة لإجراء أي تعديلات.

إذا كنت مبتدئًا وترغب في البدء في استخدام الروبوتات أو حتى عندما تخطط لإنشاء نموذج أولي لمشروع روبوت أكبر أولاً على نطاق صغير ، فإن قاعدة النماذج الأولية تكون دائمًا في متناول اليد.

يغطي هذا التوجيه العملية الكاملة لإعداد قاعدة الأكريليك الخاصة بك ، وإضافة المحركات والعجلات وأيضًا صنع درع محرك DIY عن طريق تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور على الوجهين في المنزل. في النهاية سيكون هناك مشروع أساسي للتحقق مما إذا كان كل شيء يتم بشكل صحيح وإعطاء فكرة تقريبية عما يمكنك القيام به مع الروبوت الخاص بك. بعد الإنشاء ، يمكنك بعد ذلك تجربة بعض الروبوتات الأساسية جدًا مثل هذه:

1. روبوت بسيط يتم التحكم فيه عن بعد (سلكي)
2. خط تتبع الروبوت
3. عقبة تجنب الروبوت
4. روبوت يتم التحكم فيه عن طريق البلوتوث
5. روبوت لاسلكي يتم التحكم فيه عن بعد (باستخدام جهاز إرسال واستقبال الترددات اللاسلكية / جهاز التحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء)

هذه أول تعليمات لي ، لذا سامحني على أي أخطاء والنقد البناء مرحب به.

الخطوة 1: اجمع أدواتك وموادك

نظرًا لأنه مكون من جزأين 1. الهيكل و 2. واقي المحرك ، يتم تقسيم قائمة الأدوات والأجزاء إلى قسمين على التوالي.

للشاسيه:

أدوات:

• الوصول إلى أداة القطع بالليزر (يمكنك البحث عن واحدة في مساحة صانع قريبة أو البحث عبر الإنترنت عن موفري خدمة القطع بالليزر المحليين)
• مفك براغي
• قاطع الاسلاك
• لحام حديد + سلك

القطع:

• ورقة الاكريليك 3 مم (أي لون من اختيارك)
• محركات موجهة (100 إلى 200 دورة في الدقيقة) × 2
• عجلات × 2
• عجلة العجلات x1
• صواميل ومسامير M3 × 10 مم × 20 (أو أكثر في حالة فقد بعضها)
• حامل بطارية 6 خلايا AA × 1 (لا حاجة في حالة استخدام بطارية 12 فولت أو حزمة li-po)
• محرك سيرفو × 1 (اختياري)
• صواميل ومسامير M2 × 25 مم × (لتثبيت المحركات)
• تبديل التبديل × 1
• سلك معزول (للتوصيلات)

بالنسبة لـ Motor Shield:

أدوات:

• لحام حديد + سلك
• حديد
• مثقاب صغير أو مثقاب يدوي
• قفازات يد مطاطية
• مقشر معدني
• وعاء بلاستيك صغير
• متعدد متر (للاختبار)
• علامة دائمة

الكيماويات المطلوبة:

• مسحوق FeCl3 أو محلول
• الأسيتون أو التنر (يمكن أيضًا استخدام مزيل طلاء الأظافر)

القطع:

• لوح نحاسي مزدوج الجوانب
• ورق لامع أو ورق صور
• 16 دبوس IC مقبس × 2
• 14 دبوس IC مقبس × 2
• محرك L293D IC x 2
• 74HC04 ليس بوابة IC x1
• المكثفات الإلكتروليتية: 100 فائق التوهج ، 10 فائق التوهج ، 47 فائق التوهج (كل X 1)
• مكثف سيراميك 0.1 فائق التوهج × 2
• 7805 منظم الجهد IC × 1
• شريط رأس أنثى طويل X 1
• أنثى قطاع الرأس دبوس قصير x1
• قطاع رأس الذكور X 1
• كتل المسمار الطرفية (تباعد 2 دبوس 3.5 مم) × 6
• LED × 1
• المقاوم (220 أوم إلى 330 أوم أي سيفعل) × 1

الخطوة 2: الهيكل

من أجل تركيب المحركات والعجلات وأجهزة الاستشعار وما إلى ذلك لروبوتنا ، نحتاج إلى هيكل يثبّت كل الأشياء في مكانها وسيكون الجسم الرئيسي للروبوت. بدلاً من شراء واحدة ، قررت أن أصنع واحدة بنفسي يمكن للمرء بسهولة تركيب الأجزاء المطلوبة وتعديلها كلما لزم الأمر. ذهبت مع الأكريليك لإضفاء مظهر احترافي.

قبل رسم الهيكل على الكمبيوتر ، استخدمت القلم والورق ورسمت رسمًا تقريبيًا بجميع القياسات والأبعاد. كانت هذه هي المرة الأولى التي أعمل فيها مع الأكريليك ، لذا كنت مرتبكًا بعض الشيء بشأن المعلمات والتصميم ، ولكن بعد عدة محاولات والإشارة إلى Instructable المنشور بواسطة "oomlout" ، لم تعد مهمة صعبة بعد الآن.

تم إجراء التصميم النهائي في Inkscape وإرساله للقطع بالليزر.

الآن ، ما عليك فعله هو تنزيل الملفات وتصديرها بالتنسيق الذي يطلبه مزود الخدمة وتقطيعها بالليزر. ملف ''.svg "مخصص لإنكسكيب و".cdr "لـ Corel draw.

رابط التنزيل لـ InkScape:

لتنزيل الملفات:

الخطوة 3: لنبدأ التجميع

اجمع أجزاء القطع بالليزر والأدوات والمواد المذكورة أعلاه.

الخطوة 4: قم أولاً بإعداد محركاتك

لجعل الروبوت يتحرك ، نحتاج إلى نوع من المحركات. سوف نستخدم محركات DC الموجهة كمشغلات.

أسلاك لحام بلونين مختلفين (طول كل منها من 5 إلى 6 بوصات تقريبًا) للمحركات. للتحقق من القطبية ، قم بتوصيل الأسلاك ببطارية وتحقق من الدوران. إذا كانت المحركات تدور في اتجاهين متعاكسين ، فقم بتبديل الأسلاك.

الخطوة 5: حان الوقت لـ "الجوز" و "الترباس" لكل شيء

ابدأ بتثبيت الألواح الجانبية في لوحة القاعدة السفلية عن طريق وضعها في الفتحات ، ثم ضع صامولة في الفتحة على شكل T وأدخل مسمار التثبيت من الفتحة الموجودة في اللوحة السفلية وقم بتثبيتها باستخدام مفك براغي. تأكد من عدم ربطه بإحكام شديد وإلا فقد ينتهي بك الأمر بكسر الأكريليك. تحقق من اتجاه الألواح (جانب المحرك لأسفل كما هو موضح).

ثم قم بإصلاح المحركات وعجلة العجلات واللوحة الأمامية وحامل البطارية وأخيراً اللوحة العلوية

إذا كنت ترغب في وضع محرك مؤازر كبير ، فيمكنك تثبيته مباشرة في الفتحة المحددة أو لتركيب أجهزة صغيرة ، قم أولاً بتوصيل اللوحة المؤازرة ثم المحرك المؤازر

اربط العجلات بالمحركات

قم بتوصيل المفتاح بحزمة البطارية كما هو موضح وقم بربطه في مكانه

أخيرًا قم بربط اردوينو / اردوينو ميجا أو Raspberry pi

وانت انتهيت !!

الخطوة 6: درع المحرك / حلبة سائق المحرك

المحركات هي مشغلات الروبوت التي تتطلب مزيدًا من القوة للتشغيل والتي لا يستطيع المتحكم الدقيق الخاص بنا توفيرها ، لذا فإن ربطها مباشرة بها سيقليها بالتأكيد. من أجل توفير الطاقة للمحركات والتحكم في اتجاهها وسرعتها ، نحتاج إلى H-Bridge. ما هو جسر H وكيف يعمل؟ أعتقد أن هذا الفيديو سيجيب على سؤالك: فيديو (الفيديو ليس لي)

إذا كنت تؤمن بفعل كل شيء بنفسك ، فيمكنك أيضًا التفكير في إنشاء دائرة سائق المحرك بنفسك بدلاً من شراء واحدة جاهزة. منذ ذلك الحين ، أستخدم لوحة Arduino ، قررت صنع درع محرك بدلاً من لوحة الاختراق.

تتمثل ميزة الدرع فوق لوح الكسر في أنه يتم توصيله بسهولة بأعلى لوحة Arduino ، مما يوفر بعض المساحة ويصبح توصيل الأسلاك به أمرًا سهلاً ويتم إنشاء فوضى أقل.

لقد صنعت PCB على الوجهين (لوحة الدوائر المطبوعة) لصنع الدرع ، لأن الطبقة الواحدة من PCB لم تكن كافية لإجراء جميع التوصيلات. لقد استخدمت طريقة "نقل الحبر" لصنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

إذا كنت لا تعرف كيفية صنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، فلا داعي للقلق ، فسأغطي جميع الخطوات الخاصة بكيفية صنعه.

الخطوة 7: عمل تصميم لوحة الدوائر الخاصة بك

قبل إنشاء لوحة PCB المخصصة الخاصة بك ، تحتاج إلى تصميم تخطيط PCB الخاص بك. يمكنك تصميم التخطيط باستخدام برنامج تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور لائق. بالنسبة لي ، فيما يلي أفضل برامج تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

• أوتوديسك إيجل
• فريتزينج

لإنشاء درع المحرك ، تحتاج فقط إلى تنزيل الملفات في الخطوات التالية واتباع التعليمات.

الخطوة 8: طباعة تخطيط PCB الخاص بك

نظرًا لأننا نصنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور مزدوج الجوانب ، سنحتاج إلى طبقتين 1. الطبقة العلوية 2. الطبقة السفلية.

قم بتنزيل ملفات pdf وطباعتها بشكل منفصل على أي ورق لامع (ستعمل ورق المجلة أيضًا) باستخدام طابعة ليزر.

لن تعمل طابعات Inkjet نظرًا لأن حبرها قابل للذوبان في الماء ، لذا لن ينقل الحبر على لوحة PCB.

نصائح:

• اضبط الطابعة على دقة عالية قبل الطباعة
• حدد خيار الحجم الفعلي قبل الطباعة

لماذا نحتاج الورق والحبر لصنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور ؟؟

كما ذكرنا سابقًا ، تسمى الطريقة المستخدمة في الإنشاء بنقل الحبر.

كيف تعمل:

1. أولاً ، تأخذ طباعة تخطيط اللوح الخاص بك على ورق لامع باستخدام طابعة ليزر.
2. الحبر المستخدم في الطابعة ليس سوى بلاستيك يذوب ويلتصق بالورق.
3. الآن ، تقوم بنقل مسحوق الحبر على لوح النحاس الخاص بك باستخدام الحديد ، أي أنك تذوب الحبر مرة أخرى ويلتصق بالنحاس.
4. يعمل الحبر كطبقة واقية لتغطية الجزء النحاسي الذي لا ينبغي حفره.
5. نظرًا لأن محلول الحفر يعمل فقط مع المعدن وليس بالحبر ، فإنك تقوم بنقل الحبر إلى الجانب النحاسي من PCB بحيث يتم نقش نمط معين على لوحة PCB ولا يتم حفر الجزء المحبر.

الخطوة 9: قص وتنظيف النحاس المكسو

• خذ دائرتك المطبوعة وقم بتمييز النقاط على اللوحة لرسم خطوط وتقطيعها. للقطع ، يمكنك استخدام Dremel أو Hacksaw.
• بعد القطع ، قم بتنظيف اللوح باستخدام بعض الصابون وجهاز تنظيف معدني حتى يبدو اللوح جميلًا ولامعًا.

يزيل تنظيف اللوح طبقة الأكسيد والأوساخ والشحوم الموجودة عليه ويكشف عن طبقة جديدة من النحاس يمكن أن يلتصق الحبر عليها بإحكام.

الخطوة 10: نقل الحبر إلى السبورة

1. خذ أي طبقة (أسفل أو أعلى مرآة) للطباعة وضعها على الكسوة النحاسية بحيث يكون الوجه المطبوع متجهًا لأسفل.
2. قم بمحاذاة اللوحة والطباعة. استخدم مكواة الغسيل لتسوية تصميم PCB المطبوع على لوحك.
3. يؤدي كي التصميم المطبوع إلى نقل الحبر من الورق إلى لوحة PCB.

نصائح:

• اضبطي المكواة على أعلى درجة حرارة (للورق السميك) أو متوسطة
• لتوفير حرارة ثابتة ، ضع المكواة على السبورة واضغط عليها لمدة دقيقة إلى دقيقتين.
• حركي المكواة برفق على الورق لمدة 2-3 دقائق.
• تأكد من تطبيق الحرارة المناسبة في الزوايا والجوانب

يجب أن تستغرق العملية بأكملها حوالي 5-6 دقائق (يمكن أن تكون أكثر أو أقل حسب سمك الورق ودرجة الحرارة).

الخطوة 11: إزالة ورق اللوح

بعد المعالجة الحرارية ، نقع اللوح في وعاء مع بعض ماء الصنبور لمدة 5-7 دقائق ، وتأكد من الانتظار حتى يصبح الورق على اللوح منديًا ، ثم افركه برفق حتى لا يتم إزالة الحبر أثناء فرك الورق عن الورق. مجلس.

الخطوة 12: الطبقة الثانية

حان الوقت الآن لعمل الطبقة الثانية. نظرًا لأنه ثنائي الفينيل متعدد الكلور مزدوج الجوانب ، يجب محاذاة الطبقة العليا والطبقة السفلية تمامًا وإلا ستكون النتائج غير مرغوب فيها. لتوصيل الطبقتين سيتم استخدام فيا.

تمتلك الشركات المصنعة لثنائي الفينيل متعدد الكلور آلات يمكنها محاذاة الطبقتين بدقة. ولكن كيف نقوم بمثل هذا العمل الدقيق في المنزل؟ لذلك توصلت إلى خدعة يمكنها حل هذه المشكلة. لمحاذاة الطبقتين ، اتبع الخطوات التالية:

1. حفر ثقوب في زوايا PCB الخاص بك باستخدام الطبقة الأولى كمرجع.
2. خذ بصمة الطبقة الثانية وقم بعمل ثقوب في نفس الموقع كما فعلت للطبقة السابقة.
3. قم بمحاذاة اللوحة والطباعة بحيث يمر الضوء عبر جميع الثقوب.
4. الصق الجوانب باستخدام بعض الشريط اللاصق وقم بنفس المعالجة الحرارية ، ثم نقع اللوح في الماء وقم بإزالة الورق

الخطوة 13: إصلاح المسارات

في بعض الأحيان لا يتم نقل الحبر بشكل صحيح إلى السبورة ، مما يؤدي إلى بعض الاتصالات غير المكتملة.

لإصلاح هذه المشكلة ، خذ علامة دائمة مدببة وارسم المسارات غير المكتملة.

الخطوة 14: حفر اللوحة

توجد أنواع مختلفة من محلول النقش ولكن الأكثر شيوعًا هو كلوريد الحديديك. يمكنك الحصول عليه في شكل مسحوق أو كحل.

لصنع الحل:

1. خذ وعاءً بلاستيكيًا مع بعض الماء. (حوالي 1.5 كوب).
2. أضف 2-3 ملاعق كبيرة من FeCl3 إليها وحركها جيدًا. (قم دائمًا بإضافة الحمض إلى الماء مع التحريك اللطيف)

أثناء العمل بالمواد الكيميائية تأكد من ارتداء القفازات وأن تكون في منطقة جيدة التهوية.

ضع السبورة في المحلول لمدة 20 - 30 دقيقة. بعد حوالي 20 إلى 30 دقيقة ، أخرجه من الحاوية ، وتركه لفترة طويلة سيؤدي إلى حفر المنطقة المحمية من الحبر ، لذا يرجى إزالته عند الانتهاء.

اشطف اللوح بالماء بعد النقش.

الخطوة 15: قم بإزالة مسحوق الحبر

لإزالة التونر يمكنك استخدام الأسيتون أو التنر (مزيل طلاء الأظافر سيفي بالغرض أيضًا). خذ قطعة قماش قطنية أو مبللة وانقعها جيدًا بمرقق / أسيتون. افركي مسحوق الحبر ونظف السبورة بالماء.

ولديك المشروب المنزلي "مزدوج الوجهين ثنائي الفينيل متعدد الكلور".

الخطوة 16: حفر الثقوب

قم بحفر الثقوب باستخدام مثقاب رأسي صغير أو مثقاب يدوي.

استخدم مثقاب 1 مم لثقب الثقوب للأطراف اللولبية ومنظم الجهد و 0.8 مم للفتحات الأخرى

نظف الغبار بعد الحفر.

الخطوة 17: حان وقت اللحام

قبل اللحام ، تأكد من الاحتفاظ بطباعة التخطيط معك للرجوع إليها ومعرفة موضع الأجزاء. ابدأ بلحام الفتحات عن طريق تمرير سلك عبر الفتحات واللحام على كلا الجانبين ، وقطع السلك الزائد. قبل لحام المكونات المتبقية ، استخدم مقياسًا متعدد الأمتار وتحقق من استمرارية مسارات الطبقة العلوية والسفلية وتحقق أيضًا من وجود أي شورتات بعد اللحام.

جندى بقية الأجزاء. تأكد من التحقق من قطبية المكونات وموضعها.

الخطوة 18: افحص الدائرة

قبل وضع الدوائر المتكاملة في مآخذها وتشغيل الدائرة ، تأكد من عدم وجود قصور وتحقق من الجهد في المسامير المعنية. إذا كان كل شيء على ما يرام ، فضع الدوائر المتكاملة وتشغيل الدائرة.

الخطوة 19: تركيب واختبار برنامج تشغيل المحرك

سوف يتلاءم الدرع بشكل مريح أعلى لوحة Arduino ويتم فحص الدائرة ، لذا لن يكون تشغيلها مشكلة.

قبل الاختبار ، دعونا نلقي نظرة على هيكل وخصائص درع المحرك.

الهيكل والميزات:

• يستخدم اثنين من IC L293D H-bridge للتحكم في أربعة محركات.
• IC العاكس 74HC04 لتقليل عدد المسامير المستخدمة للتحكم في الجسور المفصلية.
• سكة منفصلة + 5 فولت و GND.
• دبابيس لتركيب 4 محركات مؤازرة مع سكة كهربائية منفصلة
• قم بالتبديل لإعادة ضبط اللوحة
• عدد المسامير الرقمية المتبقية حتى بعد التحكم في 4 محركات: 6 (2 منهم كـ PWM)

اختبار الدائرة:

قم بتوصيل محركين بالمخرج الطرفي اللولبي M1 & M2 ، وقم بتوصيل وصلة الطاقة وتشغيل الدائرة باستخدام مصدر تيار مستمر 9-12 فولت (راجع الرسم التخطيطي للقطبية والتوصيلات). بعد تحميل رسم الاختبار على لوحة اردوينو ، قم بتوصيل واقي المحرك وتشغيل مصدر الطاقة.

لاختبار محرك المحرك الثاني ، قم بتوصيل المحركات بـ M3 و M4 واستبدل أرقام الدبوس بتلك الموجودة في الكود

• يسار = 3
• LeftPin = 2
• يمين = 5
• RightPin = 6

الخطوة 20: لنجعلها تتحرك

حان الوقت لإعادة الحياة إلى روبوتك

الآن لديك روبوت مثبت عليه جميع المكونات الضرورية ، دعنا نصنع مشروعًا بسيطًا باستخدامه للحصول على فكرة عن مدى السرعة التي يمكنك من خلالها وضع نموذج أولي لأي شيء في دقيقتين دون أي متاعب وفوضى.

سيكون الروبوت الذي يتجنب العقبات هو الأفضل للبدء به. لذلك دعونا نجعلها.

الأجزاء المطلوبة:

1. جهاز استشعار بالموجات فوق الصوتية HC -SR04
2. محرك سيرفو صغير (إذا لم يكن مثبتًا)
3. بعض الأسلاك

روابط:

• قم بتوصيل دبوس جهاز الاستشعار Vcc و GND بـ + 5V و GND على التوالي
• قم بتوصيل دبوس Trigger بـ A1 و Echo pin بـ A2 على اردوينو
• ضع وصلة العبور J5 على الدرع وقم بتوصيل المؤازرة بالدبوس 10 على سكة المؤازرة (راجع الرسم التخطيطي)
• قم بتركيب المستشعر على المؤازرة

قم بتحميل الرسم البياني أدناه على لوحة اردوينو الخاصة بك وشاهد الروبوت الخاص بك يتجنب العقبات.

لقد صنعت روبوتًا بسيطًا ومستقلًا في بضع دقائق.

الخطوة 21: النهاية

انت انتهيت!

استمتع باللعب مع الروبوت الخاص بك وقم بمشاريع ممتعة معه. هناك مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار ولوحات التطوير المتاحة والتي يسهل استخدامها وفهمها ، استخدمها لجعلها تتحرك بالطريقة التي تريدها.

وإذا كنت جديدًا في مجال الروبوتات ، فسأوصيك بتجربة بعض المشاريع الأساسية الواردة في جزء المقدمة.

هذا كل شيء لهذا Instructable. أتمنى أن تكون قد وجدت ذلك ممتعًا.

إذا كانت لديك أي شكوك / استفسارات بخصوص البناء فلا تتردد في طرحها. شكرا للمشاهدة:)