Actualizați robotul Heathkit Hero Jr cu hardware modern: 4 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Aceasta este mai mult o lucrare în curs de desfășurare, decât un proiect finalizat, vă rugăm să țineți cont de asta atunci când citiți. Mulțumiri

Un pic despre acest robot, de unde l-am luat, și despre planurile mele pentru el. (Imagine din proiectul Star Wars Day 2015)

Probabil cândva, în 2005, eu și soția mea eram la o piață locală de purici, căutam doar în jur, nu căutam cu adevărat nimic. Exista un fermier mai în vârstă care se pregătea afară, era aproape de fundul locului și nu prea mulți oameni aveau să-i privească bunurile. Mă bucur că am fost unul care s-a dus și a privit.

Avea acest mic robot, bineînțeles că știam ce este. Am întrebat cât de mult dorește și am fost șocat, șocat vă spun - El a vrut un întreg $ 20.00 dolari. Atunci mi-a spus, că a fost într-un hambar probabil în ultimii 20 de ani și cam așa ceva, și, la o privire mai atentă, au fost creatori cu blană care locuiau în el. Sârmele fuseseră mestecate, placa principală fusese în mare parte distrusă. Bateriile nu erau utilizabile. Lucrul a fost o mizerie și este cât se poate de frumos în legătură cu asta.

Avea chiar toate cartușele cu el și arătau destul de bine având în vedere.

În ciuda felului în care arăta, am văzut ceva ce îmi doream de când eram tânăr. I-am dat fermierului 20 de dolari și îi mulțumesc. Îmi duc premiul înapoi la mașină.

A durat aproximativ o lună sau cam așa pentru a-l curăța suficient pentru a începe să se uite la electronice și pentru a vedea ce a funcționat și ce nu. În sfârșit, am reușit să obțin și puterea, surprinzător, a trecut de auto-verificare - M-am gândit, hei, minunat, a fost o afacere grozavă, chiar dacă a trebuit să fac niște lucruri pentru a-l curăța. Ei bine, a trecut o dată auto-verificarea, asta a fost, nu am reușit niciodată să o fac să treacă din nou.

Am tras plăcile principale, le-am vândut.

Am verificat motorul de acționare și motorul pas cu pas (pasul de trecere avea fire care începeau să se corodeze și nu erau în cele mai bune condiții), dar ambele au funcționat, așa că le păstrez.

Am pus robotul ca pe un fel de expoziție, pentru că nu eram prea sigur cu ce vreau să fac.

La sfârșitul anului 2015, un grup de producători și tineri la care m-am alăturat a fost întrebat dacă vrem să facem ceva pentru „Ziua Războiului Stelelor” pentru biblioteca noastră locală. viață folosind microcontrolerele Arduino. Și asta am făcut - i-am dat ceva flare suplimentar și am folosit 7 Arduinos în el …. probabil mai mult de care aveam nevoie, dar la acel moment încă învățam. Și am vrut să fie „multi-task”, pe care atunci nu știam să fac altfel. Am documentat proiectul aici:

Ei bine, acesta a fost 2015, sabia de lumină a fost îndepărtată și majoritatea Arduino-urilor care erau specifice pentru acel proiect. În cea mai mare parte, un Arduino poate rula acest lucru dacă nu doriți să se întâmple nimic special. Robotul s-a întors în spațiul său ca o piesă de afișaj. Am învățat câteva lucruri de-a lungul drumului și chiar mă duceam să-i clasific alimentarea cu energie atunci. Timpul a fost cel mai bun dintre mine și am comandat doar o placă USB de 8 amp cu 4 porturi de 12v la 5v. Din păcate, nu pot găsi placa respectivă nicăieri online, nu știu dacă au încetat să o mai facă sau? Dar chiar și acea placă a stat într-o cutie până acum.

Unul dintre obiectivele proiectului original a fost acela de a-l păstra cât mai vintage posibil, dar de a înlocui majoritatea hardware-ului cu lucruri moderne. În 2020, am decis chiar să-i actualizez LED-urile la RGB (neopixeli) mai târziu. Scopul este încă să păstrezi aspectul vintage, cred că o face până când folosești o altă culoare decât roșu.

Acest proiect folosește un Arduino Mega 2560 mini (placă clonată, nu-mi place), A Raspberry Pi 3+, placă / difuzor / microfon original Google AIY, a înlocuit motorul pas cu pas cu un servomotor ASMC-04, un 36v Bateria LIPO a fost scoasă de pe o placă spartă. Am un convertor DC-DC de la 36v la 12v 5amp și dispozitivul USB cu 4 porturi de 12v la 5v 8amp. Un ultrasunete ieftin și LDR, destul de puțini de suporturi tipărite 3D. 8 leduri mici ws2812 (cunoscute și sub numele de neopixeli), câteva chei de chei cat5 și un cablu scurt cat5. (un divizor de tensiune a plecat din proiectul 2015, dar era pentru 12v / 24v nu 36v, deci nu este corect. Trebuie să fie reparat), și folosesc un driver de motor L298 (de asemenea, rămas din proiectul 2015)

Ce a mai rămas din robotul original din 1984 - motor de acționare 12V DC, tastatura originală funcționează și ea, precum și ledul original „verde verde”. Coaja și cadrul sunt la fel. Dar asta este. Orice altceva a fost înlocuit.

Aceasta este încă o lucrare în desfășurare în acest moment - încă lucrez la realizarea unor programe Python pentru Raspberry PI, trebuie să rezolv câteva probleme mici pe care le-am găsit în schița Arduino (majoritatea funcționând). În glumă spun că acesta este unul dintre acele proiecte care nu se vor termina niciodată. În acest moment, LED-urile funcționează, Ultrasonic funcționează, LDR funcționează, Servo motor funcționează, Motorul de acționare merge înainte, nu invers (sârmă ruptă pe care trebuie să o urmăresc). 36v la 12v funcționează și 12v la 5v funcționează, Raspberry Pi se alimentează, Arduino pornește PI. În general, hardware-ul este cablat și funcționează. Acum este totul software.

Pasul 1: LED-urile și upgrade-ul

Modelul original din 1984 avea LED-urile lipite doar „ciudate” dacă mă întrebați, acestea trebuiau să fie de pe tablă, dar lipirea era pe aceeași parte cu LED-urile. În 2015, unele dintre aceste LED-uri au funcționat, altele nu am reușit să le înlocuiesc pe cele care nu funcționau, dar asta a făcut ca unele dintre ele să devină foarte slabe, iar altele pur și simplu nu au funcționat niciodată. Privind îndeaproape la tablă, ați putea vedea că câteva dintre plăcuțele de lipit s-au ridicat și s-au rupt.

Toți au avut același 5v pozitiv, așa că, pentru a le activa sau a le opri, schimbați terenul. Ceea ce știu este un lucru, dar asta nu mi-a plăcut. Știți, într-o schiță Arduino un „HIGH” este în mod normal pornit și „LOW” este normal oprit - bine în acest caz, „HIGH” stingea LED-urile și „LOW” este aprins. logica inversă a LED-urilor.

În 2015 tocmai am lăsat această diapozitivă, deoarece aveam lucruri mai importante de care să mă îngrijorez la acea vreme.

Anul acesta, am decis că îmi place ideea LED-urilor RGB WS2812, sunt ieftine și ușor de utilizat, folosesc o singură linie de date și au nevoie doar de 5v și masă. Acestea sunt LED-uri de 5 mm, deci se potrivesc foarte frumos în aproape tot ceea ce se potrivește cu un LED standard. Le-am găsit pe eBay, erau puțin mai mult decât plătesc de obicei pentru aceste tipuri de LED-uri, totuși aleg să comand din Statele Unite. de data aceasta, deoarece transportul din China durează foarte mult. Așa că plătește puțin mai mult, fă-i mult mai repede. 10 LED-uri m-au costat 10,00 USD, nu rău, cred, dar nici un preț excelent.

Cablarea acestora este destul de ușoară și directă, există un sol, un pozitiv (5v), o intrare de date și o ieșire de date. Aleg să folosesc o metodă veche de conectare și să le împachetez. gândul meu a fost dacă ar fi mai greu să aliniez datele și datele în linie, dacă ar fi să le lipesc, poate fi mai greu și dacă aș tăia cablurile prea departe, nu s-ar potrivi corect în găurile deja în Hero Jr. Cu folie de sârmă, pot să le mut un pic și să le modelez puțin mai bine.

După ce le-am conectat, le-am conectat la un Arduino UNO și am folosit unul dintre exemplele de la Adafruit pentru neopixeli. Fericit că totul a funcționat. Le-am așezat în capul robotului și le-am pus bandă dublă pentru a le proteja de placa de circuit și pentru a le menține un pic mai bine.

Apoi i-am conectat înapoi la Arduino și am rulat din nou exemplul, doar pentru a fi sigur că nu am lovit un fir sau pentru a mă asigura că nu se scurtează. Totul a funcționat. A fost nevoie de puțin timp pentru a conecta totul, dar sincer, odată ce ați început să înfășurați firul, vă puteți deplasa destul de repede.

Imaginile de mai sus, arată LED-urile roșii originale, placa, am încercat să arăt urmele sparte, noile led-uri în diferite etape de conectare. Și, în cele din urmă, lucrează în cap.

Am și videoclipuri cu „gura” Hero Jr care, atunci când vorbește, LED-urile animă o „gură” și pixelii care rulează exemplele Adafruit. Nu le-am încărcat încă, dar asta va fi în curând.

Pasul 2: Raspberry PI Google AIY și Arduino Mega 2560 Mini

2015, a fost o perioadă diferită - și un proiect diferit. Am folosit 7 Arduino diferite, majoritatea erau UNO sau Nanos, câteva MEGA. Am avut unul doar pentru a reda MP3-uri folosind un scut MP3, am avut unul pentru controlul unui sintetizator de vorbire EMIC 2, unul pentru sabia de lumină. Șofer motor, motor pas cu pas - tastatură, lista continuă. Inutil să spun că am învățat multe din 2015 și, sincer, este uimitor că versiunea din 2015 a funcționat la fel de bine (nu știu nimic și învăț și ghicesc).

2020 - Deoarece versiunea „Ziua Războiului Stelelor” avea să fie întotdeauna o singură utilizare, planurile mele erau să simplific lucrurile de la început. În 2015, am jucat cu ideea de a folosi un Raspberry PI atunci, dar nu știam cu adevărat suficient în acel moment pentru a face acest lucru să funcționeze. Am decis că un Arduino Mega 2560 mini va face orice în ceea ce privește intrarea / ieșirea, IE: porniți / opriți motorul, porniți pasul / servo, citiți LDR, citiți ultra sonic, citiți divizorul de tensiune. În acest caz, Mega este practic un dispozitiv „fictiv”, cu doar câteva lucruri pe care trebuie să le facă cu adevărat, dar Mega este folosit și pentru citirea tastaturii, așa că am nevoie de o metodă de comunicare bidirecțională între Mega și Raspberry PI. Am ales să folosesc protocolul MQTT, dar asta a propus o altă problemă cum să obțin asta prin portul serial? Din fericire, am găsit acest proiect pe github "serial2mqtt" https://github.com/vortex314/serial2mqtt Care este într-adevăr un tip de gateway, software-ul rulează pe Raspberry PI - Arduino trimite doar mesajul serial corect formulat și asta este apoi a trecut la brokerul MQTT. A durat puțin pentru a funcționa corect, dar a funcționat destul de bine și pare să facă ceea ce am nevoie să fac. Arduino Mega va publica când este online, citirea cu ultrasunete, citirea ldr, citirea tensiunii. Va asculta comenzile, mișcările motorului, mișcarea servo și ce să facă cu LED-urile. Deși toate acestea par a fi foarte multe, cheltuielile generale sunt destul de mici și funcționează destul de bine.

Raspberry PI va fi programabil cu python, C ++, aproape orice poate folosi portul serial și să utilizeze MQTT. Deoarece nu aveam de gând să folosesc Google cu AIY, trebuia să instalez driverele și să mă asigur că funcționează. Un alt noroc pe care Github la găsit, Shivasiddharth îl face pe GassistPI și a aflat exact ce trebuia instalat pentru a face acest lucru, instrucțiunile pot fi găsite aici:

PI găzduiește brokerul MQTT, vorbește pentru vorbire și alte programe software, după cum este necesar. Pentru a-l accesa, folosesc în prezent SSH, am planuri de a construi o interfață web, dar asta nu este nici măcar aproape de realizat. M-am „jucat” cu Python de învățare pentru acest proiect, totuși încă nu am multe programe pregătite.

Câteva note speciale aici:

Originalul Mega 2560 Mini pe care îl aveam era o clonă mică a Original Arduino Mega 2560 folosind același cip serial pentru comunicare, așa că în timpul testării tocmai am folosit un Mega full size pe banca de lucru. Din păcate, lipisem firele tastaturii pe acea placă (dezlipirea pinilor antetului, la ce mă gândeam, aș vrea să pot da vina pe asta pe 2015, dar nu pot) Partea nefericită, am avut câteva dintre aceste fire și nu am putut obține o gaură curată pentru a re-lipi. Am ajuns să ajung la o clonă a unei clone, este încă o versiune Arduino Mega 2560, dar mai ieftină și cu un cip de port serial ieftin. Acest lucru îmi provoacă unele probleme cu pachetele scăpate de aproximativ 10% sau cam așa ceva, nu este suficient să scoateți totul înapoi și să încercați din nou cu o altă placă. Dar este suficient doar să mă înnebunească puțin. Pe „noul” (versiunea 2) Mega am folosit wire-wrap și am lăsat pinii antetului (hei poate extindere viitoare, eu folosesc doar 12 sau 13 pini chiar acum)

De asemenea, am imprimat suporturi pentru Raspberry PI și pentru Mega Mini. Ar trebui să vânez fișierele de proiectare dacă cineva le dorește. Nu sunt foarte bune, deoarece am folosit un instrument rotativ pentru a tăia câteva găuri sau pentru a le modela puțin, dar dacă cineva le dorește, le voi căuta.

Fotografii de mai sus: Raspberry PI 3+ cu Google AIY Hat, într-o montură personalizată, Original Mega 2560 cel pe care am vrut să-l folosesc, dar cu adevărat încurcat, înlocuitorul Mega 2560 (v2) cu care nu sunt atât de mulțumit, dar funcționează, cu sârmă de sârmă și suport personalizat tipărit 3D

Pasul 3: De la Stepper la Servo

Din păcate, nu am făcut multe fotografii cu acest lucru și nu am nicio fotografie cu vechiul motor pas cu pas.

1984 - un motor pas cu pas a fost probabil mai ieftin decât un servo mare în 1984 nu sunt sigur. Au existat opriri finale, iar pasul treptat a trebuit să se întoarcă singur cu fiecare putere pornită. Gândiți-vă la imprimanta 3D și la modul în care acasă.

2015 - Într-o altă mișcare de a nu ști cu adevărat ce fac, am eliminat opritoarele - și am continuat să le pierd. După cum am spus mai devreme, micii creatori mâncaseră câteva fire de pe stepper, firele erau mai mult / mai puțin expuse și începeau să se corodeze. Sunt surprins că a funcționat în 2015, dar a funcționat.

2020 - Stepperul a încetat să mai funcționeze și am început să caut un înlocuitor. Am dat peste servomotorul mare ASMC-04, aceasta nu a fost cea mai ieftină opțiune, dar a fost una dintre cele mai bune pe care le-am găsit. Stepper a fost de 50 $ + dolari din China, iar montura cornului a fost de încă 13 $ sau 14 $. Pentru mine beneficiile au cântărit costul.

Driverul Servo are 12 sau 24 de volți, unghiul de rotație este de la 0 la 300 de grade (limitat în schița mea Arduino la 0 la 180), pot controla acest lucru cu 1 fir de la arduino, (2 dacă numărați un fir de masă). Este un servo RC cu cuplu ridicat, cu toate acestea nu este chiar atât de rapid la rotire.

Dezamăgirea acestui lucru a fost chiar dacă specificațiile furnizate arătau că ar fi montat în aceleași găuri ca stepperul, nu se potrivea corect și a trebuit să găuresc noi găuri pentru el. Suportul claxon servo este, de asemenea, mult mai mare decât suportul original al motorului pas cu pas, deci trebuiau găurite mai multe găuri.

Mie îmi amintește foarte mult de viteza pasului cu pas, așa că, în general, o înlocuire bună și ceva ce nu veți observa s-au schimbat decât dacă vă uitați în interiorul robotului.

Poze:

Nu am făcut multe fotografii cu acest lucru, s-ar putea să mai fie câteva unde, dar vor arăta cam așa.

Pasul 4: Mai multe imagini

Întrucât încă lucrez la acest robot (mai ales software în acest moment), m-am gândit să împărtășesc doar câteva poze

Poze:

Convertor DC-DC cu 4 porturi USB 12v la 5v 8 amp, nu mai găsesc acest lucru și aș dori să fi cumpărat câteva dintre ele.

Baterie LiPo de 36v scoasă de pe o placă de hover spartă

Imagini ale interiorului robotului, fire, etc. Câteva imagini cu înlocuitorii de LED-uri, alte câteva imagini cu Arduino Mega w / wire-wrap, imagine cu ultrasunete cu acoperire peste el (de fapt așa a fost în 2015)

Imagini ale corpului fără coajă și o imagine a utilizării unei console pentru a-l testa pe MQTT.

Asta despre asta deocamdată, vă mulțumim că ați căutat și, dacă vă place, vă rog să mă votați:-) Aș putea folosi mai multe părți pentru proiecte LOL - Să aveți o zi bună și să încercați să fiți în siguranță pentru toată lumea.