Baza robotică multifuncțională și scutul motorului: 21 de pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:46

Bună ziua tuturor, recent am început să lucrez la proiecte de robotică folosind Arduino. Dar nu aveam o bază adecvată pe care să lucrez, rezultatul final nu arăta grozav și singurul lucru pe care îl puteam vedea sunt toate componentele mele încâlcite în fire. Problemele de înregistrare a oricărei erori obișnuite pentru a lua ca pentru totdeauna și cablarea lucrurilor din nou și din nou a fost uneori frustrant. Așa că am decis să fac un robot multifuncțional împreună cu un driver de motor pe care să-mi pot atașa cu ușurință celelalte componente fără a crea vreo mizerie și să-l asamblu și să-l demontez cu ușurință pentru orice modificări.

Dacă sunteți începător și doriți să începeți cu robotica sau chiar atunci când intenționați să prototipați un proiect robot mai mare mai întâi la scară mică, o bază de prototipare este întotdeauna utilă.

Acest instructable acoperă întregul proces de pregătire a bazei acrilice, adăugând motoare, roți și, de asemenea, face un scut pentru motor DIY, fabricând un PCB cu două fețe acasă. La final, va exista un proiect de bază pentru a verifica dacă totul este făcut corect și pentru a oferi o idee aproximativă despre ce puteți face cu robotul dvs. După construire, puteți încerca apoi unii dintre roboții de bază, cum ar fi aceștia:

1. Robot telecomandat simplu (cu fir)
2. Robot care urmărește linia
3. Robot care evită obstacolele
4. Robot controlat prin Bluetooth
5. Robot fără fir controlat de la distanță (utilizând transmițător și receptor RF / telecomandă IR)

Acesta este primul meu instructable, așa că iartă-mă pentru orice greșeli și critica constructivă este binevenită.

Pasul 1: Strângeți-vă instrumentele și materialele

Întrucât este construit în două părți 1. Șasiul și 2. Protecția motorului, lista instrumentelor și a pieselor este împărțită în două secțiuni, respectiv.

Pentru șasiu:

Instrumente:

• Acces la un dispozitiv de tăiat cu laser (puteți căuta unul într-un spațiu pentru producători din apropiere sau puteți căuta online furnizori locali de servicii de tăiere cu laser)
• Șurubelniță
• Cleste de sarma
• Fier de lipit + sârmă

Părți:

• Foaie acrilică de 3 mm (orice culoare la alegere)
• Motoare cu angrenaje (100 - 200 rpm) x 2
• Roți x 2
• Roată rotativă x1
• M3 x 10 mm piulițe și șuruburi x 20 (sau mai mult dacă pierdeți unele)
• Suport baterie AA cu 6 celule x 1 (nu este nevoie dacă folosiți baterie de 12V sau pachet Li-Po)
• Servomotor x 1 (opțional)
• M2 x 25mm piulițe și șuruburi x (pentru fixarea motoarelor)
• Comutați comutatorul x 1
• Sârmă izolată (pentru conexiuni)

Pentru scutul motorului:

Instrumente:

• Fier de lipit + sârmă
• Fier
• Mini burghiu sau burghiu manual
• Mănuși de mână din cauciuc
• Scrub metalic
• Un recipient mic de plastic
• Multimetru (pentru testare)
• Marker permanent

Produse chimice necesare:

• Pulbere de FeCl3 SAU soluție
• Acetonă sau diluant (se poate folosi și îndepărtarea vopselei de unghii)

Părți:

• Placă dublă îmbrăcată în cupru
• Hârtie lucioasă sau hârtie foto
• Priză IC cu 16 pini x 2
• Priză IC 14 pini x 2
• IC driver driver L293D x 2
• 74HC04 NU Poarta IC x1
• Condensatoare electrolitice: 100uf, 10uf, 47uf (fiecare X 1)
• 0.1uf condensator ceramic x 2
• 7805 regulator de tensiune IC x 1
• Bandă antet feminin pin lung X 1
• Bandă antet feminin pin scurt x1
• Banda antet masculin X 1
• Blocuri terminale cu șurub (distanță de 2 pini de 3,5 mm) x 6
• LED x 1
• Rezistor (de la 220ohm la 330ohm, orice va face) x 1

Pasul 2: Șasiu

Pentru a monta motoarele, roțile, senzorii etc. pentru robotul nostru, avem nevoie de un șasiu care să țină toate lucrurile la locul lor și să fie corpul principal al robotului. În loc să cumpăr una, am decis să fac una singură pe care să poți monta cu ușurință piesele necesare și să o modific ori de câte ori este necesar. Am mers cu acrilic pentru a-i oferi un aspect profesional.

Înainte de a trage de fapt șasiul pe computer, am folosit pix și hârtie și am desenat o schiță brută cu toate măsurătorile și dimensiunile. A fost pentru prima dată când lucram cu acrilic, așa că am fost un pic confuz în ceea ce privește parametrii și proiectarea, dar după câteva încercări și referind Instructable postat de "oomlout", nu a mai fost o sarcină dificilă.

Designul final a fost realizat în Inkscape și trimis pentru tăiere cu laser.

Acum, ceea ce trebuie să faceți este să descărcați fișierele și să le exportați în formatul solicitat de furnizorul de servicii și să le tăiați cu laser. Fișierul ''.svg "este pentru Inkscape și„.cdr "pentru Corel draw.

Link de descărcare pentru InkScape:

Pentru a descărca fișiere:

Pasul 3: Să începem asamblarea

Adunați piesele tăiate cu laser și instrumentele și materialele menționate mai sus.

Pasul 4: Pregătiți-vă mai întâi motoarele

Pentru a face mutarea robotului avem nevoie de un fel de actuatoare. Vom folosi motoare de curent continuu cu angrenaje ca servomotoare.

Sârmă de lipit de două culori diferite (fiecare cu o lungime de aproximativ 5 până la 6 inci) la motoare. Pentru a verifica polaritatea, conectați firele la o baterie și verificați rotirea. Dacă motoarele se rotesc în direcții opuse, schimbați firele.

Pasul 5: Este timpul să „piuliți” și să „înșurubați” totul

Începeți prin fixarea plăcilor laterale pe placa de bază inferioară, plasându-le în fante. Așezați o piuliță în fanta T și introduceți șurubul din orificiul din placa inferioară și fixați-l cu ajutorul unei șurubelnițe. Asigurați-vă că nu vă strângeți prea bine sau altfel s-ar putea să ajungeți să rupeți acrilul. Verificați orientarea plăcilor (cu motorul în jos așa cum se arată).

Apoi fixați motoarele, roata rotativă, placa frontală, suportul bateriei și, în cele din urmă, placa superioară

Dacă doriți să plasați un servo motor mare, îl puteți înșuruba direct în fanta dată sau pentru montarea unui micro servo atașați mai întâi placa pentru servo și apoi servomotorul

Atașați roțile la motoare

Conectați întrerupătorul cu acumulatorul așa cum se arată și înșurubați-l în poziție

În cele din urmă înșurubați arduino / arduino mega SAU Raspberry pi

Și ai terminat !!

Pasul 6: Ecranul motorului / Circuitul driverului motorului

Motoarele sunt dispozitivele de acționare ale robotului care necesită mai multă putere de funcționare pe care microcontrolerul nostru nu o poate furniza, așa că conectarea directă la acesta îl va prăji cu siguranță. Pentru a furniza energie motoarelor și a controla direcția și viteza acestuia, avem nevoie de un H-Bridge. Ce este și cum funcționează un H-Bridge? Cred că acest videoclip va răspunde la întrebarea ta: Video (Videoclipul nu este al meu)

Dacă credeți că faceți totul singur, atunci vă puteți gândi, de asemenea, să creați singur circuitul șoferului în loc să cumpărați unul gata făcut. Deoarece, folosesc placa Arduino, am decis să fac scut motor în locul unei plăci de rupere.

Avantajul unui scut față de placa de breakout este că se conectează cu ușurință pe partea superioară a plăcii Arduino, ceea ce economisește spațiu și cablarea lucrurilor devine ușoară și se creează mai puțină mizerie.

Am făcut un PCB cu două fețe (circuit imprimat) pentru realizarea scutului, deoarece un singur strat de PCB nu a fost suficient pentru a face toate conexiunile. Am folosit metoda „Transfer de toner” pentru a realiza PCB.

Dacă nu știți cum să faceți un PCB, atunci nu vă faceți griji, voi acoperi toți pașii pentru a face unul.

Pasul 7: Realizarea proiectării plăcii de circuit

Înainte de a vă crea propria placă PCB personalizată, trebuie să vă proiectați aspectul PCB. Puteți proiecta aspectul utilizând un software decent de proiectare PCB. Pentru mine, următoarele sunt cele mai bune programe de proiectare PCB.

• Autodesk EAGLE
• Fritzing

Pentru realizarea scutului motorului, trebuie doar să descărcați fișierele în pașii următori și să urmați instrucțiunile.

Pasul 8: Imprimarea aspectului PCB

Deoarece realizăm PCB cu două fețe, vom avea nevoie de două straturi 1. Stratul superior 2. Stratul inferior.

Descărcați fișierele pdf și imprimați-le separat pe orice hârtie lucioasă (hârtia de revistă o va face și), utilizând o imprimantă laser.

Imprimantele cu jet de cerneală nu ar funcționa, deoarece cerneala sa este solubilă cu apă, deci nu își va transfera cerneala pe placa PCB.

Sfaturi:

• Setați imprimanta la o rezoluție înaltă înainte de imprimare
• Selectați opțiunea de dimensiune reală înainte de tipărire

De ce avem nevoie de hârtie și cerneală pentru a face un PCB ??

După cum sa menționat mai devreme, metoda utilizată pentru construcție se numește transfer de toner.

Cum functioneaza:

1. Mai întâi faceți imprimarea aspectului plăcii pe o hârtie lucioasă folosind o imprimantă laser.
2. Tonerul utilizat în imprimantă nu este altceva decât plastic, care se topește și se lipeste de hârtie.
3. Acum, transferați tonerul pe tablă îmbrăcată în cupru folosind fier, adică topiți din nou tonerul și se lipeste de cupru.
4. Cerneala servește ca strat protector pentru a acoperi partea de cupru care nu ar trebui gravată.
5. Deoarece soluția de gravare funcționează numai cu metal și nu cu cerneală, transferați cerneală pe partea de cupru a PCB-ului astfel încât un anumit model de pe placa PCB să fie gravat și partea cernelită nu.

Pasul 9: tăiați și curățați-vă îmbrăcat în cupru

• Luați-vă circuitul imprimat și marcați punctele de pe tablă pentru a desena linii și a le tăia. Pentru tăiere puteți folosi un ferăstrău Dremel sau Hacksaw.
• După tăiere, curățați placa folosind puțină săpun și un scrubber de metal până când placa arată frumos și strălucitor.

Curățarea plăcii îndepărtează stratul de oxid, murdăria și grăsimea de pe acesta și expune un strat proaspăt de cupru pe care tonerul se poate lipi ferm.

Pasul 10: Transferarea tonerului pe tablă

1. Luați orice strat (oglindă de jos sau de sus) a imprimării și așezați-l pe plăcile de cupru cu fața imprimată orientată în jos.
2. Aliniați placa și imprimarea. Utilizați un fier de călcat pentru rufe pentru a călca aspectul imprimat al PCB-ului pe tablă.
3. Călcarea aspectului imprimat transferă cerneala de pe hârtie pe placa PCB.

Sfaturi:

• Setați fierul de călcat la cea mai înaltă temperatură (pentru hârtie groasă) sau la mediu
• Pentru a furniza căldură constantă, puneți fierul de călcat pe placă și aplicați o presiune pe el timp de aproximativ 1 până la 2 minute.
• Mutați ușor fierul de călcat pe hârtie timp de aproximativ 2-3 minute.
• Asigurați-vă că se aplică căldură adecvată la colțuri și laturi

Întregul proces ar trebui să dureze în jur de 5 - 6 minute (poate fi mai mult sau mai puțin în funcție de grosimea hârtiei și de temperatură).

Pasul 11: Scoaterea hârtiei de pe tablă

După tratamentul termic înmuiați placa în recipient cu puțină apă de la robinet timp de aproximativ 5-7 minute. Asigurați-vă că așteptați până când hârtia de pe tablă devine umedă, apoi frecați-o ușor, astfel încât cerneala să nu fie îndepărtată în timp ce frecați hârtia de pe bord.

Pasul 12: Al doilea strat

Acum este timpul să faceți al doilea strat. Deoarece este un PCB cu două fețe, stratul superior și stratul inferior trebuie aliniate perfect, altfel rezultatele ar fi nedorite. Pentru a conecta cele două straturi va fi utilizată via.

Producătorii de PCB au mașini care pot alinia cu precizie cele două straturi. Dar cum facem o treabă atât de precisă acasă? Așa că am venit cu un truc care poate rezolva această problemă. Pentru a alinia cele două straturi, urmați acești pași:

1. Găuriți la colțurile PCB-ului dvs. folosind primul strat ca referință.
2. Faceți imprimarea celui de-al doilea strat și faceți găuri în aceeași locație ca și pentru stratul anterior.
3. Aliniați placa și imprimarea astfel încât lumina să treacă prin toate găurile.
4. Bandați benzile cu niște benzi de mascare și faceți același tratament termic. Înmuiați placa în apă și scoateți hârtia

Pasul 13: Fixarea pistelor

Uneori, tonerul nu este transferat corect pe placa, ceea ce duce la unele conexiuni incomplete.

Pentru a remedia această problemă, luați un marker permanent ascuțit și desenați urmele incomplete.

Pasul 14: Gravarea tabloului

Există o varietate diferită de soluții de gravare, dar cea mai comună este clorura ferică. O puteți obține sub formă de pulbere sau ca soluție.

Pentru a face soluția:

1. Luați un recipient de plastic cu puțină apă. (aproximativ 1,5 cani).
2. Adăugați 2-3 lingurițe de masă de FeCl3 și amestecați bine. (adăugați întotdeauna acid în apă cu agitare ușoară)

În timp ce lucrați cu substanțe chimice, asigurați-vă că purtați mănuși și că vă aflați într-o zonă bine ventilată.

Așezați placa în soluție timp de aproximativ 20 - 30 de minute. După aproximativ 20 - 30 de minute scoateți-l din recipient, lăsându-l pentru o lungă perioadă de timp, va gravura zona protejată cu cerneală, așa că vă rugăm să o îndepărtați când este gata.

Clătiți placa cu apă după gravare.

Pasul 15: Scoateți tonerul

Pentru îndepărtarea tonerului, puteți folosi acetonă sau diluant (va fi de asemenea îndepărtat vopseaua de unghii). Luați o liniște de bumbac sau o cârpă umedă și înmuiați-o bine cu diluant / acetonă. Frecați tonerul și curățați placa cu apă.

Și aveți preparatul de acasă "PCB cu două fețe".

Pasul 16: găurirea găurilor

Găuriți găurile folosind un mini burghiu vertical sau un burghiu manual.

Folosiți burghie de 1 mm pentru găuri pentru borne cu șurub și regulator de tensiune și biți de 0,8 mm pentru alte găuri

Curățați praful după găurire.

Pasul 17: Este timpul pentru lipire

Înainte de lipire, asigurați-vă că păstrați o imprimare a aspectului pentru referință și pentru a cunoaște amplasarea pieselor. Începeți prin lipirea canalelor prin trecerea unui fir prin orificii și lipirea pe ambele părți, tăiați firul în exces. Înainte de lipire, restul componentelor utilizați un multimetru și verificați continuitatea urmelor stratului superior și inferior și, de asemenea, verificați dacă există scurți după lipire."

Restul pieselor de lipit. Asigurați-vă că verificați polaritatea și amplasarea componentelor.

Pasul 18: Verificați circuitul

Înainte de a pune IC-urile în prize și de a alimenta circuitul, asigurați-vă că nu există scurtcircuți și verificați tensiunea la pinii respectivi. Dacă totul este în regulă, puneți circuite integrate și alimentați circuitul.

Pasul 19: Instalarea și testarea driverului motorului

Scutul se va potrivi perfect pe partea superioară a plăcii Arduino și circuitul este verificat, deci alimentarea acestuia nu va fi o problemă.

Înainte de testare, să analizăm structura și caracteristicile ecranului motorului.

Structură și caracteristici:

• Folosește două IC-punte L293D H pentru a controla patru motoare.
• Un invertor IC 74HC04 pentru a reduce numărul de pini folosiți pentru controlul podurilor h.
• O șină separată + 5V și GND.
• Știfturi pentru montarea a 4 servo-motoare cu șină de alimentare separată
• Comutați pentru a reseta placa
• Numărul de pini digitali rămași chiar și după controlul a 4 motoare: 6 (2 dintre ele ca PWM)

Testarea circuitului:

Conectați două motoare la ieșirea terminalului cu șurub M1 și M2, conectați jumperul de alimentare și alimentați circuitul utilizând o sursă de curent continuu 9-12V (consultați diagrama pentru polaritate și conexiuni). După încărcarea schiței TEST pe placa arduino, conectați scutul motorului și porniți sursa de alimentare.

Pentru testarea celui de-al doilea driver de motor, conectați motoarele la M3 și M4 și înlocuiți numerele pinului cu acestea în cod

• StângaEN = 3
• Pin stâng = 2
• RightEN = 5
• RightPin = 6

Pasul 20: Să-l facem să se miște

Este timpul să-ți aduci robotul la viață

Acum aveți un robot cu toate componentele necesare instalate, haideți să facem un proiect simplu folosindu-l pentru a ne face o idee cât de repede puteți prototipa orice în câteva minute, fără probleme.

Un robot care evită obstacolele va fi cel mai bun pentru început. Deci, să reușim.

Piese necesare:

1. HC -SR04 Senzor cu ultrasunete
2. Micro servomotor (dacă nu este instalat)
3. Unele fire

Conexiuni:

• Conectați pinul Vcc și GND al senzorului la + 5V și respectiv GND
• Conectați pinul de declanșare la A1 și pinul Echo la A2 pe arduino
• Așezați jumperul J5 pe scut și conectați servo la pinul 10 de pe șina servo (consultați diagrama)
• Montați senzorul pe servo

Încărcați schița de mai jos pe placa dvs. arduino și urmăriți robotul evitând obstacolele.

Așa că ai făcut un robot autonom simplu în câteva minute.

Pasul 21: Sfârșitul

Ați terminat!

Bucurați-vă de joc cu robotul dvs. și faceți proiecte distractive cu el. Există o varietate de senzori și plăci de dezvoltare disponibile, care sunt ușor de utilizat și de înțeles, folosiți-le pentru a le face să se deplaseze în modul dorit.

Și dacă sunteți nou în robotică, vă recomand să încercați câteva proiecte de bază prezentate în partea de introducere.

Gata pentru acest instructabil. Sper că ți s-a părut interesant.

Dacă aveți nelămuriri / întrebări cu privire la construcție, nu ezitați să întrebați. Multumesc pentru vizionare:)