Opgrader Heathkit Hero Jr -robot med moderne hardware: 4 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Dette er mere et igangværende arbejde end et færdigt projekt, husk det, når du læser. Tak

Lidt om denne robot, hvor jeg fik den, og mine planer for den. (Billede fra 2015 Star Wars Day -projektet)

Det var nok engang i 2005, min kone og jeg var på et lokalt loppemarked, vi kiggede bare rundt og ledte ikke rigtigt efter noget. Der var en ældre landmand, der havde opsætning udenfor, han var tæt på bagsiden af stedet, og ikke mange mennesker ville se på hans varer. Jeg er glad for, at jeg var en, der gik og kiggede.

Han havde denne lille robot, selvfølgelig vidste jeg, hvad det var. Jeg spurgte, hvor meget han ville, og var chokeret, chokeret, jeg fortæller dig - han ville have hele $ 20,00 dollars. Det var dengang, han fortalte mig, at den havde været i en lade i sandsynligvis de sidste 20 år eller deromkring, og ved nærmere kig havde der boet lodne skabere i den. Ledninger var blevet tygget, hovedtavlen var for det meste blevet ødelagt. Batterierne kunne ikke bruges. Sagen var et rod, og det er så rart som jeg kan være om det.

Det havde endda alle patronerne med, og de så ret godt ud i betragtning.

På trods af hvordan det så ud, så jeg noget, jeg havde ønsket mig siden jeg var ung. Jeg gav landmanden $ 20 og takkede ham. At bringe min præmie tilbage til bilen.

Det tog cirka en måned eller deromkring at få ryddet op nok til at begynde at se på elektronikken og se, hvad der fungerede, og hvad der ikke gjorde. Jeg var endelig også i stand til at få strøm, det overraskende nok bestod det selvkontrol - jeg tænkte, hej, fantastisk, det var meget, selvom jeg skulle gøre noget arbejde for at rydde op. Nå, det bestod selvkontrollen en gang, det var det, jeg kunne aldrig få det til at passere igen.

Jeg trak i hovedbrædderne, solgte dem.

Kontrollerede drivmotoren og steppermotoren (stepperen havde ledninger, der begyndte at tære, og ikke var i den bedste stand), men begge fungerede, så jeg beholder dem.

Jeg satte robotten op som en slags skærm, for jeg var ikke så sikker på, hvad jeg ville gøre med.

I slutningen af 2015 blev en gruppe beslutningstagere og tænkere, som jeg sluttede mig til, spurgt om vi ville gøre noget for "Star Wars Day" for vores lokale bibliotek. Så vi tænkte på, og jeg sagde, hvad nu hvis jeg bringer "Hero Jr" tilbage til liv ved hjælp af Arduino mikrokontroller. Og det var det, jeg gjorde - jeg gav den en ekstra bluss og brugte 7 Arduinos i den … sandsynligvis mere, som jeg havde brug for, men på det tidspunkt lærte jeg stadig. Og jeg ville have det til "multi-task", som jeg dengang ikke vidste, hvordan jeg skulle gøre på en anden måde. Jeg dokumenterede det projekt her:

Nå, det var 2015, lyssværlen blev fjernet, og de fleste af de Arduinos, der var specifikke for det projekt. For det meste kan en Arduino køre dette, hvis du ikke vil have, at der skal ske noget særligt. Robotten gik tilbage til sit rum som et udstillingsstykke. Jeg lærte et par ting undervejs og ville endda opgradere sin strømforsyning dengang. Tiden fik det bedste af mig, og jeg bestilte kun et 12v til 5v 4 port USB 8 amp kort. Desværre kan jeg ikke finde det bord nogen steder på nettet nu, jeg ved ikke om de stoppede med at lave det eller? Men selv det bræt sad i en kasse indtil nu.

Et af målene med det originale projekt var at få ham til at se så vintage ud som jeg kunne, men erstatte det meste af hardware med moderne ting. I 2020 har jeg besluttet at endda opgradere hans lysdioder til RGB (neopixel) mere om det senere. Målet er stadig at få det til at se vintage ud, det tror jeg, det gør, indtil du bruger en anden farve end rød.

Dette projekt bruger en Arduino Mega 2560 mini (klonbræt, jeg kan ikke lide det), A Raspberry Pi 3+, originalt Google AIY-kort/højttaler/mikrofon, erstattede trinmotoren med en ASMC-04 servomotor, en 36v LIPO -batteri trukket fra et ødelagt svævebræt. Jeg har en 36v til 12v 5amp DC-DC converter, og 4 port 12v til 5v 8amp USB enheden. En billig ultralyd og LDR, Ganske lidt 3D -trykte beslag. 8 små ws2812 -lysdioder (også kendt som neopixels), et par cat5 -nøglesten og et kort cat5 -kabel. (en spændingsdeler tilbage fra 2015 -projektet, men det var til 12v/24v ikke 36v, så det er ikke korrekt. Det skal rettes), og jeg bruger en L298 -motordriver (også tilovers fra 2015 -projektet)

Hvad der er tilbage af den originale robot fra 1984 - 12v jævnstrømsmotor, det originale tastatur fungerer også stadig, samt den originale "grønne strøm" LED. Skallen og rammen er stadig den samme. Men det er det. Alt andet er blevet udskiftet.

Dette er stadig i gang på dette tidspunkt - jeg arbejder stadig på at lave noget python -software til Raspberry PI, jeg skal løse et par små problemer, jeg fandt i Arduino -skitsen (fungerer mest). Jeg siger sjovt, at dette er et af de projekter, der aldrig vil ende. På dette tidspunkt fungerer lysdioderne alle, ultralyd fungerer, LDR arbejder, servomotor arbejder, drivmotor går fremad, ikke bagud (brudt ledning, som jeg skal spore). 36v til 12v virker, og 12v til 5v fungerer, Raspberry Pi tænder, Arduino slukker for PI. For det meste er hardwaren kablet og fungerer. Nu er det hele software.

Trin 1: LED'erne og opgraderingen

Den originale 1984 -model havde lysdioderne loddet bare "mærkeligt", hvis du spørger mig, de skulle være af brættet, men lodning var på samme side som lysdioderne. I 2015 fungerede nogle af disse lysdioder, nogle var ikke i stand til at erstatte dem, der ikke virkede, men det fik nogle af dem til at blive meget svage, og nogle fungerede bare aldrig. Når man ser tæt på brættet, kan man måske se, at et par af loddepuderne løftede og gik i stykker.

De delte alle de samme 5v positive, så for at tænde eller slukke dem skifter du grunden. Hvilket jeg ved er en ting, men det kunne jeg ikke lide. Du ved, i en Arduino -skitse er en "HIGH" normalt tændt, og "LOW" er normalt slukket - godt i dette tilfælde var "HIGH" slukket for LED'erne, og "LOW" er tændt. omvendt logik på lysdioderne.

I 2015 lod jeg bare dette glide, da jeg dengang havde vigtigere ting at bekymre mig om.

I år besluttede jeg, at jeg kan lide tanken om WS2812 RGB LED'er, de er billige og lette at bruge, de bruger en datalinje og har kun brug for 5v og jord. Disse er 5 mm lysdioder, så de passer meget fint til næsten alt, hvad en standard lysdioder passer til. Jeg fandt dem på eBay, de var lidt mere, end jeg normalt betaler for disse typer af lysdioder, men jeg vælger at bestille fra staterne denne gang, fordi forsendelse fra Kina tager meget lang tid. Så betal lidt mere, få dem meget hurtigere. 10 lysdioder koster mig $ 10,00 ikke dårligt tror jeg, men heller ikke en god pris.

Tilslutning af disse er ret let og ligetil, der er en jord, en positiv (5v), en data ind og en data ud. Jeg vælger at bruge en gammel metode til tilslutning og wire-wrap disse. min tanke var, om det ville være sværere at lineere dataene ud og data i line -up, hvis jeg skulle lodde dem, det kan også være sværere, hvis jeg skar lederne for langt tilbage, de ville ikke passe korrekt i hullerne allerede i the Hero Jr. Med wire-wrap kan jeg på en måde flytte dem lidt rundt og forme dem lidt bedre.

Efter at jeg havde fået dem tilsluttet, tilsluttede jeg dem til en Arduino UNO og brugte et af eksemplerne fra Adafruit til neopixel. Glad for at alt fungerede. Jeg placerede dem i robothovedet og lagde dobbelt bagbånd over dem for både at beskytte dem mod printkortet og holde dem lidt bedre på plads.

Jeg tilsluttede dem derefter igen til Arduinoen og kørte eksemplet igen, bare for at være sikker på, at jeg ikke stødte en ledning, eller for at sikre, at de ikke kortsluttede. Alt fungerede. Det tog lidt tid at tilslutte alting, men ærligt talt, når du først er begyndt at pakke tråd ind, kan du komme hurtigt frem.

Billederne ovenfor, viser de originale RØDE lysdioder, tavlen, jeg forsøgte at vise de ødelagte spor, de nye lysdioder i forskellige faser af at være kablet. Og endelig arbejdede de i hovedet.

Jeg har også videoer af Hero Jr's "mund", som når den taler, animerer lysdioderne en "mund", og pixelerne kører Adafruit -eksemplerne. Jeg har ikke uploadet dem endnu, men det kommer snart.

Trin 2: Raspberry PI Google AIY og Arduino Mega 2560 Mini

2015, Det var en anden tid - og et andet projekt. Jeg brugte 7 forskellige Arduinos, de fleste var enten UNO'er eller Nanos, et par MEGA'er. Jeg havde en til bare at afspille MP3'er ved hjælp af et MP3 -skjold, jeg havde en til styring af en EMIC 2 -talesyntesizer, en til lyssabel. Motorfører, stepper motor -tastatur, listen fortsætter. Det er overflødigt at sige, at jeg har lært meget siden 2015, og ærligt talt er det fantastisk, at 2015 -versionen fungerede lige så godt som den (jeg vidste ikke noget og lærte og gætte).

2020 - Fordi "Star Wars Day" -versionen altid skulle bruges én gang, var mine planer at forenkle tingene fra begyndelsen. I 2015 legede jeg med tanken om at bruge en Raspberry PI dengang, men jeg vidste ikke rigtig nok dengang til at få det til at fungere. Jeg besluttede, at en Arduino Mega 2560 mini ville gøre alt, hvad der var nødvendigt for input/output, IE: tænd/sluk motor, drej stepper/servo, læs LDR, læs ultralyd, læs spændingsdeleren. I dette tilfælde er Mega dybest set en "dummy" enhed, med kun få ting den virkelig skal gøre, men Mega bruges også til at læse tastaturet, så jeg havde virkelig brug for en metode til tovejskommunikation mellem Mega og Raspberry PI. Jeg vælger at bruge MQTT -protokollen, men det foreslog et andet problem, hvordan man får det over den serielle port? Heldigvis fandt jeg dette projekt på github "serial2mqtt" https://github.com/vortex314/serial2mqtt Som virkelig er en type gateway, softwaren kører på Raspberry PI - Arduino sender bare den korrekt formulerede serielle meddelelse, og det er derefter videregivet til MQTT -mægleren. Det tog lidt tid at få det til at fungere korrekt, men det fungerede ret godt og ser ud til at gøre det, jeg har brug for det. Arduino Mega vil offentliggøre, når den er online, ultralydslæsningen, ldr -læsningen, spændingsaflæsning. Det vil lytte efter kommandoer, motoriske bevægelser, servobevægelser og hvad de skal gøre med lysdioderne. Selvom alt det ligner meget, er omkostningerne ret små, og det fungerer ret godt.

Raspberry PI kan programmeres med python, C ++, næsten alt, der kan bruge den serielle port, og bruge MQTT. Da jeg ikke ville bruge Google med AIY, var jeg nødt til at installere driverne og sikre, at det fungerede. Endnu en lykkebrud Github til resue, Shivasiddharth gør GassistPI, og fandt ud af hvad der skulle installeres for at få dette til at fungere, instruktioner kan findes her:

PI'en er vært for MQTT -mægleren, taler til tale og anden software efter behov. For at få adgang til det bruger jeg i øjeblikket SSH, jeg har planer om at bygge en webgrænseflade, men det er ikke engang tæt på at blive gjort. Jeg har "leget" med at lære python til dette projekt, men jeg har stadig ikke mange programmer klar endnu.

Nogle særlige noter her:

Den originale Mega 2560 Mini, jeg havde, var en lille klon af den originale Arduino Mega 2560, der brugte den samme serielle chip til kommunikation, så mens jeg testede, brugte jeg bare en fuld størrelse Mega på arbejdsbænken. Desværre havde jeg loddet tastaturets ledninger til dette bord (un-lodning af headerstifterne, hvad tænkte jeg, jeg ville ønske, at jeg kunne bebrejde den i 2015, men det kan jeg ikke) Den uheldige del, jeg havde et par af disse ledninger slukket, og jeg kunne ikke få et rent hul til at lodde igen. Jeg endte med at gå til en klon af en klon, det er stadig en Arduino Mega 2560 men billigere version og med en billig seriel portchip. Dette forårsager mig nogle problemer med tabte pakker omkring 10% eller deromkring, det er ikke nok at trække alt tilbage og prøve igen med et andet bord. Men det er bare nok til at gøre mig lidt tosset. På den "nye" (version 2) Mega brugte jeg wire-wrap og forlod overskriftsstifterne (hej måske fremtidig udvidelse, jeg bruger kun 12 eller 13 ben lige nu)

Jeg har også 3D -printet (samt genbrugt nogle mislykkede udskrifter) beslag til Raspberry PI og Mega Mini. Jeg bliver nødt til at jagte designfilerne, hvis nogen vil have dem. De er ikke særlig gode, da jeg brugte et roterende værktøj til at skære et par huller eller forme dem lidt, men hvis nogen vil have dem, leder jeg efter dem.

Billeder ovenfor: Raspberry PI 3+ med Google AIY Hat, i en specialfremstillet holder, Original Mega 2560, den jeg ville bruge, men virkelig rodede ud, udskiftningen Mega 2560 (v2) den, jeg ikke er så glad for, men det fungerer med wire-wrap wire og brugerdefineret 3D-trykt holder

Trin 3: Fra Stepper til Servo

Desværre tog jeg ikke mange billeder af dette, og jeg har ikke nogen billeder af den gamle trinmotor.

1984 - en trinmotor var sandsynligvis billigere end en stor servo i 1984 er jeg ikke sikker på. Der var endestop, og stepperen måtte hjem selv med hver strøm tændt. Tænk 3D -printer, og hvordan de er hjemme.

2015 - I et andet træk med ikke rigtig at vide, hvad jeg lavede, fjernede jeg slutstopperne - og fortsatte med at miste dem. Som jeg sagde tidligere, havde de små skabere spist nogle af ledningerne på stepper, trådene var mere/mindre udsatte og begyndte at tære. Jeg er overrasket over, at det fungerede i 2015, men det gjorde det.

2020 - Stepper stoppede ikke med at fungere, og jeg begyndte at lede efter en erstatning. Jeg stødte på ASMC-04 store servomotor, dette var ikke den billigste løsning, men det var en af de bedre, jeg fandt. Stepper var $ 50+ dollars fra Kina, og hornmonteringen var yderligere $ 13 eller $ 14. For mig vejede fordelene ud omkostningerne.

Servodriveren er enten 12 eller 24 volt, rotationsvinklen er 0 til 300 grader (begrænset i min Arduino -skitse til 0 til 180), jeg kan styre dette med 1 ledning fra arduinoen, (2 hvis du tæller en jordledning). Det er et RC -servo med højt drejningsmoment, men det er virkelig ikke så hurtigt at dreje.

Skuffen over dette var selv om de specifikationer, der blev leveret, så ud som om de bare ville montere i de samme huller som stepper, den matchede ikke korrekt, og jeg var nødt til at bore nye huller til den. Servohornsfæstet er også meget større end det originale trinmotorophæng, så der skulle bores flere huller.

For mig minder det mig meget om stepperens hastighed, så alt i alt har en god udskiftning og noget, som du ikke vil bemærke, ændret sig, medmindre du ser inde i robotten.

Billeder:

Jeg tog ikke mange billeder af dette, der kan være et par flere hvor, men de vil stort set ligne disse.

Trin 4: Nogle flere billeder

Da jeg stadig arbejder på denne robot (for det meste software på dette tidspunkt) tænkte jeg, at jeg lige ville dele et par billeder mere

Billeder:

4 port USB 12v til 5v 8 amp DC-DC converter, jeg kan ikke finde dette mere, og jeg ville ønske jeg havde købt et par af dem.

36v LiPo batteri fjernet fra et ødelagt svævebræt

Billeder af robotens inderside, ledninger, ect. Nogle flere billeder af LED-udskiftningerne, et par flere billeder af Arduino Mega m/wire-wrap, billede af den ultralydssyge med dækning over (faktisk er det sådan det var i 2015)

Billeder af kroppen uden skallen på, og et billede af at bruge en konsol til at teste den over MQTT.

Det om det for nu, Tak fordi du kiggede, og hvis du kan lide det, kan du stemme på mig:-) Jeg kunne bruge nogle flere dele til projekter LOL - Hav en god dag, og prøv at være i sikkerhed alle sammen.