Arduino RC Robot: 11 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Beskrivelse

En holdbar, 3D -printet, fjernstyret Arduino -baseret robot med flere hundrede meters rækkevidde. Et modulopbygget hurtigforbindelsesmotorprogram giver dig mulighed for hurtigt at prototype forskellige robotdesign uden værktøj. Perfekt til robotikundervisning for børn.

Hvad handler det om?

Så du er lige begyndt at lære Arduino, eller måske 3D -print, og du er klar til at bygge noget fedt. Du vil bygge noget meningsfuldt og praktisk, men sjovt … Du er klar til at bygge OmniBot. Hvis Arduino er den schweiziske hærskniv for elektronik, så er OmniBot den schweiziske hærkniv for robotik! OmniBot er resultatet af et flere måneder langt projekt af Bolts and Bytes Maker Academy, der havde til formål at designe et alsidigt og brugervenligt fjernstyret robotikssæt. Og nu er det hele open source! OmniBot er batteridrevet, kan køre op til fire DC -motorkanaler, to servomotorer og har en fjernstyret rækkevidde på flere hundrede meter! Og det hele passer ind i et slankt 3D -printet etui, der kører på, du gætte det, en Arduino Uno -hjerne.

Okay, men hvorfor?

Vi ville virkelig gøre det super let for unge børn at hente noget pap og lime og ende med en fungerende brugerdefineret robot. Med traditionelle robotsæt, du måske køber online, er du tvunget til at håndtere masser af rodede jumperwires, skrive din egen kode, og - åh ja … du kan næsten aldrig styre dem eksternt. De kører bare den samme kode i en loop. Med OmniBot tilslutter du ganske enkelt et batteri, tilslutter en motor og tape det eller limer det, hvor du vil, og - bom. robot. Al den kode, vi har skrevet, fungerer automatisk på magisk vis med den samme controller, som du kan bruge til en drone eller et RC-fly. Det er det perfekte sæt til hurtige prototyper til feltklare robotter. Når du er færdig med at bygge din OmniBot -platform, er du kun lige begyndt. På ti korte minutter kunne du gå fra en missionskritisk bombeafbrydende robot til en fodboldbot i Rocket-liga-stil, og det er det, der gør OmniBot stærk. Så lad os komme i gang!

Anbefalede færdighedsniveauer:

• Dette projekt indeholder lidt lyslodning, det er rimeligt overskueligt for begyndere.
• Generel forståelse af Arduino og hvordan man arbejder i Arduino IDE ved at uploade skitser og tilføje biblioteker. Ingen kodning er påkrævet, men avancerede brugere kan tilpasse deres kode, hvis det ønskes.
• Nogle lette hardware arbejder med skruetrækker og trådskærere/strippere. Voksenovervågning anbefales til små børn. (Det endelige produkt er velegnet til brug i alle aldre!)

Forbrugsvarer

Påkrævede værktøjer:

• Loddejern og loddetin
• Unbrakonøgle/nøgle eller unbrakoskruetrækker
• Phillips hoved eller flad skruetrækker (afhængigt af klemmerne på motorskærmen)
• Varm limpistol og varme limpinde (ikke påkrævet, men kan varmt anbefales!)
• Trådskærere (skylleskærere anbefales, da de kan bruges i andre trin)
• Wire strippere
• Nålestang (ikke påkrævet, men det gør rengøring af 3D -print meget lettere)
• Adgang til en 3D -printer (hvis du ikke har en, så spørg din lokale producentplads, skole, laboratorium eller bibliotek!)
• En computer med Arduino IDE -softwaren

Materialekartotek:

Følgende varer og links blev hentet fra Amazon (alle eller de fleste er Amazon Prime -varer), men det skal bemærkes, at de fleste, hvis ikke alle disse, kan findes meget billigere på websteder som Banggood og AliExpress, hvis du er villig til at vente få uger til forsendelse. Dette kan faktisk reducere projektomkostningerne til det halve, hvis du ser godt nok ud.

1. Arduino Uno Microcontroller (typen med chip til overflademontering fungerer bedre til dette)
2. Arduino Motor Shield V1
3. Turnigy Evo -sender (tilstand 2) (denne leveres med modtageren, men de fleste modtagere med iBus -kommunikation burde fungere)
4. JST -han- og hunstik (jeg anbefaler stærkt typen med silikone, fordi de er mere fleksible)
5. 13,5 mm x 9 mm vippekontakt
6. M3x6mm forsænkede skruer (kun 6 skruer er faktisk nødvendige)
7. 2S Lipo batteri (dette kan erstattes med et ikke genopladeligt batteri tilbage mellem 7 og 12 volt)
8. 2S Lipo -oplader (kun påkrævet, hvis du bruger et lipo -batteri)
9. PETG 3D -printerfilament (PLA kan bruges, men PETG er mere holdbar og varmebestandig mod varm lim)
10. TT motorer og hjul
11. Servomotorer (større servomotorer kan også bruges)

Hvis du har alle dine værktøjer og dele, så følg mig! Vi har robotter til at bygge …

Trin 1: 3D -udskrivning af dit robotchassis

Til dette trin skal du bruge:

En 3D -printer med en minimumsopbygningsvolumen på 4,5 "X x 4,5" Y x 1,5 "Z

Den gode nyhed er, jeg har allerede designet den til dig! 3D STL -filerne er alle lige herunder. Men først er her nogle noter.

Udskriften er tre separate solide modeller, den opadgående sektion, den nedre sektion og batteridøren. Den nedre sektion kræver understøttende materialer, men kun under den sektion, hvor kontakten skal installeres.

Den nederste sektion og batteridækslet kan udskrives i ét skud som en "print in place" -model, hvilket betyder, at du kan trække den lige ud af printeren, når den er færdig, og døren fungerer med det samme uden installation. Nogle printere af lavere kvalitet kan dog kæmpe med tolerancerne og smelte disse to dele sammen, så jeg har også inkluderet separate udskrivningsfiler for hver batteridør og nedre sektion, så du kan udskrive dem individuelt og samle dem efterfølgende.

Trin 2: Rengøring af 3D -print

Til dette trin skal du bruge:

• Et par nåletænger
• En hobbykniv

Fjern forsigtigt dit tryk fra byggepladen. Hvis du udskriver det hele i ét skud som jeg gjorde, skal du muligvis børste nogle snore mellem dele. Brug en tang til at trække støttematerialet ud ved hullet, hvor kontakten skal gå. På nogle printere kan det første lag eller to af batterilågen være smeltet sammen med den nederste sektion, hvis dette er tilfældet, kan du bruge en hobbykniv til at skære ud af døren. Hvis fusionen er for dårlig, skal du muligvis udskrive døren og den nederste sektion separat og snappe dem sammen bagefter.

Trin 3: Forberedelse af din Arduino Uno

Til dette trin skal du bruge:

• En Arduino Uno
• En computer med Arduino IDE installeret (du kan installere IDE herfra)
• Et USB -programmeringskabel

OmniBot -koden er afhængig af et par forskellige biblioteker.

1. "Servo.h" (dette er indbygget i IDE og skal ikke downloades)
2. "AFMotor.h" (dette store bibliotek fra Adafruit, sammen med guiden til installationen, kan findes her)
3. "OmniBot.h" (Følg instruktionerne herunder for at installere dette bibliotek)

For at installere OmniBot -biblioteket skal du finde din Arduino Libraries -mappe (normalt under Dokumenter> Arduino> Libraries) og oprette en ny mappe ved navn OmniBot. Indsæt OmniBot.h-, OmniBot.cpp- og keywords.txt -filerne i denne nye mappe. Luk og genstart Arduino IDE for at fuldføre installationen. Hvis du havde succes, skulle du nu se OmniBot -biblioteket ved at navigere til Skitse> Inkluder bibliotek i IDE.

Når bibliotekerne er installeret, skal du blot tilslutte Arduino Uno, vælge det korrekte kort under Værktøjer> Board:> Arduino/Genuino Uno, vælge den aktive COM -port og derefter uploade skitsen!

Trin 4: Forberedelse af din robotmodtager

Til dette trin skal du bruge:

• loddejern og lodde
• trådskærere
• wire strippere
• Arduino Uno
• IBus -modtagermodul (helst det, der følger med den anbefalede sender, men andre iBus -modtagere kan fungere)

1. Start med at finde de headerkabler, der følger med dit modtagermodul. Det skal være en streng på fire. Den gule ledning, der svarer til PPM på vores modul, er ikke nødvendig og kan fjernes eller skæres fra headerbunken.
2. Klip det enkelte hunhoved af enden af ledningerne, og fjern ca. 1 cm isolering.
3. Pro tip: Drej den udsatte strandede ledning for at forhindre flossning og tin enderne med loddetin.
4. Find tilgængelige Gnd-, Vcc- og Rx -huller på din Arduino. (hvis de bruger den anbefalede Arduino, kan de findes i nærheden af hinanden lige under ICSP -benene.)
5. Sæt de fortinnede ledninger gennem deres respektive huller og loddet på bagsiden. Hvid til RX, rød til 5V, sort til GND.
6. Trim den resterende ledning på bagsiden for at forhindre kortslutning.
7. Sæt kvindelig quad -header i modtagermodulet rødt til VCC, sort til GND og hvid til S. BUS
8. Læg modtagermodulet i Arduino. Jeg fandt ud af, at min sidder tæt mellem kondensatorerne og krystallen ved USB -porten.

Trin 5: Forberedelse af motorchaufferskærmen

Til dette trin skal du bruge:

• Et par skylleskærere eller knive.
• Et lille fladt hoved eller stjerneskruetrækker (afhængigt af terminalblokkene, dit motorskærm har)
• Syv (7) kvindelige JST -kabler.

1. Forsøg at trykke motorskærmen på Arduino med modtageren klemt ind imellem.
2. Hvis motorafskærmningstappene ikke trykker helt ind i Arduino -hunstifterne, kan der være lange stifter på undersiden af motorskærmen, der stikker ind i modtageren, hvilket forhindrer dette. Disse kan trimmes med flush cutters eller knippers som vist på billede 2.
3. Når Arduino, Motor Shield, modtager -sandwich er lavet (lad os kalde dette "stakken"), skal du begynde at skrue JST -kabeladapterne i klemmerne, som billederne viser. De røde ledninger på kablerne er alle i enden de fleste positioner på klemmerne, og de sorte ledninger er i midten. (Bemærk, at terminalerne M1 og M2 på skærmen skal have to JST -kabler hver, M3 og M4 hver skal have en, batteripolen skal have en)
4. Vær meget opmærksom på batteripolen på motorskærmen. Ved at tilslutte et JST -kabel til denne ene på den forkerte måde kan du stege din stak, når et batteri er tilsluttet. Husk, rød går til M+, sort går til GND.
5. Sørg for, at der er en gul jumper, der forbinder "PWR" benene til højre for batteriklemmen. Dette giver strøm til de nederste dele af stakken.
6. Pro tip: Når alle kabler er skruet ned, skal du give hver ledning en let slæbebåd for at sikre, at den sidder godt fast og ikke falder ud.

Mens jeg var her, lad mig fortælle dig, hvad disse stik vedrører. M1 og M2 klemmer (hver er et sæt med to individuelle stik) er henholdsvis til robotens højre og venstre drivmotorer. Der er en femte stikkontakt i midten af rækken, som jeg tror er forbundet til jorden, og til vores formål ikke vil blive brugt. M3 og M4 terminalblokken vil være "Hjælpemotorer", der er brudt ud på forsiden af OmniBot for den generelle motorfunktionalitet, du har brug for. Hjælpemotoren M3 kan indstilles mellem 0% og 100% omdrejningstal i en retning og styres af venstre joystick op og ned bevægelse. M4 -motoren kan rotere 100% med uret og mod uret styret af venstre joysticks venstre og højre bevægelse. Denne joystick -akse har en "retur til midten" fjeder, der naturligvis vil indstille motorhastigheden til 0%.

Trin 6: Montering af Arduino -stakken på chassisets nedre sektion

Til dette trin skal du bruge:

• Den færdige stak fra de foregående trin.
• Den 3D -printede nedre del af chassiset
• To (2) 6 mm M3 maskinskruer
• En unbrakonøgle/nøgle eller lang unbrakoskrue.

1. Arranger JST -stikene således, at ledningerne fra M1 -klemrækken når til højre, ledningerne fra M2 -klemrækken når til venstre og ledningerne fra M3- og M4 -klemrækken under stakken til fronten. (modtagerantennen kan også sløjfes under stakken)
2. Sørg for, at JST -logoet vender opad på det røde stik, og tryk JST -stikhovederne i deres respektive stik på den udskrevne nedre sektion. Rækkefølgen på højre sidekabler spiller ingen rolle, da de begge går til M1 -klemrækken. Det samme er tilfældet for de venstre sidestik til M2 -klemmen.
3. M3- og M4 -kabler skal løkke direkte under stakken og slutte til stikkontakten, de er på siden af.
4. Brug en Allan -skruenøgle og M3 -skruer til at bolt stakken fast til skruerne i den nederste sektion. Det kan være nyttigt at finde en pokkers skrue med en mindre hoveddiameter, da en af skruerne sandsynligvis vil bide i det kvindelige hoved på Arduino. Du skal ikke bekymre dig om at beskadige dette header, da vi ikke bruger det til noget.
5. Læg alle løse ledninger under stakken, hvor det er muligt for at reducere rod.

Trin 7: Installation og lodning i afbryderen

Til dette trin skal du bruge:

• Et loddejern og noget lodde
• trådskærere
• wire strippere
• 13,5 mm x 9 mm vippekontakt

1. Skub vippekontakten ind i dens hul fra undersiden af den nedre sektion, indtil den klikker på plads. Sørg for, at | symbolet vender fremad og 0 -symbolet vender bagud mod batterirummet.
2. Stræk den sorte JST -ledning fra batteriterminalen til switchterminalen, og skær den for at sikre, at der er nok sort ledning, der løber fra GND -terminalen til komfortabelt at nå switchterminalen.
3. Striml og tin begge ender af den afskårne tråd.
4. Lod hver afskårne ende af den sorte ledning til hver switchterminal som vist på billederne. (pas på ikke at holde loddejernet på switchterminalen for længe, da varmen let kan overføres og begynde at smelte kontaktens plastdel!)
5. Løft stikket på batteriterminalen over stikket på batterirummet ned mod batteridækslet.

Trin 8: Lukning af chassiset

Til dette trin skal du bruge:

• Allan skruenøgle eller unbrakoskruetrækker.
• Fire (4) 6 mm M3 forsænkede maskinskruer

1. Anbring den udskrevne øvre sektion omhyggeligt over den nedre sektion, og sørg for, at der nu klemmes ledning mellem de to sektioner. Hvis det er nødvendigt, skal du gå tilbage og stikke lidt mere ledning under stakken for at få dem af vejen.
2. Kør alle fire skruer ind fra bunden. Pro tip: Skru alle på det meste af vejen, før du skruer en af dem helt ind. Dette hjælper endda med at presse de udskrevne dele. Spænd hver skrue mere og mere, skiftevis på tværs af hjørnerne, indtil alle skruer er i flugt.

Trin 9: Opbygning af Quick Connect -motorerne

Til dette trin skal du bruge:

• Fire (4) TT -gearede motorer
• Fire (4) hanstik til JST -stik
• Et loddejern og noget lodde
• Varm limpistol og lim anbefales kraftigt, men ikke nødvendigt

1. Lod et han -JST -stik til TT -motoren på samme måde som vist på billederne. Pro tip: Fordi disse motorer kører både med og mod uret, betyder polariteten af ledningerne ikke noget, men du bør sikre ensartethed på tværs af alle motorer, så de alle fungerer på samme måde, når de tilsluttes. (Dvs. du lodder den røde og sorte ledninger nu skulle være det samme, som du lodder hver motor!)
2. Pro tip: Tilføj en kugle varm lim over loddemetalleddet på disse motorer for at øge deres levetid betydeligt! Disse motorer har noget spinkle kobbertapper, du er beregnet til at lodde til, og hvis de bøjer for meget, kan de udmattes og stresse med det samme, hvilket gør din motor ubrugelig. Varm lim forhindrer denne bøjning!
3. Når du tilslutter din motor til OmniBot, skal de to metalkontakter vende opad. De kan være lidt vanskelige at tilslutte de første par gange, fordi den nedre del af chassiset kan klemme de kvindelige JST -stik lidt.

Trin 10: Din første OmniBot

Til dette trin skal du bruge:

• Nogle hurtigkoblede TT -motorer med hjul
• Klæbebånd med dobbelt ryg foretrækkes, men du kan også bruge varm lim eller almindeligt tape.
• Din sendercontroller
• Et batteri (7V til 12V fungerer, men helst 2S 7.4V Lipo batterierne i materialelisten)

Åbn først batterirummet ved hjælp af en unbrakonøgle eller en lille skruetrækker, tilslut batteriet, og luk det igen. Derefter er der virkelig ingen regler for konstruktionen, bortset fra: Venstre drivmotorer tilsluttes i venstre side, højre drivmotorer tilsluttes i højre side, og servomotorernes brune/bageste ledning vender væk fra OmniBot. Bortset fra det, gør det til dit eget!

Du kan flyde mine billeder for at få en fornemmelse af, hvordan jeg byggede mine. Jeg vil også anbefale at bruge byggematerialer som Popsicle sticks, varm lim og pap til andre kropskomponenter eller at udvide chassisstørrelsen.

Trin 11: Styring af din OmniBot

Til dette trin skal du bruge:

• Din færdige OmniBot
• Din controller

Jeg kan ikke anbefale Turnigy Evo -senderen fra Hobby King nok. Det er en fantastisk 2,4 GHz digital sender med automatisk frekvenshopping og masser af fantastiske funktioner, herunder en berøringsskærm! Det er det, vi bruger på Bolts and Bytes Maker Academy, og det har tjent os godt. Hvis du også bruger det, skal du sørge for at køre en firmwareopdatering, så du bruger den nyeste firmware. Et link til det findes på produktsiden på Hobby King.

For at få din OmniBot til at bevæge sig skal du klikke på værktøjskassen på Turnigy Evo -controlleren og trykke på RX Bind, derefter afbryde og deaktivere din OmniBot fra kontakten. Controlleren skal afgive en lyd, der angiver, at den har tilsluttet modtageren inde i OmniBot.

Kør nu! Al koden skal fungere problemfrit.

Du vil opdage, at Turnigy Evo -controllerens funktioner styrer OmniBot på følgende måder:

• Højre stick lodret og vandret> Venstre porte (2) og højre porte (2) på OmniBots til drivmotorer.
• Venstre pind vandret> Front motorport 1, motorhastighed -100% til 100% og Servo port 1
• Venstre pind lodret> Front motorport 2, motorhastighed 0% til 100% og Servo port 2
• Centerknap> Juster maksimal OmniBot -drevhastighed
• Midterkontakt> Skift drevblandingsskema, når du trækker den højre pind tilbage (der er meget at pakke ud der, da drevblanding er et komplekst emne, jeg gemmer en forklaring, hvis nogen virkelig ønsker det!)
• Venstre kontakt> UP: Tillader styring af frontmotorer og servomotorer, MID: Tillader styring af kun servomotorer, NED: tillader kun kontrol af frontmotorer. (dette er nyttigt, hvis du har brug for en servo til at flytte, men ikke en frontmotor på samme tid)
• Højre kontakt> i øjeblikket ubrugt

Du finder også funktioner i controller -menuen for "slutpunkter", "omvendt" og "trim", men der er meget at sige om hver af dem, og jeg vil overlade dem til en anden vejledning. Hvis du er interesseret i nogen af dem, bør en YouTube -søgning på disse vilkår afsløre snesevis af nyttige videoer.

Alt klar

Hvis du har nået så langt, tillykke, jeg ved, det var en lang.

Jeg kan ikke vente med at se, hvad samfundet gør med OmniBot. Jeg vil helt sikkert se frem til at besvare ethvert spørgsmål og vil meget gerne høre feedback. Hold øje med en lettere version af OmniBot i en fremtidig Instructables -guide!