DFRobot Kaplumbağa Robotu: 12 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Bugüne kadar atölye robotları projelerim düşük maliyetli ve montaj kolaylığına yöneldi. Ya amaç maliyet değil de performans ve doğruluk olsaydı? Ya bir robot kiti şirketi parça bağışlamak isterse? Peki ya işaretleyicilerden başka bir şeyle çizseydik?

Dolayısıyla, bu projenin amacı, bir sonraki Maker Fair için ilginç bir şey çizecek raf parçalarını kullanarak doğru bir Kaplumbağa Robotu yapmaktır.

Kaplumbağalar Uzakta!

Adım 1: Parçalar

DFRobot ana bileşenleri sağladı. İşte kullandığımız şey:

• 1 adet, Bluno M0 Anakart, SKU:DFR0416 veya normal bir Arduino Uno
• 1 adet, Arduino için Çift Bipolar Step Motor Kalkanı (DRV8825), SKU:DRI0023
• 2 adet, Hibrit Step Motor, SKU:FIT0278
• 1 adet, 5 mm Lastik Tekerlek Kaplin Kiti (Çift), SKU:FIT0387
• 1 adet, 9G servo SKU:SER0006

Güç için 18650 Lityum pil kullanacağım, bu yüzden satın aldım:

• 3 adet, EBL 18650 Pil 3.7V
• 1 adet, KINDEN 18650 Akıllı Pil Şarj Cihazı
• 3 adet, 18650 Pil Yuvası

Ayrıca çeşitli donanımlar da kullandım:

• 2 adet, Buna-N Kauçuk #343 O-Ring (3/16" x 3-3/4" ID)
• 1 adet, 1" düşük karbonlu çelik bilyalı rulman
• 10 adet, M3x6MM Tava başlı vida
• 2 adet, M3x8MM Yuvarlak başlı vida
• 4 adet, M3x6MM Düz başlı vida
• 14 adet, M3 somun
• 4 adet, #2 x 1/4 diş oluşturan vida

Bunun için uygun bir yer olmadığı için Motor Kalkanı ve Arduino arasında pil gücünü paylaşmak için yaratıcı bir yola ihtiyacımız olacak. Ölü bir güç kaynağının 2.1mm x 5mm namlu jak ucunu veya bunun gibi bir şey kullandım.

Aletler:

• Phillips uçlu tornavida
• Tel striptizci
• Sıcak tutkal tabancası (isteğe bağlı)
• Havya ve lehim

Ve en az değil:

• Sabır
• sebat
• Olumlu davranış

2. Adım: 3B Parçalar

Bu robotun öğrenmeme yardımcı olması için FreeCad'deki tüm 3D'yi denemeye ve tasarlamaya karar verdim. Tek yapmam gereken, servo ve kalem düzeni için boyutları aktarmak ve ardından kalanını çok daha büyük stepperlere uyacak şekilde ölçeklendirmekti.

• Piller için boşluk sağlamak için daha büyük tekerlekler.
• Artan ağırlık için güç sağlamak için daha kalın şasi.
• Yükseltilmiş güverte yüksekliğine uygun daha büyük tekerlek.
• Kolay test ve özelleştirme için modüler.

İşte ihtiyacınız olacak parçalar. Tüm dosyalar https://www.thingiverse.com/thing:2976527 adresinde bulunmaktadır.

• 1 adet, şasi
• 1 adet, üst payanda
• 2 adet, tekerlek
• 1 adet, varil
• 1 adet, servo tutucu

Adım 3: Kasa Montajı Bölüm 1

• Şasi ayırıcılarına M3 somunları takarak başlayın. Bir M3 vida kullanılarak içeri bastırılabilir veya içeri çekilebilirler.
• Stepleri M3 vidalarla, elektrik konnektörleri arka (daha kısa) uca bakacak şekilde monte edin.
• Düz başlı vidaları kullanarak pil tutucularını monte edin.

Adım 4: Kasa Montajı Bölüm 2

• Namluyu, üst parçayı ve servoyu M3 vida ve somunlarla birlikte monte edin.
• Kombine üst parçayı M3 vidalarla stepperlere monte edin.
• Çelik yatağı, yumuşatmak için gerekirse bir saç kurutma makinesi ile ısıtarak tekerlek tutucuya yerleştirin.
• M3 vidaları kullanarak tekeri gövdeye monte edin.

Adım 5: Tekerlek Montajı

• Millerin 5 mm olması ve göbek (5 mm olduğu iddia edilen) aslında 6 mm olması nedeniyle göbeklerin şaftı kavraması bir sorundur. Sıkıştırma vidaları üzerinde yeterli tork kullanılması muhtemelen onları soyacaktır, bu yüzden önce toleransı kapatmak için bir çift mengene kulbu kullandım.
• Toleransı ayarladıktan sonra, göbeği kademeli mil üzerinde kaydırın ve sıkıştırma vidalarını sıkın.
• 3D tekerleği göbeğe yerleştirin, büyük cıvatayı takın ve sıkın.
• O-ringi göbeğin üzerine yerleştirin.
• Tekerleğin sallanmadan döndüğünden emin olun. Gerekirse ayarlayın.

Adım 6: Kablolama

Gücü yoldan çekelim, böylece stepperleri test edebiliriz. İhtiyacımız var:

• Step kalkanı, stepleri çalıştırmak için 8 ile 35V arasında ihtiyaç duyar.
• Stepperler 3.4V olarak derecelendirilmiştir, ancak tipik olarak 12V ile çalıştırılır.
• Bluno (Arduino), önerilen 7 - 12V giriş voltajına sahiptir veya doğrudan 5V USB ile çalıştırılabilir.

Lityum pil hücrelerinin nominal voltajı 3,7V'dir. Üçünü seri halinde koyarsak, bu bize 3 x 3,7V = 11,1 V ve kabaca 3 x 3000 mAh = 9000 mAh verir. Bluno muhtemelen sadece 20 mA çekiyor, bu nedenle tahliyenin çoğu, yüke bağlı olarak bir amper veya daha fazla çekebilecek olan steplerden gelecek. Bu bize saatlerce çalışma süresi vermelidir.

Test için Shield'e 12V regüleli ve Arduino'ya 5V USB sağlayabilirsiniz. Her ikisine de aynı anda güç sağlamak için pilleri bağlamak daha kolay olabilir.

• Pil tutucuları çizime göre paralel olarak lehimleyin.
• 2 numaralı diş oluşturan vidaları kullanarak Arduino'yu monte edin.
• Motor kalkanını Arduino'nun üstüne yerleştirin

• Kurtarılan 2,1 mm x 5 mm jak kablolarını soyun ve pil uçlarıyla birlikte bükün:

  Beyaz şerit pozitiftir, kırmızı pil ucuyla bükün

• Kırmızı ucu VCC'ye ve siyah ucu GND'ye motor korumasına takın.

Adım 7: Stepper'a Adım Atma

Bunu çalıştırmak için yeterli bilgiyi bir araya getirmekte biraz zorlandım, bu yüzden umarım bu başkalarına yardımcı olur. İhtiyacınız olan temel belge https://www.dfrobot.com/wiki/index.php/Stepper_Motor_Shield_For_Arduino(DRV8825)_SKU:DRI0023 adresindedir.

Kademeli kabloları ve güç kaynağını kalkanınıza bağlayın:

• 2B Mavi
• 2A Kırmızı
• 1A Siyah
• 1B Gren

Sağlanan örnek taslak benim için çalıştı, ancak çok öğretici değil. Güçten tasarruf etmek için kullanılmadığında step motorları serbest bırakmanın yanı sıra hızı ve dönüşü kontrol etmemiz gerekecek.

Yardımcı işlevleri olan https://bildr.org/2011/06/easydriver/ adresinden değiştirilmiş bir örnek buldum. Her seferinde yalnızca bir adım atıyor, ancak doğru yolda olduğumuz konusunda size güven verecek. Daha sonra biraz daha karmaşık kod yazacağız.

Adım 8: Servo

Servo, çizim için kalemi kaldırmak ve indirmek için kullanılır.

• Kolu göbeğe yerleştirin ve stepper'ı durağa ulaşana kadar aşağıya bakarak saat yönünün tersine yavaşça döndürün.
• Kolu çıkarın ve sola bakacak şekilde konumlandırın (bu, aşağı konum olacaktır).
• Küçük diş oluşturan vidayı takın ve sıkın.
• Göbek ucu yukarı gelecek şekilde servoyu yuvaya yerleştirin ve iki daha büyük diş oluşturan vida kullanarak takın.

Adım 9: Kalibrasyon

Montaj ve hizalamadaki farklılıklar nedeniyle, robotun hassas mesafeler ve açılar hareket ettirebilmesi için kalibre edilmesi gerekir.

• Lastik o-ringin dış kenarlarından tekerlek çapını ölçün.
• Dingil mesafesini robotun altındaki (zemine temas edeceği yer) o-ringlerin ortasından ölçün.
• Ekli kalibrasyon taslağını indirin
• Ölçülen parametrelerinizi girin.
• Krokiyi yükleyin..

Kalemi hazırlayın:

• Kapağı çıkarın ve kalem bileziğini uç tarafından kaydırın.
• Kalemi servo kol yukarı gelecek şekilde tutucuya yerleştirin.
• Kalemin bu konumda kağıda dokunmadığından emin olun.
• Kalem şafta bağlanırsa, pürüzleri gidermek ve delik çapını artırmak için bir eğe bize.

Bir kare çiz:

• Güç anahtarını "Açık" konumuna kaydırın.
• Önyükleyicinin başlaması için birkaç saniye bekleyin.
• Robot ilk karesini tamamladıktan sonra kalemi çıkarın ve robotu kapatın.

Önce Wheel_dia parametresini ayarlayın. Karenin kenar uzunluğunu ölçün. 100 mm olmalıdır:

• Ölçülen mesafe çok uzunsa, wheel_dia değerini artırın.
• Ölçülen mesafe çok kısaysa, wheel_dia değerini azaltın.

Mesafe kalibrasyonunu yaptıktan sonra, dönüş açısını etkileyen tekerlek tabanı parametresini ayarlayın. Robotu yeni bir kağıda koyun, açın ve dört kareyi de çizmesine izin verin:

• Robot çok keskin dönüyorsa (kutu saat yönünde dönüyorsa), tekerlek tabanı değerini azaltın.
• Robot yeterince keskin dönmüyorsa (kutu saat yönünün tersine dönüyor), tekerlek_tabanı değerini artırın.
• Basamak kodundaki yuvarlama hataları ve ucuz stepperlerin dişlilerindeki eğim nedeniyle, onu asla mükemmel hale getiremezsiniz, bu yüzden üzerinde çok fazla çaba harcamayın.

Adım 10: Çizim

Biraz çizim yapma zamanı! Size bir başlangıç yapmak için ekli eskizleri indirin.

Adım 11: Şimdi Ne? Müfredat

Çalışıyor ve güzel kareler çiziyor. Şimdi eğlence başlıyor.

Kaplumbağa grafiklerini öğrenmek için birkaç kaynak.

• https://blockly-games.appspot.com/ (blok programlama)
• TinyTurtle Eğitimi (JavaScript)
• Hour of Code'dan Anna ve Elsa ile Kodlayın

Kaplumbağa robotunun bu çevrimiçi kaynakları Kaplumbağa Robotu ile kullanma hakkında bir Talimat da yayınladım. Genel olarak, herhangi bir Kaplumbağa JavaScript kodu yapıştırılabilir ve kalibrasyon çiziminde çalıştırılabilir. Çıktıyı önce bir bilgisayarda çevrimiçi olarak test edebilir ve ardından gerçek hayatta çizmek için kaplumbağanıza yükleyebilirsiniz!

Öğrenciler için işte birkaç proje fikri:

• Adınızı yazmak için robotunuzu programlayın!
• TinkerCad'de bir şablondan bir isim levhası tasarlayın ve 3B yazdırın. Servo motorunuzun altına takılabilir.
• Biraz sıcak tutkal ve bling ile robotunuza biraz kişilik kazandırın. (Tekerlekleri ve gözleri engellerden uzak tutun).
• OSTR_eyes taslağından, bir odada gezinmek için bir algoritma tasarlayın ve test edin. Bir göz bir şey algıladığında ne yaparsınız? Her iki göz? Arduino'nun random() işlevini dahil edebilir misiniz?
• Yerdeki büyük bir kağıt yaprağına bir labirent kurun ve robotunuzu bu labirentte gezinmesi için programlayın.
• Duvarları olan bir labirent inşa edin ve otomatik olarak gezinmek için bir algoritma tasarlayın.
• LED'ler arasındaki buton henüz kullanıma açılmadı ve Arduino pini "A3"e bağlı. Ne için kullanılabilir? Başlamak için bir LED'i açıp kapatmak için kullanın.
• " Firmware (FW): Test Ediyor ve Yanıp Sönüyor " adımının İnceleme bölümünü yapmadıysanız, geri dönün ve bir deneyin.

Adım 12: Ama Bekleyin, Daha Fazlası Var

Dikkat ettiyseniz, namlunun kare olduğunu fark etmişsinizdir. Garip bir kozmik tesadüf eseri, pastel ressam tebeşiri, Crayola işaretçilerinin çapıyla aynı genişliktedir. Tek ihtiyacımız olan tebeşir üzerine yeterince baskı yapmanın bir yolu ve biz bir kaldırım sanatçısıyız.

İhtiyacın olacak:

• 3D baskılı namlu ve koç (https://www.thingiverse.com/thing:2976527)

• Tebeşir, ya pastel kare sanatçı tebeşiri ya da küçük yuvarlak tebeşir (şişman kaldırım malzemesi değil).

  https://a.co/6B3SzS5

Ağırlık için 3/4" pullar

Adımlar:

• Ekli iki dosyayı yazdırın.
• Servo ve servo tutucuyu çıkarın.
• Kare besleme namlusunu takın.
• Tebeşiri yakın bir noktaya keskinleştirin.
• Varil içine tebeşir koyun.
• Ram'i namluya yerleştirin.
• Yıkayıcı ağırlığını ram üzerine yerleştirin.