Kendin Yap Çok Amaçlı Robot Tabanı ve Motor Kalkanı: 21 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:21

Herkese merhaba, son zamanlarda Arduino kullanarak bir robotik proje üzerinde çalışmaya başladım. Ama üzerinde çalışmak için uygun bir temelim yoktu, sonuç harika görünmüyordu ve görebildiğim tek şey tüm bileşenlerimin kablolara dolanmış olmasıydı. Eskiden herhangi bir hatayı gidermek sonsuza kadar sürer ve bir şeyleri tekrar tekrar kablolamak bazen sinir bozucuydu. Bu yüzden diğer bileşenlerimi herhangi bir karışıklık yaratmadan kolayca takabileceğim ve herhangi bir modifikasyon için kolayca monte edip sökebileceğim bir motor sürücüsü ile çok amaçlı bir robot yapmaya karar verdim.

Yeni başlayan biriyseniz ve robotiğe başlamak istiyorsanız veya önce küçük ölçekte daha büyük bir robot projesinin prototipini yapmayı planlıyorsanız bile, bir prototipleme tabanı her zaman kullanışlı olur.

Bu talimat, akrilik tabanınızı hazırlama, motorlar, tekerlekler ekleme ve ayrıca evde çift taraflı bir PCB üreterek bir DIY motor kalkanı oluşturma sürecinin tamamını kapsar. Sonunda her şeyin doğru yapılıp yapılmadığını kontrol etmek ve robotunuzla neler yapabileceğiniz hakkında kabaca bir fikir vermek için temel bir proje olacak. Oluşturduktan sonra, aşağıdakiler gibi çok temel robotlardan bazılarını deneyebilirsiniz:

1. Basit Uzaktan kumandalı robot (kablolu)
2. Çizgi izleyen robot
3. Engelden kaçan robot
4. Bluetooth Kontrollü robot
5. Kablosuz uzaktan kumandalı robot (RF verici ve alıcı / IR uzaktan kumanda kullanarak)

Bu benim ilk dersim, bu yüzden herhangi bir hata için beni affet ve yapıcı eleştirilere açığım.

Adım 1: Araçlarınızı ve Malzemelerinizi Toplayın

İki parçalı bir yapı olduğu için 1. Şasi ve 2. Motor kalkanı alet ve parçalar listesi sırasıyla iki bölüme ayrılmıştır.

şasi için:

Aletler:

• Bir lazer kesiciye erişim (yakındaki bir üretici alanından birini arayabilir veya yerel lazer kesim hizmeti sağlayıcıları için çevrimiçi arama yapabilirsiniz)
• Tornavida
• Tel makası
• Havya + tel

Parçalar:

• 3mm akrilik levha (seçtiğiniz herhangi bir renk)
• Dişli motorlar (100 ila 200 rpm) x 2
• Tekerlekler x 2
• Teker tekerlek x1
• M3 x 10 mm somun ve cıvata x 20 (veya birazını kaybederseniz daha fazla)
• 6 hücreli AA pil tutucu x 1 (12v pil veya li-po paketi kullanıyorsanız gerek yok)
• Servo motor x 1 (isteğe bağlı)
• M2 x 25mm somun ve civata x (motorları sabitlemek için)
• Geçiş anahtarı x 1
• Yalıtılmış tel (bağlantılar için)

Motor Kalkanı için:

Aletler:

• Havya + tel
• Demir
• Mini matkap veya el matkabı
• Lastik eldivenler
• Metal Ovma
• Küçük bir plastik kap
• Çoklu metre (test için)
• Tükenmez kalem

Gerekli kimyasallar:

• FeCl3 tozu VEYA Çözüm
• Aseton veya Tiner (tırnak boya çıkarıcı da kullanılabilir)

Parçalar:

• Çift taraflı bakır kaplı levha
• Parlak kağıt veya fotoğraf kağıdı
• 16 pinli IC soketi x 2
• 14 pinli IC soketi x 2
• L293D Motor Sürücüsü IC x 2
• 74HC04 DEĞİL Kapı IC x1
• Elektrolitik kapasitörler: 100uf, 10uf, 47uf (her biri X 1)
• 0.1uf seramik kondansatör x 2
• 7805 voltaj regülatörü IC x 1
• Dişi başlık şeridi uzun pim X 1
• Dişi başlık şeridi kısa pim x1
• Erkek başlık şeridi X 1
• Vidalı Klemensler (2 pin 3,5 mm aralık) x 6
• LED x 1
• Direnç (220ohm ila 330ohm herhangi biri yapacaktır) x 1

Adım 2: Kasa

Robotumuza motorları, tekerlekleri, sensörleri vb. monte etmek için her şeyi yerinde tutacak ve robotun ana gövdesi olacak bir şasiye ihtiyacımız var. Bir tane satın almak yerine, gerekli parçaları kolayca monte edebileceğim ve gerektiğinde değiştirebileceğim bir tane kendim yapmaya karar verdim. Profesyonel bir görünüm vermek için akrilik ile gittim.

Kasayı bilgisayarda çizmeden önce kağıt kalem kullandım ve tüm ölçü ve boyutlarıyla kaba bir eskiz çizdim. Akrilik ile ilk kez çalışıyordum, bu yüzden parametreler ve tasarım konusunda biraz kafam karıştı, ancak birkaç denemeden ve "oomlout" tarafından yayınlanan Instructable'a başvurduktan sonra, artık zor bir iş değildi.

Son tasarım Inkscape'de yapıldı ve lazer kesim için gönderildi.

Şimdi yapmanız gereken, dosyaları indirip servis sağlayıcının istediği formatta dışa aktarıp lazer kesim yaptırmak. ''.svg " dosyası Inkscape içindir ve ".cdr" Corel draw içindir.

InkScape için indirme bağlantısı:

Dosyaları indirmek için:

Adım 3: Montajı Başlatalım

Lazer kesim parçalarınızı ve yukarıda belirtilen alet ve malzemeleri toplayın.

Adım 4: Önce Motorlarınızı Hazırlayın

Robotu hareket ettirmek için bir çeşit aktüatöre ihtiyacımız var. Aktüatör olarak dişli DC motorlar kullanacağız.

Motorlara iki farklı renkte (her biri yaklaşık 5 ila 6 inç uzunluğunda) lehim telleri. Polariteyi kontrol etmek için kabloları bir aküye bağlayın ve dönüşü kontrol edin. Motorlar ters yönde dönüyorsa kabloları değiştirin.

Adım 5: Her şeyi "somun" ve "cıvatalama" zamanı

Yan plakaları yuvalara yerleştirerek alt taban plakasına sabitleyerek başlayın. T-Slot'a bir somun yerleştirin ve alt plakadaki delikten cıvatayı takın ve bir tornavida kullanarak sıkın. Çok sıkı tutturmamaya dikkat edin, aksi takdirde akriliği kırabilirsiniz. Plakaların yönünü kontrol edin (gösterildiği gibi motor tarafı aşağı).

Ardından motorları, tekerlek, ön plakayı, akü tutucuyu ve son olarak üst plakayı sabitleyin

Eğer büyük bir servo motor yerleştirmek istiyorsanız direkt olarak verilen yuvaya vidalayabilirsiniz veya bir mikro servo takmak için önce servo plakasını ve ardından servo motoru takın

Tekerlekleri motorlara takın

Anahtarı pil takımına gösterildiği gibi bağlayın ve yerine vidalayın

Sonunda arduino/arduino mega VEYA Raspberry pi'nizi vidalayın

Ve bitirdiniz!!

Adım 6: Motor Kalkanı/ Motor Sürücü Devresi

Motorlar, mikrodenetleyicimizin sağlayamayacağı daha fazla güç gerektiren robotun aktüatörleridir, bu nedenle doğrudan ona bağlanmak kesinlikle onu kızartır. Motorlara güç sağlamak, yönünü ve hızını kontrol etmek için bir H-Bridge'e ihtiyacımız var. H-Bridge nedir ve nasıl çalışır? Bu videonun sorunuza cevap vereceğini düşünüyorum: Video (Video benim değil)

Her şeyi kendiniz yapacağınıza inanıyorsanız, hazır bir tane almak yerine motor sürücü devresini kendiniz yapmayı da düşünebilirsiniz. Arduino kartı kullandığımdan beri, bir devre kartı yerine motor kalkanı yapmaya karar verdim.

Bir kalkanın koparma kartına göre avantajı, Arduino kartınızın üstüne kolayca takılmasıdır, bu da biraz yerden tasarruf sağlar ve kablolama işleri kolaylaşır ve daha az karışıklık oluşur.

Shield yapmak için çift taraflı PCB(Baskılı Devre Kartı) yaptım, çünkü PCB'nin tek katmanı tüm bağlantıları yapmak için yeterli değildi. PCB'yi yapmak için 'Toner transferi' yöntemini kullandım.

Nasıl PCB yapılacağını bilmiyorsanız, endişelenmeyin, nasıl yapılacağına dair tüm adımları anlatacağım.

Adım 7: Devre Kartı Tasarımınızı Yapma

Kendi özel PCB kartınızı yapmadan önce PCB düzeninizi tasarlamanız gerekir. İyi bir PCB tasarım yazılımı kullanarak düzeni tasarlayabilirsiniz. Benim için aşağıdakiler en iyi PCB tasarım yazılımıdır.

• Autodesk KARTAL
• fritzing

Motor kalkanını yapmak için aşağıdaki adımlarda yer alan dosyaları indirmeniz ve talimatları izlemeniz yeterlidir.

Adım 8: PCB Düzeninizi Yazdırma

Çift taraflı PCB yaptığımız için iki katmana ihtiyacımız olacak 1. Üst katman 2. Alt katman.

PDF dosyalarını indirin ve bir Lazer Yazıcı kullanarak herhangi bir Parlak kağıda (dergi kağıdı da uygundur) ayrı olarak yazdırın.

Mürekkep Püskürtmeli Yazıcılar, mürekkebi suda çözünür olduğu için çalışmaz, bu nedenle mürekkebi PCB kartına aktarmaz.

İpuçları:

• Yazdırmadan önce yazıcınızı yüksek çözünürlüğe ayarlayın
• Yazdırmadan önce gerçek boyut seçeneğini seçin

Bir pcb yapmak için neden kağıda ve mürekkebe ihtiyacımız var?

Daha önce belirtildiği gibi, yapı için kullanılan yönteme toner aktarımı denir.

Nasıl çalışır:

1. Önce bir lazer yazıcı kullanarak pano düzeninizin baskısını parlak bir kağıda alırsınız.
2. Yazıcıda kullanılan toner, eriyen ve kağıdınıza yapışan plastikten başka bir şey değildir.
3. Şimdi bakır kaplı kartınızın üzerindeki toneri demir kullanarak aktarıyorsunuz yani toneri tekrar eritiyorsunuz ve bakıra yapışıyor.
4. Mürekkep, kazınmaması gereken bakır kısmı kaplayan koruyucu tabaka görevi görür.
5. Dağlama çözümü mürekkeple değil yalnızca metalle çalıştığından, mürekkebi PCB'nin bakır tarafına aktarırsınız, böylece PCB kartınızdaki belirli bir desen kazınır ve mürekkepli kısım olmaz.

Adım 9: Bakır Kaplamanızı Kesin ve Temizleyin

• Baskı devrenizi alın ve çizgiler çizmek ve kesmek için tahtadaki noktaları işaretleyin. Kesmek için bir Dremel veya Demir testeresi kullanabilirsiniz.
• Kestikten sonra, tahta güzel ve parlak görünene kadar biraz sabun ve metal bir fırça kullanarak tahtayı temizleyin.

Tahtanın temizlenmesi, üzerindeki oksit tabakasını, kiri ve yağı temizler ve tonerin sıkıca yapışabileceği taze bakır tabakasını ortaya çıkarır.

Adım 10: Toneri Panoya Aktarma

1. Baskının herhangi bir katmanını (alt veya üst ayna) alın ve basılı yüzü aşağı bakacak şekilde bakır kaplamanın üzerine yerleştirin.
2. Tahtayı ve baskıyı hizalayın. Basılı PCB düzeninizi tahtanıza ütülemek için bir çamaşır ütüsü kullanın.
3. Basılı düzeni ütülemek, mürekkebi kağıttan PCB kartına aktarır.

İpuçları:

• Ütünüzü en yüksek sıcaklığa (kalın kağıt için) veya orta sıcaklığa ayarlayın.
• Sabit ısı sağlamak için ütüyü masanın üzerine yerleştirin ve yaklaşık 1 ila 2 dakika boyunca biraz baskı uygulayın.
• Ütüyü kağıt üzerinde yaklaşık 2-3 dakika yavaşça hareket ettirin.
• Köşelerde ve yanlarda uygun ısının uygulandığından emin olun.

Tüm işlem yaklaşık 5 - 6 dakika sürmelidir (kağıdın kalınlığına ve sıcaklığa bağlı olarak az ya da çok olabilir).

Adım 11: Panonun Kağıdını Çıkarma

Isıl işlemden sonra, kartonu bir miktar musluk suyuyla yaklaşık 5-7 dakika bir kapta bekletin. Tahtadaki kağıt ıslanana kadar beklediğinizden emin olun, ardından kağıdı nazikçe ovalayın, böylece kağıdı ovalarken mürekkebin çıkmaması için. yazı tahtası.

Adım 12: İkinci Katman

Şimdi ikinci katmanı yapma zamanı. Çift taraflı bir PCB olduğundan, üst katman ve alt katman mükemmel şekilde hizalanmalıdır, aksi takdirde sonuçlar istenmeyen olur. İki katmanı birbirine bağlamak için viyalar kullanılacaktır.

PCB üreticileri, iki katmanı tam olarak hizalayabilen makinelere sahiptir. Ama evde bu kadar hassas bir işi nasıl yaparız? Bu yüzden bu sorunu çözebilecek bir numara buldum. İki katmanı hizalamak için şu adımları izleyin:

1. Referans olarak ilk katmanı kullanarak PCB'nizin köşelerinde delikler açın.
2. İkinci katmanın baskısını alın ve önceki katman için yaptığınız yerde delikler açın.
3. Kartı ve baskıyı, ışık tüm deliklerden geçecek şekilde hizalayın.
4. Bir miktar maskeleme bandı kullanarak kenarları bantlayın ve aynı ısıl işlemi yapın. Tahtayı suya batırın ve kağıdı çıkarın.

Adım 13: Rayları Sabitleme

Bazen toner karta düzgün şekilde aktarılmaz, bu da bazı eksik bağlantılara yol açar.

Bu sorunu çözmek için sivri uçlu kalıcı bir işaretleyici alın ve eksik izleri çizin.

Adım 14: Tahtayı Aşındırma

Farklı aşındırma çözümleri vardır, ancak en yaygın olanı Ferrik Klorürdür. Toz halinde veya çözelti halinde alabilirsiniz.

Çözümü yapmak için:

1. Biraz su ile plastik bir kap alın. (yaklaşık 1.5 su bardağı).
2. Üzerine 2-3 yemek kaşığı FeCl3 ekleyin ve iyice karıştırın. (her zaman hafifçe karıştırarak suya asit ekleyin)

Kimyasallarla çalışırken eldiven giydiğinizden ve iyi havalandırılmış bir alanda olduğunuzdan emin olun.

Tahtayı yaklaşık 20 - 30 dakika solüsyona yerleştirin. Yaklaşık 20 - 30 dakika sonra kutusundan çıkarın, uzun süre bırakmak mürekkep korumalı alanı aşındıracaktır, bu yüzden lütfen bittiğinde çıkarın.

Dağlama işleminden sonra tahtayı suyla durulayın.

Adım 15: Toneri Çıkarın

Toneri çıkarmak için aseton veya tiner kullanabilirsiniz (tırnak boyası çıkarıcı da işe yarar). Bir parça pamuklu veya nemli bir bez alın ve tiner/aseton ile iyice ıslatın. Toneri ovalayın ve kartı suyla temizleyin.

Ve evinizde "Çift Taraflı PCB" demlemeniz var.

Adım 16: Delikleri Delme

Mini dikey matkap veya el matkabı kullanarak delikleri delin.

Vidalı terminaller ve voltaj regülatörü için delikler açmak için 1 mm matkap ucu ve diğer delikler için 0,8 mm matkap ucu kullanın

Deldikten sonra tozu temizleyin.

Adım 17: Lehimleme Zamanı

Lehimlemeden önce, referans için ve parçaların yerleşimini bilmek için mizanpajın bir çıktısını yanınızda bulundurduğunuzdan emin olun. Deliklerden bir tel geçirerek viyaları lehimleyerek başlayın ve her iki tarafta lehimleyin, fazla teli kesin. Bileşenlerin geri kalanını lehimlemeden önce bir multimetre kullanın ve üst ve alt katmanın izlerinin sürekliliğini kontrol edin ve ayrıca lehimlemeden sonra herhangi bir kısa devre olup olmadığını kontrol edin.`

Kalan parçaları lehimleyin. Bileşenlerin polaritesini ve yerleşimini kontrol ettiğinizden emin olun.

Adım 18: Devreyi Kontrol Edin

IC'leri soketlerine yerleştirmeden ve devreye enerji vermeden önce, kısa devre olmadığından emin olun ve ilgili pinlerdeki voltajı kontrol edin. Her şey yolundaysa, IC'leri yerleştirin ve devreye güç verin.

Adım 19: Motor Sürücüsünün Kurulması ve Test Edilmesi

Kalkan Arduino kartınızın üstüne rahatça oturacak ve devre kontrol edildi, bu nedenle güç vermek sorun olmayacak.

Test etmeden önce motor kalkanının yapısına ve özelliklerine bakalım.

Yapı ve özellikler:

• Dört motoru kontrol etmek için iki L293D H-köprü IC kullanır.
• h-köprülerini kontrol etmek için kullanılan pin sayısını azaltmak için bir 74HC04 inverter IC.
• Ayrı bir +5V ve GND rayı.
• Ayrı güç rayına sahip 4 servo motoru monte etmek için pimler
• Kartı sıfırlamak için geçiş yapın
• 4 motor kontrol edildikten sonra bile kalan dijital pin sayısı: 6 (2 tanesi PWM olarak)

Devrenin test edilmesi:

M1 ve M2 vidalı terminal çıkışına iki motor bağlayın, güç jumper'ını bağlayın ve devreye 9-12V DC kaynağı kullanarak güç verin (kutuplar ve bağlantılar için şemaya bakın). TEST taslağını arduino kartına yükledikten sonra motor blendajını takın ve güç kaynağını açın.

İkinci motor sürücüsünü test etmek için motorları M3 & M4'e bağlayın ve koddaki pin numaralarını bunlarla değiştirin.

• solEN= 3
• SolPin =2
• SağTR = 5
• SağPin = 6

Adım 20: Hadi Hareket Ettirelim

Robotunuzu hayata geçirmenin zamanı geldi!

Artık gerekli tüm bileşenlerin kurulu olduğu bir robotunuz var, herhangi bir şeyi birkaç dakika içinde herhangi bir güçlük ve karmaşa olmadan ne kadar hızlı prototipleyebileceğinize dair bir fikir edinmek için onu kullanarak basit bir proje yapalım.

Başlangıç için en iyisi Engelden kaçan bir robot olacaktır. Öyleyse yapalım.

Gerekli parçalar:

1. HC -SR04 Ultrasonik sensör
2. Mikro servo motor (kurulu değilse)
3. Bazı teller

Bağlantılar:

• Sensörün Vcc ve GND pinlerini sırasıyla +5V ve GND'ye bağlayın
• Arduino'da Tetik pimini A1'e ve Yankı pimini A2'ye bağlayın
• J5 atlama kablosunu blendajın üzerine yerleştirin ve servoyu servo rayındaki pim 10'a bağlayın (şemaya bakın)
• Sensörü servoya monte edin

Aşağıdaki çizimi arduino panonuza yükleyin ve robotunuzun engellerden kaçmasını izleyin.

Böylece birkaç dakika içinde basit bir otonom robot yaptınız.

Adım 21: Son

Sen bittin!!

Robotunuzla oynamanın keyfini çıkarın ve onunla eğlenceli projeler yapın. Kullanımı ve anlaşılması kolay, istediğiniz şekilde hareket ettirmek için bunlardan yararlanan çeşitli sensörler ve geliştirme kartları mevcuttur.

Ve robotikte yeniyseniz, giriş bölümünde verilen bazı temel projeleri denemenizi tavsiye ederim.

Bu Eğitilebilirlik için bu kadar. Umarım ilginç bulmuşsunuzdur.

Yapıyla ilgili herhangi bir şüpheniz/sorunuz varsa, sormaktan çekinmeyin. İzlediğiniz için teşekkürler:)