"Kit de robot" simple para clubes, espacios de creación de profesores, etc.: 18 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

La idea era construir un kit pequeño, pero expandible, para nuestros miembros de la "Sociedad de Artes Robóticas de Middle TN". Planificamos talleres en torno al kit, especialmente para competiciones, como seguimiento de línea y viaje rápido.

Hemos incorporado un Arduino Nano debido a su pequeño tamaño, pero gran cantidad de E / S. Con la adición de una placa Breakout, todos los pines son fácilmente accesibles y compatibles con los servomotores. Abandonamos las baterías estándar y optamos por un Power Bank de 3350mAh que incluye un cable de carga USB y un LED de estado. El cable USB también funciona como cable de programación. Dos servos de rotación continua para conducir para que los constructores funcionen rápida y fácilmente. Una pequeña placa de pruebas le permite crear prototipos rápida y fácilmente. Los orificios de 3 mm bordean el perímetro de la placa para permitirle agregar componentes.

Para los miembros de nuestro club, vendemos el kit A COSTO y usted debe estar presente para obtener uno. En realidad, estamos perdiendo dinero si se toma en cuenta el tiempo que lleva diseñar, crear un plan de estudios, hacer las piezas (impresión 3D, corte por láser, etc.) y combinarlo todo. Conseguimos que nuestro kit costara hasta $ 29,99. Puede obtener este precio más bajo si solicita piezas con tiempos de envío más largos. Nos damos cuenta de que no es el kit más barato que existe, pero ponemos énfasis en encontrar algo fácil de construir y expandible que no lleve días armar. De hecho, este kit debería tardar menos de una hora en ponerse en movimiento.

Suministros

Partes primarias:

• Arduino Nano
• Banco de energía de batería
• Marco de robot
• Jerséis SliderM-F
• Sensor ultrasónico
• Cantidad 3 - Tornillos de 3 mm x 10 mm con tuercas de 3 m
• Cantidad 3 - espaciador de 3 mm x 3 mm
• Cantidad 2 - Servo SF90R de rotación continua
• Cantidad 2 - Ruedas Ruedas 52ish mm
• Cant. 4 - 6 "Bridas con cremallera (Consiga las delgadas de aproximadamente 3,5 mm de ancho) El paquete de variedad de Harbor Freight funciona bien.
• Mini tablero
• Nano Escudo Arduino

Opcional:

Envoltura de cable

Instrumentos:

• Soldador para soldar los cabezales del Nano
• Pistola de pegamento
• Destornillador básico

Paso 1: Marco

Para ayudar a que los constructores funcionen rápidamente, grabamos un contorno con texto a cada lado del marco para indicar dónde deben colocarse las piezas.

Tuvimos la suerte de tener acceso a un cortador láser. Si no lo hace, le sugerimos que se comunique con los makerpaces locales para ver si tienen uno que pueda usar o si estarían dispuestos a cortar el marco por usted.

También se podría utilizar una impresora 3D para imprimir la base. Incluimos SVG y STL para que los uses con cualquiera de ellos.

Usamos acrílico de 3 mm para nuestros kits. Puede utilizar otros medios como madera, cartón, cartón espuma, etc.

Paso 2: prepara el Arduino

Para facilitar la soldadura de los encabezados al Arduino, inserte los encabezados macho en el escudo de Arduino. Alinee el Arduino Nano con los encabezados. Tenga en cuenta las marcas en el tablero frente al escudo. Suelde todos los pines y listo.

Paso 3: Monte el Arduino Shield

1. Alinee los 3 espaciadores amarillos con los orificios Arduino precortados o impresos en 3D.
2. Utilice los tornillos y tuercas M3x10 para fijar el escudo Arduino. Ajustado, no apretado. Si le preocupa que los tornillos se aflojen, simplemente agregue un toque de pegamento caliente al extremo de la tuerca. No se preocupe por el cuarto agujero en el escudo, ya que no será necesario e interfiere con el Power Bank más adelante durante la construcción.

Paso 4: Monte los Servos

1. Tenga en cuenta la orientación del contorno del Servo en el marco. (No se muestra en la versión impresa en 3D, pero hace referencia a las imágenes)
2. Pase dos bridas a través de las ranuras rectangulares con la cabeza de la brida en la parte superior del marco.
3. Inserte los servos y pase el mazo de cables a través de las ranuras rectangulares hacia la parte trasera. Apriete bien las bridas. Si el servo no se siente seguro, puede agregar un poco de pegamento caliente en los lados donde los servos tocan el marco.

Paso 5: montaje del banco de energía

1. Ejecute un Zip Tie entre el Arduino y la ubicación de la placa de pruebas en la orientación que se muestra con la cabeza del Zip Tie en la parte superior. Mantente suelto.
2. Pasa una corbata por la espalda. Mantente suelto.
3. Deslice el Power Bank y apriete las bridas con firmeza. Tenga en cuenta la orientación.

Nota: Estamos usando un "control deslizante" impreso en 3D para el frente, como se ve en las imágenes. Sin embargo, descubrimos que estaba causando demasiada fricción, por lo que es posible que desee experimentar con otras ideas como una tapa de botella, un deslizador de plástico para muebles, etc.

Paso 6: Ruedas

Usamos un cortador láser para cortar nuestras ruedas de espuma EVA. Puedes usar lo que quieras. Tapas de frascos, impresos en 3D, ruedas de juguete antiguas, etc. Intenta encontrar ruedas de aproximadamente 52 mm de diámetro.

1. Asegúrese de que el centro de su rueda tenga una abertura para permitir que el pequeño tornillo de cabeza phillps monte la bocina circular del servo.
2. Centre la bocina del servo incluida con sus servos y péguela a las ruedas. Tenga cuidado de no meter pegamento en el orificio central y mantenga la rueda nivelada con la bocina del servo para reducir el bamboleo.
3. Usando el pequeño tornillo Phillips, coloque las ruedas en los servos. Ajustado, no apretado.

Paso 7: tablero de pruebas

Despega el respaldo de la placa de pruebas. Alinee con el grabado en la parte superior del marco y fíjelo. Si usa el marco impreso en 3D, use la parte rectangular empotrada de la impresión.

Paso 8: Es hora de empezar a moverse

Conecte el SERVOS para ponerse en movimiento.

1. Conecte el mazo de cables del servo izquierdo (Servo a la izquierda si mira desde atrás) al Pin 10 con el cable naranja más cercano al Arduino.
2. Conecte el mazo de cables del servo derecho (Servo a la derecha si mira desde atrás) al Pin 11 con el cable naranja más cercano al Arduino.

Paso 9: Complemento: Dar a tu bot la vista

Ahora necesitamos agregar algo para evitar que el bot se encuentre con cosas. Utilice el sensor ultrasónico. Conecte el sensor a la placa de pruebas como se muestra en la imagen.

* Consulte el diagrama de cableado más abajo en las instrucciones sobre cómo realizar el cableado.

Paso 10: Complemento: Detección de bordes a través de un sensor de infrarrojos

Para que su bot evite caer del borde de una mesa, arena, etc., agreguemos un sensor de línea. Estamos utilizando una matriz de sensores de reflectancia QTR-MD-06RC. Seis emisores / detectores de infrarrojos boca abajo y miden la distancia desde la superficie hasta el sensor.

Para agregar el sensor, agarre los 4 tornillos pequeños de 2 mm, el separador del sensor de infrarrojos (cara sonriente). Consulte las imágenes para obtener la orientación correcta.

* Consulte el diagrama de cableado más abajo en las instrucciones sobre cómo realizar el cableado.

Paso 11: Programación - Configuración

Descarga el software Arduino.

Siga las instrucciones estándar.

Una vez que lo tenga instalado, abra el software y configúrelo para un Arduino Nano. Esto puede variar entre diferentes fabricantes, pero si tiene uno de la lista de piezas:

1. Abra "Herramientas"
2. Seleccione "Arduino Nano" como el tipo de placa
3. Seleccione Atmega328P (antiguo cargador de arranque) como tipo de procesador
4. Conecte el Arduino Nano usando el cable Micro USB incluido con su cargador a cualquier puerto USB de su PC. Si recibe un error como "Dispositivo desconocido", es posible que deba instalar los controladores correctos. Consulte la parte del Apéndice de este instructivo para obtener ayuda.

Paso 12: Descripción general del código para el sensor ultrasónico

El código es muy básico y utiliza dos bibliotecas: Servo.hy NewPing.h. Servo.h es una biblioteca incorporada proporcionada por la fundación Arduino y se utiliza para controlar las señales PWM (modulación de ancho de pulso) a cada uno de los servos. La referencia a esta biblioteca se puede encontrar aquí:

NewPing.h, como se mencionó anteriormente, es una biblioteca de terceros de Tim Eckel. Se utiliza para brindarnos una interfaz simple en el mundo de la medición basada en el tiempo. La referencia a esta biblioteca se puede encontrar aquí:

Para esta configuración, hemos creado un ejemplo básico de avance, izquierda, derecha y repetición. Queríamos darles a nuestros miembros un punto de partida que demostraría cómo usar tanto el sensor ultrasónico como dos servidores de rotación continua (uno al revés del otro). En nuestro bucle, el robot escanea hacia adelante y, si está despejado, continúa avanzando. Sin embargo, si detecta que está cerca y es objeto (el tiempo de ping es más corto que nuestro mínimo elegido), entonces se detiene, gira a la izquierda, escanea, gira a la derecha, escanea nuevamente y va en la dirección que está más abierta.

Puede notar que cada uno de los dos servos recibe diferentes comandos de avance; esto se debe a que los servos están montados en el chasis apuntando en direcciones opuestas. Debido a esto, cada servo debe moverse en direcciones opuestas para que el bot se mueva hacia adelante en lugar de en un círculo. Lo mismo es cierto si quisiera moverse en reversa.

Este ejemplo demuestra la evasión de obstáculos muy básica, pero se puede mejorar mucho. Un ejemplo de "tarea" para usted podría ser hacer un barrido completo de 360 grados del área al inicio y elegir el camino más abierto. Escanee más ancho de lado a lado y vea si el bot está "encajonado". Combine con otros sensores para resolver un laberinto.

Paso 13: Descripción general del código para el seguimiento de línea mediante código SUMO

Próximamente, en breve, pronto.

Paso 14: Programación - Bibliotecas

Empiece por asegurarse de tener instaladas las bibliotecas correctas.

Para los Servos, la biblioteca Servo.h debería ser la predeterminada.

Para el sensor ultrasónico HC-SR04:

1. En el software, vaya a Sketch> Incluir biblioteca> Administrar bibliotecas.
2. Busque "NewPing" de Tim Eckel.
3. Seleccione la última versión e instálela.

Para la matriz de sensores de reflectancia QTR-MD-06RC:

1. En el software, vaya a Sketch> Incluir biblioteca> Administrar bibliotecas.
2. Busque "QTRSensors" de Pololu.
3. Seleccione la última versión e instálela.

Paso 15: Programa

1. Solo para el sensor de ping, descargue el archivo MTRAS_Kit_Ping_Sensor_1_18_20.ino.
2. Para el sensor de línea con sensor de ping programado para SUMO descargar el archivo MTRAS_Kit_Sumo_1_18_2020.ino.
3. Conecte su Arduino a través de USB.
4. Seleccione el puerto COM (ver imagen). Su puerto COM puede diferir.
5. Haga clic en la marca de verificación para asegurarse de que no haya errores.
6. Si todo está comprobado, haga clic en la flecha derecha para descargar el programa en Arduino.
7. Una vez completado, desconecte el cable USB y conéctelo al Power Bank.

Paso 16: diagrama de cableado

Utilice la siguiente imagen para conectar su robot.

• Para el sensor ultrasónico, utilice cables de puente m-f.
• Para el sensor de línea, utilice los cables de puente m-m.
• Para los Servos, puede enchufar el conector de 3 pines directamente a los pines.

Paso 17: ¡¡¡Felicitaciones !!! Construiste un robot

Para el código ultrasónico, el robot debería comenzar a moverse. Siempre que detecte un objeto dentro de los 35 cm, se detendrá, se moverá hacia la izquierda y tomará una medición rápida, luego se moverá hacia la derecha y hará lo mismo. Determina qué lado tuvo la mayor distancia y se mueve en esa dirección.