Robot Arduino RC: 11 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Descripción

Un robot duradero, impreso en 3D y controlado a distancia basado en Arduino con un alcance de varios cientos de metros. Un esquema de motor modular de conexión rápida le permite crear rápidamente prototipos de diferentes diseños de robots sin herramientas. Perfecto para la educación robótica de los niños.

¿De que trata todo esto?

Entonces, acaba de comenzar a aprender Arduino, o tal vez la impresión 3D y está listo para construir algo genial. Quiere construir algo significativo y práctico, pero divertido … Está listo para construir OmniBot. Si el Arduino es la navaja suiza de la electrónica, entonces el OmniBot es la navaja suiza de la robótica. El OmniBot es el resultado de un proyecto de varios meses de Bolts and Bytes Maker Academy que tenía como objetivo diseñar un kit de robótica con control remoto versátil y fácil de usar. ¡Y ahora todo es de código abierto! El OmniBot funciona con batería, puede controlar hasta cuatro canales de motor de CC, dos servomotores y tiene un alcance de control remoto de varios cientos de metros. Y todo cabe dentro de una elegante carcasa impresa en 3D, que se ejecuta, lo adivinaste, un cerebro Arduino Uno.

Vale, pero ¿por qué?

Realmente queríamos que fuera muy fácil para los niños pequeños recoger un poco de cartón y pegamento y terminar con un robot personalizado que funcione. Con los kits de robots tradicionales que puede comprar en línea, se ve obligado a lidiar con muchos cables de puente desordenados, escribiendo su propio código y, oh sí … casi nunca puede controlarlos de forma remota. Simplemente ejecutan el mismo código en un bucle. Con el OmniBot, simplemente conecte una batería, conecte un motor y péguelo con cinta adhesiva o pegamento donde desee, y ¡boom! robot. Todo el código que hemos escrito funciona automáticamente por arte de magia con el mismo controlador que podrías usar para un dron o un avión RC. Es el kit perfecto para la creación rápida de prototipos de robots listos para el campo. Cuando haya terminado de construir su plataforma OmniBot, recién ha comenzado. En diez cortos minutos, podría pasar de un robot de desactivación de bombas de misión crítica a un robot de fútbol estilo Rocket League, y eso es lo que hace que OmniBot sea poderoso. ¡Entonces empecemos!

Niveles de habilidad recomendados:

• Este proyecto incluye algo de soldadura ligera, es bastante manejable para principiantes.
• Comprensión general de Arduino y cómo trabajar en el IDE de Arduino cargando bocetos y agregando bibliotecas. No se requiere codificación, pero los usuarios avanzados pueden personalizar su código si lo desean.
• Algunos herrajes ligeros funcionan con destornillador y cortadores / pelacables. Se recomienda la supervisión de un adulto para niños pequeños. (¡El producto final es apto para todas las edades!)

Suministros

Herramientas necesarias:

• Soldador y soldadura
• Llave / llave Allen o destornillador hexagonal
• Destornillador Phillips o de cabeza plana (dependiendo de los bloques de terminales del blindaje del motor)
• Pistola de pegamento caliente y barras de pegamento caliente (no es obligatorio, pero se recomienda encarecidamente).
• Cortadores de alambre (se recomiendan cortadores al ras ya que se pueden usar en otros pasos)
• Pelacables
• Alicates de punta fina (no es necesario, pero facilita mucho la limpieza de la impresión en 3D)
• Acceso a una impresora 3D (si no tiene una, pregunte a su fabricante local, escuela, laboratorio o biblioteca).
• Una computadora con el software Arduino IDE

Lista de materiales:

Los siguientes artículos y enlaces se obtuvieron de Amazon (todos o la mayoría son artículos de Amazon Prime), pero debe tenerse en cuenta que la mayoría, si no todos, se pueden encontrar a un precio mucho más económico en sitios web como Banggood y AliExpress si está dispuesto a esperar un pocas semanas para el envío. De hecho, esto puede reducir el costo del proyecto a la mitad si se ve lo suficientemente bien.

1. Microcontrolador Arduino Uno (el tipo con el chip de montaje en superficie funciona mejor para esto)
2. Escudo de motor Arduino V1
3. Transmisor Turnigy Evo (modo 2) (este viene con el receptor, pero la mayoría de los receptores con comunicación iBus deberían funcionar)
4. Enchufes JST macho y hembra (recomiendo encarecidamente el tipo con silicona porque son más flexibles)
5. Interruptor basculante de 13,5 mm x 9 mm
6. Tornillos avellanados M3x6mm (solo se necesitan 6 tornillos)
7. Batería Lipo 2S (se puede sustituir por una batería no recargable de entre 7 y 12 voltios)
8. Cargador Lipo 2S (solo se requiere si se usa una batería lipo)
9. Filamento de impresora PETG 3D (se puede usar PLA pero PETG es más duradero y resistente al calor que el pegamento caliente)
10. Motores TT y ruedas
11. Servomotores (también se pueden utilizar servomotores más grandes)

Si tienes todas tus herramientas y piezas, ¡sígueme! Tenemos robots para construir …

Paso 1: Impresión 3D del chasis de su robot

Para este paso necesitará:

Una impresora 3D con un volumen de construcción mínimo de 4.5 "X x 4.5" Y x 1.5 "Z

La buena noticia es que ya lo he diseñado para ti. Los archivos 3D STL están bien debajo. Pero primero, aquí hay algunas notas.

La impresión es de tres modelos sólidos separados, la sección superior, la sección inferior y la puerta de la batería. La sección inferior requiere materiales de soporte, pero solo debajo de la sección donde se instalará el interruptor.

La sección inferior y la puerta de la batería se pueden imprimir de una sola vez como un modelo de "impresión en el lugar", lo que significa que puede sacarla directamente de la impresora cuando esté lista y la puerta funcionará de inmediato sin instalación. Sin embargo, algunas impresoras de menor calidad pueden tener problemas con las tolerancias y fusionar estas dos partes, por lo que también he incluido archivos de impresión separados para cada puerta de la batería y la sección inferior para que pueda imprimirlos individualmente y ensamblarlos después.

Paso 2: limpieza de la impresión 3D

Para este paso necesitará:

• Un par de alicates de punta fina
• Un cuchillo de hobby

Retire con cuidado su impresión de la placa de impresión. Si lo imprimió todo de una sola vez como lo hice yo, es posible que tenga que quitar algunos hilos entre las partes. Con un par de alicates, extraiga el material de soporte por el orificio donde irá el interruptor. En algunas impresoras, la primera capa o dos de la puerta de la batería pueden fusionarse con la sección inferior, si este es el caso, puede usar un cuchillo de hobby para cortar la puerta. Si la fusión es demasiado mala, es posible que deba imprimir la puerta y la sección inferior por separado y luego juntarlas.

Paso 3: preparación de su Arduino Uno

Para este paso necesitará:

• Un Arduino Uno
• Una computadora con el IDE de Arduino instalado (puede instalar el IDE desde aquí)
• Un cable de programación USB

El código OmniBot depende de algunas bibliotecas diferentes.

1. "Servo.h" (está integrado en el IDE y no debería ser necesario descargarlo)
2. "AFMotor.h" (esta gran librería de Adafruit, junto con la guía para su instalación se puede encontrar aquí)
3. "OmniBot.h" (Siga las instrucciones a continuación para instalar esta biblioteca)

Para instalar la biblioteca OmniBot, ubique su carpeta de Bibliotecas Arduino (generalmente en Documentos> Arduino> Bibliotecas) y cree una nueva carpeta llamada OmniBot. Pegue los archivos OmniBot.h, OmniBot.cpp y keywords.txt en esta nueva carpeta. Cierre y reinicie el IDE de Arduino para completar la instalación. Si tuvo éxito, ahora debería ver la biblioteca OmniBot navegando a Sketch> Incluir biblioteca, en el IDE.

Una vez que las bibliotecas estén instaladas, simplemente conecte el Arduino Uno, elija la placa correcta en Herramientas> Placa:> Arduino / Genuino Uno, seleccione el puerto COM activo y luego cargue el boceto.

Paso 4: preparación de su receptor de robots

Para este paso necesitará:

• soldador y soldadura
• cortadores de alambre
• pelacables
• Arduino Uno
• Módulo receptor IBus (preferiblemente el que viene con el transmisor recomendado, pero otros receptores iBus pueden funcionar)

1. Empiece por localizar los cables del cabezal que vienen con su módulo receptor. Debe ser una hebra de cuatro. El cable amarillo correspondiente a PPM en nuestro módulo no es necesario y se puede quitar o cortar del grupo de encabezados.
2. Corta el cabezal hembra individual del extremo de los cables y quita aproximadamente 1 cm de aislamiento.
3. Consejo profesional: retuerza el cable trenzado expuesto para evitar que se deshilache y estañe los extremos con soldadura.
4. Localice los agujeros Gnd, Vcc y Rx disponibles en su Arduino. (Si usa el Arduino recomendado, se pueden encontrar todos cerca uno del otro, justo debajo de los pines ICSP).
5. Inserte los cables estañados a través de sus respectivos orificios y suelde en la parte posterior. Blanco a RX, rojo a 5V, negro a GND.
6. Recorte el cable restante en la parte posterior para evitar cortocircuitos.
7. Conecte el cabezal cuádruple hembra en el módulo receptor rojo a VCC, negro a GND y blanco a S. BUS
8. Introduce el módulo receptor en el Arduino. Descubrí que el mío encaja perfectamente entre los condensadores y el cristal por el puerto USB.

Paso 5: preparación del protector del controlador del motor

Para este paso necesitará:

• Un par de cortadores o cuchillas al ras.
• Un destornillador pequeño de cabeza plana o Phillips (dependiendo de los bloques de terminales que tenga el protector del motor)
• Siete (7) adaptadores de cables JST hembra.

1. Intente presionar el protector del motor en el Arduino con el receptor intercalado en el medio.
2. Si los pines del protector del motor no presionan completamente en los pines hembra de Arduino, puede haber pines largos en la parte inferior del protector del motor que se clavan en el receptor para evitar esto. Estos se pueden recortar con cortadores o cuchillas al ras, como se ve en la imagen 2.
3. Cuando se haya hecho el sándwich del receptor Arduino, Motor Shield (llamémoslo "pila"), comience a atornillar los adaptadores de cable JST a los bloques de terminales como muestran las imágenes. Los alambres rojos de los cables están todos en la mayoría de las posiciones finales de los bloques de terminales y los alambres negros están en el centro. (tenga en cuenta que los terminales M1 y M2 en el blindaje deben tener dos cables JST cada uno, M3 y M4 deben tener uno cada uno, el terminal de la batería debe tener uno)
4. Preste mucha atención al terminal de la batería en el blindaje del motor. Conectar un cable JST a este de la manera incorrecta puede freír su pila cuando se conecta una batería. Recuerde, el rojo va a M +, el negro va a GND.
5. Asegúrese de que haya un puente amarillo que conecte los pines "PWR" a la derecha del bloque de terminales de la batería. Esto proporciona energía a las partes inferiores de la pila.
6. Consejo profesional: cuando todos los cables estén atornillados, dé un ligero tirón a cada cable para asegurarse de que esté bien sujeto y no se caiga.

Mientras estuvimos aquí, déjame decirte con qué se relacionan estos conectores. Los bloques de terminales M1 y M2 (cada uno es un conjunto de dos enchufes individuales) son para los motores de accionamiento derecho e izquierdo del robot, respectivamente. Hay un quinto enchufe en el medio de la fila que creo que está conectado a tierra y, para nuestros propósitos, no se utilizará. Los bloques de terminales M3 y M4 serán "Motores auxiliares" que están divididos en la parte frontal del OmniBot para cualquier funcionalidad de motor general que necesite. El motor auxiliar M3 se puede configurar entre 0% y 100% de velocidad girando en una dirección y se controla mediante el movimiento hacia arriba y hacia abajo del joystick izquierdo. El motor M4 puede girar 100% en el sentido de las agujas del reloj y en el sentido contrario a las agujas del reloj controlado por el movimiento izquierdo y derecho de los joysticks izquierdos. Este eje de la palanca de mando tiene un resorte de "retorno al centro" que naturalmente establecerá la velocidad del motor en 0%.

Paso 6: Montaje de la pila Arduino en la sección inferior del chasis

Para este paso necesitará:

• La pila completa de los pasos anteriores.
• La sección inferior impresa en 3D del chasis
• Dos (2) tornillos de máquina M3 de 6 mm
• Una llave / llave Allen o un destornillador hexagonal largo.

1. Disponga los conectores JST de manera que los cables del bloque de terminales M1 lleguen al lado derecho, los cables del bloque de terminales M2 lleguen al lado izquierdo y los cables del bloque de terminales M3 y M4 se coloquen debajo de la pila en el frente. (la antena del receptor también se puede colocar debajo de la pila)
2. Asegurándose de que el logotipo de JST esté hacia arriba en el cuerpo del conector rojo, presione los cabezales del conector JST en sus respectivos enchufes en la sección inferior impresa. El orden de los cables del lado derecho no importa ya que ambos van al bloque de terminales M1. Lo mismo ocurre con los conectores del lado izquierdo al bloque de terminales M2.
3. Los cables M3 y M4 deben enroscarse directamente debajo de la pila y enchufarse en el zócalo al que se encuentran.
4. Con una llave Allen y tornillos M3, atornille la pila a los separadores de tornillos de la sección inferior. Podría ser útil encontrar un tornillo con un diámetro de cabeza más pequeño, ya que es probable que uno de los tornillos muerda el cabezal hembra del Arduino. No se preocupe por dañar este encabezado, ya que no lo usamos para nada.
5. Coloque todo el cableado suelto debajo de la pila donde sea posible para reducir el desorden.

Paso 7: instalación y soldadura en el interruptor de encendido

Para este paso necesitará:

• Un soldador y algo de soldadura.
• cortadores de alambre
• pelacables
• Interruptor basculante de 13,5 mm x 9 mm

1. Empuje el interruptor basculante en su orificio desde el lado inferior de la sección inferior hasta que encaje en su lugar. Asegúrese de que | el símbolo mira hacia el frente y el símbolo 0 mira hacia atrás hacia el compartimiento de la batería.
2. Estire el cable JST negro desde el terminal de la batería hasta el terminal del interruptor y córtelo asegurándose de que haya suficiente cable negro desde el terminal GND para llegar cómodamente al terminal del interruptor.
3. Pele y estañe ambos extremos del alambre cortado.
4. Suelde cada extremo cortado del cable negro a cada terminal del interruptor como se muestra en las imágenes. (¡Tenga cuidado de no sujetar el soldador en el terminal del interruptor durante demasiado tiempo ya que el calor puede transferirse fácilmente y comenzar a derretir el cuerpo de plástico del interruptor!)
5. Enrolle el extremo del conector del cable del terminal de la batería sobre la muesca del compartimento de la batería hacia la puerta de la batería.

Paso 8: cierre del chasis

Para este paso necesitará:

• Llave Allen o destornillador de cabeza hexagonal.
• Cuatro (4) tornillos para metales avellanados M3 de 6 mm

1. Coloque la sección superior impresa con cuidado sobre la sección inferior, asegurándose de que ahora el cable esté pellizcado entre las dos secciones. Si es necesario, regrese y coloque un poco más de alambre debajo de la pila para sacarlos del camino.
2. Inserte los cuatro tornillos desde la parte inferior. Consejo profesional: atornille todo en la mayor parte del camino antes de atornillar cualquiera de ellos por completo. Esto ayuda a nivelar la presión sobre las partes impresas. Apriete cada tornillo más y más, alternando en las esquinas hasta que todos los tornillos estén al ras.

Paso 9: construcción de los motores de conexión rápida

Para este paso necesitará:

• Cuatro (4) motorreductores TT
• Cuatro (4) cables de conector JST macho
• Un soldador y algo de soldadura.
• Se recomienda enfáticamente la pistola de pegamento caliente y el pegamento, pero no es necesario

1. Suelde un cable conector JST macho al motor TT de la misma forma que se muestra en las imágenes. Consejo profesional: debido a que estos motores funcionan tanto en el sentido de las agujas del reloj como en el sentido contrario, la polaridad de los cables no importa, pero debe garantizar la uniformidad en todos los motores para que todos funcionen de la misma manera cuando estén enchufados (es decir, sin embargo, suelde el rojo y ¡Los cables negros ahora deberían ser los mismos si suelda todos los motores!)
2. Consejo profesional: agregue un poco de pegamento caliente sobre la unión soldada de estos motores para aumentar en gran medida su vida útil. Estos motores tienen pestañas de cobre algo endebles a las que debe soldar y si se doblan demasiado pueden fatigar el estrés y romperse de inmediato, lo que inutiliza el motor. ¡El pegamento caliente evita que se doble!
3. Cuando conecte su motor al OmniBot, los dos contactos metálicos deben estar hacia arriba. Pueden ser un poco difíciles de enchufar las primeras veces porque la sección inferior del chasis puede apretar un poco los conectores JST hembra.

Paso 10: su primer OmniBot

Para este paso necesitará:

• Algunos motores TT de conexión rápida con ruedas
• Se prefiere la cinta adhesiva de doble dorso, pero también puede usar pegamento caliente o cinta normal.
• Tu transmisor controlador
• Una batería (de 7 V a 12 V funcionarán, pero preferiblemente las baterías Lipo 2S de 7,4 V en la lista de materiales)

Primero abra el compartimento de la batería con una llave Allen o un destornillador pequeño, conecte la batería y vuelva a cerrarla. Después de eso, realmente no hay reglas para la construcción que no sean: los motores de accionamiento izquierdo se conectan en el lado izquierdo, los motores de accionamiento derecho se conectan en el lado derecho y el cable marrón / trasero de los servomotores está orientado hacia afuera. el OmniBot. Aparte de eso, ¡hazlo tuyo!

Puedes hacer fluir mis imágenes para tener una idea de cómo construí las mías. También recomendaría utilizar materiales de construcción como palitos de helado, pegamento termofusible y cartón para otros componentes de la carrocería o ampliar el tamaño del chasis.

Paso 11: Controlar su OmniBot

Para este paso necesitará:

• Tu OmniBot terminado
• Tu controlador

No puedo recomendar el transmisor Turnigy Evo de Hobby King lo suficiente. Es un gran transmisor digital de 2.4GHz con salto de frecuencia automático y muchas características excelentes, incluida una pantalla táctil. Es lo que usamos en Bolts and Bytes Maker Academy y nos ha servido bien. Si también lo está usando, asegúrese de ejecutar una actualización de firmware para que esté usando el firmware más reciente. Puede encontrar un enlace en la página del producto en Hobby King.

Para que su OmniBot se mueva, haga clic en la caja de herramientas en el controlador Turnigy Evo y toque RX Bind, luego apague y encienda su OmniBot desde el interruptor. El controlador debe emitir un sonido que indique que se ha conectado al receptor dentro del OmniBot.

¡Ahora conduce! Todo el código debería funcionar a la perfección.

Verá que las funciones del controlador Turnigy Evo controlan el OmniBot de las siguientes maneras:

• Joystick derecho vertical y horizontal> Puertos izquierdos (2) y puertos derechos (2) de los OmniBots para motores de accionamiento.
• Joystick izquierdo horizontal> Puerto de motor delantero 1, velocidad del motor de -100% a 100% y puerto de servo 1
• Joystick izquierdo vertical> puerto 2 del motor delantero, velocidad del motor del 0% al 100% y puerto 2 del servo
• Perilla central> Ajustar la velocidad máxima de la unidad OmniBot
• Center Switch> Cambie el esquema de mezcla de la unidad al tirar hacia atrás del joystick derecho (hay mucho que desempacar allí, ya que la mezcla de la unidad es un tema complejo, ¡guardaré una explicación si alguien realmente lo quiere!)
• Interruptor izquierdo> ARRIBA: permite el control de motores delanteros y servomotores, MID: permite el control de solo servomotores, ABAJO: permite el control solo de motores delanteros. (esto es útil si necesita un servo para moverse pero no un motor delantero al mismo tiempo)
• Interruptor derecho> actualmente sin usar

También encontrará funciones en el menú del controlador para "puntos finales", "invertir" y "recortar", pero hay mucho que decir sobre cada uno de ellos y lo dejaré para otra guía. Si está interesado en alguno de ellos, una búsqueda en YouTube sobre esos términos debería revelar docenas de videos útiles.

¡Todo listo

Si has llegado hasta aquí, felicitaciones, sé que fue muy largo.

No puedo esperar a ver qué hace la comunidad con OmniBot. Sin duda, estaré ansioso por responder cualquier pregunta y me encantaría escuchar cualquier comentario. ¡Estén atentos para una versión más ligera de OmniBot en una futura guía de Instructables!