1KG Sumobot Build: 6 pasos

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

Este Instructable lo guiará a través del proceso de diseño y construcción de un sumobot de 1 kilogramo.

Pero primero, un poco de antecedentes sobre por qué decidí escribir esto. Estaba a punto de reparar mi viejo sumobot para una competencia cuando me di cuenta de que nunca había hecho un Instructable sobre cómo hacer un sumobot. He estado callado en Instructables durante el año pasado, así que decidí volver con este Instructable sobre cómo construir un sumobot de 1KG.

En primer lugar, muchos de ustedes se estarían preguntando: ¿qué es un sumobot?

Básicamente, un sumobot es un tipo de robot utilizado en competiciones de sumobot o robot-sumo. Como sugiere el nombre, el objetivo es empujarse unos a otros fuera de un ring, similar a la lucha de sumo. El sumobot en sí está diseñado con el único propósito de empujar a otro sumobot fuera del ring. El sumobot en este Instructable es de 1 kilogramo. Sin embargo, existen otras clases de peso como 500 gramos y 3 kilogramos.

Habilidades necesarias:

• Familiaridad con CAD (diseño asistido por computadora)
• Soldadura
• Programación en Arduino

No se necesitan muchas habilidades para este proyecto. El simple hecho de estar cómodo con CAD, soldar y programar es muy útil. No se deje intimidar por lo complicado que suena el diseño asistido por computadora. Autodesk proporciona tutoriales completos y gratuitos sobre su propio software (yo mismo uso Fusion 360) y es extremadamente útil para un principiante que aprende las cuerdas. Para mí, lo más importante es la voluntad y la disposición para aprender y, por supuesto, divertirme en el camino.

Con esto, comencemos.

PD También estoy participando en este Instructable en el concurso Make it Move. Si encuentra este Instructable increíble, por favor vote por mí también. (Quiero la camiseta; se ve muy bien:))

Paso 1: Lista de piezas

Lista de partes:

Hoja de aluminio 6061 de 0.090 "- 12" x 12 "(o cualquier hoja de aluminio de 0.090" /2.2mm que pueda ser CNC. Elegí 6061 ya que se usaría para el cuerpo principal, y 6061 tiene una buena cantidad de resistencia)

Hoja de aluminio de 0,5 mm - 30 x 30 cm (cualquier aleación funcionaría; esto es solo para la cubierta superior y la hoja. Usé trozos de aluminio de repuesto)

Hoja de aluminio de 5 mm (una vez más, cualquier aleación funcionaría. Las mías eran 7075 trozos de aluminio).

2 motores de alto par de 12 V CC (cualquier motor de alto par funcionará, como este de Amazon).

2 x llanta de rueda (De nuevo, cualquier llanta de rueda funcionaría, dependiendo de su motor. Si tiene un eje de motor de 5 mm, estas ruedas funcionarán bien. Las mías son en realidad unas viejas ruedas de silicona que tenía)

4 sensores de distancia IR (yo uso sensores de distancia IR Sharp, que se pueden comprar en varias tiendas, como este de Pololu y este de Sparkfun).

2 sensores de infrarrojos (tengo algunos aquí de Sparkfun de nuevo).

1 placa de microcontrolador (uso un ATX2 solo porque es necesario. Un Arduino Uno normal sería mejor por su facilidad de uso).

1 batería de polímero de litio 3S (LiPo. 3S LiPos son 12 voltios. Una capacidad de 800 a 1400 mah funcionaría).

1 controlador de motor (una vez más, esto depende de la cantidad de energía que pueda consumir su motor. Esto va directamente sobre un Arduino Uno y puede proporcionar hasta 5 A de corriente).

Alambres, cables y conectores (para conectar los sensores a la placa y para interactuar con una computadora portátil).

Tornillos y tuercas M3

Epoxy

Cartulina

Laptop (para programar la placa)

Herramientas como tijeras, pelacables y soldador.

Paso 2: Montaje del chasis

Utilicé Fusion 360, un software CAD / CAM 3D todo en uno impulsado por la nube, para diseñar el chasis. Autodesk ofrece hermosos tutoriales aquí. Aprendí principalmente viendo los videos y luego tratando de hacerlos yo mismo. No intentaré enseñarte cómo usar Fusion 360; Dejaré que los profesionales hagan lo suyo.

El diseño en sí se compone de una base principal, una cuchilla, una cubierta superior, dos soportes de motor y dos (o cuatro) tirantes impresos en 3D. La base principal es de aluminio de 2,2 mm, los soportes del motor son de aluminio de 5 mm, la hoja es de aluminio de 0,5 mm, mientras que la cubierta superior puede ser de aluminio de 0,5 mm o cartón normal. Usé cartón porque el aluminio pesa un par de gramos más y estaba por encima del límite de 1 kilogramo por 10 gramos. Los tirantes impresos en 3D, por otro lado, están impresos con ABS, con un 50% de relleno.

Los diseños que requerían aluminio se exportaron a archivos.dxf y se enviaron a una empresa local de corte por láser aquí en Filipinas. Mientras tanto, las piezas impresas en 3D se exportaron a STL y se enviaron nuevamente a una empresa de impresión 3D local.

Descargo de responsabilidad: reutilicé un viejo sumobot mío que ya no funciona pero usa este diseño, por lo que algunas de las piezas ya están ensambladas en las fotos. Sin embargo, lo guiaré a través del proceso de ensamblar todas las piezas.

Una vez que se cortaron las piezas, puede comenzar con la cubierta superior, la abrazadera y la cuchilla, o el soporte del motor.

La cubierta superior en el diseño está hecha de aluminio, pero debido a restricciones de peso utilicé cartón. Corté cartón con las mismas especificaciones que en el diseño.

La abrazadera impresa en 3D se fija al frente con tornillos y se utiliza para sujetar literalmente la hoja. La hoja se pega a la base con epoxi. Los orificios para tornillos en la hoja y la base principal se utilizan para guiar el posicionamiento y asegurarse de que se unan con precisión. Hay agujeros circulares en la base principal que puede llenar con epoxi para pegar la hoja a la base principal. La gran superficie de los orificios permite que el epoxi agarre mejor la hoja y evite que se desprenda de la base. El sensor de infrarrojos también se puede pegar a la parte inferior de la hoja con epoxi, como en las fotos. Asegúrese de que la parte inferior del sensor esté perpendicular al suelo.

Para montar el motor en la base, primero atornille el motor en el soporte del motor. Sin embargo, primero debe soldar los cables al motor, ya que los cables están en la parte posterior del motor y sería difícil alcanzarlos una vez que estén conectados a la base. El motor se alinea con el soporte del motor y se sujeta con tornillos. Es decir, si consiguió el motor que incluí en la lista de piezas. De lo contrario, puede modificar el diseño para adaptarlo a su motor. En este punto, también puede colocar la llanta de la rueda en el motor. Luego, el soporte del motor se atornilla en los orificios traseros de la base principal.

Si está utilizando un controlador de motor que no puede colocarse en la parte superior del Arduino, o por alguna razón que el controlador del motor debe tener su propia área, hay espacio entre los motores y la cuchilla para ello. Este espacio está asignado para la batería lipo y un controlador de motor, en caso de que necesite el espacio adicional. Dado que también estamos trabajando en la parte inferior del robot, y sería difícil acceder a él más adelante una vez que se coloque la cubierta superior, puede colocar el controlador del motor entre la cuchilla y los motores, como en las fotos. La cinta de doble cara puede ayudar a unirla a la base.

Paso 3: Electrónica

Lo siguiente son los componentes electrónicos, como los sensores, el controlador del motor y la placa.

Si, nuevamente, está utilizando un controlador de motor que no va encima de un Arduino, comience a conectar los cables que se necesitan para conectarlo con el microcontrolador. Para mi controlador de motor, todo lo que necesito es una señal (azul) y un cable de tierra (negro). Depende del propio conductor. Lo que todos los conductores necesitan son cables para conectarse a la batería o fuente de alimentación. Los cables conectados a mi XT-60 (el mismo enchufe en la mayoría de las baterías de lipo) eran demasiado gruesos, por lo que tuve que recortarlos para que se ajustaran a los bloques de conectores estrechos.

Mi microcontrolador también comparte la misma fuente de alimentación que los controladores del motor, por lo que tuve que soldar cables directamente a los cables del conector XT-60 en los controladores del motor.

Es posible que los propios sensores de distancia de infrarrojos necesiten tener clavijas de cabezal soldados, según el sensor que obtenga. Por lo general, incluyen algunos en el paquete si los compra, por lo que solo debe soldarlos según sea necesario.

Es posible que también necesite soldar cables para conectar el microcontrolador a los sensores, como yo. El sensor tiene su propio conector; algunos usan JST, mientras que otros usan encabezados de servo. Con un Arduino normal, puede pegar cables de puente al Arduino y luego soldar el otro extremo del cable al cable que sale del sensor. El proceso funciona de la misma manera con otros microcontroladores. Los cables que provienen del microcontrolador se sueldan a los cables que provienen del sensor.

Paso 4: Juntando todas las partes

Los sensores y el microcontrolador van en la placa superior. Monté los sensores de distancia IR en un montón de cartón para levantarlo por encima del microcontrolador, ya que los cables detrás del sensor chocan con el microcontrolador. Observe que solo hay tres sensores en la foto. Fue solo en el último minuto que decidí agregar un cuarto sensor de distancia en la parte posterior del robot. Desafortunadamente, no había más espacio, así que tuve que montarlo en la base principal, justo detrás de los motores.

Luego, el microcontrolador se conecta a la placa superior. Nada demasiado difícil; Simplemente hice algunos agujeros en el cartón y atornillé todo el tablero en la placa superior. Si está utilizando aluminio, un taladro de mano sería imprescindible.

Después de que todo esté asegurado en la placa superior, use cinta adhesiva de doble cara para pegarlo a la parte superior de los motores.

En este punto, puede comenzar a conectar todos los componentes electrónicos juntos, como conectar los sensores y el controlador del motor al microcontrolador. Si está utilizando el controlador de motor que simplemente se pega en la parte superior del Arduino, entonces no hay problema para usted. De lo contrario, tendrá que cablearlo de acuerdo con las especificaciones del controlador a la placa, como hice yo.

Una vez que todo esté conectado, coloque la lipo en el espacio inferior entre los motores y la cuchilla, luego encienda el microcontrolador y los controladores para ver cómo se enciende por primera vez.

Paso 5: programación

Una vez que todo está ensamblado, queda una última cosa por hacer: programar su robot.

La programación de su robot depende de la estrategia que desee. Supongo aquí que es competente en programación, porque mi controlador de motor utiliza comunicación en serie (UART) y, por lo tanto, mi programa no funcionará para otros controladores de motor. Después de todo, no existe una talla única en programación.

Para ayudarlo, aquí hay un diagrama de flujo básico de mi programa.

Si hay alguien muy cerca al frente, vaya a toda potencia si el sensor de color izquierdo o derecho detecta una línea blanca, retroceda y luego gire si el sensor de distancia izquierdo o derecho detecta algo, gire en esa dirección si el sensor trasero detecta algo, gire en esa dirección si alguien está muy por delante, avanza, sigue avanzando

Aquí está el programa completo si tiene curiosidad:

#incluir

// A5 - sensor de color izquierdo // A4 - sensor de color derecho // A6 - sensor de distancia trasero // A2 - sensor de distancia izquierdo // A3 - sensor de distancia derecho // A1 - sensor de distancia delantero // motor 1 - derecho // motor 2 - configuración de vacío izquierdo () {uart1_set_baud (9600); Serial1.write (64); Serial1.write (192); OK(); bip (2); setTextColor (GLCD_BLUE); glcd (1, 0, "Inicializado"); retraso (4900); }

bucle vacío () {

int frontDistanceValue = analogRead (A1); int leftDistanceValue = analogRead (A2); int rightDistanceValue = analogRead (A3); int rearDistanceValue = analogRead (A6); int leftColorValue = digitalRead (A5); int rightColorValue = digitalRead (A4); if (frontDistanceValue> 250) {// alguien justo al frente, potencia máxima Serial1.write (127); Serial1.write (128); } else if (leftColorValue == 0) {// borde tocado // reverso Serial1.write (1); Serial1.write (255); retraso (400); Serial1.write (1); Serial1.write (128); retraso (300); } else if (rightColorValue == 0) {// borde tocado // reverso Serial1.write (1); Serial1.write (255); retraso (400); Serial1.write (127); Serial1.write (255); retraso (300); } else if (frontDistanceValue> 230) {// un poco al frente Serial1.write (127); Serial1.write (128); } else if (leftDistanceValue> 250) {// girar a la izquierda Serial1.write (127); Serial1.write (255); retraso (450); } else if (rightDistanceValue> 250) {// girar a la derecha Serial1.write (1); Serial1.write (128); retraso (450); } else if (rearDistanceValue> 150) {// cerca de atrás Serial1.write (1); Serial1.write (128); retraso (1050); } else if (frontDistanceValue> 180) {// muy al frente Serial1.write (127); Serial1.write (128); } else {Serial1.write (100); Serial1.write (155); }}

Paso 6: Fotos

Se muestran algunas fotos del sumobot terminado.

Ojalá hayas aprendido algo de este instructivo. Si le gusta esta guía, vote por mí en el concurso Make it Move. Si no, estaré encantado de corregir cualquier cosa que pueda mejorar esta guía.

¡Feliz aprendizaje!