DFRobot Turtle Robot: 12 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Hasta la fecha, mis proyectos de robots de taller se han orientado hacia el bajo costo y la facilidad de montaje. ¿Qué pasaría si el rendimiento y la precisión fueran los objetivos y no el costo? ¿Qué pasaría si una empresa de kits de robots estuviera dispuesta a donar piezas? ¿Y si dibujáramos con algo más que marcadores?

Por lo tanto, el objetivo de este proyecto es hacer un robot tortuga preciso utilizando piezas listas para usar que dibujarán algo interesante para la próxima feria de fabricantes.

¡Tortugas lejos!

Paso 1: Partes

DFRobot proporcionó los componentes principales. Esto es lo que estamos usando:

• 1 ea., Placa base Bluno M0, SKU: DFR0416 o un Arduino Uno normal
• 1 ea., Protector de motor paso a paso bipolar dual para Arduino (DRV8825), SKU: DRI0023
• 2 ea., Motor paso a paso híbrido, SKU: FIT0278
• 1 ea., Juego de acoplamiento de rueda de goma de 5 mm (par), SKU: FIT0387
• 1 ea., Servo 9G SKU: SER0006

Para obtener energía, usaré 18650 celdas de litio, así que compré:

• 3 ea., EBL 18650 Batería 3.7V
• 1 ea., Cargador de batería inteligente KINDEN 18650
• 3 ea., 18650 Soporte de batería

También utilicé varios hardware:

• 2 c / u, junta tórica de caucho Buna-N # 343 (3/16 "x 3-3 / 4" de DI)
• Rodamiento de bolas de acero con bajo contenido de carbono de 1 cada uno, 1"
• 10 ea., Tornillo de cabeza plana M3x6MM
• 2 ea., Tornillo de cabeza plana M3x8MM
• 4 ea., Tornillo de cabeza plana M3x6MM
• 14 c / u, tuerca M3
• 4 c / u, tornillo formador de rosca # 2 x 1/4

También vamos a necesitar una forma creativa de compartir la energía de la batería entre el Motor Shield y el Arduino, ya que no parece haber adaptaciones para eso. Utilicé el conector de barril de 2,1 mm x 5 mm de una fuente de alimentación muerta, o algo como esto.

Instrumentos:

• Destornillador de punta Phillips
• Pelacables
• Pistola de pegamento caliente (opcional)
• Soldador y soldadura

Y no el menor de los cuales:

• Paciencia
• Persistencia
• Actitud positiva

Paso 2: piezas 3D

Decidí probar y diseñar todo el 3D en FreeCad para este robot para ayudarme a aprender. Todo lo que tenía que hacer era transferir las dimensiones del servo y la disposición del bolígrafo, y luego escalar el resto para que quepa en los steppers mucho más grandes.

• Ruedas más grandes para dejar espacio para las baterías.
• Chasis más grueso para proporcionar resistencia para el aumento de peso.
• Rueda más grande para que coincida con la altura de la plataforma elevada.
• Modular para facilitar las pruebas y la personalización.

Aquí están las piezas que necesitará. Todos los archivos se encuentran en

• 1 ea., Chasis
• 1 ea., Puntal superior
• 2 ea., Rueda
• 1 c / u, barril
• 1 ea., Soporte de servo

Paso 3: Ensamblaje del chasis, parte 1

• Comience insertando tuercas M3 en los separadores del chasis. Pueden presionarse hacia adentro o hacia adentro con un tornillo M3.
• Monte los motores paso a paso con tornillos M3 con los conectores eléctricos hacia el extremo posterior (más corto).
• Monte los portapilas con tornillos de cabeza plana.

Paso 4: Ensamblaje del chasis, parte 2

• Monte el cañón, la pieza superior y el servo junto con tornillos y tuercas M3.
• Monte la pieza superior combinada a los steppers con tornillos M3.
• Inserte el rodamiento de acero en el soporte de la rueda, calentándolo con un secador de pelo si es necesario para suavizarlo.
• Monte la rueda en el cuerpo con tornillos M3.

Paso 5: Ensamblaje de la rueda

• Conseguir que los cubos agarren el eje es un problema, ya que los ejes son de 5 mm y el cubo (que dice ser de 5 mm) es en realidad de 6 mm. Es probable que usar suficiente torque en los tornillos de sujeción los elimine, por lo que usé un par de mordazas para cerrar la tolerancia primero.
• Después de ajustar la tolerancia, deslice la maza sobre el eje del paso a paso y apriete los tornillos de sujeción.
• Coloque la rueda 3D en el cubo, inserte un perno grande y apriete.
• Coloque la junta tórica sobre el cubo.
• Asegúrese de que la rueda gire sin bamboleo. Ajústelo si es necesario.

Paso 6: cableado

Quitemos el poder del camino para que podamos probar los steppers. Nosotros necesitamos:

• El protector paso a paso requiere entre 8 y 35 V para ejecutar los pasos.
• Los motores paso a paso tienen una potencia nominal de 3,4 V, pero normalmente funcionan con 12 V.
• El Bluno (Arduino) tiene un voltaje de entrada recomendado de 7 - 12V, o puede ser alimentado directamente por USB de 5V.

Las celdas de la batería de litio tienen una tensión nominal de 3,7 V. Si ponemos tres en serie, eso nos da 3 x 3,7 V = 11,1 V y aproximadamente 3 x 3000 mAh = 9000 mAh. El Bluno probablemente consume solo 20 mA, por lo que la mayor parte del drenaje vendrá de los steppers, que podrían consumir hasta un amperio o más dependiendo de la carga. Eso debería darnos horas de tiempo de ejecución.

Para la prueba, puede suministrar 12V regulados al escudo y 5V USB al Arduino. Puede ser más fácil conectar las baterías para alimentar ambas al mismo tiempo.

• Suelde los portapilas en paralelo como se indica en el dibujo.
• Monte el Arduino usando los tornillos formadores de rosca n. ° 2.
• Coloque el protector del motor en la parte superior del Arduino

• Pele los cables de conexión recuperados de 2,1 mm x 5 mm y tírelos junto con los cables de la batería:

  La franja blanca es positiva, tírela con el cable rojo de la batería

• Inserte el cable rojo en el VCC y el cable negro en GND en el blindaje del motor.

Paso 7: pisar el paso a paso

Tuve un pequeño problema para juntar la información suficiente para que esto funcione, así que espero que esto ayude a otros. El documento clave que necesita se encuentra en

Conecte los cables paso a paso y la fuente de alimentación a su escudo:

• 2B azul
• 2A rojo
• 1A Negro
• 1B Grenn

El boceto de ejemplo proporcionado funcionó para mí, pero no es demasiado instructivo. Necesitaremos controlar la velocidad y la rotación, así como liberar los motores paso a paso cuando no estén en uso para ahorrar energía.

Encontré un ejemplo modificado de https://bildr.org/2011/06/easydriver/ que tiene funciones de ayuda. Solo conduce un paso a paso a la vez, pero le dará la confianza de que estamos en el camino correcto. Escribiremos un código más sofisticado más adelante.

Paso 8: Servo

El servo se utiliza para subir y bajar el lápiz para dibujar.

• Coloque el brazo en el cubo y gire suavemente el paso a paso en sentido antihorario mirando hacia abajo hasta que llegue al tope.
• Retire el brazo y colóquelo mirando hacia la izquierda (esta será la posición hacia abajo).
• Inserte el pequeño tornillo formador de roscas y apriete.
• Inserte el servo en el soporte con el extremo del cubo hacia arriba y fíjelo con dos tornillos formadores de rosca más grandes.

Paso 9: Calibración

Debido a las variaciones en el montaje y la alineación, el robot debe calibrarse para que pueda mover distancias y ángulos precisos.

• Mida el diámetro de la rueda desde los bordes exteriores de la junta tórica de goma.
• Mida la distancia entre ejes desde el centro de las juntas tóricas en la parte inferior del robot (donde entrará en contacto con el suelo).
• Descargar el esquema de calibración adjunto
• Ingrese sus parámetros medidos.
• Sube el boceto …

Prepare la pluma:

• Retire la tapa y deslice el collar del bolígrafo desde el lado de la punta.
• Inserte el bolígrafo en el soporte con el brazo servo hacia arriba.
• Asegúrese de que el bolígrafo no toque el papel en esta posición.
• Si el bolígrafo se atasca en el eje, use una lima para eliminar cualquier aspereza y aumentar el diámetro del orificio.

Dibuja un cuadrado:

• Deslice el interruptor de encendido a "Encendido".
• Espere varios segundos hasta que comience el gestor de arranque.
• Una vez que el robot complete su primer cuadrado, retire el bolígrafo y apague el robot.

Primero ajuste el parámetro wheel_dia. Mide la longitud del lado del cuadrado. Debe ser de 100 mm:

• Si la distancia medida es demasiado larga, aumente wheel_dia.
• Si la distancia medida es demasiado corta, disminuya wheel_dia.

Después de tener la calibración de distancia, ajuste el parámetro wheel_base que afecta el ángulo de giro. Coloque el robot en una hoja de papel nueva, enciéndalo y deje que dibuje los cuatro cuadrados:

• Si el robot gira demasiado bruscamente (la caja gira en el sentido de las agujas del reloj), disminuya el valor de la distancia entre ejes.
• Si el robot no gira lo suficientemente rápido (la caja gira en sentido antihorario), aumente el valor de la distancia entre ejes.
• Debido a los errores de redondeo en el código paso a paso y la inclinación en los engranajes de los motores paso a paso de bajo costo, nunca lo obtendrá perfecto, así que no gaste demasiado esfuerzo en ello.

Paso 10: dibujo

¡Es hora de dibujar! Descargue los bocetos adjuntos para comenzar.

Paso 11: ¿Y ahora qué? ¡Plan de estudios

Funciona y dibuja bonitos cuadrados. Ahora comienza la diversión.

Aquí hay un par de recursos para aprender gráficos de tortugas.

• https://blockly-games.appspot.com/ (programación de bloques)
• Tutorial de TinyTurtle (JavaScript)
• Codifica con Anna y Elsa de Hour of Code

También he publicado un Instructable sobre el uso del robot tortuga estos recursos en línea con el robot tortuga. En general, cualquier código JavaScript de Turtle se puede pegar y ejecutar en el boceto de calibración. ¡Primero puede probar la salida en línea en una computadora y luego cargarla en su tortuga para extraerla en la vida real!

Para los estudiantes, aquí hay un par de ideas de proyectos:

• ¡Programe su robot para que escriba su nombre!
• Diseñe e imprima en 3D una placa de identificación en TinkerCad a partir de una plantilla. Se puede colocar debajo de su servomotor.
• Dale a tu robot algo de personalidad con pegamento caliente y brillo. (Solo mantenga las ruedas y los ojos libres de obstrucciones).
• Desde el boceto OSTR_eyes, diseñe y pruebe un algoritmo para navegar por una habitación. ¿Qué haces cuando un ojo detecta algo? ¿Los dos ojos? ¿Podría incorporar la función random () de Arduino?
• Construya un laberinto en una hoja grande de papel en el piso y programe su robot para navegar a través de él.
• Construye un laberinto con paredes y diseña un algoritmo para navegarlo automáticamente.
• El botón entre los LED aún no se ha utilizado y está conectado al pin Arduino "A3". ¿Para qué podría usarse? Úselo para encender y apagar un LED para empezar.
• Si no realizó la sección Investigación del paso "Firmware (FW): Prueba y parpadeo", vuelva atrás y pruébelo.

Paso 12: ¡Pero espera, hay más

Si ha estado prestando atención, notó que el cañón es cuadrado. Por alguna extraña coincidencia cósmica, la tiza de artista en colores pastel tiene el mismo ancho que el diámetro de los marcadores de Crayola. Todo lo que necesitamos es una forma de ejercer suficiente presión sobre la tiza, y somos un artista de acera.

Necesitará:

• Barril y ariete impresos en 3D (https://www.thingiverse.com/thing:2976527)

• Tiza, ya sea la tiza de artista cuadrada en colores pastel o la tiza redonda pequeña (no la grasa de la acera).

  https://a.co/6B3SzS5

Arandelas de 3/4 "para peso

Pasos:

• Imprime los dos archivos adjuntos.
• Retire el servo y el soporte del servo.
• Coloque el barril de alimentación cuadrado.
• Afila la tiza hasta un punto cercano.
• Coloque tiza en el barril.
• Coloque el ariete en el barril.
• Coloque el peso de la arandela sobre el ariete.