El Arduino Mothbot: 11 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:45

El propósito de este proyecto es diseñar y construir un robot de seguimiento de luz simple usando una placa de microcontrolador Arduino Duemilanove. Tenía muchas ganas de compartir un proyecto de robot que fuera barato, fácil de construir y tuviera un conjunto completo de instrucciones para todos los diferentes pasos. Espero haber tenido éxito y me encantaría recibir comentarios sobre cómo hacer que este instructable sea aún mejor.

El diseño de este robot se centró en utilizar el libro "Getting Started with Arduino" de Massimo Banzi y publicado con [makezine.com Make]. También empleé código para ejecutar los servos de un proyecto titulado: Cómo hacer un servo robot controlado por Arduino (SERB). El Arduino Mothbot es en total un robot bastante rápido de construir. Suponiendo que empiece con todas las partes y no tenga que improvisar, el proyecto en total debería tardar una hora en construirse. Eso es si sigues las instrucciones y copias el código. Sin embargo, si crea solo una función a la vez y prueba a lo largo del camino, este proyecto podría llevar mucho más tiempo. La ventaja de la pista más larga es que probablemente aprenderá mucho más y se divertirá un poco en el camino.

Paso 1: reúna sus piezas y herramientas

Construir este robot le costará aproximadamente $ 80 en partes si nunca antes ha hecho algo como esto. El costo para mí fue significativamente menor ya que tengo muchos dispositivos electrónicos para trabajar. Sin embargo, sé lo frustrante que puede ser intentar seguir un instructivo sin saber qué partes obtener, dónde ordenar y cuánto costará todo por adelantado, así que hice todo ese trabajo por usted. Una vez que tenga todas las piezas cuadradas, debería ser muy fácil hacer este proyecto. Siga el siguiente enlace a la wiki de mi proyecto para obtener una lista completa de piezas.

Ahora es posible que desee obtener algunas herramientas. Dado que este proyecto emplea una placa de pruebas sin soldadura, puede prescindir de muchos equipos electrónicos sofisticados. Con suerte, puede encontrar el resto de las cosas que necesita en un garaje: 1. Alicates de punta fina 2. Cortadores de alambre 3. Destornillador de cabeza plana 4. Destornillador Phillips pequeño (4 lados) 5. Llave ajustable o 11/32 " llave hexagonal 6. Taladro 7. Brocas de 1/16 ", 5/32" y 7/32 "8. Sierra (opcional) 9. Gafas de seguridad Utilice prácticas seguras al utilizar cualquier herramienta eléctrica.

Paso 2: la etapa de planificación

Antes de comenzar este proyecto, miré Instructables en muchos otros proyectos. También dediqué un tiempo a leer el libro "Getting Started with Arduino" de Massimo Banzi. Casi todo en este proyecto se hace a partir de un ejemplo en este sitio web o en el libro. Diseñé el proyecto de esta manera en un intento de hacerlo accesible para el robotista novato.

En mi fase de planificación, no solo miré el hardware y la codificación, sino que también hice mi tarea de electrónica. Quería dibujar un esquema electrónico simple para este proyecto para poder seguir lo que estaba sucediendo mientras lo construía. Puede ver en la imagen los diferentes componentes, líneas eléctricas y los pines Arduino. Con suerte, es un diagrama claro y también ilustra lo simple que es la electrónica para este proyecto.

Paso 3: Conectando los Servos al Arduino

Si va a construir un robot, lo primero que probablemente querrá averiguar es cómo hacer que se mueva. Lo más probable es que desee poder enviarlo hacia adelante, hacia atrás, hacia la derecha, hacia la izquierda y detenerlo. Si no puede averiguar cómo ordenarle que se mueva correctamente, es probable que no pueda hacer que haga nada cuando conecte todos los sensores. A continuación se muestran los pasos para conectar el motor al Arduino.

1. Lo primero que debe hacer al configurar la placa de pruebas sin soldadura es configurar la tierra (GND) y la potencia (+ 6V) para los servos. Elegí usar las dos tiras largas en la placa que estarían más cerca del Arduino. 2. Una vez que se identifican las líneas de tierra y de energía, conecte la tierra de la placa Arduino a la tira de tierra en la placa de prueba sin soldadura. No conecte todavía la alimentación a la placa de pruebas sin soldadura. 3. Cada servo tiene tres cables que salen de ellos. Los míos tienen un cable negro, rojo y blanco para cada uno. El negro es para tierra, el rojo es para energía y el blanco es el cable de control. Corta tres cables de puente para cada servo del mismo tamaño (es decir, 6 en total). 4. Conecte los cables de puente al extremo de los cables del servo y luego cada servo a la placa de pruebas sin soldadura. 5. Ahora use puentes para conectar la tierra y la energía de cada servo a la tierra y la energía de la placa de prueba sin soldadura. 6. Ahora conecte los cables de control de cada servo al Arduino. Conecte el servo izquierdo a la salida digital (PWM) 3 y el servo derecho a la salida digital (PWM) 11. 7. Finalmente, conecte la tierra y la energía de las baterías 4AA a la tierra y energía de la placa de prueba sin soldadura. No se alarme si los servos comienzan a moverse cuando su Arduino no tiene energía o aún no está programado. 8. Usando el código, ahora debería poder hacer funcionar los motores en las direcciones de avance, retroceso, izquierda o derecha utilizando las funciones incluidas.

Paso 4: Probar los motores

Creo que es importante incluir parte del código de prueba que utilicé al armar el Arduino Mothbot. Si está interesado y dispuesto a dedicar tiempo a juguetear, creo que encontrará estos fragmentos de código educativos y útiles en otros proyectos. Antes de publicar cualquier código a continuación, quiero hacer saber que lo siguiente se basa en otro gran proyecto llamado Cómo hacer un servo robot controlado por Arduino (SERB). Aprendí mucho siguiendo el trabajo en ese instructable y quiero dar crédito donde se debe.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/motor_test1.pde

Paso 5: Integración del botón de encendido / apagado

Ahora es posible que desee encender y apagar su robot con solo presionar un botón. El propio Arduino ejecutará el código en un bucle sin fin hasta que lo desconectes, lo que puede ser bastante frustrante cuando conectas tu robot a la mesa y comienza a huir de ti. Integrar el botón es un gran paso en este proceso porque también aprenderá a usar los botones para otras cosas, como crear un parachoques para detectar cuando el robot golpea una pared. Como nota, notará que eliminé los servos de la placa de pruebas sin soldadura para la mayoría de mis fotos. Esto solo ayuda a que la imagen sea más clara cuando muestro diferentes pasos. Para comenzar, desconecte la alimentación de los servomotores antes de realizar más trabajos. Recuerde hacer esto cada vez que agregue algo a este proyecto. Ahora es posible que desee poder encender y apagar su robot en lugar de hacer que el robot comience a moverse inmediatamente cuando conecte la alimentación. Identifique una tira en el lado opuesto de la placa de pruebas sin soldadura para encender el botón de encendido / apagado (y luego los sensores).4. Con un cable de puente largo, conecte la alimentación (+ 5V) del Arduino a la tira que acaba de identificar. Conecte dos cables de puente al interruptor momentáneo y conecte un extremo a la alimentación (+ 5V) 6. Conecte el otro extremo del interruptor momentáneo en una tira más pequeña en el medio de la placa de pruebas sin soldadura. Desde esa misma tira, conecte una resistencia de 10K ohmios a la tira y el otro extremo a tierra 8. Finalmente, conecte un cable de la tira con el interruptor y la resistencia en un extremo y coloque el otro extremo en la entrada digital 7 del Arduino. Ahora, con el código, debería poder usar el botón para encender y apagar el robot. Si usa el código con el LED (salida digital 13), verá que el LED integrado se enciende y se apaga con el robot. Esta es una excelente manera de probar el código Arduino si tiene la energía para los motores desconectados.

Paso 6: Prueba del botón de encendido / apagado

Este nuevo código incluye la información para usar el botón de encendido / apagado y hacer que el LED integrado parpadee.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/motor_test2.pde

Paso 7: Integración de los sensores de luz

¿Qué sería un Arduino Mothbot si no tuviera sensores de luz? El objetivo de este sencillo proyecto es hacer un robot que se sienta atraído por la luz más brillante. Para ello necesitaremos integrar algunos sensores de luz, también conocidos como fotorresistencias.

1. Nuevamente, desconecte la alimentación de los servomotores antes de realizar este paso. 2. La configuración de los sensores de luz se realizará dos veces. Es casi la misma configuración exacta que el interruptor momentáneo. En realidad, es la misma configuración, pero esta vez usarás el sensor de luz (fotorresistencia) en lugar de un interruptor momentáneo. 3. Debido a que este robot usará los dos sensores de luz para elegir una dirección para conducir, se recomienda que instale cada sensor de luz en lados opuestos de la placa de prueba sin soldadura o tan lejos como sea posible. 4. Conecte un extremo de un sensor de luz a la línea eléctrica (+ 5V) y el otro extremo a una pequeña tira en el centro de la placa. 5. Conecte una resistencia de 10k ohmios a esa misma tira y el otro extremo a tierra. 6. Ahora conecte un cable de puente de la tira pequeña (donde están conectadas la fotorresistencia y la resistencia regular) y conecte el otro extremo a una entrada analógica. 7. Conecte el sensor izquierdo a la entrada analógica 0 en el Arduino y el sensor derecho a la entrada analógica 1. 8. Ahora debería poder usar los sensores de luz para mover los servos.

Paso 8: el código final

Aquí está el código final utilizado para ejecutar Arduino Mothbot. En el código he incluido declaraciones de impresión al puerto serie Arduino. Si tiene el Arduino conectado a través del puerto USB de su computadora, debería poder ver las declaraciones de impresión que le indican en qué dirección planea ir el robot. Es posible que desee ajustar el valor del umbral del sensor de luz para ajustar el comportamiento del robot. El umbral depende principalmente de sus sensores y de la luz ambiental del lugar en el que se encuentra.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/mothbot.pde

Paso 9: construye el cuerpo de Mothbot

El robot que está construyendo realmente no es bueno a menos que pueda mantenerse unido. Por eso necesita un cuerpo. Hice todo lo posible para que este proyecto de construcción fuera lo más simple posible. Sin embargo, tendrá que trabajar un poco por su cuenta para determinar las medidas correctas. Sugiero el antiguo método de "medir dos veces, cortar una vez". El cuerpo del robot está hecho de una pequeña hoja de madera de álamo que compré en la ferretería precortada a 6 "x 24". Corté el mío a 6 "x 8" con la sierra que se proporciona en la ferretería. A continuación, taladré agujeros hacia la parte delantera de la placa para colocar los soportes de servo para cada servo. Para esto utilicé una broca de tamaño 5/32 ". 3. También perforé un agujero en la parte posterior de la tabla para la rueda giratoria que equilibra el robot. Para esto utilicé una broca de tamaño 7/32". Elegí usar una broca un poco más pequeña para poder obtener un ajuste de fricción apretado con mi rueda giratoria, ya que no estaba usando una combinación de tuerca y perno para sujetarla. Luego adjunté los soportes al tablero con las tuercas y los pernos. Esto se hizo usando el destornillador de cabeza plana y la llave ajustable. Después de colocar los soportes, adjunté cada servo a los soportes con las tuercas y los pernos. 6. Finalmente, empujé la rueda giratoria hacia el conjunto.

Paso 10: Hacer las ruedas

Las ruedas fueron un problema complicado para mí. De hecho, había botado algunas ruedas robóticas certificadas, pero me di cuenta de que eran a) demasiado pesadas yb) no tenía forma de conectarlas a mis servos elegidos. Fue entonces cuando recordé haber usado tapas de frascos en la escuela secundaria para un proyecto similar. Así que fue a la tienda en busca de una alternativa de rueda robótica adecuada. Cada rueda está hecha de la tapa de un contenedor Ziploc Twist 'n Loc. Otras tapas buenas son las de los frascos de mantequilla de maní u otros productos alimenticios. No defiendo el desperdicio de comida, pero guarde sus tapas y es posible que encuentre una del tamaño adecuado para su proyecto de robot. Usé los contenedores sobrantes para guardar las piezas que recogí. Lo primero que hice fue elegir la bocina del servo que quería para las ruedas. Escogí los que tenían cuatro cuernos y que estaban incluidos con mis servos cuando los compré. Antes de hacer cualquier cosa, taladre un agujero en el centro de la rueda. Recomiendo hacer esto con su broca de 5/32 ". Lo necesitará para poder llegar al tornillo que conecta la bocina al servo.4. Ahora atornille la tapa a la bocina. Usé cuatro tornillos incluidos con cada uno servo para conectar las tapas a los cuernos. Podría ser más fácil si perfora previamente pequeños agujeros a través de la tapa como lo hice yo. Usé una broca de 1/16 "para esto. Pero tenga cuidado, perforar este plástico con un taladro pesado y una broca pequeña puede ser difícil. Ahora conecte las bocinas a los servos con el destornillador Phillips pequeño (de 4 lados). Finalmente, envuelva bandas de goma alrededor de cada rueda para darle más tracción. Obtuve mis ligas de productos que compré en la tienda de comestibles. Con suerte, tienes algunos por ahí. En este punto, se debe ensamblar todo el cuerpo y las ruedas.

Paso 11: completar el Arduino Mothbot

Con el cuerpo y las ruedas ensamblados, es fácil colocar el Arduino y la placa de pruebas sin soldadura encima del cuerpo del robot. Asegúrese de que aún puede acceder a la entrada USB en el Arduino en caso de que necesite cambiar la programación. Usé cinta aislante negra debajo de cada uno para pegarlos al cuerpo. La cinta aislante es fácil de quitar y se sujeta bastante bien. Pega con cinta el Arduino y la placa de pruebas sin soldadura a la parte superior del cuerpo del robot que has construido. Usar cinta de nuevo es una buena idea conectar el soporte de la batería 4AA y la batería de 9V al cuerpo. Asegúrese de que los cables lleguen 3. Conecte los cables del servo a la placa de prueba sin soldadura si los había quitado anteriormente. Conecte el Arduino power5. Conecte la potencia del servomotor 6. ¡Ahora coloque su robot en el suelo y presione el interruptor de encendido / apagado! Ahora debería cobrar vida y perseguir la luz por la habitación:) Como futuro proyecto complementario, incluiría un simple parachoques o sensor de pared. Este sería un interruptor, muy parecido al botón de encendido / apagado que se usa en este proyecto. Sin embargo, cuando se presionaba el botón, le indicaba al robot que invirtiera la dirección, que girara a la izquierda o a la derecha y continuara con el programa. Una vez que se complete, este robot sería una gran plataforma de prueba para otros sensores y dispositivos.