DIY višenamjenska baza robota i štit motora: 21 korak (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Pozdrav svima, nedavno sam počeo raditi na projektima robotike koristeći Arduino. Ali nisam imao odgovarajuću bazu za rad, krajnji rezultat nije izgledao sjajno i jedino što sam mogao vidjeti su sve moje komponente zapletene u žice. Problemi u otklanjanju grešaka koji su nekada trajali zauvijek i ožičenje stvari iznova i iznova bili su ponekad frustrirajući. Stoga sam odlučio napraviti višenamjenskog robota zajedno s upravljačkim programom motora na koji bih mogao lako pričvrstiti ostale komponente bez stvaranja nereda te ga lako sastaviti i demontirati za bilo kakve izmjene.

Ako ste početnik i želite započeti s robotikom ili čak kad planirate prvo izraditi prototip većeg projekta robota, u malim razmjerima, baza prototipova uvijek vam dobro dođe.

Ovo uputstvo pokriva cijeli proces pripreme vaše akrilne podloge, dodavanje motora, kotača, a također i napravite DIY štitnik za motor izrađujući dvostranu PCB kod kuće. Na kraju će biti osnovni projekt koji će provjeriti je li sve ispravno izvedeno i dati okvirnu ideju o tome što možete učiniti sa svojim robotom. Nakon izrade možete isprobati neke od osnovnih robota, poput ovih:

1. Jednostavan daljinski upravljani robot (žičan)
2. Robot koji prati liniju
3. Robot koji izbjegava prepreke
4. Robot sa Bluetooth kontrolom
5. Bežični daljinski upravljani robot (pomoću RF predajnika i prijemnika / IR daljinskog upravljača)

Ovo je moje prvo uputstvo pa mi oprostite na greškama i konstruktivna kritika je dobrodošla.

Korak 1: Skupite svoje alate i materijale

Budući da se radi o dvodijelnoj konstrukciji 1. Šasija i 2. Štitnik motora popis alata i dijelova podijeljen je u dva dijela.

Za šasiju:

Alati:

• Pristup laserskom rezaču (možete ga potražiti u obližnjem prostoru za proizvođače ili na internetu potražiti lokalne pružatelje usluga laserskog rezanja)
• Šrafciger
• Rezač žice
• Lemilica + žica

Dijelovi:

• Akrilni lim od 3 mm (bilo koje boje po vašem izboru)
• Motori sa zupčanikom (100 do 200 o / min) x 2
• Točkovi x 2
• Kotač x1
• M3 x 10 mm matice i vijci x 20 (ili više ako ih izgubite)
• Držač baterije sa 6 ćelija AA x 1 (nije potrebno ako koristite bateriju od 12 V ili li-po paket)
• Servo motor x 1 (opcionalno)
• M2 x 25 mm matice i vijci x (za pričvršćivanje motora)
• Prekidač x 1
• Izolirana žica (za veze)

Za motorni štit:

Alati:

• Lemilica + žica
• Gvožđe
• Mini bušilica ili ručna bušilica
• Gumene rukavice za ruke
• Metal Scrub
• Mala plastična posuda
• Višemetarski (za testiranje)
• Trajni marker

Potrebne hemikalije:

• FeCl3 prah ILI rastvor
• Aceton ili razrjeđivač (možete koristiti i sredstvo za uklanjanje boje za nokte)

Dijelovi:

• Dvostrana ploča obložena bakrom
• Sjajni papir ili foto papir
• 16 -polna IC utičnica x 2
• 14 -polna IC utičnica x 2
• L293D Upravljački program motora IC x 2
• 74HC04 NE Kapija IC x1
• Elektrolitički kondenzatori: 100uf, 10uf, 47uf (svaki X 1)
• 0,1uf keramički kondenzator x 2
• 7805 regulator napona IC x 1
• Ženska dugačka traka zaglavlja X 1
• Ženska traka sa kratkim zatičem x1
• Muška traka za zaglavlje X 1
• Vijčani stezaljke (razmak 2 pina 3,5 mm) x 6
• LED x 1
• Otpornik (220ohm do 330ohm će biti dovoljan) x 1

Korak 2: Šasija

Za ugradnju motora, kotača, senzora itd. Za našeg robota potrebna nam je šasija koja će držati sve stvari na mjestu i bit će glavno tijelo robota. Umjesto da kupim jedan, odlučio sam napraviti jedan na koji se lako mogu montirati potrebni dijelovi i mijenjati kad god je potrebno. Otišao sam s akrilom kako bih mu dao profesionalni izgled.

Prije nego što sam zapravo nacrtao šasiju na računaru, koristio sam olovku i papir i nacrtao grubu skicu sa svim mjerenjima i dimenzijama. Bilo je to prvi put da sam radio s akrilom, pa sam bio pomalo zbunjen oko parametara i dizajna, ali nakon nekoliko pokušaja i upućivanja na Instructable koji je objavio "oomlout", to više nije bio težak zadatak.

Konačni dizajn napravljen je u Inkscape -u i poslan na lasersko rezanje.

Ono što trebate učiniti je preuzeti datoteke i izvesti ih u formatu koji traži dobavljač usluga te ih laserski izrezati. Datoteka '.svg "je za Inkscape, a".cdr "za Corel draw.

Link za preuzimanje InkScape -a:

Za preuzimanje datoteka:

Korak 3: Počnimo sastavljanje

Skupite laserski rezane dijelove i gore navedene alate i materijale.

Korak 4: Prvo pripremite svoje motore

Za pokretanje robota potrebne su nam neke vrste pokretača. Kao pokretači koristit ćemo istosmjerne motore sa zupčanikom.

Lemiti žice dvije različite boje (svaka približno dužine 5 do 6 inča) na motorima. Za provjeru polariteta spojite žice na bateriju i provjerite okretanje. Ako se motori okreću u suprotnim smjerovima, zamijenite žice.

Korak 5: Vrijeme je da sve 'pričvrstite' i 'pričvrstite'

Počnite pričvršćivanjem bočnih ploča na donju osnovnu ploču postavljanjem u utore. Postavite maticu u T-utor i umetnite vijak iz otvora na donjoj ploči te ga pričvrstite odvijačem. Pazite da ne pričvrstite prečvrsto jer ćete u protivnom na kraju razbiti akril. Provjerite orijentaciju ploča (strana motora prema dolje kao što je prikazano).

Zatim popravite motore, kotač, prednju ploču, držač baterije i na kraju gornju ploču

Ako želite postaviti veliki servo motor, možete ga direktno pričvrstiti u dati utor ili za montažu mikro serva prvo pričvrstite ploču za servo, a zatim i servo motor

Pričvrstite kotače na motore

Spojite prekidač s baterijom kao što je prikazano i pričvrstite ga

Konačno uvrnite svoj arduino/ arduino mega ILI Raspberry pi

I gotovi ste !!

Korak 6: Štitnik motora/ krug pokretača motora

Motori su pokretači robota koji zahtijevaju više snage za rad koju naš mikrokontroler ne može osigurati, pa će ga spajanje direktno na njega sigurno ispržiti. Da bismo motorima dali snagu i kontrolirali smjer i brzinu, potreban nam je H-most. Šta je H-most i kako funkcionira? Mislim da će ovaj video odgovoriti na vaše pitanje: Video (Video nije moj)

Ako vjerujete da sve radite sami, razmislite i o tome da sami napravite sklop upravljačkog programa motora, umjesto da kupujete gotovu. Budući da koristim Arduino ploču, odlučio sam napraviti štitnik motora umjesto ploče za razbijanje.

Prednost štita u odnosu na ploču za razbijanje je to što se lako priključuje na vašu Arduino ploču, što štedi dio prostora i ožičenje postaje jednostavno i stvara se manje nereda.

Napravio sam dvostranu PCB (tiskanu ploču) za izradu štita, jer jednoslojni PCB nije bio dovoljan za sve veze. Koristio sam metodu 'Toner transfer' za izradu PCB -a.

Ako ne znate kako napraviti PCB, ne brinite, pokazat ću sve korake kako ga napraviti.

Korak 7: Izrada dizajna ploče

Prije nego što napravite vlastitu prilagođenu PCB ploču, morate dizajnirati svoj izgled PCB -a. Raspored možete dizajnirati pomoću pristojnog softvera za dizajniranje PCB -a. Za mene su ovo najbolji softver za dizajniranje PCB -a.

• Autodesk EAGLE
• Fritzing

Za izradu štitnika motora samo trebate preuzeti datoteke u sljedećim koracima i slijediti upute.

Korak 8: Odštampajte izgled PCB -a

Budući da izrađujemo dvostranu PCB, bit će nam potrebna dva sloja 1. Gornji sloj 2. Donji sloj.

Preuzmite pdf datoteke i odštampajte ih zasebno na bilo kojem sjajnom papiru (to može učiniti i časopis) pomoću laserskog štampača.

Inkjet štampači ne bi radili jer je mastilo rastvorljivo u vodi pa neće prenositi mastilo na PCB ploču.

Savjeti:

• Pre štampanja postavite štampač na visoku rezoluciju
• Prije štampanja odaberite opciju stvarne veličine

Zašto su nam potrebni papir i mastilo za izradu štampane ploče ??

Kao što je ranije spomenuto, metoda koja se koristi za izradu naziva se prijenos tonera.

Kako radi:

1. Prvo uzmite otisak rasporeda ploče na sjajnom papiru pomoću laserskog štampača.
2. Toner koji se koristi u štampaču nije ništa drugo do plastika koja se topi i lijepi za papir.
3. Sada toner prebacujete na bakarnu ploču pomoću gvožđa, odnosno ponovo topite toner i on se lijepi za bakar.
4. Tinta služi kao zaštitni sloj za prekrivanje bakrenog dijela koji se ne smije nagrizati.
5. Budući da rješenje za nagrizanje radi samo s metalom, a ne i s tintom, premještate tintu na bakrenu stranu PCB -a tako da se određeni uzorak na vašoj ploči PCB urezuje, a dio s tintom ne.

Korak 9: Izrežite i očistite bakarnu oblogu

• Uzmite svoje štampano kolo i označite tačke na ploči da nacrtate linije i isečete ih. Za rezanje možete koristiti Dremel ili nožnu pilu.
• Nakon rezanja, očistite dasku sapunom i metalnom ribaljkom sve dok daska ne izgleda lijepo i sjajno.

Čišćenjem ploče uklanja se oksidni sloj, prljavština i masnoća na njoj i izlaže se svježi sloj bakra na koji se toner može čvrsto zalijepiti.

Korak 10: Prijenos tonera na ploču

1. Uzmite bilo koji sloj (donje ili gornje ogledalo) otiska i stavite ga na bakar obložen odštampanom stranom okrenutom nadole.
2. Poravnajte ploču i otisak. Peglom za veš ispeglajte štampani PCB raspored na ploči.
3. Peglanjem štampanog izgleda prenosi se mastilo sa papira na PCB ploču.

Savjeti:

• Postavite peglu na najvišu temperaturu (za debeli papir) ili na srednju
• Za opskrbu konstantnom toplinom stavite glačalo na dasku i pritisnite ga otprilike 1 do 2 minute.
• Lagano pomerajte peglu na papiru oko 2-3 minuta.
• Pazite da se primjerena toplina primjenjuje na uglovima i sa strane

Cijeli proces trebao bi trajati oko 5 - 6 minuta (može biti više ili manje ovisno o debljini papira i temperaturi).

Korak 11: Uklanjanje papira sa ploče

Nakon toplinske obrade namočite ploču u posudu s malo vode iz slavine oko 5-7 minuta. Sačekajte da se papir na dasci nakvasi, a zatim je nježno trljajte kako se tinta ne bi uklonila dok trljate papir sa daska.

Korak 12: Drugi sloj

Sada je vrijeme za izradu drugog sloja. Budući da se radi o dvostranoj PCB -u, gornji i donji sloj trebaju biti savršeno poravnati, inače bi rezultati bili nepoželjni. Za spajanje dva sloja koristit će se vias.

Proizvođači PCB -a imaju mašine koje mogu precizno poravnati dva sloja. Ali kako kod kuće radimo tako precizan posao? Pa sam smislio trik koji može riješiti ovaj problem. Da biste poravnali dva sloja, slijedite ove korake:

1. Izbušite rupe na uglovima vaše štampane ploče koristeći prvi sloj kao referencu.
2. Uzmite otisak drugog sloja i napravite rupe na istom mjestu kao i za prethodni sloj.
3. Poravnajte ploču i otisak tako da svjetlost prolazi kroz sve rupe.
4. Zalijepite stranice pomoću maskirne trake i izvršite istu toplinsku obradu. Namočite ploču u vodu i uklonite papir

Korak 13: Popravljanje staza

Ponekad se toner ne prenosi pravilno na ploču, što dovodi do nekih nepotpunih veza.

Da biste riješili ovaj problem, uzmite šiljati trajni marker i nacrtajte nepotpune tragove.

Korak 14: Graviranje ploče

Postoje različite otopine za jetkanje, ali najčešći je željezni klorid. Možete ga nabaviti u obliku praha ili kao rastvor.

Za izradu rješenja:

1. Uzmite plastičnu posudu s malo vode. (oko 1,5 šolje).
2. U to dodajte 2-3 žlice FeCl3 i dobro promiješajte. (uvijek dodajte kiselinu u vodu uz lagano miješanje)

Tijekom rada s kemikalijama obavezno nosite rukavice i budite u dobro prozračenom prostoru.

Stavite ploču u rastvor oko 20 - 30 minuta. Nakon otprilike 20 - 30 minuta izvadite ga iz spremnika, ostavljajući ga dugo vremena da nagrize područje zaštićeno tintom pa ga uklonite kad završi.

Isperite dasku vodom nakon graviranja.

Korak 15: Uklonite toner

Za uklanjanje tonera možete upotrijebiti aceton ili razrjeđivač (sredstvo za uklanjanje boje za nokte će također poslužiti). Umirite pamučnu ili vlažnu krpu i dobro je natopite razrjeđivačem/acetonom. Utrljajte toner i očistite ploču vodom.

I imate domaće kuhanje "Dvostrana PCB".

Korak 16: Bušenje rupa

Izbušite rupe mini vertikalnom bušilicom ili ručnom bušilicom.

Za bušenje rupa za vijčane stezaljke i regulator napona koristite svrdlo od 1 mm, a za ostale rupe 0,8 mm

Očistite prašinu nakon bušenja.

Korak 17: Vrijeme je za lemljenje

Prije lemljenja obavezno sa sobom zadržite otisak izgleda radi referenci i da znate položaj dijelova. Započnite lemljenjem vija prolaskom žice kroz rupe i lemljenjem s obje strane, odrežite višak žice. Prije lemljenja ostatka komponenti upotrijebite višemetar i provjerite kontinuitet tragova gornjeg i donjeg sloja te provjerite ima li kratkih spojeva nakon lemljenja. `

Lemiti ostale delove. Obavezno provjerite polaritet i položaj komponenti.

Korak 18: Provjerite krug

Prije postavljanja IC -a u njihove utičnice i uključivanja strujnog kola, provjerite da nema kratkih spojeva i provjerite napon na odgovarajućim pinovima. Ako je sve u redu, postavite IC i uključite krug.

Korak 19: Instaliranje i testiranje upravljačkog programa motora

Štit će dobro pristajati na vašu Arduino ploču, a krug se provjerava pa napajanje neće predstavljati nikakav problem.

Prije testiranja pogledajmo strukturu i karakteristike štitnika motora.

Struktura i karakteristike:

• Koristi dva L293D H-mosta za upravljanje s četiri motora.
• IC pretvarač 74HC04 za smanjenje broja pinova koji se koriste za upravljanje h-mostovima.
• Odvojena šina +5V i GND.
• Igle za montažu 4 servo motora sa zasebnom razvodnom šinom
• Prebacite za resetiranje ploče
• Broj preostalih digitalnih pinova čak i nakon upravljanja sa 4 motora: 6 (od toga 2 kao PWM)

Testiranje kola:

Priključite dva motora na izlaz s vijčanim priključcima M1 i M2, spojite kratkospojnik za napajanje i napajajte krug pomoću istosmjernog napajanja 9-12V (za dijagram polariteta i spojeva). Nakon što postavite TEST skicu na arduino ploču, priključite štitnik motora i uključite napajanje.

Za testiranje drugog upravljačkog programa motora spojite motore na M3 i M4 i zamijenite brojeve pinova u kodu

• LijevoEN = 3
• Lijevi pin = 2
• DesnoEN = 5
• RightPin = 6

Korak 20: Neka se pokrene

Vrijeme je da oživite svog robota

Sada imate robota sa instaliranim svim potrebnim komponentama, napravimo jednostavan projekt pomoću njega kako biste stekli ideju koliko brzo možete prototipirati bilo što u nekoliko minuta bez ikakvih problema i nereda.

Robot koji izbjegava prepreke bit će najbolji za početak. Pa idemo.

Potrebni delovi:

1. HC -SR04 Ultrazvučni senzor
2. Mikro servo motor (ako nije instaliran)
3. Neke žice

Veze:

• Priključite pin Vcc i GND senzora na +5V i GND
• Spojite pin okidača na A1 i Echo pin na A2 na arduinu
• Postavite kratkospojnik J5 na štit i spojite servo na pin 10 na servo šini (pogledajte dijagram)
• Senzor montirajte na servo

Prenesite donju skicu na svoju arduino ploču i gledajte kako vaš robot izbjegava prepreke.

Tako ste za par minuta napravili jednostavnog autonomnog robota.

Korak 21: Kraj

Gotov si!

Uživajte u igranju sa svojim robotom i stvarajte zabavne projekte s njim. Dostupni su različiti senzori i razvojne ploče koji su laki za korištenje i razumljivi, iskoristite ih kako biste se kretali onako kako želite.

A ako ste tek počeli s robotikom, preporučit ću vam da isprobate neke osnovne projekte navedene u uvodnom dijelu.

To je to za ovaj Instructable. Nadam se da vam je bilo zanimljivo.

Ako imate bilo kakvih nedoumica/upita u vezi s izradom, slobodno pitajte. Hvala za gledanje:)