Oppgrader Heathkit Hero Jr -robot med moderne maskinvare: 4 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Dette er mer pågående enn et ferdig prosjekt, husk det når du leser. Takk

Litt om denne roboten, hvor jeg fikk den, og planene mine for den. (Bilde fra Star Wars Day -prosjektet 2015)

Det var sannsynligvis en gang i 2005 min kone og jeg var på et lokalt loppemarked, vi bare så oss rundt og lette egentlig ikke etter noe. Det var en eldre bonde som hadde oppsett utenfor, han var nær baksiden av stedet, og det var ikke mange som skulle se på varene hans. Jeg er glad jeg var en som gikk og så.

Han hadde denne lille roboten, selvfølgelig visste jeg hva det var. Jeg spurte hvor mye han ville, og ble sjokkert, sjokkert, jeg forteller deg - Han ville ha hele $ 20,00 dollar. Det var da han fortalte meg at det hadde vært på en låve sannsynligvis de siste 20 årene eller så, og ved nærmere titt hadde det bodd furrige skapere i det. Ledninger hadde blitt tygget, hovedbordet var stort sett ødelagt. Batteriene var ikke brukbare. Tingen var et rot, og det er så fint jeg kan være om det.

Den hadde til og med alle patronene med seg, og de så ganske bra ut med tanke på.

Til tross for hvordan det så ut, så jeg noe jeg hadde ønsket meg siden jeg var ung. Jeg ga bonden 20 dollar og takker ham. Tar premien tilbake til bilen.

Det tok omtrent en måned eller så å få ryddet opp nok til å begynne å se på elektronikken, og for å se hva som fungerte, og hva som ikke fungerte. Jeg var endelig i stand til å få strøm også, overraskende nok besto det selvsjekken - jeg tenkte, hei, flott dette var veldig bra, selv om jeg måtte gjøre litt arbeid for å rydde opp. Vel, det besto selvkontrollen en gang, det var det, jeg klarte aldri å få det til å passere igjen.

Jeg dro i hovedbrettene, solgte dem.

Sjekket drivmotoren og trinnmotoren (stepperen hadde ledninger som begynte å tære og ikke var i beste stand), men begge fungerte, så jeg beholder dem.

Jeg satte opp roboten som et visningsstykke, fordi jeg ikke var så sikker på hva jeg ville gjøre med.

I slutten av 2015 ble en gruppe skapere og tenkere som jeg ble med på spurt om vi ville gjøre noe for "Star Wars Day" for vårt lokale bibliotek. Så vi tenkte på, og jeg sa, hva om jeg tar "Hero Jr" tilbake til livet ved hjelp av Arduino mikrokontroller. Og det var det jeg gjorde - jeg ga den litt ekstra bluss og brukte 7 Arduinos i den. Sannsynligvis mer jeg trengte, men den gangen lærte jeg fortsatt. Og jeg ville at den skulle "multi-task" som den gangen jeg ikke visste hvordan jeg skulle gjøre noe annet. Jeg dokumenterte prosjektet her:

Vel, det var 2015, lyssabel ble fjernet, og de fleste av Arduinos som var spesifikke for det prosjektet. For det meste kan en Arduino kjøre dette hvis du ikke vil at noe spesielt skal skje. Roboten gikk tilbake til rommet sitt som et utstillingsverk. Jeg lærte et par ting underveis, og skulle til og med oppgradere strømforsyningen hans da. Tiden ble best av meg, og jeg bestilte bare et 12v til 5v 4 -port USB 8 amp -kort. Dessverre kan jeg ikke finne det brettet noe sted på nettet nå, jeg vet ikke om de sluttet å lage det eller? Men selv det brettet satt i en eske til nå.

Et av målene med det opprinnelige prosjektet var å få ham til å se så vintage ut som jeg kunne, men erstatte det meste av maskinvaren med moderne ting. I 2020 har jeg bestemt meg for å til og med oppgradere lysdiodene hans til RGB (neopiksler) mer om det senere. Målet er fortsatt å holde det ser vintage ut, jeg tror det gjør det til du bruker en annen farge enn rød.

Dette prosjektet bruker en Arduino Mega 2560 mini (klonbrett, jeg liker det ikke), A Raspberry Pi 3+, originalt Google AIY-kort/høyttaler/mikrofon, erstattet trinnmotoren med en ASMC-04 servomotor, en 36v LIPO -batteri trukket fra et ødelagt hoverboard. Jeg har en 36v til 12v 5amp DC-DC-omformer og en 4-port 12v til 5v 8amp USB-enhet. En billig ultralyd og LDR, ganske mye 3D -trykte fester. 8 små ws2812 lysdioder (også kjent som neopiksler), et par cat5 keystones og en kort cat5 kabel. (en spenningsdeler igjen fra 2015 -prosjektet, men det var for 12v/24v ikke 36v, så det er ikke riktig. Det må fikses), og jeg bruker en L298 -motordriver (også til overs fra 2015 -prosjektet)

Det som er igjen av den opprinnelige roboten fra 1984 - 12v likestrømsmotor, fungerer det originale tastaturet fortsatt, samt den originale "grønne strøm" -ledningen. Skallet og rammen er fortsatt den samme. Men det er det. Alt annet er byttet ut.

Dette er fremdeles et pågående arbeid på dette tidspunktet - jeg jobber fremdeles med å lage litt python -programvare for Raspberry PI, jeg må fikse et par små problemer jeg fant i Arduino -skissen (fungerer for det meste). Jeg sier spøkefullt at dette er et av de prosjektene som aldri vil ta slutt. På dette tidspunktet fungerer alle lysdiodene, ultralyd fungerer, LDR jobber, servomotor arbeider, drivmotor går fremover, ikke bakover (ødelagt ledning som jeg må spore). 36v til 12v fungerer, og 12v til 5v fungerer, Raspberry Pi slår seg på, Arduino slår av PI. Stort sett er maskinvaren kablet og fungerer. Nå er alt programvare.

Trinn 1: Lysdiodene og oppgraderingen

Den originale 1984 -modellen hadde lysdiodene loddet bare "rart" hvis du spør meg, de måtte være av brettet, men loddetinn var på samme side som lysdiodene. I 2015 fungerte noen av disse lysdiodene, noen var ikke i stand til å erstatte de som ikke fungerte, men det gjorde at noen av dem ble veldig svake, og noen fungerte aldri. Når du ser nærmere på brettet, kan du se at noen av loddeputene løftet seg og brøt.

De delte alle de samme 5v positive, så for å slå dem på eller av bytter du grunnen. Som jeg vet er en ting, men jeg likte det ikke. Du vet, i en Arduino -skisse er en "HØY" normalt på, og "LAV" er normalt av - vel, i dette tilfellet var "HØY" å slå av lysdiodene, og "LAV" er på. omvendt logikk på lysdiodene.

I 2015 lot jeg bare dette skli da jeg hadde viktigere ting å bekymre meg for den gangen.

I år bestemte jeg meg for at jeg liker tanken på WS2812 RGB -lysdioder, de er billige og enkle å bruke, de bruker en datalinje og trenger bare 5v og jord. Dette er 5 mm lysdioder, så de passer veldig fint til omtrent alt som en standard lysdioder passer i. Jeg fant dem på eBay, de var litt mer enn jeg vanligvis betaler for denne typen lysdioder, men jeg velger å bestille fra USA denne gangen fordi frakt fra Kina tar veldig lang tid. Så betal litt mer, få dem mye raskere. 10 lysdioder koster meg $ 10,00 ikke dårlig antar jeg, men heller ikke en god pris.

Å koble disse til er ganske enkelt og rett frem, det er en bakken, en positiv (5v), en data inn og en data ut. Jeg velger å bruke en gammel metode for tilkobling, og wire-wrap disse. tanken min var om det ville være vanskeligere å stille ut dataene og dataene på linje hvis jeg skulle lodde dem, det kan også være vanskeligere hvis jeg kutter ledningene for langt tilbake, de ville ikke passe riktig i hullene allerede i the Hero Jr. Med wire-wrap kan jeg liksom flytte dem litt rundt, og forme dem litt bedre.

Etter at jeg fikk dem tilkoblet, koblet jeg dem til en Arduino UNO og brukte et av eksemplene fra Adafruit for neopikslene. Glad for at alt fungerte. Jeg plasserte dem i robothodet og la dobbelt tape over dem for å både beskytte dem mot kretskortet og holde dem litt bedre på plass.

Jeg deretter koblet dem tilbake til Arduino, og kjørte eksemplet igjen, bare for å være sikker på at jeg ikke støte en ledning, eller for å sikre at de ikke var shorting out. Alt fungerte. Det tok litt tid å koble til alt, men ærlig talt når du først har begynt å vikle inn kan du gå ganske raskt.

Bildene ovenfor viser de originale RØDE lysdiodene, brettet, jeg prøvde å vise de ødelagte sporene, de nye lysdiodene i forskjellige stadier av kabling. Og til slutt jobber de i hodet.

Jeg har også videoer av Hero Jr "munnen", som når den snakker, animerer lysdiodene en "munn" og pikslene som kjører Adafruit -eksemplene. Jeg har ikke lastet dem opp ennå, men det kommer snart.

Trinn 2: Raspberry PI Google AIY, og Arduino Mega 2560 Mini

2015, Det var en annen tid - og et annet prosjekt. Jeg brukte 7 forskjellige Arduinos, de fleste var enten UNOer eller Nanos, et par MEGAer. Jeg hadde en bare for å spille MP3 -er ved hjelp av et MP3 -skjold, jeg hadde en for å kontrollere en EMIC 2 -talesynteser, en for lyssabel. Motordriver, trinnmotor -tastatur, listen fortsetter. Unødvendig å si at jeg har lært mye siden 2015, og ærlig talt er det utrolig at 2015 -versjonen fungerte like bra som den (jeg visste ingenting og lærte og gjettet).

2020 - Fordi "Star Wars Day" -versjonen alltid skulle brukes en gang, var planene mine å forenkle ting fra begynnelsen. I 2015 lekte jeg med ideen om å bruke en Raspberry PI da, men jeg visste egentlig ikke nok den gangen for å få det til å fungere. Jeg bestemte meg for at en Arduino Mega 2560 mini ville gjøre alt så langt Input/Output var nødvendig, IE: slå motoren på/av, slå på stepper/servoen, lese LDR, lese ultralyd, lese spenningsdeleren. I dette tilfellet er Mega i utgangspunktet en "dummy" -enhet, med bare noen få ting den virkelig trenger å gjøre, men Mega brukes også til å lese tastaturet, så jeg trengte virkelig en metode for toveiskommunikasjon mellom Mega og bringebær PI. Jeg velger å bruke MQTT -protokollen, men det foreslo et annet problem hvordan få det over seriell port? Heldigvis fant jeg dette prosjektet på github "serial2mqtt" https://github.com/vortex314/serial2mqtt Som egentlig er en type gateway, programvaren kjører på Raspberry PI - Arduino sender bare den riktige formulerte serielle meldingen, og det er gikk deretter videre til MQTT -megleren. Det tok litt tid å få det til å fungere riktig, men det fungerte ganske bra, og ser ut til å gjøre det jeg trenger det å gjøre. Arduino Mega vil publisere når den er online, ultralydavlesning, ldr -lesing, spenningsavlesning. Den vil lytte etter kommandoer, motorbevegelser, servobevægelser og hva du skal gjøre med lysdiodene. Selv om alt det virker som mye, er overheadene ganske små, og det fungerer ganske bra.

Raspberry PI kan programmeres med python, C ++, omtrent alt som kan bruke den serielle porten, og bruke MQTT. Siden jeg ikke skulle bruke Google med AIY, måtte jeg installere driverne og sørge for at det fungerte. Nok en hell for Github til resue, Shivasiddharth gjør GassistPI, og fant ut akkurat det som måtte installeres for å få dette til å fungere, instruksjoner finner du her:

PI er vert for MQTT -megleren, snakker for tale og annen programvare etter behov. For å få tilgang til det bruker jeg for tiden SSH, jeg har planer om å bygge et webgrensesnitt, men det er ikke engang i nærheten av å bli gjort. Jeg har "lekt" med å lære python for dette prosjektet, men jeg har fremdeles ikke mange programmer klare.

Noen spesielle notater her:

Den originale Mega 2560 Mini jeg hadde var en liten klon av Original Arduino Mega 2560 som brukte samme serielle brikke for kommunikasjon, så mens jeg testet brukte jeg bare en Mega i full størrelse på arbeidsbenken. Dessverre hadde jeg loddet tastaturledningene til det brettet (un-lodding av toppnålene, hva tenkte jeg, jeg skulle ønske jeg kunne klandre den på 2015, men jeg kan ikke) Den uheldige delen, jeg hadde et par av disse ledningene av, og jeg kunne ikke få et rent hull til å lodde på nytt også. Jeg endte opp med å gå til en klon av en klon, det er fortsatt en Arduino Mega 2560, men billigere versjon, og med en billig seriell portbrikke. Dette forårsaker meg noen problemer med nedlagte pakker på omtrent 10%, det er ikke nok å trekke alt ut igjen og prøve igjen med et annet brett. Men det er akkurat nok til å gjøre meg litt gal. På den "nye" (versjon 2) brukte jeg wire-wrap og forlot toppnålene (hei, muligens fremtidig utvidelse, jeg bruker bare 12 eller 13 pinner akkurat nå)

Jeg har også 3D -trykte (samt gjenbrukt noen mislykkede utskrifter) fester for Raspberry PI og Mega Mini. Jeg må jakte på designfilene hvis noen vil ha dem. De er ikke veldig gode da jeg brukte et roterende verktøy for å kutte noen hull, eller forme dem litt, men hvis noen vil ha dem, skal jeg se etter dem.

Bilder ovenfor: Raspberry PI 3+ med Google AIY Hat, i et skreddersydd feste, Original Mega 2560 den jeg ønsket å bruke, men virkelig rotet, erstatningen Mega 2560 (v2) den jeg ikke er så fornøyd med, men det fungerer, med wire-wrap wire og tilpasset 3D-trykt feste

Trinn 3: Fra Stepper til Servo

Dessverre tok jeg ikke mange bilder av dette, og jeg har ikke noen bilder av den gamle trinnmotoren.

1984 - en trinnmotor var sannsynligvis billigere enn en stor servo i 1984 er jeg ikke sikker på. Det var endestopp, og stepper måtte hjem seg selv med hver strøm på. Tenk på 3D -skriver og hvordan de er hjemme.

2015 - I et annet trekk med å egentlig ikke vite hva jeg gjorde, fjernet jeg endestoppene - og fortsatte å miste dem. Som jeg sa tidligere, hadde de små skaperne spist noen av ledningene på stepper, ledningene var mer/mindre utsatt og begynte å tære. Jeg er overrasket over at det fungerte i 2015, men det gjorde det.

2020 - Stepper stoppet ikke med å fungere, og jeg begynte å lete etter en erstatter. Jeg kom over ASMC-04 stor servomotor, dette var ikke det billigste alternativet, men det var en av de bedre jeg fant. Stepper var $ 50+ dollar fra Kina, og hornfeste var ytterligere $ 13 eller $ 14. For meg veide fordelene ut kostnaden.

Servodriveren er enten 12 eller 24 volt, rotasjonsvinkelen er 0 til 300 grader (begrenset i min Arduino -skisse til 0 til 180), jeg kan kontrollere dette med 1 ledning fra arduinoen, (2 hvis du teller en jordledning). Det er en RC -servo med høyt dreiemoment, men det er egentlig ikke så raskt å snu.

Skuffen over dette var til og med at spesifikasjonene som ble gitt så ut som om de bare ville montere i de samme hullene som stepperen, den passet ikke riktig og jeg måtte bore nye hull for den. Servohornsfeste er også mye større enn det originale trinnmotorfeste, så flere hull måtte bores.

For meg minner det mye om hastigheten på stepperen, så alt i alt har en god erstatning og noe du ikke vil legge merke til endret seg med mindre du ser inn i roboten.

Bilder:

Jeg tok ikke mange bilder av dette, det kan være et par flere hvor, men de vil stort sett se slik ut.

Trinn 4: Noen flere bilder

Siden jeg fremdeles jobber med denne roboten (for det meste programvare på dette tidspunktet) tenkte jeg at jeg bare ville dele noen flere bilder

Bilder:

4-port USB 12v til 5v 8 amp DC-DC-omformer, jeg finner ikke dette lenger, og skulle ønske jeg hadde kjøpt et par av dem.

36v LiPo -batteri fjernet fra et ødelagt hoverboard

Bilder av innsiden av roboten, ledninger, ect. Noen flere bilder av LED-utskiftningene, noen flere bilder av Arduino Mega m/wire-wrap, bilde av den ultralydsikre med dekning over den (faktisk er det slik det var i 2015)

Bilder av kroppen uten skallet på, og et bilde av bruk av en konsoll for å teste den over MQTT.

Det om det for nå, takk for at du så, og hvis du liker det, kan du stemme på meg:-) Jeg kan bruke noen flere deler til prosjekter LOL - Ha en god dag, og prøv å være trygg alle sammen.