Arduino RC Robot: 11 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Beskrivelse

En holdbar, 3D -trykt, fjernstyrt Arduino -basert robot med flere hundre meters rekkevidde. Et modulært hurtigkoblingsmotorsystem lar deg raskt prototype forskjellige robotdesigner uten verktøy. Perfekt for robotikkopplæring for barn.

Hva handler det om?

Så du har nettopp begynt å lære Arduino, eller kanskje 3D -utskrift, og du er klar til å bygge noe kult. Du vil bygge noe meningsfylt og praktisk, men morsomt … Du er klar til å bygge OmniBot. Hvis Arduino er den sveitsiske hærkniven for elektronikk, så er OmniBot den sveitsiske hærkniven for robotikk! OmniBot er resultatet av et flere måneder langt prosjekt av Bolts and Bytes Maker Academy som hadde som mål å designe et allsidig og brukervennlig fjernstyrt robotikk -sett. Og nå er alt åpen kildekode! OmniBot er batteridrevet, kan drive opptil fire likestrømsmotorkanaler, to servomotorer og har en fjernstyrt rekkevidde på flere hundre meter! Og alt passer i et slank 3D -trykt etui som kjører på, du gjettet det, en Arduino Uno -hjerne.

Ok, men hvorfor?

Vi ønsket virkelig å gjøre det veldig enkelt for små barn å hente papp og lim og ende opp med en fungerende tilpasset robot. Med tradisjonelle robotsett du kan kjøpe på nettet, er du tvunget til å håndtere mange rotete hoppetråder, skrive din egen kode, og - oh yeah … du kan nesten aldri kontrollere dem eksternt. De kjører bare den samme koden i en loop. Med OmniBot kobler du ganske enkelt til et batteri, kobler til en motor og teiper den eller limer den der du vil, og - bom. robot. All koden vi har skrevet fungerer automatisk på magisk vis med den samme kontrolleren du kan bruke til en drone eller et RC-fly. Det er det perfekte settet for hurtige prototyper som er feltklare roboter. Når du er ferdig med å bygge OmniBot -plattformen, har du bare begynt. På ti korte minutter kunne du gå fra en misjonskritisk bombe som ødelegger roboter, til en fotballbot i Rocket-liga-stil, og det er det som gjør OmniBot mektig. Så la oss komme i gang!

Anbefalte ferdighetsnivåer:

• Disse prosjektene inkluderer litt lodding, det er ganske håndterbart for nybegynnere.
• Generell forståelse av Arduino og hvordan du arbeider i Arduino IDE, laster opp skisser og legger til biblioteker. Ingen koding er nødvendig, men avanserte brukere kan tilpasse koden hvis ønskelig.
• Noe lett maskinvare fungerer med skrutrekker og trådkutter/strippere. Voksen tilsyn anbefales for små barn. (Sluttproduktet er egnet for bruk i alle aldre!)

Rekvisita

Nødvendige verktøy:

• Loddejern og loddetinn
• Unbrakonøkkel/nøkkel eller sekskantskrutrekker
• Phillips- eller flatskrutrekker (avhengig av klemmeblokkene på motorskjermen)
• Varm limpistol og varme limpinner (ikke nødvendig, men anbefales på det sterkeste!)
• Wire cutters (flush cutters anbefales, da de kan brukes i andre trinn)
• Wire strippere
• Nåltang (ikke nødvendig, men det gjør rengjøring av 3D -utskrift mye enklere)
• Tilgang til en 3D -skriver (hvis du ikke har en, spør din lokale produsentplass, skole, laboratorium eller bibliotek!)
• En datamaskin med Arduino IDE -programvaren

Stykklister:

Følgende varer og lenker er hentet fra Amazon (alle eller de fleste er Amazon Prime -varer), men det bør bemerkes at de fleste, om ikke alle disse, kan bli funnet mye billigere på nettsteder som Banggood og AliExpress hvis du er villig til å vente noen uker for forsendelse. Dette kan faktisk kutte prosjektkostnadene i to hvis du ser godt nok ut.

1. Arduino Uno Microcontroller (typen med overflatemonteringsbrikke fungerer bedre for dette)
2. Arduino Motor Shield V1
3. Turnigy Evo -sender (modus 2) (denne kommer med mottakeren, men de fleste mottakere med iBus -kommunikasjon burde fungere)
4. Mannlige og kvinnelige JST -plugger (jeg anbefaler typen med silikon fordi de er mer fleksible)
5. 13,5 mm x 9 mm vippebryter
6. M3x6mm forsenkede skruer (bare 6 skruer er faktisk nødvendig)
7. 2S Lipo -batteri (dette kan byttes ut med et ikke -oppladbart batteri mellom 7 og 12 volt)
8. 2S Lipo -lader (bare nødvendig hvis du bruker et lipo -batteri)
9. PETG 3D -skriverfilament (PLA kan brukes, men PETG er mer holdbart og varmebestandig mot varmt lim)
10. TT motorer og hjul
11. Servomotorer (større servomotorer kan også brukes)

Hvis du har alle verktøyene og delene dine, følg meg! Vi har roboter å bygge …

Trinn 1: 3D -utskrift av robotchassiset

For dette trinnet trenger du:

En 3D -skriver med et minimumsbyggvolum på 4,5 "X x 4,5" Y x 1,5 "Z

Den gode nyheten er, jeg har allerede designet den for deg! 3D STL -filene er rett nedenfor. Men først, her er noen notater.

Trykket er tre separate solide modeller, den oppadgående delen, den nedre delen og batteridøren. Den nedre delen krever støttemateriell, men bare under delen der bryteren skal installeres.

Den nedre delen og batteridøren kan skrives ut i ett skudd som en "print on place" -modell, noe som betyr at du kan trekke den rett ut av skriveren når den er ferdig, og døren fungerer umiddelbart uten installasjon. Noen skrivere av lavere kvalitet kan imidlertid slite med toleransene og smelte disse to delene sammen, så jeg har også tatt med separate utskriftsfiler for hver batteridør og nedre del, slik at du kan skrive dem ut individuelt og sette dem sammen etterpå.

Trinn 2: Rengjøre 3D -utskriften

For dette trinnet trenger du:

• Et nålestang
• En hobbykniv

Fjern utskriften forsiktig fra byggeplaten. Hvis du skrev ut alt i ett skudd som jeg gjorde, må du kanskje børste av litt snøring mellom delene. Bruk en tang til å trekke ut støttematerialet ved hullet der bryteren skal gå. På noen skrivere kan det første laget eller to av batteridekselet være smeltet sammen med den nedre delen, hvis dette er tilfelle kan du bruke en hobbykniv til å skjære ut døren. Hvis sikringen er for dårlig, må du kanskje skrive ut døren og den nedre delen hver for seg og sette dem sammen etterpå.

Trinn 3: Forberede Arduino Uno

For dette trinnet trenger du:

• En Arduino Uno
• En datamaskin med Arduino IDE installert (du kan installere IDE herfra)
• En USB -programmeringskabel

OmniBot -koden er avhengig av noen få forskjellige biblioteker.

1. "Servo.h" (dette er innebygd i IDE og trenger ikke å lastes ned)
2. "AFMotor.h" (dette flotte biblioteket fra Adafruit, sammen med guiden for installasjonen finner du her)
3. "OmniBot.h" (Følg instruksjonene nedenfor for å installere dette biblioteket)

For å installere OmniBot -biblioteket, finn mappen Arduino Libraries (vanligvis under Dokumenter> Arduino> Libraries) og opprett en ny mappe som heter OmniBot. Lim inn OmniBot.h-, OmniBot.cpp- og keywords.txt -filene i denne nye mappen. Lukk og start Arduino IDE på nytt for å fullføre installasjonen. Hvis du lyktes, skulle du nå se OmniBot -biblioteket ved å navigere til Skisse> Inkluder bibliotek i IDE.

Når bibliotekene er installert, bare koble til Arduino Uno, velg riktig brett under Verktøy> Brett:> Arduino/Genuino Uno, velg den aktive COM -porten, og last deretter opp skissen!

Trinn 4: Klargjøring av robotmottakeren

For dette trinnet trenger du:

• loddejern og loddetinn
• avbitertang
• wire strippere
• Arduino Uno
• IBus -mottakermodul (helst den som følger med den anbefalte senderen, men andre iBus -mottakere kan fungere)

1. Start med å finne topptekstene som følger med mottakermodulen. Det skal være en streng på fire. Den gule ledningen som tilsvarer PPM på modulen vår er ikke nødvendig og kan fjernes eller kuttes fra toppteksten.
2. Klipp den enkelte kvinnelige overskriften av enden av ledningene og fjern ca. 1 cm isolasjon.
3. Pro -tips: Vri den eksponerte strandede ledningen for å forhindre at den flosser og tinn endene med loddetinn.
4. Finn tilgjengelige Gnd-, Vcc- og Rx -hull på Arduino. (hvis du bruker den anbefalte Arduino, kan de bli funnet nær hverandre like under ICSP -pinnene.)
5. Før de fortinnede ledningene gjennom de respektive hullene og loddetinn på baksiden. Hvit til RX, rød til 5V, svart til GND.
6. Trim den gjenværende ledningen på baksiden for å forhindre kortslutning.
7. Plugg den kvinnelige quad -overskriften i mottakermodulen rød til VCC, svart til GND og hvit til S. BUS
8. Sett mottakermodulen inn i Arduino. Jeg fant ut at min passer godt mellom kondensatorene og krystallet ved USB -porten.

Trinn 5: Klargjøring av motordriverskjermen

For dette trinnet trenger du:

• Et par skylleskjærere eller knipere.
• Et lite flatt hode eller stjerneskrutrekker (avhengig av rekkeklemmer motorskjermen din har)
• Syv (7) kvinnelige JST -kabler.

1. Prøv å trykke motorskjermen på Arduino med mottakeren klemt mellom.
2. Hvis motorskjoldets pinner ikke trykker helt inn i Arduino hunnpinnene, kan det være lange pinner på undersiden av motorskjermen som stikker inn i mottakeren og forhindrer dette. Disse kan trimmes med flush cutters eller knippers som vist på bilde 2.
3. Når Arduino, Motor Shield, mottaker -sandwich er laget (la oss kalle dette "bunken"), begynn å skru inn JST -kabeladapterne til rekkeklemmer som bildene viser. De røde ledningene til kablene er alle på enden de fleste posisjonene på rekkeklemmer og de svarte ledningene er i midten. (Vær oppmerksom på at terminalene M1 og M2 på skjoldet skal ha to JST -kabler hver, M3 og M4 hver skal ha en, batteripolen skal ha en)
4. Vær nøye med batteripolen på motorskjermen. Hvis du kobler en JST -kabel til denne på feil måte, kan du steke stakken når et batteri er plugget inn. Husk at rødt går til M+, svart går til GND.
5. Sørg for at det er en gul jumper som forbinder "PWR" -pinnene til høyre for batteriklemmen. Dette gir strøm til de nedre delene av stabelen.
6. Pro -tips: Når alle kablene er skrudd ned, gir du hver ledning et lett drag for å sikre at den er godt festet og ikke faller ut.

Mens jeg var her, la meg fortelle deg hva disse kontaktene forholder seg til. M1 og M2 rekkeklemmer (hver er et sett med to individuelle kontakter) er for henholdsvis robotens høyre og venstre drivmotorer. Det er en femte kontakt midt på rekken som jeg tror er koblet til bakken, og for våre formål, ikke vil bli brukt. Terminalblokken M3 og M4 vil være "hjelpemotorer" som er brutt ut foran på OmniBot for den generelle motorfunksjonaliteten du trenger. Hjelpemotoren M3 kan stilles inn mellom 0% og 100% hastighet som roterer i en retning og styres av venstre joystick opp og ned bevegelse. M4 -motoren kan rotere 100% med klokken og mot klokken, styrt av venstre joystick til venstre og høyre bevegelse. Denne joystick -aksen har en "retur til sentrum" fjær som naturlig setter motorhastigheten til 0%.

Trinn 6: Montering av Arduino -stakken på chassisets nedre seksjon

For dette trinnet trenger du:

• Den ferdige bunken fra de foregående trinnene.
• Den 3D -trykte nedre delen av chassiset
• To (2) 6 mm M3 maskinskruer
• En unbrakonøkkel/nøkkel eller lang unbrakoskrue.

1. Ordne JST -kontaktene slik at ledningene fra M1 -rekkeklemmen når til høyre side, ledningene fra M2 -rekkeklemmen når til venstre og ledningene fra M3- og M4 -rekkeklemmen under stabelen foran. (mottakerantennen kan også sløyfes under stakken)
2. Forsikre deg om at JST -logoen vender opp på den røde kontaktdelen, trykk JST -kontakthodene inn i de respektive kontaktene på den nedskrevne nedre delen. Rekkefølgen på de høyre sidekablene spiller ingen rolle da de begge går til M1 -rekkeklemmen. Det samme gjelder for kontaktene på venstre side til M2 -rekkeklemmen.
3. M3- og M4 -kabler skal sløyfe direkte under bunken og plugges inn i kontakten de er på siden av.
4. Bruk en Allanøkkel og M3 -skruer til å skru stakken fast til skruene i nedre del. Det kan være nyttig å finne en jævla skrue med en mindre hodediameter, ettersom en av skruene sannsynligvis vil bite i det kvinnelige hodet på Arduino. Ikke bekymre deg for å skade denne overskriften, da vi ikke bruker den til noe.
5. Legg alle løse ledninger under stabelen der det er mulig for å redusere rot.

Trinn 7: Installere og lodde i strømbryteren

For dette trinnet trenger du:

• Et loddejern og litt loddetinn
• avbitertang
• wire strippere
• 13,5 mm x 9 mm vippebryter

1. Skyv vippebryteren inn i hullet fra undersiden av den nedre delen til den klikker på plass. Sørg for at | symbolet vender mot forsiden og 0 -symbolet vender bakover mot batterirommet.
2. Strekk den svarte JST -ledningen fra batteripolen til bryterterminalen og kutt den slik at det er nok svart ledning som går fra GND -terminalen til å nå bryterterminalen.
3. Strip og tinn begge ender av den avskårne tråden.
4. Lodd hver avskårne ende av den svarte ledningen til hver bryterterminal som vist på bildene. (vær forsiktig så du ikke holder loddetangen på bryterterminalen for lenge, da varmen lett kan overføres og begynne å smelte bryterens plastdel!)
5. Slå kontaktenden av batteriklemmen over hakket på batterirommet ned mot batteridekselet.

Trinn 8: Lukking av kabinettet

For dette trinnet trenger du:

• Allanøkkel- eller sekskantskrutrekker.
• Fire (4) 6 mm M3 forsenkede maskinskruer

1. Plasser den trykte øvre delen forsiktig over den nedre delen, og sørg for at ledningen nå blir klemt mellom de to seksjonene. Om nødvendig, gå tilbake og stikk litt mer ledning under bunken for å få dem ut av veien.
2. Trekk alle fire skruene inn fra bunnen. Profftips: Skru alt for det meste før du skrur noen av dem helt inn. Dette hjelper til og med med trykket på de trykte delene. Stram hver skrue mer og mer, vekslende over hjørnene til alle skruene er i flukt.

Trinn 9: Bygg Quick Connect -motorene

For dette trinnet trenger du:

• Fire (4) TT -girmotorer
• Fire (4) mannlige JST -kontaktkabler
• Et loddejern og litt loddetinn
• Varm limpistol og lim anbefales sterkt, men ikke nødvendig

1. Lodd en mannlig JST -kontaktkabel til TT -motoren på samme måte som vist på bildene. Profftips: Fordi disse motorene kjører både med og mot klokken, betyr ikke polariteten til ledningene noe, men du bør sikre jevnhet på tvers av alle motorene slik at de alle fungerer på samme måte når de er plugget inn. (Dvs. du lodder den røde og svarte ledninger nå burde være det samme som du lodder hver motor!)
2. Profftips: Legg en klump med varmt lim over loddetinnet på disse motorene for å øke levetiden kraftig! Disse motorene har litt spinkle kobberfliker du er beregnet til å lodde til, og hvis de bøyes for mye, kan de tretthetstresse og snappe av og gjøre motoren ubrukelig. Varmt lim forhindrer bøyning!
3. Når du kobler motoren til OmniBot, bør de to metallkontaktene vende opp. De kan være litt vanskelige å koble til de første gangene fordi den nedre delen av chassiset kan presse de kvinnelige JST -kontaktene litt.

Trinn 10: Din første OmniBot

For dette trinnet trenger du:

• Noen hurtigkoblede TT -motorer med hjul
• Klistret tape med dobbel rygg er å foretrekke, men du kan også bruke varmt lim eller vanlig tape.
• Senderkontrolleren din
• Et batteri (7V til 12V vil fungere, men helst 2S 7.4V Lipo batterier i materiallisten)

Åpne først opp batterirommet med en unbrakonøkkel eller en liten skrutrekker, plugg inn batteriet og lukk det igjen. Etter det er det egentlig ingen andre regler for konstruksjonen enn: venstre drivmotorer blir plugget inn på venstre side, høyre drivmotorer blir plugget på høyre side, og den brune/bakre ledningen til servomotorene vender vekk fra OmniBot. Annet enn det, gjør det til ditt eget!

Du kan flyte bildene mine for å få en følelse av hvordan jeg bygde mine. Jeg vil også anbefale å bruke byggematerialer som Popsicle -pinner, varmt lim og papp til andre karosserikomponenter eller å forlenge chassisstørrelsen.

Trinn 11: Kontrollere OmniBot

For dette trinnet trenger du:

• Din ferdige OmniBot
• Kontrolleren din

Jeg kan ikke anbefale Turnigy Evo -senderen fra Hobby King nok. Det er en flott 2,4 GHz digital sender med automatisk frekvenshopping og mange flotte funksjoner, inkludert en berøringsskjerm! Det er det vi bruker på Bolts and Bytes Maker Academy, og det har tjent oss godt. Hvis du også bruker den, må du kjøre en fastvareoppdatering slik at du bruker den nyeste fastvaren. En lenke til det finner du på produktsiden på Hobby King.

For å få OmniBot i bevegelse klikker du på verktøykassen på Turnigy Evo -kontrolleren og trykker på RX Bind, deretter slår du av / på (slå av og på) OmniBot fra bryteren. Kontrolleren skal lage en lyd som indikerer at den har koblet seg til mottakeren inne i OmniBot.

Kjør nå! All koden skal fungere sømløst.

Du vil oppdage at funksjonene til Turnigy Evo -kontrolleren styrer OmniBot på følgende måter:

• Høyre pinne vertikal og horisontal> Venstre port (2) og høyre port (2) på OmniBots for drivmotorer.
• Venstre pinne horisontal> Front motorport 1, motorhastighet -100% til 100% og Servo port 1
• Venstre pinne loddrett> Front motorport 2, motorhastighet 0% til 100% og Servo port 2
• Senterknapp> Juster maksimal OmniBot -kjørehastighet
• Senterbryter> Endre blandingsskjema for stasjon når du trekker tilbake på høyre pinne (det er mye å pakke ut der, ettersom stasjonsblanding er et komplekst tema, jeg lagrer en forklaring hvis noen virkelig vil ha det!)
• Venstre bryter> UP: Tillater kontroll av frontmotorer og servomotorer, MID: Tillater kontroll av bare servomotorer, NED: tillater kontroll av bare frontmotorer. (dette er nyttig hvis du trenger en servo for å bevege deg, men ikke en frontmotor samtidig)
• Høyre bryter> ubrukt

Du vil også finne funksjoner i kontrollermenyen for "endepunkter", "revers" og "trim", men det er mye å si om hver av dem, og jeg vil overlate dem til en annen guide. Hvis du er interessert i noen av disse, bør et YouTube -søk på disse vilkårene avsløre dusinvis av nyttige videoer.

Alt du har gjort

Hvis du har kommet så langt, gratulerer, jeg vet at den var lang.

Jeg gleder meg til å se hva samfunnet gjør med OmniBot. Jeg vil absolutt glede meg til å svare på alle spørsmål og vil gjerne høre tilbakemeldinger. Følg med for en lettere versjon av OmniBot i en fremtidig instruksjonsguide!