Robot RC Arduino: 11 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Descripció

Un robot basat en Arduino, controlat a distància i imprès en 3D, amb una autonomia de diversos centenars de metres. Un esquema modular de motors de connexió ràpida us permet prototipar ràpidament diferents dissenys de robots sense necessitat d’eines. Perfecte per a l'educació en robòtica per a nens.

De què es tracta?

Per tant, acabeu de començar a aprendre Arduino, o potser la impressió 3D, i esteu preparats per construir alguna cosa divertida. Voleu crear quelcom significatiu i pràctic, però divertit … Esteu a punt per construir l'OmniBot. Si l’Arduino és el ganivet suís d’electrònica, l’OmniBot és el ganivet suís de robòtica. L’OmniBot és el resultat d’un projecte de diversos mesos de Bolts and Bytes Maker Academy que pretenia dissenyar un kit de robòtica controlat a distància versàtil i fàcil d’utilitzar. I ara és tot de codi obert. L'OmniBot funciona amb bateria, pot conduir fins a quatre canals de motor de corrent continu, dos servomotors i té un abast de control remot de diversos centenars de metres. I tot encaixa dins d’una elegant caixa impresa en 3D, que funciona, ja ho heu endevinat, amb un cervell Arduino Uno.

D’acord, però per què?

Teníem moltes ganes de fer que els nens més petits poguessin agafar cartró i enganxar i que acabessin amb un robot personalitzat que funcionés. Amb els kits de robots tradicionals que podeu comprar en línia, esteu obligats a tractar amb molts cables de pont desordenats, escrivint el vostre propi codi i, oh, sí … gairebé mai no els podeu controlar remotament. Simplement executen el mateix codi en un bucle. Amb l’OmniBot, només cal que connecteu una bateria, que connecteu un motor i que enganxeu-la amb cinta adhesiva o enganxeu-la on vulgueu. robot. Tot el codi que hem escrit màgicament funciona amb el mateix controlador que podeu utilitzar per a un avió no tripulat o RC. És el kit perfecte per a prototips ràpids de robots preparats per al camp. Quan hàgiu acabat de construir la vostra plataforma OmniBot, només haureu començat. En deu minuts curts, podríeu passar d’un robot de desactivació de la bomba crítica a un bot de futbol estil Rocket-league, i això és el que fa que OmniBot sigui poderós. Comencem, doncs,

Nivells d’habilitat recomanats:

• Aquest projecte inclou una mica de soldadura lleugera, és bastant manejable per a principiants.
• Comprensió general d'Arduino i de com treballar a l'IDE Arduino carregant esbossos i afegint biblioteques. No cal cap codificació, però els usuaris avançats poden personalitzar el seu codi si ho desitgen.
• Alguns elements de maquinari lleugers funcionen amb tornavisos i talladors / separadors de filferro. Es recomana supervisió d'adults per a nens petits. (El producte final és adequat per a ús amb totes les edats!)

Subministraments

Eines necessàries:

• Soldador i soldador
• Clau Allen / clau o tornavís hexagonal
• Tornavís de cap Phillips o de cap pla (segons els blocs de borns del blindatge del motor)
• Pistola de cola calenta i pals de cola calenta (no cal, però molt recomanable)
• Talladors de filferro (es recomanen talladors a ras ja que es poden utilitzar en altres passos)
• Decapants de filferro
• Alicates de punta d'agulla (no cal, però facilita molt la neteja de la impressió 3D)
• Accediu a una impressora 3D (si no en teniu, pregunteu al vostre fabricant local, a l’escola, al laboratori o a la biblioteca).
• Un ordinador amb el programari Arduino IDE

Factura de materials:

Els següents articles i enllaços s’han obtingut d’Amazon (tots o la majoria són articles d’Amazon Prime), però cal tenir en compte que la majoria, si no tots, es poden trobar a preus molt més econòmics a llocs web com Banggood i AliExpress si voleu esperar poques setmanes per a l'enviament. Això pot reduir el cost del projecte a la meitat si es veu prou bé.

1. Microcontrolador Arduino Uno (el tipus amb xip de muntatge superficial funciona millor per a això)
2. Arduino Motor Shield V1
3. Transmissor Turnigy Evo (mode 2) (aquest inclou el receptor, però la majoria de receptors amb comunicació iBus haurien de funcionar)
4. Endolls JST masculins i femenins (recomano el tipus amb silicona perquè són més flexibles)
5. Interruptor basculant de 13,5 mm x 9 mm
6. Cargols avellanats M3x6mm (només es necessiten 6 cargols)
7. Bateria Lipo 2S (es pot substituir per una bateria no recarregable entre 7 i 12 volts)
8. Carregador Lipo 2S (només es requereix si s’utilitza una bateria lipo)
9. Filament d'impressora 3D PETG (es pot utilitzar PLA però PETG és més resistent i resistent a la calor a la cola calenta)
10. Motors i rodes TT
11. Servomotors (també es poden utilitzar servomotors més grans)

Si teniu totes les vostres eines i peces, seguiu-me! Tenim robots per construir …

Pas 1: Impressió 3D del xassís del robot

Per a aquest pas necessitareu:

Una impressora 3D amb un volum de construcció mínim de 4,5 "X x 4,5" Y x 1,5 "Z

La bona notícia és que ja l’he dissenyat per a vosaltres. Els fitxers STL 3D estan a continuació. Però primer, aquí teniu algunes notes.

La impressió consta de tres models sòlids separats, la secció Upped, la secció inferior i la porta de la bateria. La secció inferior requereix materials de suport, però només a la secció on s’instal·larà l’interruptor.

La secció inferior i la porta de la bateria es poden imprimir d'un sol tret com a model "imprimeix al seu lloc", cosa que significa que podeu treure-la directament de la impressora quan estigui acabada i la porta funcionarà immediatament sense instal·lar-la. Algunes impressores de menor qualitat poden tenir dificultats amb les toleràncies i fondre aquestes dues parts juntes, de manera que també he inclòs fitxers d'impressió separats per a cada porta de la bateria i secció inferior perquè pugueu imprimir-los individualment i muntar-los després.

Pas 2: neteja de la impressió 3D

Per a aquest pas necessitareu:

• Un parell d’alicates de nas d’agulla
• Un ganivet d’afició

Traieu la impressió amb cura de la placa de construcció. Si ho imprimiu tot d’una tirada com jo, és possible que hagueu d’esborrar algunes cordes entre parts. Amb un parell d’alicates, traieu el material de suport pel forat on anirà l’interruptor. En algunes impressores, la primera capa o dues de la porta de la bateria es poden fusionar amb la secció inferior, si és el cas, podeu fer servir un ganivet per tallar la porta. Si la fusió és massa dolenta, és possible que hàgiu d'imprimir la porta i la secció inferior per separat i unir-les després.

Pas 3: Preparació del vostre Arduino Uno

Per a aquest pas necessitareu:

• Un Arduino Uno
• Un equip amb l’IDE Arduino instal·lat (podeu instal·lar-lo des d’aquí)
• Un cable de programació USB

El codi OmniBot depèn d'algunes biblioteques diferents.

1. "Servo.h" (està integrat a l'IDE i no s'hauria de descarregar)
2. "AFMotor.h" (aquesta gran biblioteca d'Adafruit, juntament amb la guia per a la seva instal·lació, es pot trobar aquí)
3. "OmniBot.h" (Seguiu les instruccions següents per instal·lar aquesta biblioteca)

Per instal·lar la biblioteca OmniBot, localitzeu la carpeta Arduino Libraries (normalment a Documents> Arduino> Biblioteques) i creeu una nova carpeta anomenada OmniBot. Enganxeu els fitxers OmniBot.h, OmniBot.cpp i keywords.txt en aquesta nova carpeta. Tanqueu i reinicieu l'Arduino IDE per completar la instal·lació. Si teniu èxit, ara hauríeu de veure la biblioteca OmniBot navegant a Esbós> Inclou biblioteca, a l’IDE.

Un cop instal·lades les biblioteques, només cal que connecteu l'Arduino Uno, trieu la placa correcta a Eines> Tauler:> Arduino / Genuino Uno, seleccioneu el port COM actiu i, a continuació, pengeu l'esbós.

Pas 4: Preparació del receptor de robots

Per a aquest pas necessitareu:

• soldador i soldador
• talladors de filferro
• peladors de filferro
• Arduino Uno
• Mòdul receptor IBus (preferiblement el que ve amb el transmissor recomanat, però altres receptors iBus poden funcionar)

1. Comenceu localitzant els cables de capçalera que vénen amb el mòdul receptor. Ha de ser una cadena de quatre. El cable groc corresponent a PPM del nostre mòdul no és necessari i es pot treure o tallar de la capçalera.
2. Retireu la capçalera femenina individual de l'extrem dels cables i elimineu aproximadament 1 cm d'aïllament.
3. Consell professional: torceu el filferro encallat exposat per evitar el desgast i esteneu els extrems amb soldadura.
4. Localitzeu els forats Gnd, Vcc i Rx disponibles al vostre Arduino. (si utilitzeu l'Arduino recomanat, es poden trobar a prop l'un de l'altre just a sota dels pins ICSP.)
5. Introduïu els cables estanyats pels seus respectius forats i soldeu-los a la part posterior. Blanc a RX, vermell a 5V, negre a GND.
6. Retalleu el cable restant a la part posterior per evitar un curtcircuit.
7. Connecteu la capçalera de quad femella al mòdul receptor de color vermell a VCC, negre a GND i blanc a S. BUS
8. Introduïu el mòdul receptor a l’Arduino. Vaig trobar que el meu encaixa perfectament entre els condensadors i el cristall pel port USB.

Pas 5: Preparació del blindatge del controlador del motor

Per a aquest pas necessitareu:

• Un parell de talladores o netejadors a ras.
• Un petit tornavís de cap pla o Phillips (segons els blocs de terminals que tingui el blindatge del motor)
• Set (7) adaptadors de cables JST femelles.

1. Intenteu prémer el blindatge del motor a l'Arduino amb el receptor interconnectat.
2. Si els passadors de protecció del motor no premen completament els passadors femella Arduino, pot haver-hi passadors llargs a la part inferior de la protecció del motor que estiguin ficant-se al receptor per evitar-ho. Es poden retallar amb talladores a ras o amb punyetes, tal com es veu a la imatge 2.
3. Quan s'hagi fet el sandvitx del receptor Arduino, Motor Shield (anomenem això "pila"), comenceu a cargolar els adaptadors de cable JST als blocs de terminals, tal com mostren les imatges. Els cables vermells dels cables es troben a la majoria de les posicions finals dels blocs de terminals i els cables negres al centre. (tingueu en compte que els terminals M1 i M2 del blindatge han de tenir dos cables JST cadascun, els M3 i M4 n’han de tenir un, el terminal de la bateria n’ha de tenir un)
4. Presteu molta atenció al terminal de la bateria de l’escut del motor. Si hi poseu un cable JST de manera equivocada, podeu fregir la vostra pila quan hi hagi una bateria endollada. Recordeu que el vermell passa a M + i el negre a GND.
5. Assegureu-vos que hi hagi un pont groc que connecti els pins "PWR" a la dreta del bloc de borns de la bateria. Això proporciona energia a les parts inferiors de la pila.
6. Suggeriment professional: quan tots els cables estiguin cargolats, doneu a cada cable un lleuger tirador per assegurar-se que estigui ben fixat i que no caigui.

Mentre era aquí, permeteu-me que us expliqui a què es relacionen aquests connectors. Els blocs de terminals M1 i M2 (cadascun és un conjunt de dos endolls individuals) són per als motors d’accionament dret i esquerre del robot, respectivament. Hi ha un cinquè sòcol al mig de la fila que crec que està connectat a terra i, per als nostres propòsits, no s’utilitzarà. Els blocs de terminals M3 i M4 seran "motors auxiliars" que es trencaran a la part frontal de l'OmniBot per a la funcionalitat general del motor que necessiteu. El motor auxiliar M3 es pot configurar entre el 0% i el 100% de velocitat que gira en una direcció i es controla mitjançant el moviment del joystick esquerre cap amunt i cap avall. El motor M4 pot girar 100% en sentit horari i contrari a les agulles del rellotge controlat per les palanques de control esquerra i dreta. Aquest eix del joystick té un ressort de "retorn al centre" que, naturalment, fixarà la velocitat dels motors al 0%.

Pas 6: muntatge de la pila Arduino a la secció inferior del xassís

Per a aquest pas necessitareu:

• La pila completada dels passos anteriors.
• La secció inferior del xassís impresa en 3D
• Dos (2) cargols M3 de 6 mm
• Una clau Allen / clau o un controlador hexagonal llarg.

1. Organitzeu els connectors JST de manera que els cables del bloc de borns M1 arribin al costat dret, els cables del bloc de borns M2 arribin al costat esquerre i els cables del bloc de borns M3 i M4 passin per sota de la pila al davant. (l'antena del receptor també es pot connectar sota la pila)
2. Assegureu-vos que el logotip JST estigui cap amunt sobre el cos del connector vermell, premeu per inserir els caps dels connectors JST als seus respectius endolls de la secció inferior impresa. L’ordre dels cables laterals no importa ja que tots dos van al bloc de terminals M1. El mateix passa amb els connectors del costat esquerre del bloc de terminals M2.
3. Els cables M3 i M4 haurien de passar el bucle directament sota la pila i endollar-se al sòcol que tenen al costat.
4. Amb una clau Allan i cargols M3, cargoleu la pila als separadors de cargol de la secció inferior. Pot ser útil trobar un cargol amb un diàmetre de cap més petit, ja que probablement un dels cargols mossegarà a la capçalera femenina de l’Arduino. No us preocupeu per danyar aquesta capçalera, ja que no la fem servir per a res.
5. Introduïu tot el cablejat solt sota la pila quan sigui possible per reduir el desordre.

Pas 7: Instal·lació i soldadura al commutador d’alimentació

Per a aquest pas necessitareu:

• Un soldador i una mica de soldadura
• talladors de filferro
• peladors de filferro
• Interruptor basculant de 13,5 mm x 9 mm

1. Introduïu l'interruptor basculant al seu forat des de la part inferior de la secció inferior fins que faci clic al seu lloc. Assegureu-vos que el | el símbol cap a la part frontal i el símbol 0 cap a la part posterior cap a la badia de la bateria.
2. Estireu el cable negre JST des del terminal de la bateria fins al terminal del commutador i talleu-lo assegurant-vos que hi hagi prou fil negre des del terminal GND per arribar còmodament al terminal del commutador.
3. Retireu i esteneu els dos extrems del filferro retallat.
4. Soldeu cada extrem tallat del fil negre a cada terminal del commutador, tal com es mostra a les imatges. (vés amb compte de no subjectar el soldador al terminal de l’interruptor massa temps, ja que la calor es pot transmetre fàcilment i començar a fondre el cos de plàstic de l’interruptor.)
5. Passeu l'extrem del connector del cable del terminal de la bateria per sobre de la ranura del compartiment de la bateria cap a la porta de la bateria.

Pas 8: tancament del xassís

Per a aquest pas necessitareu:

• Clau Allan o tornavís de cap hexagonal.
• Quatre (4) cargols M3 de 6 mm avellanats

1. Col·loqueu la secció superior impresa amb cura sobre la secció inferior assegurant-vos que ara s'està pessigant el filferro entre les dues seccions. Si cal, torneu enrere i ficeu una mica més de filferro sota la pila per treure-les del camí.
2. Conduïu els quatre cargols des de la part inferior. Consell professional: cargoleu-ho gairebé tot el camí abans de cargolar-ne cap. Tot això ajuda fins i tot a la pressió sobre les parts impreses. Estrenyeu cada cargol cada vegada més, alternant les cantonades fins que tots els cargols quedin a ras.

Pas 9: construir els motors de connexió ràpida

Per a aquest pas necessitareu:

• Quatre (4) motors d'engranatges TT
• Quatre (4) cables de connector JST mascle
• Un soldador i una mica de soldadura
• Es recomana encarir la pistola de colar calenta i la cola, però no cal

1. Soldeu un cable de connector JST mascle al motor TT de la mateixa manera que es mostra a les imatges. Consell professional: atès que aquests motors funcionen tant a les agulles del rellotge com a les agulles del rellotge, la polaritat dels cables no té importància, però hauríeu de garantir la uniformitat de tots els motors perquè funcionin de la mateixa manera quan es connecten. els cables negres ara haurien de ser el mateix que soldar tots els motors!)
2. Consell professional: afegiu un globus de cola calenta sobre la junta de soldadura d'aquests motors per augmentar-ne la vida útil. Aquests motors tenen unes pestanyes de coure una mica fràgils a les quals heu de soldar i, si es doblegen massa, poden fatigar i deixar de fumar inutilitzant el motor. La cola calenta evita aquesta flexió.
3. Quan connecteu el motor a l’OmniBot, els dos contactes metàl·lics haurien d’estar cap amunt. Poden ser una mica complicats de connectar les primeres vegades perquè la secció inferior del xassís pot esprémer una mica els connectors JST femella.

Pas 10: el vostre primer OmniBot

Per a aquest pas necessitareu:

• Alguns motors TT de connexió ràpida amb rodes
• Es prefereix la cinta adhesiva doble posterior, però també es pot utilitzar cola calenta o cinta normal.
• El vostre controlador transmissor
• Una bateria (de 7V a 12V funcionarà, però preferiblement les bateries Lipo 2S 7.4V de la llista de materials)

Primer obriu el compartiment de la bateria amb una clau Allen o un tornavís petit, connecteu la bateria i torneu-la a tancar. Després d’això, realment no hi ha cap altra regla per a la construcció que no sigui: els motors d’accionament esquerre es connecten al costat esquerre, els motors d’accionament dret es connecten al costat dret i el fil marró / posterior dels servomotors està cap a l'OmniBot. A part d’això, fes-lo teu!

Podeu transmetre les meves imatges per tenir una idea de com vaig construir les meves. També recomanaria fer servir materials de construcció com pals de palets, cola calenta i cartró per a altres components de la carrosseria o ampliar la mida del xassís.

Pas 11: Control de l'OmniBot

Per a aquest pas necessitareu:

• El vostre OmniBot acabat
• El vostre controlador

No puc recomanar prou el transmissor Turnigy Evo de Hobby King. És un gran transmissor digital de 2,4 GHz amb salt de freqüència automàtica i moltes funcions fantàstiques, inclosa una pantalla tàctil. És el que fem servir a Bolts and Bytes Maker Academy i ens ha servit molt. Si també el feu servir, assegureu-vos que executeu una actualització de microprogramari de manera que utilitzeu el microprogramari més recent. Podeu trobar un enllaç a la pàgina del producte a Hobby King.

Per fer moure l’OmniBot, feu clic a la caixa d’eines del controlador Turnigy Evo i puntegeu en RX Bind i, a continuació, engegueu el motor (apagueu-lo i enceneu-lo) des de l’interruptor. El controlador ha de fer un so que indiqui que s’ha connectat al receptor dins de l’OmniBot.

Ara condueix! Tot el codi ha de funcionar perfectament.

Trobareu que les funcions del controlador Turnigy Evo controlen l'OmniBot de les maneres següents:

• Stick dret vertical i horitzontal> Ports esquerra (2) i ports dret (2) dels OmniBots per als motors de transmissió.
• Horitzontal esquerra> Port motor 1 frontal, velocitat del motor -100% a 100% i port servo 1
• Vertical esquerra> Port motor 2 frontal, velocitat del motor del 0% al 100% i port Servo 2
• Control central> Ajusteu la velocitat màxima de la unitat OmniBot
• Interruptor central> Canvia l'esquema de mescla de la unitat quan es tira enrere del pal dret (hi ha molt per desempaquetar allà, ja que la mescla de la unitat és un tema complex, desaré una explicació si realment algú ho vol!)
• Interruptor esquerre> AMUNT: Permet el control de motors frontals i servomotors, MID: Permet controlar només servomotors, DOWN: permet controlar només motors frontals. (això és útil si necessiteu un servo per moure’s però no un motor frontal alhora)
• Interruptor dret> actualment no utilitzat

També trobareu funcions al menú del controlador per a "punts finals", "revers" i "retallar", però hi ha molt a dir sobre cadascun d'aquests i els deixaré per a una altra guia. Si us interessa algun d'aquests, una cerca de YouTube en aquests termes us revelarà desenes de vídeos útils.

Ja ho heu fet

Si heu arribat fins aquí, felicitats, sé que va ser molt llarg.

No puc esperar a veure què fa la comunitat amb l'OmniBot. Sens dubte, desitjaré respondre a qualsevol pregunta i m’agradaria escoltar qualsevol comentari. Estigueu atents a una versió més lleugera d’OmniBot en una futura guia Instructables.