Robot LEGO per evitare gli ostacoli: 8 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Amiamo i LEGO e adoriamo anche Crazy Circuits, quindi abbiamo voluto combinare i due in un robot semplice e divertente che possa evitare di sbattere contro muri e altri oggetti. Ti mostreremo come abbiamo costruito il nostro e delineeremo le basi necessarie in modo che tu possa costruirne uno tuo. La tua versione potrebbe non corrispondere esattamente alla nostra, e va bene così.

Di seguito è riportato un elenco delle parti elettroniche che abbiamo utilizzato e un elenco delle parti LEGO che abbiamo utilizzato. Le tue parti possono variare, quindi non aver paura di fare le tue cose.

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Forniture:

Brown Dog Gadgets vende infatti kit e forniture, ma non è necessario acquistare nulla da noi per realizzare questo progetto. Tuttavia, se lo fai, aiuta a sostenerci nella creazione di nuovi progetti e risorse per gli insegnanti.

Parti elettroniche:

1 x scheda robotica Crazy Circuits

2 x Servo compatibile con rotazione continua a 360 gradi LEGO

1 x sensore di distanza ad ultrasuoni HC-SR04

4 x cavi Dupont da femmina a femmina

1 x banca di alimentazione USB

(Abbiamo trovato un piccolo Power Bank USB che si adatta bene al nostro robot. Potrebbe essere necessario progettare il robot in modo che si adatti al Power Bank USB che hai a portata di mano, oppure puoi anche utilizzare una batteria personale.)

Parti di LEGO:

Abbiamo usato una varietà di parti, ma dovresti sentirti libero di costruire la tua come meglio credi, usando qualsiasi parte LEGO che hai a portata di mano. Le cose importanti che devi fare è avere un modo per montare i servi sul fondo, il sensore a ultrasuoni in modo che possa puntare verso la parte anteriore e un modo per tenere in posizione la scheda robotica e la fonte di alimentazione. In un pizzico puoi usare del nastro adesivo o degli elastici per montare le cose dove necessario. Abbiamo fornito collegamenti a ciascuna parte su BrickOwl, ma puoi trovarli ovunque vengano venduti pezzi LEGO o compatibili con LEGO.

2 x Ruota della cintura a cuneo LEGO (4185 / 49750)

1 x Set di perni a sfera Technic LEGO EV3 5003245

1 x LEGO Technic Cross Block Trave 3 con quattro perni (48989 / 65489)

1 x mattoncino LEGO Technic 1 x 6 con fori (3894)

2 x LEGO Asse 4 con fine corsa (87083)

4 x Mezze boccole LEGO (32123 / 42136)

4 x mattoncini LEGO 2 x 2 rotondi (3941 / 6143)

1 x Piatto LEGO 6 x 12 (3028)

Passaggio 1: costruisci la tua base LEGO

Abbiamo iniziato con una base LEGO 6 x 12, la più piccola con cui siamo riusciti a costruire. Puoi andare più grande se lo desideri, ma più piccolo può essere una sfida.

La larghezza del nostro robot è stata determinata dal Power Bank USB che avevamo, poiché dovevamo essere in grado di farlo scorrere in posizione. Una batteria più grande potrebbe richiedere un robot più grande.

Rendi la tua base abbastanza alta da ospitare la batteria e lascia spazio sopra di essa per adattarla alla Robotics Board.

Passaggio 2: aggiungi ruote

Ciascun servomotore dovrà essere montato sul fondo della base del robot.

Abbiamo finito per usare queste parti per farlo:

• LEGO Asse 4 con fine corsa (87083)
• LEGO Mezza Boccola (32123 / 42136)
• LEGO Mattoncini 2 x 2 rotondi (3941 / 6143)

Avrai bisogno di 4 di ogni parte per montare i 2 servi.

Una volta montato è possibile aggiungere la ruota, che è la ruota della cintura a cuneo LEGO (4185 / 49750).

Come altre costruzioni LEGO, ci sono molte opzioni! Il supporto servo/ruota sopra è quello che ha funzionato per noi, ma puoi provare qualcosa di diverso.

Passaggio 3: aggiungi la ruota sterzante

La nostra ruota girevole consente al nostro robot di rotolare, alimentato dalle due ruote collegate ai servi, con la ruota che funge da "terza ruota" in modo che il nostro robot possa ruotare e muoversi facilmente.

Queste sono le parti che abbiamo usato per il nostro attacco per le ruote piroettanti:

• LEGO EV3 Technic Ball Pivots Set 5003245
• LEGO Technic Cross Block Trave 3 con quattro perni (48989 / 65489)
• Mattoncino LEGO Technic 1 x 6 con fori (3894)

In una versione precedente del nostro robot abbiamo usato solo alcuni pezzi LEGO rotondi come "gamba" e quelli funzionano bene su una superficie liscia come un tavolo, ma non funzionano bene su moquette o pavimenti non lisci. Se non hai una ruota girevole a portata di mano, considera l'opzione "gamba".

Passaggio 4: aggiungere il sensore di distanza

Vorremo montare il sensore di distanza ad ultrasuoni sulla parte anteriore del robot in modo che possa "vedere" dove sta andando e sapere quando fermarsi prima di colpire un ostacolo.

Abbiamo stampato in 3D un supporto compatibile con LEGO per il sensore a ultrasuoni. Puoi trovare il file su Thingiverse se vuoi usarlo:

Se non hai accesso a una stampante 3D, puoi creare un modo per tenere il sensore in posizione utilizzando alcuni pezzi LEGO, nastro adesivo, elastici, fascette o altri metodi. L'importante è che punti verso dove sta andando il robot quando si muove in avanti.

Passaggio 5: aggiungere la scheda robotica

La Robotics Board è il cervello di questa operazione. È pensato per sedersi sopra i mattoncini LEGO, quindi montarlo è semplice.

In genere la Robotics Board viene utilizzata con nastro conduttivo per costruire circuiti direttamente sopra i LEGO, ma poiché stiamo usando solo due servi e un sensore di distanza, possiamo collegarli direttamente ai pin dell'intestazione sulla scheda.

Vorremo orientare la scheda in modo da poter collegare facilmente il cavo USB per l'alimentazione. (Siamo stati fortunati a trovare un cavo USB molto corto nel nostro "cestino gigante di cavi casuali")

Ora puoi collegare il sensore e i servi!

Per il sensore dovrai collegare il pin dell'eco al pin 3 sulla scheda Robotics, quindi collegare il pin del trigger al pin 5, quindi VCC a 5V e Gnd a GND. Questo alimenterà il sensore e gli consentirà di parlare con la Robotics Board.

Successivamente dovrai collegare ciascun connettore del servo. Sono facili da collegare, assicurati solo che i fili marroni si colleghino a GND, i fili rossi si colleghino a 5V e i fili arancioni si colleghino al pin D6 per il servo sinistro e D9 per il servo destro.

Passaggio 6: programmare la scheda robotica

Prima che il nostro robot funzioni, dovrai caricare il codice sulla Robotics Board. Se non lo hai già fatto, assicurati di avere l'ultima versione del software gratuito Arduino IDE installato sul tuo computer.

Il nostro codice si trova nel nostro repository GitHub, che puoi trovare qui:

github.com/BrownDogGadgets/CrazyCircuits/tree/master/Projects/Avoidance%20Robot

Il codice è semplice ed è stato commentato pesantemente per aiutare a spiegare cosa fa tutto.

Avrai anche bisogno della libreria NewPing, che puoi trovare qui:

Passaggio 7: lascia vagare il tuo robot

Una volta che hai costruito il tuo robot e il codice è stato caricato sulla Robotics Board, puoi testarlo!

Il modo più semplice è collegare il Power Bank USB e lasciare che il tuo robot inizi a muoversi in avanti. Se ci metti la mano davanti, dovrebbe tornare indietro, girare e poi andare avanti di nuovo. (Non farlo rotolare giù da un tavolo!)

Abbiamo costruito una semplice "arena" di cartone esagonale per far rotolare il nostro robot utilizzando una vecchia scatola di cartone. Sentiti libero di essere creativo con ciò che hai a portata di mano.

Passaggio 8: vai oltre

Di seguito sono riportate alcune domande e un'attività aggiuntiva se vuoi andare un po' oltre con questo progetto.

Domande

Cosa hai imparato durante la costruzione del tuo robot?

Cosa ha determinato le tue scelte in merito alle parti LEGO utilizzate?

Il tuo robot ruoterebbe più velocemente se avesse ruote più grandi?

Attività aggiuntive

Ci sono due variabili nel codice (mostrato sotto) che puoi regolare che cambierà la quantità di tempo in cui il robot funziona quando esegue il backup e poi gira per evitare un muro. Sentiti libero di cambiare goBackwardTime e turnRightTime e vedere come influenzano le azioni del robot. Ricorda, quando apporti modifiche al tuo codice dovrai ricaricarlo sul tuo robot.

// imposta per quanti millisecondi il tuo robot si sposterà all'indietro per

int goBackwardTime = 1000; // imposta quanti millisecondi il tuo robot girerà per int turnRightTime = 1000;

(Nota: 1000 millisecondi equivalgono a 1 secondo.)

Ci auguriamo che ti sia piaciuto il nostro Crazy Circuits Avoidance Robot e che tu debba costruirne uno tuo. Ci siamo divertiti a costruire il nostro e condividerlo con voi!