Come Costruire PHIL - un Robot Rilevatore di Luce: 6 Passaggi (Illustrato)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

In questo Instructable ti mostrerò come ho realizzato questo robot di tracciamento della luce a doppio asse usando un Arduino Uno. Tutto il CAD e il codice saranno inclusi in modo da poterlo costruire da soli senza bisogno di competenze di programmazione o progettazione. Tutto ciò di cui avrai bisogno è una stampante 3D, un Arduino Uno e poche altre parti di base!

Forniture

Strumenti di cui avrai bisogno:

Un PC (eh)

Una stampante 3D

Saldatore (e filo di saldatura)

Cacciavite

Materiali:

Filamento per stampa 3D (si consiglia PLA)

Scheda prototipo

Striscia autoadesiva in gomma o schiuma (opzionale)

Qualche filo sottile a nucleo solido

Guaina termorestringente

Componenti in pronta consegna:

Arduino Uno (o scheda compatibile)

Condensatori 2 x 100 µF classificati per 5 V

2 Micro servomotori

4 resistori dipendenti dalla luce (LDR)

1 LED da 5 mm

1 x 220 Ohm resistenza

4 x 10 kOhm resistori

11 viti autofilettanti M3

8 viti autofilettanti M2

4 viti a macchina M3 con dadi

Passaggio 1: stampa di tutte le parti

Il primo passo è stampare in 3D tutte le parti utilizzando i file STL che ho fornito. Ho dipinto il mio a mio piacimento, ma puoi lasciarlo così com'è o usare diversi colori di filamento. Dipende da te!

Passaggio 2: assemblaggio di componenti elettronici e gimble

Per questo passaggio è possibile installare l'LDR e i servomotori, nonché montare l'Arduino sulla piastra di base. Tieni presente che dobbiamo ancora realizzare la scheda di distribuzione dell'alimentazione, quindi non assemblare in anticipo nessuna parte stampata in 3D.

Installazione degli LDR:

Il robot insegue la luce confrontando i valori restituiti da 4 fotoresistenze. I valori differiranno l'uno dall'altro se la sorgente di luce non è perpendicolare alla testa di tracciamento, poiché l'ombra di luce proietterà un'ombra su alcuni LDR. Il codice arduino sposterà quindi la testa in un asse X e Y di conseguenza per rimanere sul punto con la fonte di luce. Il montaggio degli LDR è molto semplice: hanno tasche speciali progettate nella testa di tracciamento. Basta infilare le gambe attraverso i fori, applicare la colla super e spingerla fino a quando non si trova a filo con la superficie.

Installazione dei servi:

Inserire i servi in posizione e fissarli con viti autofilettanti M2 come mostrato. Ora puoi completare l'assemblaggio meccanico montando le squadrette del servo sulle staffe designate. Successivamente è possibile collegare la testa di tracciamento alla parte superiore dell'assieme utilizzando 4 viti e dadi M3. Il perno dell'asse X può essere fissato utilizzando qualsiasi cosa che possa funzionare come un albero da 3 mm. Ho usato un pezzo di spiedino per barbecue. Questo completa il gimble a doppio asse.

Montaggio di Arduino Uno:

Allinea i fori delle viti sull'arduino con i fori sulla piastra di base e fissalo con 3 viti autofilettanti M3.

Passaggio 3: distribuzione dell'alimentazione

Un componente chiave di questo robot è la scheda di distribuzione della potenza, in quanto assicura che la corretta potenza venga trasmessa al componente giusto. Questa scheda aiuterà anche a ridurre le fluttuazioni di tensione causate dai servi alimentati direttamente dall'Arduino.

Fare la tavola:

Ritaglia un pezzo di cartone proto, di circa 45 x 35 mm. Questo dovrebbe darti abbastanza spazio per saldare tutti i componenti. Fare riferimento allo schema elettrico fornito e saldare i componenti di conseguenza. I servomotori hanno entrambi condensatori da 100 µF sui cavi di alimentazione e di terra per evitare cali di potenza. I 4 LDR hanno resistori da 10 kOhm come divisori di tensione collegati a terra (fare riferimento allo schema elettrico). Il LED di alimentazione si inserisce in un foro sull'alloggiamento dell'elettronica e ha una resistenza da 220 Ohm collegata per abbassare la potenza in modo da evitare che si bruci. In alternativa all'utilizzo della scheda proto, puoi semplicemente saldare tutto insieme a mezz'aria, anche se sarebbe piuttosto disordinato.

Passaggio 4: assemblaggio completo

Ora che il quadro di distribuzione dell'energia è pronto, è tempo di mettere tutto insieme!

Collegamento dei fili:

Prima saldare i cavi appropriati dalla scheda di distribuzione dell'alimentazione ai vari componenti designati. (Assicurati di instradarli attraverso il foro nell'alloggiamento dell'elettronica dal basso, altrimenti avrai un problema!) IMPORTANTE: assicurati di cablare gli LDR nella giusta sequenza come mostrato nell'immagine. Questi numeri corrispondono ai numeri nello schema elettrico. Lo stesso vale per i servi: quello in basso è contrassegnato con "Y" e quello in alto con "X". Puoi usare un tubo termorestringente per pulire un po' le cose. Ora, collega i fili rimanenti ai pin appropriati su Arduino. Il LED di alimentazione può essere inserito a pressione nel foro sopra la porta USB dopo aver applicato della super colla.

Assemblaggio delle parti stampate in 3D:

Il gruppo cardanico può ora essere fissato alla parte superiore dell'alloggiamento dell'elettronica con 4 viti autofilettanti M3. Quindi, inserire delicatamente l'Arduino (che è già collegato alla piastra inferiore) insieme alla scheda di distribuzione dell'alimentazione nell'alloggiamento dell'elettronica, spingendo fino a quando la piastra non è a filo con il fondo e i fori delle viti sono allineati. Ora, utilizzando 4 viti autofilettanti M3, fissare la piastra inferiore all'alloggiamento dell'elettronica. Alcuni piedini in gomma/schiuma possono essere aggiunti sopra le viti, per dargli stabilità ed evitare che le viti graffino i tuoi tavoli.

Passaggio 5: codifica

È giunto il momento di dare un po' di vita a questo robot! Trova il codice che ho scritto allegato a questo passaggio e caricalo su Arduino tramite l'IDE di Arduino (può essere scaricato qui). Il robot è alimentato tramite USB, quindi puoi utilizzare qualsiasi fonte di alimentazione USB standard per accenderlo. (ad es. Power bank, caricabatterie telefonici, laptop ecc.)

Passaggio 6: note finali

Ora puoi potenziare Phil e farlo parlare da solo! Usa una torcia (o qualsiasi altra fonte di luce intensa) e prova a spostarla. Dovrebbe seguire la luce ovunque vada. Se funziona, complimenti, l'hai costruito correttamente!

Questo è stato il mio primo progetto di robotica in assoluto e penso che sia andato abbastanza bene. Si prega di notare che "Dynagon Robotics" non è un'azienda, è semplicemente un nome che ho inventato per rappresentare i miei progetti robotici.

Buon lavoro:)

Secondo Premio al Concorso Robot