Aggiorna il robot Heathkit Hero Jr con hardware moderno: 4 passaggi

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

Questo è più un lavoro in corso, che un progetto finito, tienilo a mente durante la lettura. Grazie

Un po' di questo robot, dove l'ho preso e i miei piani per questo. (Immagine tratta dal progetto Star Wars Day 2015)

Probabilmente è stato nel 2005, io e mia moglie eravamo in un mercato delle pulci locale, ci stavamo solo guardando intorno, non cercando davvero nulla. C'era un contadino più anziano che si era sistemato fuori, era vicino al retro del posto, e non molte persone avrebbero guardato la sua merce. Sono contento di essere stato uno che è andato a vedere.

Aveva questo piccolo robot, ovviamente sapevo cos'era. Ho chiesto quanto voleva, e sono rimasto scioccato, scioccato ti dico: voleva un intero $ 20,00 dollari. Fu allora che mi disse che era stato in un fienile probabilmente negli ultimi 20 anni o giù di lì, e a uno sguardo più attento c'erano stati creatori pelosi che vivevano in esso. I cavi erano stati masticati, la scheda madre era stata per lo più distrutta. Le batterie non erano utilizzabili. La cosa era un disastro, e questo è il più bello possibile.

Aveva anche tutte le cartucce e sembravano abbastanza buone considerando.

Nonostante l'aspetto, ho visto qualcosa che desideravo da quando ero giovane. Ho dato 20 dollari all'agricoltore e lo ringrazio. Riporto il mio premio in macchina.

Ci è voluto circa un mese per ripulirlo abbastanza da iniziare a guardare l'elettronica e vedere cosa funzionava e cosa no. Sono stato finalmente in grado di accenderlo, sorprendentemente ha superato l'autodiagnosi - ho pensato, ehi, fantastico, questo è stato un ottimo affare anche se ho dovuto fare un po' di lavoro per ripulirlo. Bene, una volta ha superato l'autocontrollo, ecco, non sono mai riuscito a farlo passare di nuovo.

Ho tirato fuori le schede principali, le ho vendute.

Ho controllato il motore di azionamento e il motore passo-passo (lo stepper aveva fili che stavano iniziando a corrodersi e non erano nelle migliori condizioni), ma entrambi funzionavano, quindi li tengo.

Ho montato il robot come una specie di pezzo da esposizione, perché non ero molto sicuro di cosa volessi farci.

Alla fine del 2015 a un gruppo di creatori e tinker a cui mi sono unito è stato chiesto se volevamo fare qualcosa per lo "Star Wars Day" per la nostra biblioteca locale, quindi abbiamo pensato, e ho detto, e se riportassi "Hero Jr" a vita utilizzando i microcontrollori Arduino. Ed è quello che ho fatto: gli ho dato un tocco in più e ci ho usato 7 Arduino … probabilmente più di quello di cui avevo bisogno, ma all'epoca stavo ancora imparando. E volevo che fosse "multi-task" cosa che all'epoca non sapevo fare in altro modo. Ho documentato quel progetto qui:

Bene, quello era il 2015, la spada laser è stata rimossa e la maggior parte degli Arduino che erano specifici per quel progetto. Per la maggior parte un Arduino può eseguirlo se non vuoi che accada qualcosa di speciale. Il robot è tornato nel suo spazio come pezzo da esposizione. Ho imparato alcune cose lungo la strada e stavo persino per migliorare il suo alimentatore all'epoca. Il tempo ha avuto la meglio su di me e ho ordinato solo una scheda da 8 amp USB da 12v a 5v 4 porte. Purtroppo non riesco a trovare quella scheda da nessuna parte on line ora, non so se hanno smesso di produrla o ? Ma anche quella tavola è rimasta in una scatola fino ad ora.

Uno degli obiettivi del progetto originale era di mantenerlo il più vintage possibile, ma sostituire la maggior parte dell'hardware con roba moderna. Nel 2020, ho persino deciso di aggiornare i suoi LED a RGB (neopixel) più avanti. L'obiettivo è ancora quello di mantenerlo vintage, penso che lo faccia fino a quando non usi un colore diverso dal rosso.

Questo progetto utilizza un Arduino Mega 2560 mini (scheda clone, non mi piace), un Raspberry Pi 3+, scheda/altoparlante/microfono AIY originale di Google, ha sostituito il motore passo-passo con un servomotore ASMC-04, un 36v Batteria LIPO estratta da un hoverboard rotto. Ho un convertitore DC-DC da 36v a 12v 5amp e il dispositivo USB a 4 porte da 12v a 5v 8amp. Un economico ultrasonico e LDR, un bel po' di supporti stampati in 3D. 8 piccoli led ws2812 (noti anche come neopixel), un paio di keystone cat5 e un cavo cat5 corto. (un partitore di tensione lasciato dal progetto 2015, ma era per 12v/24v non 36v quindi non è corretto. Deve essere riparato), e sto usando un driver motore L298 (anch'esso rimasto dal progetto 2015)

Ciò che è rimasto del robot originale del 1984: motore di azionamento a 12 V CC, anche la tastiera originale funziona ancora, così come il led originale "green power". Il guscio e il telaio sono sempre gli stessi. Ma è così. Tutto il resto è stato sostituito.

Questo è ancora un lavoro in corso a questo punto - sto ancora lavorando alla creazione di alcuni software Python per Raspberry PI, ho bisogno di risolvere un paio di piccoli problemi che ho trovato nello sketch Arduino (per lo più funzionante). Dico scherzosamente che questo è uno di quei progetti che non finiranno mai. A questo punto, i LED funzionano tutti, Ultrasonic funziona, LDR funziona, Servomotore funziona, Il motore di azionamento va avanti, non indietro (cavo rotto che devo rintracciare). Il 36v a 12v funziona e il 12v a 5v funziona, Raspberry Pi si accende, Arduino si spegne il PI. Per lo più l'hardware è cablato e funzionante. Ora è tutto software.

Passaggio 1: i LED e l'aggiornamento

Il modello originale del 1984 aveva i LED saldati in modo "strano" se me lo chiedi, dovevano essere fuori dalla scheda, ma la saldatura era sullo stesso lato dei LED. Nel 2015 alcuni di questi LED hanno funzionato, alcuni non sono stato in grado di sostituire quelli che non funzionavano, ma questo ha causato l'oscuramento di alcuni di essi e altri non hanno mai funzionato. Guardando da vicino la scheda, potresti essere in grado di vedere che alcuni dei pad di saldatura si sono sollevati e si sono rotti.

Condividono tutti lo stesso 5v positivo, quindi per accenderli o spegnerli devi cambiare i motivi. So che è una cosa, ma non mi piaceva. Sai, in uno schizzo Arduino un "HIGH" è normalmente acceso e "LOW" è normalmente spento - beh, in questo caso, "HIGH" stava spegnendo i LED e "LOW" è acceso. logica inversa sui led.

Nel 2015 ho lasciato questa diapositiva perché avevo cose più importanti di cui preoccuparmi in quel momento.

Quest'anno ho deciso che mi piace l'idea dei LED RGB WS2812, sono economici e facili da usare, usano una linea dati e necessitano solo di 5v e terra. Questi sono LED da 5 mm, quindi si adattano molto bene a quasi tutto ciò che si adatta a un LED standard. Li ho trovati su eBay, erano un po' più di quanto solitamente pago per questi tipi di LED, tuttavia scelgo di ordinare dagli Stati Uniti questa volta perché la spedizione dalla Cina richiede molto tempo. Quindi paga un po' di più, ottienili molto più velocemente. 10 LED mi costano $ 10,00 non male, immagino, ma anche non un ottimo prezzo.

Il cablaggio di questi è piuttosto semplice e diretto, c'è un terreno, un positivo (5v), un dato in ingresso e un dato in uscita. Scelgo di utilizzare un vecchio metodo di collegamento e avvolgili in filo. il mio pensiero era che se fosse più difficile allineare i dati e allinearli se dovessi saldarli, potrebbe anche essere più difficile se tagliassi i cavi troppo indietro, non si adatterebbero correttamente nei fori già inseriti the Hero Jr. Con il wire-wrap, posso spostarli un po' e modellarli un po' meglio.

Dopo averli collegati, li ho collegati a un Arduino UNO e ho usato uno degli esempi di Adafruit per i neopixel. Felice che tutto abbia funzionato. Li ho posizionati nella testa del robot e ci ho messo sopra del nastro adesivo doppio per proteggerli entrambi dal circuito e tenerli in posizione un po' meglio.

Quindi li ho ricollegati all'Arduino e ho eseguito di nuovo l'esempio, solo per essere sicuro di non aver urtato un filo o per assicurarmi che non fossero in cortocircuito. Tutto ha funzionato. Ci è voluto un po' di tempo per collegare tutto, ma onestamente una volta che hai iniziato a avvolgere i cavi puoi procedere abbastanza velocemente.

Le immagini sopra, mostrano i led ROSSI originali, la scheda, ho provato a mostrare le tracce interrotte, i nuovi led nelle varie fasi di cablaggio. E infine loro che lavorano nella testa.

Ho anche video della "bocca" di Hero Jr che quando parla, i LED animano una "bocca" e i pixel che eseguono gli esempi di Adafruit. Non li ho ancora caricati, ma sarà presto.

Passaggio 2: Raspberry PI Google AIY e Arduino Mega 2560 Mini

2015, era un tempo diverso - e un progetto diverso. Ho usato 7 Arduino diversi, la maggior parte erano UNO o Nano, un paio di MEGA. Ne avevo uno solo per riprodurre MP3 usando uno scudo MP3, ne avevo uno per controllare un sintetizzatore vocale EMIC 2, uno per la spada laser. Driver del motore, motore passo-passo - tastiera, l'elenco potrebbe continuare. Inutile dire che ho imparato molto dal 2015 e onestamente è incredibile che la versione 2015 abbia funzionato bene come ha fatto (io non sapevo nulla e stavo imparando e indovinando).

2020 - Poiché la versione "Star Wars Day" sarebbe stata sempre utilizzabile una sola volta, i miei piani erano di semplificare le cose fin dall'inizio. Nel 2015 ho giocato con l'idea di usare un Raspberry PI, ma all'epoca non ne sapevo abbastanza per farlo funzionare. Ho deciso che un Arduino Mega 2560 mini avrebbe fatto qualsiasi cosa per quanto fosse necessario Input/Output, IE: accendere/spegnere il motore, accendere lo stepper/servo, leggere l'LDR, leggere l'ultrasonico, leggere il partitore di tensione. In questo caso, il Mega è fondamentalmente un dispositivo "fittizio", con solo poche cose che deve fare davvero, ma il Mega viene utilizzato anche per leggere la tastiera, quindi avevo davvero bisogno di un metodo di comunicazione bidirezionale tra il Mega e il Raspberry PI. Ho scelto di utilizzare il protocollo MQTT, ma questo ha proposto un altro problema come ottenerlo tramite la porta seriale? Fortunatamente ho trovato questo progetto su github "serial2mqtt" https://github.com/vortex314/serial2mqtt Che è davvero un tipo di gateway, il software funziona sul Raspberry PI - L'Arduino invia solo il messaggio seriale correttamente formulato, e questo è poi passato al broker MQTT. Ci è voluto un po' per farlo funzionare correttamente, ma ha funzionato abbastanza bene e sembra fare quello che mi serve. L'Arduino Mega pubblicherà quando è online, la lettura ultrasonica, la lettura ldr, la lettura della tensione. Ascolterà comandi, movimenti del motore, movimento del servo e cosa fare con i LED. Anche se tutto ciò sembra molto, il sovraccarico è piuttosto ridotto e funziona abbastanza bene.

Il Raspberry PI sarà programmabile con Python, C++, praticamente tutto ciò che può utilizzare la porta seriale e utilizzare MQTT. Dato che non avrei usato Google con AIY, dovevo installare i driver e assicurarmi che funzionasse. Un altro colpo di fortuna Github al risultato, Shivasiddharth ha creato GassistPI e ha capito cosa doveva essere installato per farlo funzionare, le istruzioni possono essere trovate qui:

Il PI ospita il broker MQTT, espeak for speech e altro software secondo necessità. Per accedervi sto attualmente utilizzando SSH, ho in programma di creare un'interfaccia web, ma non è nemmeno vicino all'essere fatto. Ho "giocato" con l'apprendimento di Python per questo progetto, ma non ho ancora molti programmi pronti.

Alcune note speciali qui:

L'originale Mega 2560 Mini che avevo era un piccolo clone dell'originale Arduino Mega 2560 che utilizzava lo stesso chip seriale per la comunicazione, quindi durante i test ho usato solo un Mega a grandezza naturale sul banco di lavoro. Sfortunatamente, avevo saldato i fili della tastiera a quella scheda (dissaldando i pin dell'intestazione, cosa stavo pensando, vorrei poter dare la colpa a quello nel 2015, ma non posso) La parte sfortunata, ho fatto scattare un paio di quei fili spento, e non sono riuscito a ottenere un foro pulito per risaldare. Alla fine sono andato a un clone di un clone, è ancora un Arduino Mega 2560 ma una versione più economica e con un chip di porta seriale economico. Questo mi sta causando alcuni problemi con i pacchetti persi circa il 10% circa, non è sufficiente estrarre tutto e riprovare con una scheda diversa. Ma è quanto basta per farmi impazzire un po'. Sul "nuovo" (versione 2) Mega ho usato il wire-wrap e ho lasciato i pin dell'intestazione (ehi, forse espansioni future, io uso solo 12 o 13 pin in questo momento)

Ho anche stampato in 3D (oltre a riutilizzare alcune stampe fallite) supporti per Raspberry PI e Mega Mini. Dovrei cercare i file di progettazione se qualcuno li vuole. Non sono molto buoni perché ho usato un utensile rotante per fare qualche buco, o modellarli un po', ma se qualcuno li vuole li cerco.

Foto sopra: Raspberry PI 3+ con Google AIY Hat, in un supporto personalizzato, Mega 2560 originale quello che volevo usare ma davvero incasinato, il ricambio Mega 2560 (v2) quello di cui non sono molto soddisfatto ma è funziona, con filo avvolto e supporto personalizzato stampato in 3D

Passaggio 3: dallo stepper al servo

Sfortunatamente non ho fatto molte foto di questo e non ho nessuna foto del vecchio motore passo-passo.

1984 - un motore passo-passo era probabilmente più economico di un grande servo nel 1984, non ne sono sicuro. C'erano i finecorsa e lo stepper doveva tornare a casa da solo ad ogni accensione. Pensa alla stampante 3D e a come sono a casa.

2015 - In un'altra mossa di non sapere davvero cosa stavo facendo, ho rimosso i finecorsa - e ho proceduto a perderli. Come ho affermato in precedenza, i piccoli creatori avevano mangiato alcuni dei fili sullo stepper, i fili erano più/meno esposti e iniziavano a corrodersi. Sono sorpreso che abbia funzionato nel 2015, ma ha funzionato.

2020 - Lo stepper ha smesso di funzionare e ho iniziato a cercare un sostituto. Mi sono imbattuto nel grande servomotore ASMC-04, questa non era l'opzione più economica, ma era una delle migliori che ho trovato. Lo stepper costava $ 50 + dollari dalla Cina e il montaggio del corno era di altri $ 13 o $ 14. Per me i benefici hanno pesato sul costo.

Il servoazionamento è a 12 o 24 volt, l'angolo di rotazione va da 0 a 300 gradi (limitato nel mio schizzo Arduino da 0 a 180), posso controllarlo con 1 filo dall'arduino, (2 se conti un filo di terra). È un servo RC ad alta coppia, ma non è davvero così veloce nel girare.

La delusione di questo è stata anche se le specifiche fornite sembravano montate negli stessi fori dello stepper, non corrispondevano correttamente e ho dovuto praticare nuovi fori per questo. Il supporto del clacson del servo è anche molto più grande del supporto del motore passo-passo originale, quindi è necessario praticare più fori.

A me ricorda molto la velocità dello stepper, quindi nel complesso un buon sostituto e qualcosa che non noterai è cambiato a meno che non guardi all'interno del robot.

Immagini:

Non ho scattato molte foto di questo, potrebbero essercene un altro paio da qualche parte, ma saranno più o meno simili a questi.

Passaggio 4: alcune altre immagini

Dato che sto ancora lavorando su questo robot (principalmente software a questo punto) ho pensato di condividere solo qualche altra foto

Immagini:

Convertitore DC-DC a 4 porte USB da 12v a 5v 8 amp, non riesco più a trovarlo e vorrei averne comprati un paio.

Batteria LiPo 36v rimossa da una scheda hover rotta

Immagini dell'interno del robot, cavi, ecc. Alcune altre immagini delle sostituzioni dei LED, alcune altre immagini dell'Arduino Mega w/wire-wrap, immagine dell'ultrasonico con copertura sopra (in realtà questo è il modo in cui era nel 2015)

Immagini del corpo senza il guscio e un'immagine dell'utilizzo di una console per testarlo su MQTT.

Riguardo a questo per ora, grazie per la ricerca, e se ti piace, per favore votami:-) Potrei usare alcune parti in più per i progetti LOL - Buona giornata e cerca di essere al sicuro a tutti.