Come creare un robot autobilanciante stampato in 3D controllato a distanza: 9 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Questa è un'evoluzione della versione precedente di B-robot. 100% OPEN SOURCE / Robot Arduino. Il CODICE, le parti 3D e l'elettronica sono aperti, quindi sentiti libero di modificarlo o creare una versione enorme del robot. Se hai dubbi, idee o hai bisogno di assistenza sfrutta al massimo la community di B-robot

La nuova versione include tantissime nuove funzionalità:

• Controlla e metti a punto usando il tuo smartphone/tablet tramite l'APP gratuita jjRobots o iOS o Android
• Google Blockly controllabile!
• Perfetto per divertirsi mentre impari la robotica (dai un'occhiata alle sfide di robotica!)
• Ora può utilizzare normali batterie AA (o una batteria LIPO a 3 celle) Qualsiasi cosa in grado di fornire 9V
• Due uscite SERVO (una utilizzata per ARM). Controlla le due uscite servo semplicemente toccando lo schermo del tuo smartphone.
• Più facile da stampare e utilizzando meno plastica
• PRO MODE attivabile da smartphone/Tablet (maggiore agilità e velocità)
• Portata WIFI aumentata (fino a 40 metri)
• Stato della batteria e "angolo di inclinazione" visualizzati in tempo reale sullo schermo del tuo smartphone
• Modifica il suo controllo robotico PID in tempo reale e osserva come ciò influisce sul suo comportamento e sulle sue prestazioni.

Ma prima, partiamo dall'inizio. Poiché si tratta di Instructables, potresti avere alcuni degli elementi necessari per creare il B-robot EVO.

La lista:

• Scheda di controllo DEVIA (questa scheda semplifica la configurazione in quanto dispone già di giroscopio/accelerometri + modulo WIFI e può controllare servocomandi e fino a tre motori passo-passo). Se vuoi fabbricare il tuo, dai un'occhiata a questo schema)
• 2x motori passo-passo NEMA17 + cavi da 14 cm (coppia)
• 2x driver per motore passo-passo (A4988)
• Servo con ingranaggi in metallo (avrai bisogno di un braccio per combattere e sollevare il tuo robot B…)
• Custodia per batterie 6x AA con interruttore ON/OFF
• Bulloni + dadi necessari per impostare tutto
• Coppia di paraurti in nylon -o stampati in 3D- (14×5 cm)
• Nastro biadesivo, occhi finti…
• 2 elastici per le ruote: grip

Passaggio 1: elenco delle distinte materiali e quali sono gli elementi

La lista:

• SCHEDA DI CONTROLLO DEVIA: questa scheda facilita il processo di configurazione. È una versione "potenziata" del potente Arduino ZERO ma con uscite di controllo motori + servi, WIFI, porta COMM, porta di tensione controllabile a 12V e sensori. Se vuoi "fabbricare/assemblare" il tuo, dai un'occhiata a questo diagramma, ti aiuterà a collegare tutti i diversi elementi tutti insieme.
• 2x motori passo-passo NEMA17 + cavi da 14 cm (coppia). Bene, un motore passo-passo NEMA17 con le stesse specifiche dovrebbe funzionare.
• 2x driver per motore passo-passo (A4988). Il driver per motori passo-passo più utilizzato.
• SERVO con ingranaggi in metallo: Avrai bisogno di un braccio per combattere e sollevare il tuo robot B … Il servo con ingranaggi in nylon non funzionerà come previsto
• Custodia per batterie 6x AA con interruttore ON/OFF: questa custodia è stata inserita nel telaio ma è possibile utilizzare anche una batteria LiPO (3S)
• Bulloni + dadi necessari per impostare tutto: bulloni e dadi M3 (12x6 mm, 12x15 mm)
• Coppia di paraurti in nylon (14×5 cm): in alternativa puoi creare qui il tuo paraurti personalizzato e stamparlo
• Nastro biadesivo, occhi finti… per fissare l'IMU allo scudo cerebrale. Questo nastro biadesivo funzionerà come ammortizzatore sull'IMU
• Telaio: parti stampate in 3D
• 2 elastici per le ruote: grip
• Il tuo smartphone/tablet per controllarlo

Se vuoi saltare tutto questo e passare al video della guida all'assemblaggio. Clicca qui

Passaggio 2: caratteristiche del robot B e sfide robotiche

Abbiamo creato sfide da battere con il B-robot, sono un modo semplice per introdurre l'elettronica e il controllo della robotica mentre ti diverti. Abbiamo cercato di rendere il tutto il più conveniente possibile utilizzando elementi molto comuni di "MAKER World" e fornendo APP gratuite per controllare i robot.

Il B-robot può essere controllato tramite Google Blockly. Maggiori informazioni qui

I suoi parametri di comportamento regolati in tempo reale: info

Puoi anche essere un tecnico robot: regola il tuo B.robot per vincere la gara!

Molti produttori hanno modificato e aggiunto parti al robot B. Dai un'occhiata qui

Qualche teoria dietro un robot autobilanciante: qui

Passaggio 3: se crei questo robot, hai quasi tutto il necessario per creare questi:

Se hai già le parti necessarie per creare questo robot hai già il 90% degli elementi necessari per creare:

• lo Sphere-o-bot: simpatico robot artistico che può disegnare su oggetti sferici o a forma di uovo dalle dimensioni di una pallina da ping pong a un grande uovo d'anatra (4-9 cm).
• L'Iboardbot: L'iBoardbot è un robot connesso a Internet in grado di scrivere testi e disegnare con grande precisione
• TheMotorized Camera Slider: un dispositivo di scorrimento della fotocamera controllato da smartphone
• the air hockey robot!: un impegnativo robot air hockey, perfetto per divertirsi!
• Il B-robot EVO

Tutti utilizzano la stessa elettronica ed elementi ausiliari

Passaggio 4: video guida all'assemblaggio

Questa è la prima volta che registriamo un video invece di fare una guida di montaggio "fotografica". Per questo robot, è più facile se vedi come collegare tutto e ottieni alcune spiegazioni/consigli su come fare tutto.

C'è una guida all'assemblaggio "sempre aggiornata" qui con alcuni suggerimenti nel caso in cui tu voglia prendere un bottino.

Passaggio 5: CARICA il CODICE ARDUINO sulla SCHEDA DI CONTROLLO DEVIA

a) Installa l'IDE Arduino sul tuo PC da qui (salta questo passaggio se hai già installato l'IDE Arduino) Questo codice B-robot è stato testato e sviluppato su IDE versione 1.6.5 e versioni successive. Se hai problemi a compilare il codice, faccelo sapere

b) Scarica tutti i file arduino da qui. Copia i file all'interno della cartella BROBOT_EVO2_23_M0 nel tuo disco rigido

c) Compilare e inviare il codice alla centrale DEVIA

1. Apri il tuo IDE Arduino
2. Apri il codice principale in /BROBOT_EVO2_23_M0/BROBOT_EVO2_23_M0.ino
3. Collega la tua scheda DEVIA con il cavo USB al PC
4. Nota: se è la prima volta che colleghi una scheda Arduino al tuo PC, potrebbe essere necessario installare il driver.
5. Seleziona la scheda Arduino/Genuino ZERO (porta USB nativa). Nel menu STRUMENTI->scheda
6. Seleziona la porta seriale che appare negli strumenti->Porta seriale
7. Invia il codice alla scheda (pulsante UPLOAD: Freccia che punta a DESTRA)

Selezione della scheda giusta prima di caricare il codice

d) Fatto

Passaggio 6: CONTROLLA IL TUO B-ROBOT EVO 2:

Utenti Android:

Abbiamo sviluppato un'APP GRATUITA per controllare il Brobot (e i futuri JJrobot) per il tuo Smartphone/Tablet basato su Android o iOS:

APP Android / APP iOS

Passi da seguire:

1. Installa l'APP di controllo JJRobots (per Android o iOS)
2. Dopo aver acceso il Brobot EVO, collega il tuo smartphone/tablet alla rete wifi del B-robot EVO (la password WIFI predefinita è 87654321)
3. Avvia l'APP di controllo JJrobots e gioca con il tuo B-robot EVO!

Passaggio 7: modello di robot B interattivo 3D

Il modello 3D interattivo ti aiuterà a farti un'idea di come appare il B-robot EVO una volta assemblato

Passaggio 8: risoluzione dei problemi

Il mio B-robot non risponde al comando inviato dal mio smartphone/tablet

Verifica di essere connesso alla rete JJROBOTS_XX utilizzando la password corretta (di default: 87654321) e che il tuo dispositivo non abbia bloccato il traffico dati al B-robot (rimani sempre connesso al robot)

Il mio robot B manca di potenza o cade senza motivo

Regola la corrente erogata dai driver dei motori passo-passo. Usa un cacciavite e ruota delicatamente le viti indicate nella foto sotto. La rotazione di 10º-30º è più che sufficiente. Rotazione in senso orario: aumentare la potenza erogata ai motori

Il mio B-robot non può reggersi in piedi da solo

Se tutto è a posto, il robot B ha bisogno solo di un po' di aiuto dal servo per alzarsi da solo. Dai un'occhiata a questo video. Se il tuo robot non si comporta come nel video, regola la potenza di uscita dei driver del motore passo-passo (istruzioni sopra). Tieni presente che i paraurti hanno qui due funzioni: proteggere l'elettronica + robot e aiutarlo a rialzarsi facilmente.

MODALITÀ DI DEBUG

C'è una MODALITÀ DEBUG all'interno del CODICE del robot B. Questa MODALITÀ ti consentirà di eseguire il debug del comportamento del robot in caso di problemi. Per favore, fai riferimento alla comunità B-robot se hai problemi o domande. Guarda la linea di schizzo "#define DEBUG 0" e cambia 0 in 1…8 a seconda delle informazioni che vuoi ottenere.

Maggiori informazioni alla fine di questa pagina

Passaggio 9: domande frequenti

Domande frequenti:

Perché usi i motori passo-passo?

Ci sono diverse opzioni per i motori: DC, Brushless, Stepper… Scegliamo i motori passo passo perché hanno una coppia sufficiente, potresti collegare le ruote direttamente senza ingranaggi che generano un gioco (questo è un problema comune nei robot di bilanciamento), hanno buoni cuscinetti e sarai in grado di controllare la velocità dei motori con precisione. Nelle dimensioni standard questi motori sono economici (usiamo gli stessi motori usati su una normale stampante 3D) e i driver sono economici e facili da interfacciare anche con Arduino.

Perché usi una connessione Wi-Fi?

L'utilizzo di una connessione Wi-Fi ci consente di lavorare con molti dispositivi (smartphone, tablet, PC…) I dispositivi Bluetooth sono più economici ma la loro portata è generalmente più breve. I vecchi dispositivi non sono supportati e non è possibile collegarli facilmente a Internet. Il modulo Wifi che consigliamo, ci permette di creare un Access Point, quindi non è necessario utilizzare un'infrastruttura Wifi esistente (i moduli Wifi economici non te lo consentono). Puoi connettere il tuo dispositivo direttamente al Robot ovunque, ma se preferisci puoi hackerarlo e utilizzare la tua infrastruttura controllando il tuo robot (o qualunque cosa tu abbia creato) su Internet da qualsiasi luogo remoto nel mondo! (Fantastico, non è vero?)

Perché BROBOT?

I robot autobilanciati sono divertenti da vedere e da giocare. Un robot autobilanciato richiede sensori e algoritmi di controllo. Troverai tutti gli HOWTO e i documenti tecnici che spiegano il "dietro le quinte" in JJROBOTS. Impara l'elettronica e la robotica creando il tuo BROBOT da zero! Esistono alcune soluzioni commerciali per il robot di bilanciamento, ma qui vogliamo condividere conoscenze e pensieri. Puoi utilizzare le parti BROBOT per creare più robot o gadget, tieni presente che tutti i dispositivi utilizzati in un BROBOT sono dispositivi/elettronica standard con molto potenziale. Nella comunità JJROBOTS vogliamo mostrarti come! Stai acquistando un robot autobilanciato, stai acquistando i tuoi dispositivi elettronici e ausiliari! Stai pensando di creare un robot di autoguida GPS? una versione modificata di BROBOT è il tuo robot!

Quanto carico utile potrebbe trasportare BROBOT?

BROBOT potrebbe facilmente trasportare le tue lattine di bibite. Abbiamo testato con successo 500 g di carico utile. Più peso rende il robot più instabile, ma potrebbe anche essere divertente, no?

Perché utilizzare motori passo passo per un robot di bilanciamento?

Ci sono diverse opzioni per i motori, DC, Brushless, Stepper… Scegliamo i motori passo passo perché hanno una coppia sufficiente, puoi collegare le ruote direttamente senza ingranaggi che generano un gioco, hanno buoni cuscinetti e puoi controllare molto la velocità dei motori precisamente. Inoltre sono economici e anche gli autisti…

Posso usare batterie ricaricabili di batterie Lipo?

Sì, puoi utilizzare batterie AA standard (consigliate alcaline), batterie ricaricabili AA (ad es. NiMh) o opzionalmente puoi utilizzare una batteria Lipo 3S. Esegui le batterie Lipo sotto la tua responsabilità.

Qual è il tempo di esecuzione di BROBOT?

Con batterie AA ricaricabili (ad es. Ni-Mh 2100mAh) puoi aspettarti da mezz'ora a un'ora di autonomia

BROBOT potrebbe funzionare senza il modulo wifi?

Sì, BROBOT potrebbe funzionare e mantenere la sua stabilità. Ma ovviamente non potresti controllarlo senza il modulo.

Posso cambiare il nome della rete Wifi generata da BROBOT?

Sì, nello schizzo di configurazione è possibile modificare il nome e anche alcune altre configurazioni Internet. Puoi anche connettere BROBOT alla tua rete Wi-Fi esistente

È un progetto per un principiante Arduino?

Bene, BROBOT non è un "progetto per principianti" facile, ma ha molta documentazione in modo da avere una piattaforma per far crescere le tue abilità. Potresti prima montare il tuo BROBOT seguendo le istruzioni e dovrebbe funzionare bene, quindi potresti iniziare a capire alcune parti del codice e infine scrivere i tuoi pezzi di codice … Ad esempio potrebbe essere facile (ci sono tutorial per questo) scrivere il tuo codice in modo che il robot muova automaticamente il braccio e ruoti da solo se non invii un comando in 10 secondi… Hack più avanzati: converti in un robot totalmente autonomo con ostacoli evitando di aggiungere un SONAR, converti in un robot a linea continua e così via …

Perché l'elettronica BROBOT non è così economica?

Siamo una startup davvero piccola (2 persone nel nostro tempo libero) e ora possiamo eseguire solo piccoli lotti di elettronica. Come sapete il prezzo dell'elettronica scende rapidamente nelle produzioni ad alto volume, ma stiamo iniziando… Se vendiamo molte schede e potessimo eseguire più produzioni di volume, abbasseremo i prezzi!!. JJROBOTS non è nato per fare soldi, il nostro spirito è vendere "buoni prodotti" per fondare i nostri prossimi progetti e diffondere la conoscenza della robotica