Robot RC Arduino: 11 passaggi (con immagini)

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

Descrizione

Un durevole robot basato su Arduino, stampato in 3D e telecomandato con un raggio di diverse centinaia di metri. Uno schema motore modulare a connessione rapida consente di prototipare rapidamente diversi progetti di robot senza alcuno strumento. Perfetto per l'educazione alla robotica per bambini.

Di cosa si tratta?

Quindi hai appena iniziato a imparare Arduino, o forse la stampa 3D e sei pronto per costruire qualcosa di interessante. Vuoi costruire qualcosa di significativo e pratico, ma divertente… Sei pronto per costruire l'OmniBot. Se Arduino è il coltellino svizzero dell'elettronica, allora OmniBot è il coltellino svizzero della robotica! L'OmniBot è il risultato di un progetto di diversi mesi di Bolts and Bytes Maker Academy che mirava a progettare un kit robotico telecomandato versatile e facile da usare. E ora è tutto open source! L'OmniBot è alimentato a batteria, può pilotare fino a quattro canali motore CC, due servomotori e ha una portata telecomandata di diverse centinaia di metri! E tutto si inserisce all'interno di un'elegante custodia stampata in 3D, in esecuzione su, hai indovinato, un cervello Arduino Uno.

Ok, ma perché?

Volevamo davvero rendere super facile per i bambini prendere del cartone e della colla e finire con un robot personalizzato funzionante. Con i tradizionali kit di robot che potresti acquistare online, sei costretto a gestire un sacco di cavi disordinati, scrivere il tuo codice e - oh sì … non puoi quasi mai controllarli da remoto. Eseguono semplicemente lo stesso codice in un ciclo. Con l'OmniBot, è sufficiente collegare una batteria, collegare un motore e fissarlo o incollarlo dove vuoi e… boom. robot. Tutto il codice che abbiamo scritto funziona magicamente con lo stesso controller che potresti usare per un drone o un aereo RC. È il kit perfetto per la prototipazione rapida di robot pronti per il campo. Quando hai finito di costruire la tua piattaforma OmniBot, hai appena iniziato. In dieci minuti potresti passare da un robot per disinnescare bombe mission-critical a un robot da calcio in stile Rocket League, ed è questo che rende OmniBot potente. Quindi iniziamo!

Livelli di abilità consigliati:

• Questo progetto include alcune saldature leggere, è abbastanza gestibile per i principianti.
• Comprensione generale di Arduino e come lavorare nell'IDE Arduino caricando schizzi e aggiungendo librerie. Non è richiesta alcuna codifica, ma gli utenti avanzati possono personalizzare il proprio codice se lo desiderano.
• Alcuni hardware leggeri funzionano con cacciavite e tronchesi/spelafili. Supervisione di un adulto consigliata per i bambini piccoli. (Il prodotto finale è adatto a tutte le età!)

Forniture

Strumenti richiesti:

• Saldatore e saldatore
• Chiave a brugola/chiave o cacciavite a testa esagonale
• Cacciavite a testa Phillips o a testa piatta (a seconda delle morsettiere dello schermo del motore)
• Pistola per colla a caldo e stick di colla a caldo (non necessari ma altamente consigliati!)
• Tronchesi a filo (si consigliano tronchesi a filo in quanto possono essere utilizzati in altri passaggi)
• Spelafili
• Pinze ad ago (non necessarie ma facilitano notevolmente la pulizia della stampa 3D)
• Accesso a una stampante 3D (se non ne hai una, chiedi al tuo maker space, scuola, laboratorio o biblioteca locale!)
• Un computer con il software Arduino IDE

Distinta materiali:

I seguenti articoli e collegamenti provengono da Amazon (tutti o la maggior parte sono articoli Amazon Prime) ma va notato che la maggior parte, se non tutti, possono essere trovati a un prezzo molto più economico su siti Web come Banggood e AliExpress se sei disposto ad aspettare un poche settimane per la spedizione. Questo può effettivamente dimezzare il costo del progetto se guardi abbastanza bene.

1. Microcontrollore Arduino Uno (il tipo con il chip a montaggio superficiale funziona meglio per questo)
2. Scudo motore Arduino V1
3. Turnigy Evo Transmitter (modalità 2) (questo viene fornito con il ricevitore ma la maggior parte dei ricevitori con comunicazione iBus dovrebbe funzionare)
4. Spine JST maschio e femmina (consiglio vivamente il tipo con silicone perché sono più flessibili)
5. Interruttore a bilanciere da 13,5 mm x 9 mm
6. Viti a testa svasata M3x6mm (sono effettivamente necessarie solo 6 viti)
7. Batteria Lipo 2S (può essere sostituita con una batteria non ricaricabile indietro tra 7 e 12 volt)
8. Caricabatterie Lipo 2S (necessario solo se si utilizza una batteria lipo)
9. Filamento per stampante 3D PETG (è possibile utilizzare il PLA ma il PETG è più durevole e resistente al calore della colla a caldo)
10. Motori e ruote TT
11. Servomotori (possono essere usati anche servomotori più grandi)

Se hai tutti gli strumenti e le parti, seguimi! Abbiamo robot da costruire…

Passaggio 1: stampa 3D del telaio del robot

Per questo passaggio avrai bisogno di:

Una stampante 3D con un volume di costruzione minimo di 4,5"X x 4,5"Y x 1,5"Z

La buona notizia è che l'ho già progettato per te! I file STL 3D sono tutti qui sotto. Ma prima, ecco alcune note.

La stampa è composta da tre modelli solidi separati, la sezione superiore, la sezione inferiore e lo sportello della batteria. La sezione inferiore richiede materiali di supporto, ma solo sotto la sezione in cui verrà installato l'interruttore.

La sezione inferiore e lo sportello della batteria possono essere stampati in un colpo solo come modello "stampa sul posto", il che significa che puoi estrarlo direttamente dalla stampante quando è terminato e lo sportello funzionerà immediatamente senza installazione. Tuttavia, alcune stampanti di qualità inferiore potrebbero avere problemi con le tolleranze e fondere queste due parti insieme, quindi ho incluso anche file di stampa separati per ciascuno sportello della batteria e sezione inferiore in modo da poterli stampare individualmente e assemblarli dopo.

Passaggio 2: pulizia della stampa 3D

Per questo passaggio avrai bisogno di:

• Un paio di pinze ad ago
• Un coltello per hobby

Rimuovi con cautela la stampa dalla piastra di costruzione. Se hai stampato tutto in un colpo solo come ho fatto io, potresti dover rimuovere alcuni fili tra le parti. Usando un paio di pinze, estrai il materiale di supporto dal foro in cui andrà l'interruttore. Su alcune stampanti il primo strato o due dello sportello della batteria possono essere fusi con la sezione inferiore, in questo caso puoi usare un coltellino per tagliare lo sportello. Se la fusione è troppo scadente, potrebbe essere necessario stampare separatamente la porta e la sezione inferiore e farle scattare insieme in seguito.

Passaggio 3: preparare il tuo Arduino Uno

Per questo passaggio avrai bisogno di:

• Un Arduino Uno
• Un computer con installato l'IDE Arduino (puoi installare l'IDE da qui)
• Un cavo di programmazione USB

Il codice OmniBot dipende da alcune librerie diverse.

1. "Servo.h" (è integrato nell'IDE e non dovrebbe essere scaricato)
2. "AFMotor.h" (questa fantastica libreria di Adafruit, insieme alla guida per la sua installazione, può essere trovata qui)
3. "OmniBot.h" (seguire le istruzioni di seguito per installare questa libreria)

Per installare la libreria OmniBot, individua la cartella Librerie Arduino (di solito in Documenti>Arduino>Librerie) e crea una nuova cartella denominata OmniBot. Incolla i file OmniBot.h, OmniBot.cpp e keywords.txt in questa nuova cartella. Chiudi e riavvia l'IDE Arduino per completare l'installazione. Se hai avuto successo, ora dovresti vedere la libreria OmniBot navigando su Schizzo > Includi libreria, nell'IDE.

Una volta installate le librerie, è sufficiente collegare Arduino Uno, scegliere la scheda corretta in Strumenti > Scheda: > Arduino/Genuino Uno, selezionare la porta COM attiva, quindi caricare lo sketch!

Passaggio 4: preparare il ricevitore del robot

Per questo passaggio avrai bisogno di:

• saldatore e saldatore
• pinza tagliafili
• spelafili
• Arduino Uno
• Modulo ricevitore IBus (preferibilmente quello fornito con il trasmettitore consigliato ma potrebbero funzionare altri ricevitori iBus)

1. Inizia individuando i cavi di intestazione forniti con il modulo ricevitore. Dovrebbe essere un filo di quattro. Il filo giallo corrispondente a PPM sul nostro modulo non è necessario e può essere rimosso o tagliato dal mazzo di intestazione.
2. Tagliare la singola testata femmina dall'estremità dei fili e togliere circa 1 cm di isolamento.
3. Suggerimento professionale: attorcigliare il filo a trefolo esposto per evitare lo sfilacciamento e saldare le estremità con la saldatura.
4. Individua i fori Gnd, Vcc e Rx disponibili sul tuo Arduino. (se si utilizza l'Arduino consigliato, possono essere trovati tutti vicini l'uno all'altro appena sotto i pin ICSP.)
5. Inserire i fili stagnati attraverso i rispettivi fori e saldare sul retro. Bianco a RX, rosso a 5V, nero a GND.
6. Tagliare il filo rimanente sul retro per evitare cortocircuiti.
7. Collegare l'intestazione quad femmina nel modulo ricevitore rosso a VCC, nero a GND e bianco a S. BUS
8. Inserisci il modulo ricevitore nell'Arduino. Ho scoperto che il mio si adatta perfettamente tra i condensatori e il cristallo tramite la porta USB.

Passaggio 5: preparazione dello scudo del driver del motore

Per questo passaggio avrai bisogno di:

• Un paio di tronchesi o coltelli a filo.
• Un piccolo cacciavite a testa piatta o Phillips (a seconda dei blocchi terminali dello schermo del motore)
• Sette (7) adattatori per cavi JST femmina.

1. Tentativo di premere lo scudo del motore sull'Arduino con il ricevitore inserito in mezzo.
2. Se i pin dello schermo del motore non premono completamente nei pin femmina Arduino, potrebbero esserci dei pin lunghi sul lato inferiore dello schermo del motore che colpiscono il ricevitore impedendo ciò. Questi possono essere tagliati con tronchesi o coltelli a coltello come mostrato nell'immagine 2.
3. Quando l'Arduino, il Motor Shield, il sandwich del ricevitore è stato realizzato (chiamiamolo "stack"), iniziare ad avvitare gli adattatori del cavo JST alle morsettiere come mostrano le immagini. I fili rossi dei cavi sono tutti all'estremità della maggior parte delle posizioni delle morsettiere e i fili neri sono al centro. (notare che i terminali M1 e M2 sullo schermo dovrebbero avere due cavi JST ciascuno, M3 e M4 dovrebbero averne uno ciascuno, il terminale della batteria dovrebbe averne uno)
4. Prestare molta attenzione al terminale della batteria sullo scudo del motore. Collegare un cavo JST a questo nel modo sbagliato può friggere il tuo stack quando una batteria è collegata. Ricorda, il rosso va a M+, il nero va a GND.
5. Assicurarsi che ci sia un ponticello giallo che collega i pin "PWR" a destra della morsettiera della batteria. Ciò fornisce alimentazione alle parti inferiori dello stack.
6. Suggerimento professionale: quando tutti i cavi sono avvitati, dare a ciascun filo una leggera trazione per assicurarsi che sia fissato bene e non cada.

Mentre eravamo qui, lascia che ti dica a cosa si riferiscono questi connettori. Le morsettiere M1 e M2 (ciascuna è un set di due prese individuali) sono per i motori di azionamento destro e sinistro del robot, rispettivamente. C'è una quinta presa al centro della fila che credo sia collegata a terra e, per i nostri scopi, non verrà utilizzata. Le morsettiere M3 e M4 saranno "Motori ausiliari" che sono suddivisi nella parte anteriore dell'OmniBot per qualsiasi funzionalità generale del motore di cui hai bisogno. Il motore ausiliario M3 può essere impostato tra 0% e 100% di velocità di rotazione in una direzione ed è controllato dal movimento su e giù del joystick sinistro. Il motore M4 può ruotare al 100% in senso orario e antiorario controllato dai joystick sinistro e destro. Questo asse del joystick ha una molla di "ritorno al centro" che imposterà naturalmente la velocità dei motori allo 0%.

Passaggio 6: montaggio dello stack Arduino sulla sezione inferiore dello chassis

Per questo passaggio avrai bisogno di:

• Lo stack completato dai passaggi precedenti.
• La sezione inferiore del telaio stampata in 3D
• Due (2) viti M3 da 6 mm
• Una chiave a brugola/chiave o un cacciavite esagonale lungo.

1. Disporre i connettori JST in modo che i fili dalla morsettiera M1 raggiungano il lato destro, i fili dalla morsettiera M2 arrivino al lato sinistro e i fili dalla morsettiera M3 e M4 si avvolgano sotto la pila in avanti. (l'antenna del ricevitore può essere inserita anche sotto lo stack)
2. Assicurandosi che il logo JST sia rivolto verso l'alto sul corpo del connettore rosso, inserire a pressione le teste del connettore JST nelle rispettive prese sulla sezione inferiore stampata. L'ordine dei cavi sul lato destro non ha importanza poiché entrambi vanno alla morsettiera M1. Lo stesso vale per i connettori sul lato sinistro della morsettiera M2.
3. I cavi M3 e M4 dovrebbero passare direttamente sotto la pila e collegarsi alla presa a cui si trovano a lato.
4. Usando una chiave a brugola e viti M3, avvitare la pila ai distanziatori delle viti della sezione inferiore. Potrebbe essere utile trovare una vite diabolica con un diametro della testa più piccolo poiché una delle viti probabilmente morderà l'intestazione femmina dell'Arduino. Non preoccuparti di danneggiare questa intestazione poiché non la utilizziamo per nulla.
5. Riponi tutti i cavi allentati sotto la pila, ove possibile, per ridurre l'ingombro.

Passaggio 7: installazione e saldatura nell'interruttore di alimentazione

Per questo passaggio avrai bisogno di:

• Un saldatore e un po' di saldatura
• pinza tagliafili
• spelafili
• Interruttore a bilanciere da 13,5 mm x 9 mm

1. Spingere l'interruttore a bilanciere nel suo foro dal lato inferiore della sezione inferiore finché non scatta in posizione. Assicurarsi che | il simbolo è rivolto verso la parte anteriore e il simbolo 0 è rivolto verso il retro verso l'alloggiamento della batteria.
2. Allungare il filo JST nero dal terminale della batteria al terminale dell'interruttore e tagliarlo assicurandosi che ci sia abbastanza filo nero in esecuzione dal terminale GND per raggiungere comodamente il terminale dell'interruttore.
3. Spellare e stagnare entrambe le estremità del filo tagliato.
4. Saldare ciascuna estremità tagliata del filo nero a ciascun terminale dell'interruttore come mostrato nelle immagini. (fai attenzione a non tenere il saldatore sul terminale dell'interruttore troppo a lungo poiché il calore può facilmente trasferirsi e iniziare a fondere il corpo di plastica dell'interruttore!)
5. Avvolgere l'estremità del connettore del cavo del terminale della batteria sulla tacca dell'alloggiamento della batteria verso lo sportello della batteria.

Passaggio 8: chiusura del telaio

Per questo passaggio avrai bisogno di:

• Chiave a brugola o cacciavite a testa esagonale.
• Quattro (4) viti a testa svasata M3 da 6 mm

1. Posiziona con attenzione la sezione superiore stampata sulla sezione inferiore assicurandoti che ora il filo venga pizzicato tra le due sezioni. Se necessario, torna indietro e infila dell'altro filo sotto la pila per toglierli di mezzo.
2. Avvitare tutte e quattro le viti dal basso. Suggerimento professionale: avvitare tutti per la maggior parte prima di avvitarli completamente. Questo aiuta anche la pressione sulle parti stampate. Stringere ogni vite sempre di più, alternando gli angoli fino a quando tutte le viti non sono a filo.

Passaggio 9: costruire i motori a connessione rapida

Per questo passaggio avrai bisogno di:

• Quattro (4) motoriduttori TT
• Quattro (4) cavi connettore JST maschio
• Un saldatore e un po' di saldatura
• Pistola per colla a caldo e colla sono fortemente consigliate ma non necessarie

1. Saldare un cavo connettore JST maschio al motore TT nello stesso modo mostrato nelle immagini. Suggerimento pro: poiché questi motori guidano sia in senso orario che antiorario, la polarità dei fili non ha importanza, ma è necessario garantire l'uniformità su tutti i motori in modo che funzionino tutti allo stesso modo quando sono collegati. (ad es. i fili neri ora dovrebbero essere gli stessi che hai saldato su ogni motore!)
2. Suggerimento: aggiungi un po' di colla a caldo sul giunto di saldatura di questi motori per aumentarne notevolmente la durata! Questi motori hanno linguette di rame un po 'fragili a cui dovresti saldare e se si piegano troppo possono affaticare lo stress e spezzarsi rendendo il tuo motore inutile. La colla a caldo impedisce che si pieghi!
3. Quando si collega il motore all'OmniBot, i due contatti metallici devono essere rivolti verso l'alto. Possono essere un po' difficili da collegare le prime volte perché la sezione inferiore del telaio può schiacciare un po' i connettori JST femmina.

Passaggio 10: il tuo primo OmniBot

Per questo passaggio avrai bisogno di:

• Alcuni motori TT a connessione rapida con ruote
• È preferibile il nastro adesivo doppio sul retro, ma puoi anche usare la colla a caldo o il nastro normale.
• Il controller del tuo trasmettitore
• Una batteria (da 7V a 12V funzionerà, ma preferibilmente le batterie Lipo 2S 7.4V nell'elenco dei materiali)

Per prima cosa apri l'alloggiamento della batteria usando una chiave a brugola o un piccolo cacciavite, collega la batteria e richiudila. Dopodiché, non ci sono davvero altre regole per la costruzione se non: i motori di azionamento di sinistra vengono collegati sul lato sinistro, i motori di azionamento di destra vengono collegati sul lato destro e il filo marrone/posteriore dei servomotori è rivolto lontano da l'OmniBot. A parte questo, fallo tuo!

Puoi scorrere le mie foto per avere un'idea di come ho costruito la mia. Consiglierei anche di utilizzare materiali da costruzione come bastoncini per ghiaccioli, colla a caldo e cartone per altri componenti della carrozzeria o di estendere le dimensioni del telaio.

Passaggio 11: controllo dell'OmniBot

Per questo passaggio avrai bisogno di:

• Il tuo OmniBot finito
• Il tuo controller

Non posso raccomandare abbastanza il trasmettitore Turnigy Evo di Hobby King. È un ottimo trasmettitore digitale a 2,4 GHz con salto di frequenza automatico e molte fantastiche funzioni tra cui un touchscreen! È quello che usiamo alla Bolts and Bytes Maker Academy e ci ha servito bene. Se lo stai utilizzando anche tu, assicurati di eseguire un aggiornamento del firmware in modo da utilizzare il firmware più recente. Un link per questo può essere trovato sulla pagina del prodotto su Hobby King.

Per far muovere il tuo OmniBot, fai clic sulla casella degli strumenti sul controller Turnigy Evo e tocca RX Bind, quindi spegni e riaccendi l'OmniBot dall'interruttore. Il controller dovrebbe emettere un suono per indicare che si è connesso al ricevitore all'interno dell'OmniBot.

Ora guida! Tutto il codice dovrebbe funzionare senza problemi.

Scoprirai che le funzioni del controller Turnigy Evo controllano l'OmniBot nei seguenti modi:

• Levetta destra Verticale e Orizzontale > Porte sinistre (2) e porte destre (2) degli OmniBot per i motori di azionamento.
• Levetta sinistra orizzontale > Porta motore anteriore 1, velocità motore da -100% a 100% e porta servo 1
• Levetta sinistra verticale > Porta motore anteriore 2, velocità motore da 0% a 100% e porta servo 2
• Manopola centrale > Regola la velocità massima dell'unità OmniBot
• Interruttore centrale > Cambia schema di missaggio dell'unità quando si tira indietro la levetta destra (c'è molto da disimballare lì poiché il missaggio dell'unità è un argomento complesso, salverò una spiegazione se qualcuno lo vuole davvero!)
• Switch sinistro > UP: consente il controllo dei motori anteriori e dei servomotori, MID: consente il controllo dei soli servomotori, DOWN: consente il controllo dei soli motori anteriori. (questo è utile se hai bisogno di un servo per muoverti ma non di un motore anteriore allo stesso tempo)
• Interruttore destro > attualmente inutilizzato

Troverai anche funzionalità nel menu del controller per "endpoint", "reverse" e "trim", ma c'è molto da dire su ciascuno di questi e li lascerò per un'altra guida. Se sei interessato a qualcuno di questi, una ricerca su YouTube su questi termini dovrebbe rivelare dozzine di video utili.

Il tuo tutto fatto

Se sei arrivato fin qui, congratulazioni, so che è stato lungo.

Non vedo l'ora di vedere cosa fa la community con OmniBot. Certamente non vedo l'ora di rispondere a qualsiasi domanda e mi piacerebbe sentire qualsiasi feedback. Resta sintonizzato per una versione più leggera di OmniBot in una futura guida Instructables!