Costruzione di Sumobot da 1 kg: 6 passaggi

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

Questo Instructable ti guiderà attraverso il processo di progettazione e costruzione di un sumobot da 1 chilogrammo.

Ma prima, un po' di background sul perché ho deciso di scrivere questo. Stavo per riparare il mio vecchio sumobot per una competizione quando mi sono reso conto che non avevo mai creato un Instructable su come creare un sumobot. Sono stato tranquillo in Instructables nell'ultimo anno, quindi ho deciso che sarei tornato con questo Instructable su come costruire un sumobot da 1 kg.

Prima di tutto, molti di voi si starebbero chiedendo: cos'è un sumobot?

Fondamentalmente, un sumobot è un tipo di robot utilizzato nelle competizioni di sumobot o robot-sumo. Come suggerisce il nome, l'obiettivo è quello di spingersi l'un l'altro fuori da un ring, simile al sumo wrestling. Il sumobot stesso è progettato con l'unico scopo di spingere un altro sumobot fuori dal ring. Il sumobot in questo Instructable è di 1 chilogrammo. Esistono, tuttavia, altre classi di peso come 500 grammi e 3 chilogrammi.

Competenze necessarie:

• Familiarità con CAD (Computer Aided Design)
• saldatura
• Programmazione in Arduino

Non sono necessarie molte competenze per questo progetto. Il semplice fatto di essere a proprio agio con CAD, saldatura e programmazione fa molto. Non lasciarti scoraggiare da quanto sia complicato il design assistito da computer. Autodesk fornisce tutorial completi gratuiti sul proprio software (io uso Fusion 360) ed è estremamente utile per un principiante che impara le basi. Per me, ciò che è più importante è la volontà e la disponibilità ad imparare e, naturalmente, a divertirsi lungo il percorso.

Con questo, iniziamo.

P. S. Sto anche partecipando a questo Instructable nel concorso Make it Move. Se trovi fantastico questo Instructable, vota anche per me. (Voglio la t-shirt; sembra davvero fantastica:))

Passaggio 1: elenco delle parti

Elenco delle parti:

Foglio di alluminio 6061 da 0,090" - 12" x 12" (o qualsiasi foglio di alluminio da 0,090"/2,2 mm che può essere lavorato a CNC. Ho scelto 6061 poiché sarebbe stato utilizzato per il corpo principale e 6061 ha una discreta quantità di forza)

Foglio di alluminio da 0,5 mm - 12 "x 12" (Qualsiasi lega funzionerebbe; questo è solo per il coperchio superiore e la lama. Ho usato scarti di alluminio di ricambio)

Foglio di alluminio da 5 mm (di nuovo, qualsiasi lega funzionerebbe. I miei erano scarti di alluminio 7075.)

Motore a coppia elevata 2 x 12 V CC (funzionerà qualsiasi motore a coppia elevata, come questo di Amazon.)

2 x cerchioni (di nuovo, qualsiasi cerchione funzionerebbe, a seconda del tuo motore. Se hai un albero motore da 5 mm, queste ruote funzioneranno bene. Le mie sono in realtà alcune vecchie ruote in silicone che avevo)

4 sensori di distanza IR (uso sensori di distanza IR Sharp, che possono essere acquistati da più negozi, come questo da Pololu e questo da Sparkfun.)

2 sensori IR (ne ho presi di nuovo qui da Sparkfun.)

1 Scheda microcontrollore (uso un ATX2 solo perché è richiesto. Un normale Arduino Uno sarebbe effettivamente migliore per la sua facilità d'uso).

1 batteria ai polimeri di litio 3S (LiPo. I LiPo 3S sono 12 volt. Una capacità compresa tra 800 e 1400 mAh funzionerebbe.)

1 Driver del motore (Di nuovo, questo dipende da quanta potenza può assorbire il tuo motore. Questo va direttamente sopra un Arduino Uno e può fornire fino a 5 A di corrente.)

Fili, cavi e connettori (per collegare i sensori alla scheda e per interfacciarsi con un laptop.)

Viti e dadi M3

epossidico

Cartone

Laptop (per programmare la scheda)

Strumenti come forbici, spellafili e saldatore.

Passaggio 2: assemblaggio del telaio

Ho utilizzato Fusion 360, un software CAD/CAM 3D tutto in uno basato su cloud, per progettare lo chassis. Autodesk offre bellissimi tutorial qui. Ho imparato principalmente guardando i video e poi provando a farli da solo. Non cercherò di insegnarti come usare Fusion 360; Lascerò che i professionisti facciano le loro cose.

Il design stesso è composto da una base principale, una lama, un coperchio superiore, due staffe del motore e due (o quattro) supporti stampati in 3D. La base principale è in alluminio da 2,2 mm, le staffe del motore sono in alluminio da 5 mm, la lama è in alluminio da 0,5 mm, mentre il coperchio superiore può essere in alluminio da 0,5 mm o cartone normale. Ho usato il cartone perché l'alluminio pesa un paio di grammi in più, ed ero oltre il limite di 1 chilogrammo di 10 grammi. Le bretelle stampate in 3D, d'altra parte, sono stampate con ABS, su un riempimento del 50%.

I progetti che richiedevano l'alluminio sono stati esportati in file.dxf e inviati a un'azienda locale di taglio laser nelle Filippine. Le parti stampate in 3D nel frattempo sono state esportate in STL e nuovamente inviate a una società di stampa 3D locale.

Disclaimer: ho riutilizzato un mio vecchio sumobot che non funziona più ma utilizza questo design, quindi alcune parti sono già assemblate nelle foto. Tuttavia, ti guiderò attraverso il processo di assemblaggio di tutti i pezzi.

Una volta che le parti sono state tagliate, puoi iniziare con il coperchio superiore, il supporto e la lama o la staffa del motore.

Il coperchio superiore nel design è realizzato in alluminio, ma a causa di restrizioni di peso ho usato il cartone. Ho tagliato il cartone nelle stesse specifiche del design.

Il supporto stampato in 3D è fissato davanti tramite viti e viene utilizzato per sostenere letteralmente la lama. La lama è attaccata alla base con resina epossidica. I fori per le viti nella lama e la base principale vengono utilizzati per guidare il posizionamento e assicurarsi che sia accuratamente unito. Ci sono fori circolari sulla base principale che puoi riempire con resina epossidica per attaccare la lama alla base principale. L'ampia superficie dei fori consente alla resina epossidica di afferrare meglio la lama ed evitare che si strappi dalla base. Il sensore IR può anche essere incollato alla parte inferiore della lama utilizzando resina epossidica, proprio come nelle foto. Assicurarsi che la parte inferiore del sensore sia perpendicolare al pavimento.

Per montare il motore sulla base, avvitare prima il motore nella staffa del motore. Tuttavia, è necessario prima saldare i fili al motore, poiché i cavi sono sul retro del motore e sarebbe difficile raggiungerli una volta fissati alla base. Il motore si allinea con la staffa del motore ed è sostenuto da viti. Cioè, se hai il motore che ho incluso nell'elenco delle parti. In caso contrario, puoi modificare il design per adattarlo al tuo motore. A questo punto puoi anche attaccare il cerchione al motore. La staffa del motore si avvita quindi sui fori posteriori della base principale.

Se stai usando un driver del motore che non può andare sopra l'Arduino, o per qualsiasi motivo il driver del motore deve avere una propria area, c'è spazio tra i motori e la lama per questo. Questo spazio è riservato alla batteria lipo e al driver del motore, nel caso in cui sia necessario lo spazio aggiuntivo. Poiché stiamo già lavorando anche sulla parte inferiore del robot, e sarebbe difficile accedervi in seguito una volta fissato il coperchio superiore, è possibile posizionare il driver del motore tra la lama e i motori, proprio come nelle foto. Il nastro biadesivo può aiutare ad attaccarlo alla base.

Passaggio 3: elettronica

I prossimi sono l'elettronica, come i sensori, il driver del motore e la scheda.

Se, di nuovo, stai usando un driver del motore che non va su un Arduino, inizia a collegare i fili necessari per interfacciarlo con il microcontrollore. Per il mio driver del motore, tutto ciò di cui ho bisogno è un cavo di segnale (blu) e di terra (nero). Dipende dal conducente stesso. Ciò di cui hanno bisogno tutti i driver sono i cavi per il collegamento alla batteria o alla fonte di alimentazione. I cavi collegati al mio XT-60 (lo stesso connettore della maggior parte delle batterie lipo) erano troppo spessi, quindi ho dovuto tagliarli per adattarli ai blocchi connettori stretti.

Il mio microcontrollore condivide anche la stessa fonte di alimentazione dei driver del motore, quindi ho dovuto saldare i fili direttamente ai cavi del connettore XT-60 sui driver del motore.

Gli stessi sensori di distanza IR potrebbero dover avere dei pin di intestazione saldati su di essi, a seconda del sensore che si ottiene. Di solito ne includono alcuni nel pacchetto se li acquisti, quindi basta saldarli secondo necessità.

Potrebbe anche essere necessario saldare i fili insieme per collegare il microcontrollore ai sensori, proprio come me. Il sensore ha il proprio connettore; alcuni usano JST, mentre altri usano intestazioni servo. Con un normale Arduino, puoi attaccare cavi jumper ad Arduino e quindi saldare l'altra estremità del cavo al cavo che esce dal sensore. Il processo funziona allo stesso modo con altri microcontrollori. I fili provenienti dal microcontrollore sono saldati ai fili provenienti dal sensore.

Passaggio 4: mettere insieme tutte le parti

I sensori e il microcontrollore vanno sulla piastra superiore. Ho montato i sensori di distanza IR su un mucchio di cartone per sollevarlo sopra il microcontrollore, poiché i fili dietro il sensore si scontrano con il microcontrollore. Nota come ci sono solo tre sensori nella foto. Solo all'ultimo minuto ho deciso di aggiungere un quarto sensore di distanza sul retro del robot. Sfortunatamente, non c'era più spazio quindi ho dovuto montarlo sulla base principale stessa, proprio dietro i motori.

Il microcontrollore viene quindi fissato alla piastra superiore. Niente di troppo difficile; Ho solo fatto dei buchi nel cartone e ho avvitato l'intera tavola sulla piastra superiore. Se stai usando l'alluminio, un trapano a mano sarebbe d'obbligo.

Dopo aver fissato tutto sulla piastra superiore, utilizzare del nastro biadesivo per attaccarlo alla parte superiore dei motori.

A questo punto, puoi iniziare a collegare insieme tutta l'elettronica, ad esempio collegando i sensori e il driver del motore al microcontrollore. Se stai usando il driver del motore che si attacca alla parte superiore dell'Arduino, nessun problema per te. In caso contrario, dovrai collegarlo secondo le specifiche del driver alla scheda, proprio come ho fatto io.

Una volta che tutto è cablato, posiziona il lipo nello spazio inferiore tra i motori e la lama, quindi accendi il microcontrollore e i driver per vederlo accendersi per la prima volta.

Passaggio 5: programmazione

Una volta che tutto è assemblato, c'è un'ultima cosa da fare: programmare il tuo robot.

La programmazione del tuo robot dipende dalla strategia che desideri. Suppongo che tu sia competente nella programmazione, perché il mio driver del motore utilizza la comunicazione seriale (UART) e quindi il mio programma non funzionerà per altri driver del motore. Dopotutto, non esiste una taglia unica nella programmazione.

Per aiutarti, ecco un diagramma di flusso di base del mio programma.

se c'è qualcuno molto vicino davanti, vai a piena potenza se il sensore di colore sinistro o destro rileva una linea bianca, torna indietro e poi girati se il sensore di distanza sinistro o destro rileva qualcosa, gira in quella direzione se il sensore posteriore rileva qualcosa, gira in quella direzione se qualcuno è molto avanti, vai avanti altrimenti, continua ad andare avanti

Ecco l'intero programma se sei curioso:

#includere

// A5 - sensore di colore sinistro // A4 - sensore di colore destro // A6 - sensore di distanza posteriore // A2 - sensore di distanza sinistro // A3 - sensore di distanza destro // A1 - sensore di distanza anteriore // motore 1 - destro // motore 2 - setup vuoto sinistro() { uart1_set_baud(9600); Serial1.write(64);Serial1.write(192); OK(); bip(2); setTextColor(GLCD_BLUE); glcd(1, 0, "Inizializzato"); ritardo (4900); }

ciclo vuoto() {

int frontDistanceValue = analogRead (A1); int leftDistanceValue = analogRead (A2); int rightDistanceValue = analogRead (A3); int rearDistanceValue = analogRead (A6); int leftColorValue = digitalRead (A5); int rightColorValue = digitalRead (A4); if (frontDistanceValue > 250) { // qualcuno proprio davanti, potenza massima Serial1.write(127); Serial1.write(128); } else if (leftColorValue == 0) { // bordo toccato // reverse Serial1.write(1); Serial1.write(255); ritardo (400); Serial1.write(1); Serial1.write(128); ritardo(300); } else if (rightColorValue == 0) { // bordo toccato // reverse Serial1.write(1); Serial1.write(255); ritardo (400); Serial1.write(127); Serial1.write(255); ritardo(300); } else if (frontDistanceValue > 230) { // un po' lontano front Serial1.write(127); Serial1.write(128); } else if (leftDistanceValue > 250) { // gira a sinistra Serial1.write(127); Serial1.write(255); ritardo(450); } else if (rightDistanceValue > 250) { // gira a destra Serial1.write(1); Serial1.write(128); ritardo(450); } else if (rearDistanceValue > 150) { // near back Serial1.write(1); Serial1.write(128); ritardo(1050); } else if (frontDistanceValue > 180) { // lontano davanti Serial1.write(127); Serial1.write(128); } else { Serial1.write(100); Serial1.write(155); } }

Passaggio 6: foto

Sono mostrate alcune foto del sumobot finito.

Spero che tu abbia imparato qualcosa da questo istruibile. Se ti piace questa guida, vota per me nel concorso Make it Move. In caso contrario, sarò lieto di correggere tutto ciò che può migliorare questa guida.

Buon apprendimento!