Un robot istruibile con molte funzioni: 8 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Ciao amici, in questo tutorial presenterò un fantastico robot che può svolgere i seguenti compiti:

1- Può muoversi e il controllo dei suoi movimenti avviene tramite Bluetooth

2- Può fare la pulizia come un aspirapolvere

3- Può riprodurre brani tramite Bluetooth

4- Può cambiare gli stati dei suoi occhi e della sua bocca con Arduino

5- Ha un LED lampeggiante

6- Il suo sopracciglio e il margine della sua gonna sono fatti di strip LED

Quindi questo istruttore unico è un'ottima classe per coloro che desiderano un robot semplice ma multifunzionale.

Devo aggiungere che molte funzionalità di questo robot sono prese da articoli nel sito Instructables e ne prendo atto citando l'articolo in ogni sezione pertinente.

Passaggio 1: dimensioni e caratteristiche

1- Dimensioni generali del robot:

-Le dimensioni della base: 50*50 cm, altezza da terra 20 cm comprese le ruote

- La dimensione delle ruote: diametro delle ruote anteriori: 5 cm, ruote posteriori 12 cm

- Le dimensioni del serbatoio dell'aspirapolvere: 20 * 20 * 15 cm

- I diametri dei tubi: 35 mm

- Le dimensioni del vano batteria: 20 * 20 * 15 cm

- Le dimensioni del robot Istructables: 45 * 65 * 20 cm

Caratteristiche:

- movimento di due motori che ruotano le ruote posteriori e due ruote anteriori senza alimentazione, la rotazione dei motori è controllata da un'unità controllata da Bluetooth e da un software installabile su smartphone.

- Funzione aspirapolvere con interruttore

- Strisce LED lampeggianti con colori rosso e blu

- Cambiare gli stati di occhi e bocca ogni 10 secondi

- Le sopracciglia e il margine della gonna del LED rosso del robot con luce costante possono essere accesi e spenti

- Altoparlanti Bluetooth attivati e disattivati sul corpo del robot e possono essere azionati dallo smartphone Android tramite Bluetooth.

Passaggio 2: Distinta materiali, moduli e componenti

I materiali, i moduli e i componenti utilizzati in questo robot sono i seguenti:

1- Due Motoriduttori ZGA28 (Fig. 1):

Modello - ZGA28RO (RPM) 50, produttore: ZHENG, diametro dell'albero: 4 mm, tensione: 12 V, lunghezza dell'albero 11,80 mm, corrente a vuoto: 0,45 A, diametro del cambio: 27,90 mm, max. coppia: 1,7 kg.cm, altezza cambio: 62,5 mm, coppia costante: 1,7 kg.cm, lunghezza: 83 mm, rapporto di velocità: 174, diametro: 27,67 mm

2- Un driver Bluetooth per motori robot (Fig. 2):

BlueCar v1.00 dotato di modulo Bluetooth HC-O5 (Fig 3)

Un software Android chiamato BlueCar v1.00 può essere installato negli smartphone Android e controllare semplicemente i movimenti dei motori.

Il software Android è mostrato nelle figure (4-1, 4-2, 4-3, 4-4, 4-5) e può essere scaricato

3- Una batteria al piombo da 12 V, 4,5 A-h (Fig.5)

4- Due staffe motore 28 * 23 * 32 mm (Fig. 6, Fig 7)

5- Due giunti motore 10*10*(4-6) mm (Fig. 8)

6- Due alberi motore diametro 6 mm * lunghezza 100 mm

7- Due ruote motrici posteriori di diametro 12 cm ciascuna (Fig 9)

8- Due ruote anteriori di diametro 5 cm ciascuna (Fig. 10)

9- Un foglio quadrato di PC (policarbonato) da 50 cm * 50 cm con uno spessore di 6 mm

10- Il condotto elettrico in PVC viene utilizzato per rinforzare e incorniciare la base le dimensioni sono 3*3 cm

11- Tubo in PVC con diametro 35 mm per tubi aspirapolvere (incluso gomito)

12- Il serbatoio o il contenitore dell'aspirapolvere è un contenitore di plastica che avevo nei miei scarti con le dimensioni di 20* 20* 15 cm

13 - Motoventilatore aspirapolvere, motore 12 V con un ventilatore centrifugo direttamente accoppiato ad esso

14- Sei interruttori a bilanciere

15- Un modulo Arduino Uno

16- Un modulo amplificatore verde PAM8403

www.win-source.net/en/search?q=PAM8403

17- Due altoparlanti, ciascuno da 8 Ohm, 3 W

18- Cinque moduli a matrice di punti 8*8 con chip Max7219 e connettore SPI (Fig. 12)

www.win-source.net/en/search?q=Max7219

19- Due transistor di potenza 7805

20- due diodi 1N4004

www.win-source.net/en/search?q=1N4004

21- Due condensatori 3.3 uF

22- Due condensatori 100 uF

23- Due transistor BC547

www.win-source.net/en/search?q=BC547

24- Due resistenze 100Ohm

25- Due resistori da 100 kOhm

26- Due condensatori 10 uF

27- Tre tavole di progetto 6*4 cm

28- Basta fili per breadboard e fili unipolari da 1 mm

29- Un connettore USB femmina (ho usato un hub USB bruciato e ne ho preso uno USB femmina!)

30- Un ricevitore Bluetooth BT163

31- Condotto elettrico in PVC 1*1 cm

32- Viti

33- Otto terminali di bordo

Passaggio 3: strumenti necessari

1- taglierina

2- Sega a mano

3- Saldatore

4- pinze

5- Tagliafili

6- Piccolo trapano con teste diverse (punte - smerigliatrici, frese)

7- Righello

8- Saldare

9- super colla

10- cacciaviti di piccole e medie dimensioni

Passaggio 4: dimensionamento dei motori di azionamento

Per dimensionare i motori di azionamento ho utilizzato uno strumento di dimensionamento degli azionamenti nel seguente sito:

www.robotshop.com/blog/en/drive-motor-sizin…

Le basi sono le seguenti:

Lo strumento di dimensionamento del motore di azionamento ha lo scopo di dare un'idea del tipo di motore di azionamento richiesto per il tuo robot specifico prendendo valori noti e calcolando i valori richiesti durante la ricerca di un motore. I motori CC sono generalmente utilizzati per i sistemi di azionamento a rotazione continua, sebbene possano essere utilizzati anche per la rotazione parziale (angolo ad angolo). Sono disponibili in una varietà quasi infinita di velocità e coppie per soddisfare qualsiasi esigenza. Senza un riduttore, i motori DC girano molto velocemente (migliaia di giri al minuto (rpm)), ma hanno poca coppia. Per ottenere un feedback dell'angolo o della velocità del motore, considerare un motore con un'opzione encoder. I motoriduttori sono essenzialmente motori CC con un riduttore aggiunto. L'aggiunta di una riduzione riduce la velocità e aumenta la coppia. Ad esempio, un motore CC senza carico potrebbe girare a 12000 giri/min e fornire una coppia di 0,1 kg-cm. Viene aggiunto un geardown 225:1 per ridurre proporzionalmente la velocità e aumentare la coppia: 12000 rpm / 225 = 53,3 rpm e 0,1 x 225 = 22,5 kg-cm. Il motore sarà ora in grado di spostare un peso significativamente maggiore a una velocità più ragionevole. Se non sei sicuro di quale valore inserire, prova a fare una buona ipotesi "istruita". Fare clic su ciascun collegamento per ulteriori spiegazioni sull'effetto di ciascun valore di input. Ti invitiamo anche a guardare il Tutorial sul dimensionamento del motore di azionamento, dove troverai tutte le equazioni utilizzate in questo strumento complete di spiegazioni.

Pertanto i miei input agli strumenti sono mostrati in Fig. 1

E le uscite sono mostrate in Fig.2

I motivi della mia selezione di input sono stati, in primo luogo la disponibilità e in secondo luogo il prezzo, quindi ho dovuto adattare il mio design a ciò che era disponibile e quindi ho dovuto fare molti compromessi tra cui angolo di inclinazione, velocità e RPM., quindi nonostante il valore di 80 RPM che lo strumento proposto, ho selezionato un motore con 50 RPM.

È possibile trovare molti siti in Internet che sono assegnati alla selezione dei motori nel seguente sito c'è un'ottima guida in formato pdf che fornisce preziosi suggerimenti sulla selezione dei motori dei robot mobili:

www.servomagazine.com/uploads/issue_downloa…

Passaggio 5: come realizzare parti meccaniche

La realizzazione delle parti meccaniche può essere eseguita in fasi come segue:

1- Realizzazione della base: tagliando un 50*50 cm di un foglio di PC (policarbonato) di 6 mm di spessore e utilizzando 3*3 condotti elettrici per rinforzarlo sia come un rettangolo che come due traverse per una migliore resistenza.

2- Fissare al basamento due parti verticali dei condotti elettrici e renderlo sufficientemente robusto per le ruote motrici, realizzare un vano per l'azionamento dei motori e fissare il tutto al basamento con viti per realizzare una struttura rigida portante e portante delle ruote.

3- Collegare i cavi abbastanza lunghi ai motori e saldarli e collegare i motori tramite staffe al vano motore.

4- collegare le ruote agli alberi tramite viti e incollaggio per rendere questi assemblaggi abbastanza resistenti da sopportare il carico e la velocità, e dopo aver inserito gli alberi nei fori previsti nelle parti verticali (vedi punto 2) e l'aggiunta di due rondelle di plastica su entrambi i lati per rendere un cuscinetto per la rotazione dell'albero, collegare gli alberi agli accoppiamenti del motore e utilizzare le viti di fissaggio per creare una connessione forte, altrimenti gli alberi possono sganciarsi dai motori e complicarsi la vita. L'allineamento dei motori è importante e richiede un'attività attenta e accurata e una pazienza sufficiente per rendere l'azionamento robusto e libero di muoversi.

5- Collegando le ruote anteriori (nel mio caso una specie di rulli usati nelle sedie mobili) alla base piccola e avvitando la loro base a tubi verticali in PVC da 35 mm, in modo da farle ruotare liberamente senza alcun impedimento e presa, è meglio usare un po' di olio di silicone per tutte le ruote con fori portanti e sulle ruote di rotolamento per farle girare liberamente con velocità.

6- Collegamento del vano batteria che è realizzato con lastre di policarbonato e avvitamento del vano alla base e inserimento della batteria all'interno del vano pronto per i successivi collegamenti.

7- Collegando il serbatoio dell'aspirapolvere alla base tramite colla e viti e fissando i tubi ad esso, ho utilizzato un gomito e ho realizzato un raccordo a T tramite tubi, che sono stati tagliati opportunamente per essere utilizzati come presa di aspirazione dell'aspirapolvere. Collegando anche il gruppo motore-ventola per l'aspirapolvere (i terminali del motore dovrebbero essere collegati a fili abbastanza lunghi per lavori successivi anche i fili sarebbero di almeno 0,5 mm^2 per un elevato assorbimento di corrente dal motore dell'aspirapolvere) alla parte superiore del carro armato.

8- In questo passaggio il robot delle istruzioni verrà tagliato da un foglio di policarbonato (spessore 6 mm) e collegato alla base in modo tale che il serbatoio dell'aspirapolvere si trovi al suo interno e la testa del robot a cui è assegnato il cubo 20*20*20 ai componenti elettronici e ai moduli. tre fori per gli interruttori a bilanciere dovrebbero essere realizzati nel corpo anteriore del robot.

Passaggio 6: come realizzare parti elettroniche:

Per realizzare le parti elettroniche i passaggi sono i seguenti:

1- Fare lampeggiare il LED

Il circuito e i componenti di questa parte sono presi esattamente dal mio precedente istruibile come segue:

www.instructables.com/id/Amplifier-With-Bl…

2- Realizzare la matrice di punti LED per lo stato di occhi e bocca:

Tutto ciò che ho fatto in questo passaggio è stato preso dal seguente istruibile:

www.instructables.com/id/Controlling-a-LED…

tranne che ne ho cambiato il software e invece di controllarlo tramite il monitor seriale, ho aggiunto dei codici per cambiare lo stato di occhi e bocca ogni 10 secondi. Nella sezione software spiegherò di più su questo e includerò il software per il download. Ho incluso un piccolo circuito per convertire la tensione della batteria da 12 V a 5 Volt per la connessione di ingresso Arduino UNO, il dettaglio di tale circuito è nel mio precedente istruibile come segue:

www.instructables.com/id/A-DESK-TOP-EVAPOR…

3- Realizzare i motori di guida Bluetooth

Il collegamento dei motori al modulo motore di pilotaggio Bluetooth (Fig.3) è semplice e secondo la suddetta figura, ovvero i terminali motore destro ai terminali destro del driver e i terminali motore sinistro ai terminali sinistro del driver e l'alimentazione dalla batteria ai terminali di alimentazione e massa del driver in cui è installato un interruttore a bilanciere sul vano batteria per l'accensione e lo spegnimento. Il software di questa parte verrà spiegato nella parte software.

4- Realizzare gli altoparlanti Bluetooth

Questa parte è facile ed è presa esattamente dalle seguenti istruzioni:

www.instructables.com/id/Convert-Speakers-…

Con due eccezioni, in primo luogo non ho strappato il ricevitore Bluetooth e ho usato un USB femmina per collegarlo al mio alimentatore (lo stesso del punto 2 sopra, cioè circuito 12 V/5 V) e un jack femmina per collegarlo al mio modulo amplificatore. In secondo luogo ho utilizzato il modulo amplificatore, verde PAM8403 (https://www.win-source.net/en/search?q=PAM8403), 3 W (Fig 11), al posto dell'amplificatore utilizzato in quella istruibile, e ho collegato il mio altoparlante sinistro ai terminali di sinistra del PAM8403 e collegare l'altoparlante di destra ai terminali di destra del PAM8403 (https://www.win-source.net/en/search?q=PAM8403), tenendo in considerazione la polarità, ho utilizzato l'ingresso 5V dallo stesso alimentatore sopra e ho collegato i tre terminali del PAM8403 al jack di uscita del ricevitore Bluetooth secondo la figura.

Passaggio 7: software

Ci sono due software in questo istruibile, 1- per il driver del motore Bluetooth e 2) per occhi e bocca a matrice di punti

- Il software per il driver del motore è incluso qui per il download, puoi installare questo apk nel tuo smartphone e controllare il robot tramite software tramite Bluetooth.

- Il software per Arduino è lo stesso del software incluso nel suddetto istruibile per cambiare lo stato degli occhi e della bocca usando i LED Dot-Matrix, ma ho cambiato alcuni dei codici per far sì che Arduino cambi gli stati in ogni 10 secondi e anche questo software è incluso qui per il download.

Passaggio 8: Conclusione:

Infine, ma non meno importante, spero che tu possa creare il tuo robot e divertirti come me quando vedo il mio robot istruttore ogni giorno fare lavori fantastici e mi ricorda che faccio parte di una comunità creativa chiamata INSTRUCTABLES