Arduino Mothbot: 11 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:06

Lo scopo di questo progetto è progettare e costruire un semplice robot che segue la luce utilizzando una scheda microcontrollore Arduino Duemilanove. Volevo davvero condividere un progetto di robot che fosse economico, semplice da costruire e con un set completo di istruzioni per tutti i diversi passaggi. Spero di esserci riuscito e mi piacerebbe ricevere commenti su come rendere questo istruttivo ancora migliore.

Il design di questo robot si è concentrato sull'utilizzo del libro "Getting Started with Arduino" di Massimo Banzi e pubblicato con [makezine.com Make]. Ho anche impiegato il codice per l'esecuzione dei servi da un progetto intitolato: How to Make a Arduino Controlled Servo Robot (SERB). L'Arduino Mothbot è in totale un robot abbastanza veloce da costruire. Supponendo che inizi con tutte le parti e non devi improvvisare, il progetto in totale dovrebbe richiedere forse un'ora per essere costruito. Cioè se segui le istruzioni e copi il codice. Tuttavia, se crei solo una funzionalità alla volta e provi lungo il percorso, questo progetto potrebbe richiedere molto più tempo. Il vantaggio della pista più lunga è che probabilmente imparerai molto di più e ti divertirai un po' lungo il percorso.

Passaggio 1: raccogli le parti e gli strumenti

Costruire questo robot ti costerà circa $ 80 in parti se non hai mai fatto nulla di simile prima. Il costo per me è stato significativamente inferiore poiché ho molti dispositivi elettronici in giro con cui lavorare. Tuttavia, so quanto possa essere frustrante provare a seguire un istruibile senza sapere quali parti ottenere, da dove ordinare e quanto costerà tutto in anticipo, quindi ho fatto tutto il lavoro per te. Una volta che hai tutte le parti squadrate, dovrebbe essere un gioco da ragazzi per fare questo progetto. Segui il seguente link alla wiki del mio progetto per ottenere un elenco completo delle parti. Elenco delle parti di Arduino Mothbot

Ora potresti voler ottenere alcuni strumenti. Poiché questo progetto utilizza una breadboard senza saldatura, puoi fare a meno di molte fantasiose apparecchiature elettroniche. Si spera che tu possa trovare il resto delle cose di cui hai bisogno in un garage: 1. Pinze ad ago 2. Tagliafili 3. Cacciavite a testa piatta 4. Piccolo cacciavite Phillips (4 lati) 5. Chiave regolabile o 11/32" chiave esagonale 6. Trapano 7. Punte da trapano da 1/16", 5/32" e 7/32" 8. Sega (opzionale) 9. Occhiali di sicurezza Si prega di utilizzare pratiche sicure quando si utilizzano utensili elettrici.

Passaggio 2: la fase di pianificazione

Prima di iniziare questo progetto, ho guardato intorno a Instructables molti altri progetti. Ho passato un po' di tempo anche a leggere il libro "Getting Started with Arduino" di Massimo Banzi. Quasi tutto in questo progetto è fatto da un esempio su questo sito web o nel libro. Ho progettato il progetto in questo modo nel tentativo di renderlo accessibile al robotista alle prime armi.

Nella mia fase di progettazione non ho solo guardato all'hardware e alla codifica, ma ho anche svolto i miei compiti di elettronica. Volevo redigere un semplice schema elettronico per questo progetto in modo da poter seguire cosa stava succedendo mentre lo costruivo. Nella foto puoi vedere i diversi componenti, le linee di alimentazione e i pin Arduino. Si spera che sia un diagramma chiaro e illustri anche quanto sia semplice l'elettronica per questo progetto.

Passaggio 3: collegamento dei servi ad Arduino

Se hai intenzione di costruire un robot, la prima cosa che probabilmente vorrai capire è come farlo muovere. Molto probabilmente vuoi essere in grado di inviarlo avanti, indietro, a destra, a sinistra e farlo fermare. Se non riesci a capire come comandarlo a muoversi correttamente, probabilmente non sarai in grado di fargli fare qualcosa quando colleghi tutti i sensori. Di seguito sono riportati i passaggi per collegare il motore ad Arduino.

1. La prima cosa da fare quando si imposta la breadboard senza saldatura è impostare la massa (GND) e l'alimentazione (+6V) per i servi. Ho scelto di utilizzare le due strisce lunghe sulla scheda che sarebbero state più vicine all'Arduino. 2. Una volta identificate le linee di terra e di alimentazione, collegare la massa della scheda Arduino alla striscia di terra sulla breadboard senza saldatura. Non collegare ancora l'alimentazione alla breadboard senza saldatura. 3. Ogni servo ha tre fili che escono da loro. I miei hanno un filo nero, rosso e bianco per ciascuno. Il nero è per la terra, il rosso è per l'alimentazione e il bianco è il cavo di controllo. Taglia tre ponticelli per ogni servo della stessa dimensione (quindi 6 in totale). 4. Collegare i cavi dei ponticelli all'estremità dei cavi dei servi e poi ciascun servo alla breadboard senza saldatura. 5. Ora usa i ponticelli per collegare la terra e l'alimentazione da ciascun servo alla terra e all'alimentazione della breadboard senza saldatura. 6. Ora collega i cavi di controllo da ciascun servo ad Arduino. Collegare il servo sinistro all'uscita digitale (PWM) 3 e il servo destro all'uscita digitale (PWM) 11. 7. Infine, collegare la massa e l'alimentazione dalle batterie 4AA alla massa e all'alimentazione della breadboard senza saldatura. Non allarmarti se i servi iniziano a muoversi quando il tuo Arduino non ha alimentazione o non è ancora programmato. 8. Usando il codice dovresti ora essere in grado di far funzionare i motori in avanti, indietro, sinistra o destra usando le funzioni incluse.

Passaggio 4: testare i motori

Penso che sia importante includere parte del codice di test che ho usato quando ho messo insieme Arduino Mothbot. Se sei interessato e disposto a dedicare del tempo ad armeggiare, penso che troverai questi frammenti di codice educativi e utili in altri progetti. Prima di pubblicare qualsiasi codice qui sotto, voglio far sapere che quanto segue si basa su un altro grande progetto chiamato How to Make a Arduino Controlled Servo Robot (SERB). Ho imparato molto seguendo il lavoro su quell'istruibile e voglio dare credito dove è dovuto.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/motor_test1.pde

Passaggio 5: integrazione del pulsante di accensione/spegnimento

Ora potresti voler accendere e spegnere il tuo robot con la semplice pressione di un pulsante. Lo stesso Arduino eseguirà il codice in un ciclo infinito fino a quando non lo scollegherai, il che può essere piuttosto frustrante quando colleghi il tuo robot sul tavolo e inizia a scappare da te! L'integrazione del pulsante è un ottimo passo in questo processo perché imparerai anche come utilizzare i pulsanti per altre cose, come la creazione di un paraurti per rilevare quando il robot colpisce un muro. Come nota, noterai che ho rimosso i servi da la breadboard senza saldatura per la maggior parte delle mie foto. Questo aiuta solo a rendere l'immagine più chiara quando mostro diversi passaggi.1. Per iniziare, scollegare l'alimentazione dai servomotori prima di eseguire altri lavori. Ricordati di farlo ogni volta che aggiungi qualcosa a questo progetto.2. Ora potresti voler essere in grado di accendere e spegnere il tuo robot invece di farlo iniziare immediatamente a muoversi quando colleghi l'alimentazione.3. Identificare una striscia sul lato opposto della breadboard senza saldatura per alimentare il pulsante di accensione/spegnimento (e in seguito i sensori).4. Usando un lungo ponticello collega l'alimentazione (+5V) dall'Arduino alla striscia che hai appena identificato.5. Collegare due cavi del ponticello all'interruttore momentaneo e collegare un'estremità all'alimentazione (+5 V)6. Collegare l'altra estremità dell'interruttore momentaneo in una striscia più piccola al centro della breadboard senza saldatura.7. Da quella stessa striscia collegare un resistore da 10K ohm alla striscia e l'altra estremità a terra8. Infine, collega un filo della striscia con l'interruttore e la resistenza a un'estremità e posiziona l'altra estremità nell'ingresso digitale 7 dell'Arduino.9. Ora, con il codice dovresti essere in grado di utilizzare il pulsante per accendere e spegnere il robot. Se utilizzi il codice con il led (uscita digitale 13) vedrai il led di bordo accendersi e spegnersi con il robot. Questo è un ottimo modo per testare il codice Arduino se hai scollegato l'alimentazione ai motori.

Passaggio 6: test del pulsante di accensione/spegnimento

Questo nuovo codice include le informazioni per utilizzare il pulsante On/Off e far lampeggiare il LED di bordo.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/motor_test2.pde

Passaggio 7: integrazione dei sensori di luce

Cosa sarebbe un Arduino Mothbot se non avesse sensori di luce? Il punto di questo semplice progetto è creare un robot che sia attratto dalla luce più brillante. Per questo avremo bisogno di integrare alcuni sensori di luce, noti anche come fotoresistenze.

1. Ancora una volta, scollegare l'alimentazione dai servomotori prima di eseguire questo passaggio 2. L'impostazione dei sensori di luce verrà eseguita due volte. È quasi la stessa identica configurazione dell'interruttore momentaneo. In realtà, è la stessa configurazione, ma questa volta utilizzerai il sensore di luce (foto-resistenza) invece di un interruttore momentaneo. 3. Poiché questo robot utilizzerà i due sensori di luce per scegliere una direzione in cui guidare, si consiglia di impostare ciascun sensore di luce sui lati opposti della breadboard senza saldatura o il più lontano possibile. 4. Collegare un'estremità di un sensore di luce alla linea di alimentazione (+5V) e l'altra estremità a una piccola striscia al centro della scheda. 5. Collegare un resistore da 10k ohm a quella stessa striscia e l'altra estremità a terra 6. Ora collegare un ponticello dalla striscia piccola (dove sono collegati la fotoresistenza e la resistenza normale) e collegare l'altra estremità a un ingresso analogico. 7. Collega il sensore sinistro all'ingresso analogico 0 su Arduino e il sensore destro all'ingresso analogico 1. 8. Ora dovresti essere in grado di utilizzare i sensori di luce per spostare i servi.

Passaggio 8: il codice finale

Ecco il codice finale utilizzato per eseguire Arduino Mothbot. Nel codice ho incluso le istruzioni di stampa sulla porta seriale di Arduino. Se hai l'Arduino collegato tramite la porta USB del tuo computer, dovresti essere in grado di vedere le dichiarazioni di stampa che ti dicono in che direzione il robot sta pianificando di andare. Potresti voler regolare il valore di soglia del sensore di luce per mettere a punto il comportamento del robot. La soglia dipende principalmente dai tuoi sensori e dalla luce ambientale del luogo in cui ti trovi.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/mothbot.pde

Passaggio 9: costruisci il corpo del Mothbot

Il robot che stai costruendo non va bene a meno che non riesca a tenersi insieme. Per questo ha bisogno di un corpo. Ho fatto del mio meglio per rendere questo progetto di costruzione il più semplice possibile. Tuttavia, dovrai fare un po' di lavoro da solo per capire le misure giuste. Suggerisco il vecchio metodo "misura due volte, taglia una volta".1. Il corpo del robot è costituito da un piccolo foglio di legno di pioppo che ho comprato al negozio di ferramenta pretagliato a 6" x 24". Ho ridotto il mio a 6 "x 8" utilizzando la sega fornita nel negozio di ferramenta.2. Successivamente ho praticato dei fori verso la parte anteriore della scheda per fissare le staffe dei servi per ciascun servo. Per questo ho usato una punta da trapano da 5/32". 3. Ho anche praticato un foro nella parte posteriore della tavola per la ruota girevole che bilancia il robot. Per questo ho usato una punta da 7/32". Ho scelto di utilizzare una punta da trapano leggermente più piccola in modo da poter ottenere una perfetta frizione con la mia ruota orientabile poiché non stavo usando una combinazione di dadi e bulloni per fissarla.4. Quindi ho fissato le staffe alla scheda con i dadi e i bulloni. Questo è stato fatto usando il cacciavite a testa piatta e la chiave regolabile.5. Dopo aver fissato le staffe, ho fissato ogni servo alle staffe con i dadi e i bulloni. 6. Infine, ho inserito la ruota nel tutto.

Passaggio 10: creare le ruote

Le ruote erano un problema spinoso per me. Avevo effettivamente bot alcune ruote robot certificate, ma mi sono reso conto che erano a) troppo pesanti eb) non avevo modo di fissarle ai servi che avevo scelto. È stato allora che mi sono ricordato di usare i coperchi dei barattoli al liceo per un progetto simile. Quindi è andato al negozio alla ricerca di un'alternativa adatta alla ruota del robot. Ogni ruota è costituita dal coperchio di un contenitore Ziploc Twist 'n Loc. Altri buoni coperchi sono quelli dei barattoli di burro di arachidi o di altri prodotti alimentari. Non sostengo lo spreco di cibo, ma risparmia i coperchi e potresti scoprire che uno è della dimensione giusta per il tuo progetto di robot. Ho usato i contenitori avanzati per contenere le parti che ho raccolto.1. La prima cosa che ho fatto è stata scegliere la squadretta del servo che volevo per le ruote. Ho scelto quelli che avevano quattro corna e che erano inclusi con i miei servi quando li ho comprati.2. Prima di fare qualsiasi cosa, pratica un foro al centro della ruota. Ti consiglio di farlo con la tua punta da trapano da 5/32". Avrai bisogno di questo in modo da poter raggiungere la vite che collega il quadrilatero al servo.4. Ora avvita il coperchio al clacson. Ho usato quattro viti incluse con ciascuno servo per collegare i coperchi ai corni. Potrebbe essere più facile se prefori piccoli fori attraverso il coperchio come ho fatto io. Ho usato una punta da trapano da 1/16 "per questo. Ma attenzione, perforare questa plastica con un trapano pesante e un piccolo pezzo può essere difficile.5. Ora collega le squadrette ai servi usando il piccolo cacciavite Phillips (a 4 lati).6. Infine, avvolgi degli elastici attorno a ciascuna ruota per darti più trazione. Ho preso i miei elastici da prodotti che ho comprato al supermercato. Spero che tu ne abbia qualcuna in giro.7. A questo punto è necessario montare l'intero corpo e le ruote.

Passaggio 11: completamento di Arduino Mothbot

Con il corpo e le ruote assemblati è facile posizionare Arduino e la breadboard senza saldatura proprio sopra il corpo del robot. Assicurati di poter ancora raggiungere l'ingresso USB su Arduino nel caso in cui sia necessario modificare la programmazione. Ho usato del nastro isolante nero sotto ciascuno per attaccarli al corpo. Il nastro isolante è facile da rimuovere e tiene abbastanza bene.1. Attacca l'Arduino e la breadboard senza saldatura alla parte superiore del corpo del robot che hai costruito.2. Utilizzando di nuovo il nastro è una buona idea collegare il portabatteria da 4AA e la batteria da 9V al corpo. Assicurati che i fili raggiungano.3. Collegare i cavi del servo alla breadboard senza saldatura se li avevi rimossi in precedenza.4. Collega l'Arduino power5. Collegare l'alimentazione del servomotore6. Ora posiziona il tuo robot a terra e premi l'interruttore di accensione/spegnimento! Ora dovrebbe prendere vita e inseguire la luce nella stanza:) Come futuro progetto aggiuntivo, includerei un semplice paraurti o un sensore a parete. Questo sarebbe un interruttore, proprio come il pulsante On/Off utilizzato in questo progetto. Tuttavia, quando il pulsante veniva premuto, diceva al robot di invertire la direzione, girare a sinistra oa destra e continuare con il programma. Una volta completato, questo robot sarebbe una piccola grande piattaforma di test per altri sensori e dispositivi.