Как да изградим ProtoBot - 100% отворен код, супер евтин, образователен робот: 29 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

ProtoBot е 100% отворен код, достъпен, супер евтин и лесен за изграждане робот. Всичко е с отворен код-хардуер, софтуер, ръководства и учебна програма-което означава, че всеки има достъп до всичко, от което се нуждае, за да изгради и използва робота.

Това е чудесен начин да научите основите на запояване, електротехника и програмиране.

Този Instructable обхваща как да се изгради такъв, от голата дъска, компоненти и 3D отпечатани парчета, до напълно сглобен (и надявам се функционален!) ProtoBot.

(Ако искате да научите повече за ProtoBots като цяло и/или за проекта ProtoBot, посетете https://theprotobotproject.wordpress.com или ProtoBots Github, на адрес

Можете също да намерите PDF версия на това ръководство на адрес

Стъпка 1: Консумативи: Части

След като сте готови да започнете, ето какво ви трябва. Количествата са за 1 робот.

Части: (Връзка #1 е eBay, #2 е AliExpress, обикновено по -евтино)

• 2 x N20 Gearmotors, 300RPM, 12V (връзка, връзка)
• 1 x Arduino Nano (връзка, връзка)
• 2 x пластмасови колела, 39 мм, отвор 3 мм (партида 10: жълта връзка, жълта връзка, розова връзка)
• 2 x Тактилни крайни превключватели (връзка 10 броя)
• 2 x 220 ома резистора (100 броя: връзка, връзка)
• 4 x 10K резистора (100 броя: връзка, връзка)
• 1 x драйвер за двигател L293D (връзка, връзка)
• 2 x TCRT5000L IR сензор (10 броя: връзка, връзка)
• 7 x DuPont женско-женски проводници (40 броя: връзка, връзка)
• 1 x 9V щипка за батерия (10 броя: връзка, връзка)
• 18 x щифта за заглавки (200 броя: връзка, вече огъната връзка 90 градуса)
• 32 x женски щифта за заглавка (400 броя: връзка, връзка)

Количествата се отнасят само за обяви, в които се продава един артикул (Arduinos и двигатели), тъй като всичко останало е в насипно състояние и ще ви останат допълнителни екстри. Когато обявите надвишават необходимото количество, обикновено това е по -евтино да се купуват на едро, отколкото единични артикули. Не се оплаквам!

Още нещо: всичко тук идва от Китай и следователно доставката обикновено отнема месец, а понякога и два в крайни случаи. Никога обаче не ми се е случвало нещо да не се появи в крайна сметка.

Стъпка 2: Консумативи: Части (останалата част от тях)

Но почакай! Има още!

Все още се нуждаете от още няколко части, а именно, 3D отпечатаните части, печатната платка, батерията и "ускорител на куки и контури" (като велкро, например) за батерията.

• Устройство за закрепване на куки и контури (eBay Link, един метър от нещата)
• Батерия (eBay Link, но просто я купете в магазина)

3D отпечатани части:

• STL файловете са на адрес
• Когато отивате да печатате, преоразмерете ги до 105% размер и променете запълването на 30%. Не са необходими подпори, вие определяте дали имате нужда от сал. Антените могат да се поставят по -лесно върху сензорите за удар, ако са мащабирани малко по -големи.

Платка:

Ако искате сами да опитате да го ецнете, продължете. Всичко, от което се нуждаете, е на адрес

Какво направих (По -лесният начин, ако все още нямате нещата):

• Използвах www.pcbway.com и те ще ви позволят да направите 5 броя за 5 долара, без да се брои доставката. Когато правим около 20 парчета за STEM лагери, това струва около 24 долара, с включена доставка.
• Създайте акаунт с тях, качете гербер файла с цип и те ще ви получат желания от вас брой дъски.

Стъпка 3: Консумативи: Инструменти

Това вероятно вече е нещо, което имате, но така или иначе ще дам линкове тук.

Инструменти: (Връзки към Amazon)

• Поялник (7 долара на Amazon, но ние сме ги използвали в лагери и съм много впечатлен, те надминават 25 -те долара Wellers, които имаме.)
• Припой (Предлага се с желязо от $ 7, така че нямате нужда от него сега, но това ще ви издържи вечно)
• Ръце за помощ (Не е необходимо, още не съм си купил, но те със сигурност улесняват живота)
• Solder Sucker (Наистина полезно, когато не е запушен)
• Почистващ препарат от месингова вълна (За поддържане на железния ви връх в добро състояние)
• Поставка за поялник (за да не сложите случайно ръка върху ютията)
• Машинки за подстригване (ще ви трябват тези)
• Машини за сваляне на тел (Можете и без, но те правят живота много по -лесен)
• Иглени клещи за нос (не са абсолютно необходими, но са хубави)
• Пистолет и лепило за горещо лепило с висока температура (CA лепило или нещо друго също може да работи)

Консервативният разходващ може да поклати глава при това огромно количество инструменти, които трябва да бъдат закупени, но имайте предвид- Всеки от тези инструменти, ако се грижи правилно, ще издържи години и може да се използва за различни неща, освен създаване на малки роботи. (Като се има предвид това, чувствам те!)

Стъпка 4: Монтаж на сензора за мотор и удар

Нека да започнем с проводниците за сензорите за удари и двигателите. Ще трябва да настроите поялник и работно място за запояване и може да искате някаква форма на вентилация. Малък вентилатор с ниска скорост е хубав.

1. Отделете 2 комплекта от 4 проводника от вашите женски към женски джъмпери.
2. Използвайте ножовете си за рязане в средата на всеки комплект.
3. С помощта на събличащите устройства отстранете около 5 мм или 1/4 изолация от краищата на проводниците.
4. Отделете краищата на проводника, след това завъртете отделните медни нишки, за да ги поддържате подредени.
5. Калайдисайте всеки край на проводника, като държите калайдисаното си желязо върху върха на проводника, като същевременно нанесете проводника върху спойката си.

Когато приключите, трябва да имате 4 комплекта по 2 проводника всеки, с 2 калайдисани проводника от единия край и 2 женски конектора от всеки край.

Стъпка 5: Монтаж на сензора на двигателя и удара: Мотори за запояване и сензори

Дръжте поялника включен, защото още не сме свършили …

1. За всеки комплект проводници огънете калайдисаните краища на 180 градуса един от друг.
2. Поставете краищата на проводниците в конекторите на конекторите на двигателите и сензорите за удари, както е показано на снимките.
3. Закрепете двигателите и сензорите по някакъв начин.
4. Използвайки калайдисаното си желязо, запоявайте проводниците към конекторите на конектора.

Стъпка 6: Монтаж на IR сензора: Нарежете, отстранете, „калай“

С завършените двигатели и сензори за удари е време да преминете към инфрачервените сензори.

• Отделете комплект от 3 женско-женски проводника.
• Нарежете ги наполовина.
• Отстранете около 5 мм или 1/4 инча изолация от краищата.
• Калайдисвайте проводниците, като ги държите върху спойката си, след което нанесете калайдисаното си желязо.

Когато приключите, трябва да имате 2 комплекта от 3 проводника с женските съединители от единия край, и калайдисаните краища от другия.

Стъпка 7: Монтаж на IR сензора: Подгответе сензори

Това е може би най -трудното запояване, което трябва да направите. Не бързайте!

1. Използвайте машините си за подстригване, за да отрежете допълнителните проводници, оставяйки около 5 мм или 1/4 инча изложени от пластмасовия корпус на сензора.
2. Определете ориентацията на вашия сензор въз основа на картината.
3. Огънете GND проводника за синия светодиод, за да се свържете с GND проводника на черния светодиод.
4. Закрепете сензорите, след това използвайте поялника, за да направите спойка връзка между GND проводниците, които сте свързали.

Стъпка 8: Монтаж на IR сензор: Поялни проводници

Сега сме готови да свържем проводниците към инфрачервените сензори.

1. Отделете краищата на проводниците, така че отделните проводници да са разделени на около 2,5 см или 1 инч.
2. Започнете да запоявате проводниците по ред към всеки от 3 -те проводника от сензора.
3. Ако използвате маскираща лента като мен, когато приключите с едната страна, обърнете сензора и запоявайте другата страна.

Забележка: Тъй като кабелите DuPont са оцветени на случаен принцип, не е лесно да се придържате към цветовата конвенция, затова просто препоръчвам да ги поддържате последователни между двойките сензори. Обикновено се опитвам да ги правя по ред, с GND, Sense и след това +5V, като най -тъмният краен цвят е GND.

Стъпка 9: Сглобете кабела на батерията

И накрая, но не на последно място, ще трябва да запояваме кабела на батерията заедно.

• Вземете последните си 2-пинови дължини на мъжки заглавки, след това натиснете пластмасовото разделително парче надолу приблизително до средата на щифтовете.
• С помощта на клещи, огънете едната страна под ъгъл от 90 градуса.
• Закрепете го по някакъв начин (използвах парче пяна, след което добавих маскираща лента, за да поддържам заглавките на място, когато пяната се стопи).
• Окажете всеки щифт, така че ще бъде лесно да запоявате проводниците.
• Уверете се, че полярността е правилна (червено = +, черно = -), запоявайте конектора на батерията към щифтовете.

(Ако конекторите на батерията ви не са предварително свалени и калайдисани, ще трябва да направите това.)

Като се обърне назад, може да е добра идея да поставите малко парче термосвиваема тръба върху съединението между проводниците и щифтовете на заглавката.

Стъпка 10: Направете почивка

След като приключите със сензорите и двигателите, е добра идея да си вземете почивка. Събрал съм много части за ProtoBots и все още трябва да правя почивки от време на време.

Докато си почивате, продължете и се възползвайте от възможността да почистите всички малки парченца метална и жична изолация на вашето работно пространство. След това поемете глътка свеж въздух и си вземете приятна напитка от нещо освежаващо.

Когато се почувствате достатъчно освежени, не се колебайте да продължите!

Стъпка 11: Сглобете Arduino

Нека да продължим с това, като започнем със сглобяването на Arduino.

• Извадете Arduino от найлоновата торбичка, в която е дошъл
• Намерете двете 15-пинови дължини на заглавките и ги вмъкнете, с къса страна нагоре, в Arduino, както е показано.
• Поставете arduino в дъска, за да сте сигурни, че заглавките остават под правилния ъгъл, докато запоявате.
• Започвайки от ъглите, запоявайте всеки щифт към Arduino.

Когато приключите, проверете за спойка, свързваща два щифта. За да премахнете излишната спойка, просто я разтопете в средата с ютията си и след това я плъзнете обратно от щифтовете. Ако това не работи, опитайте да изсмучете излишъка с смукателя за запояване.

Ще забележите, че не съм запоявал комплекта от 6 пина- това са ICSP пиновете, използвани за програмирането му без USB. Не се нуждаем от тях за ProtoBot, но можете да изберете да ги запоите, ако желаете.

Стъпка 12: Сглобете дъската: Съберете части

Трябва да имате всички части, от които се нуждаете за дъската, но отделете малко време, за да ги съберете в необходимите количества.

• 1 x ProtoBotBoard
• 1 x Сглобен Arduino Nano
• 2 x 220 ома резистори
• 4 x 10K резистора
• 1 x 14 пина с дължина на мъжки щифтове
• 2 x 15 пина с дължина на женските щифтове
• 1 x 2 пина с дължина на женските щифтове
• 1 x чип драйвер за двигател L293D

За да изрежа женските заглавки, използвам машинки за подстригване и ги прикрепвам към допълнителен щифт. Ще трябва да жертвате щифт за всяко изрязване, но така или иначе трябва да имате много.

Стъпка 13: Сглобете дъската: Запоявайте женски щифтове за заглавки

Можете да пропуснете женските щифтове на заглавката, ако искате, но това улеснява повторното използване на Arduino или отстраняване на проблеми в случай, че нещо се обърка.

1. Поставете Arduino в женските щифтове на заглавката. (В този случай ние просто го използваме, за да ги поддържаме подравнени)
2. Поставете Arduino/заглавката на щифта в платката и я закрепете към платката.
3. Започвайки от ъгловите щифтове, запоявайте щифтовете на женските заглавки към дъската.

Стъпка 14: Сглобете платката: Чип драйвер за спойка

Време е да запоите драйвера на двигателя!

1. Поставете драйвера на двигателя в платката, като прореза в горната част на чипа е подравнен с пролуката в контура на дъската.
2. Закрепете го с маскираща лента.
3. Запоявайте всеки щифт, започвайки с тези в ъгъла, след което продължете до останалите.

Стъпка 15: Сглобете дъската: Припой 10K резистори

Когато приключите с драйвера на двигателя, ще преминем към 10K резистори.

1. Намерете 4 10K резистора. Те могат да бъдат сини или тен на цвят, но в зависимост от това, те трябва да съответстват на цветните ленти в диаграмата.
2. Огънете проводниците на всеки резистор под ъгъл от 90 градуса надолу.
3. Вмъкнете всеки от 4 -те резистора в местата с надпис „10K“на дъската.
4. Използвайте маскираща лента, за да ги закрепите към дъската (Или просто огънете проводниците, но маскиращата лента работи по -добре).
5. Запоявайте всяка една, като внимавате да не запълните другите дупки около тях.
6. Когато приключите, отстранете допълнителния проводник над спойката, след това отстранете маскиращата лента.

Забележка: Рядко съм имал проблеми с това, но понякога изрязването на проводници след запояване може да разруши следи по дъската, което обикновено не може да се поправи. Пази се!

Стъпка 16: Сглобете платката: Запоявайте резисторите 220 Ohm

Сега нека направим 220 ома резистори.

1. Както при 10K резисторите, 220 -те могат да бъдат тен или сини, просто се уверете, че съответстват на цветовите ленти, както е показано на диаграмата.
2. Огънете проводниците на 90 градуса, след което ги поставете в местата с маркировка "220".
3. Закрепете ги с маскираща лента или огънете проводниците.
4. Запоявайте проводниците в дъската.
5. Когато приключите, затегнете проводниците, след това премахнете маскиращата лента.

Стъпка 17: Сглобете дъската: Щифтове на сензорната глава

Нека преминем към заглавките за свързване на сензорите.

1. Разделете набора от 14-пинови мъжки заглавки на 4 x 2-пинови дължини и 2 x 3-пинови дължини.
2. Използвайте маскираща лента, за да закрепите заглавките, къса страна надолу, в местата на дъските, маркирани като "BL", "BR" (2-пинови дължини) и "IRR" и "IRL" (3-пинови дължини). Ще ви останат 2 комплекта 2-пинови дължини, не се притеснявайте за тях засега.
3. Запоявайте щифтовете на място от долната страна на дъската. Направих 2-пиновите и 3-пиновите дължини поотделно, но можете да ги направите заедно.
4. Отстранете маскиращата лента

Стъпка 18: Сглобете дъската: Щифтове на заглавната част на двигателя

Помните ли тези две допълнителни 2-пинови дължини на заглавието? Ще ги използваме за свързване на двигателите.

1. С помощта на клещи, огънете по -дългата страна на проводниците под ъгъл от 90 градуса.
2. Поставете ги в петна на дъската с надписи „MR“и „ML“.
3. Закрепете ги с тиксо.
4. Запоявайте ги на място, след това отстранете маскиращата лента.

Стъпка 19: Сглобете дъската: конектор за батерията

Почти готово! Трябва само да добавим конектора на батерията.

1. Вземете вашите 2-пинови дължини на женски щифтове и ги поставете в мястото на дъската с надпис „Прилеп“.
2. Закрепете ги на място с тиксо.
3. Запоявайте щифтовете в дъската, след това отстранете маскиращата лента.

Стъпка 20: Сглобете дъската: Проверете всичко

Преди да приключите, погледнете дъската и се уверете, че всичко е как и къде трябва да бъде.

Провери за:

• Запояващи мостове (когато спойката свързва два щифта заедно)
• Нещата са поставени по грешен начин или на грешното място
• Неправилно свързани/запоени щифтове

Поялните мостове са достатъчно лесни за фиксиране, просто използвайте смукател за запояване и гореща ютия, за да се отървете от допълнителното.

Нещо, което е запоено по грешен начин, ще трябва да бъде разлепено и поставено обратно по правилния начин. Същата процедура като премахването на мостове, просто го направете на всеки щифт на всичко, което трябва да бъде премахнато.

Стъпка 21: Направете почивка

Досега сте запоявали известно време. Може да е добра идея да си вземете почивка, да подишате чист въздух и да разтегнете тези мускули на врата.

Докато го правите, можете да почистите запояването и да приберете ютията си, след което да поставите пистолета за горещо лепило, за да започне да се нагрява.

Стъпка 22: Сглобяване на робот: Съберете части

Сега сте готови да сглобите ProtoBot!

Нека се уверим, че имате необходимите части.

• 1 x ProtoBotBoard с поставен Arduino Nano
• 1 x 3D печатна основа
• 2 x 3D отпечатани части за антена
• 4 x 3D печатни платки
• 2 x сензора за удар
• 2 x IR сензора
• 2 x N20 редукторни двигателя
• 2 x 39 мм пластмасови колела (вътрешен отвор с диаметър 3 мм)
• 1 x конектор за батерията
• 1 x 9V батерия
• 1 комплект ускорител на куки и контури (като велкро), изрязан приблизително по дължината на 9V батерията

Ще ви трябват и пистолет за горещо лепило и лепило, за предпочитане с висока температура.

Стъпка 23: Сглобяване на роботи: Лепилни двигатели

Нека започнем с двигателите

• Поставете обилно парче горещо лепило в стойките на двигателя.
• Поставете двигателите в държачите, като проводниците ще излязат от гърба на робота.

Забележка: Внимавайте да не попаднете горещо лепило в зоната, в която ще бъдат редукторите, те ще се разлепят и няма да работят. Обикновено поставям моята лепило върху краищата на опорите на двигателя, които са най -близо до средата на робота, за да се уверя, че той не пътува до краищата, където е скоростната кутия.

Стъпка 24: Сглобяване на робот: Сензори за удар

Нека сега направим сензорите за удар.

• Поставете вашата антена върху сензор за удар, както е показано.
• След като го поставите, можете да добавите парче горещо лепило, за да го закрепите, ако желаете.
• Поставете топчета лепило върху всяка платформа на сензора за удар в основата.
• Натиснете сензорите за удар, като се уверите, че са подравнени с ръбовете на платформата.

Забележка: В зависимост от това колко добре работи вашият принтер, антената може да бъде трудна за поставяне. Просто внимавайте да не легнете сензорите за удари или да ги счупите. (Ето защо отпечатването им малко по -голямо помага много)

Стъпка 25: Сглобяване на робот: IR сензори

EyeR сензори! (Хехе, Geddit? Добре, добре, окото ще спре сега)

• Поставете парче лепило в горната част на стойките на IR сензора.
• Огънете проводниците от инфрачервените сензори настрани, след което ги поставете в стойките, така че върховете да изпъкнат малко.

Стъпка 26: Сглобяване на робот: Прикрепете дъска

Нека сега прикрепим дъската към робота.

• Подгответе вашите 4 опори за платки.
• Поставете парче горещо лепило върху всеки ъгъл на дъската.
• Прикрепете опорите на дъската към всеки ъгъл.
• Когато приключите, поставете топче лепило върху всяка опора.
• Прикрепете платката към тялото на робота, с водача на двигателя и щифтовете отзад, а щифтовете за свързване на сензора отпред.

Стъпка 27: Сглобяване на робот: Свържете проводници, добавете колела

Нека свържем всички сензори и двигатели.

• Вземете проводниците от удара и IR сензорите и ги подайте през отвора в основата на робота.
• Включете левия двигател в порта с надпис „ML“
• Включете десния двигател в порта с надпис "MR"
• Прикрепете колелата си към двигателите.
• Ако са розови, те ще имат дупка с форма "D", която трябва да се подравнява с плоското място на вала на двигателя.
• Ако те са жълти, те могат да продължат, но вероятно ще искате да добавите малко лепило, за да сте сигурни, че те не се въртят просто.
• Включете левия и десния сензор за удар в съответните им портове, обозначени с „BL“и „BR“. Редът на проводниците няма значение тук.(Обърнете внимание, че сензорът отдясно няма да се включи в десния порт, защото антената всъщност е отляво.)
• Разберете кои проводници са на вашите IR сензори, въз основа на диаграмата и кои проводници са къде, след това ги включете в правилните щифтове на платката, обозначени с PWR, IN и GND. (Десен сензор в "IRR", ляв сензор в "IRL").

Стъпка 28: Сглобяване на робот: Поставете 9V батерия

Сега ще поставим батерията.

• Вземете закопчалката с кука (IE, велкро) и отрежете парче от всяка страна приблизително колкото батерията.
• Прикрепете едната страна към долната част на основата, където отива батерията.
• Разберете по какъв начин ще седи батерията, въз основа на посоката на проводниците, идващи от проводника на батерията, след това прикрепете закопчалката на куката и контура (IE, велкро), така че да приляга правилно. (Вижте снимки. Няма особено значение, ако не го ориентирате правилно.)
• Прокарайте проводника от батерията през отвора в основата.

Стъпка 29: Готово

Включете батерията! Ако не изтича вълшебен дим, вие сте добре!

Следващата стъпка е да го програмирате, но ще го разгледаме в друга инструкция. (Ще има връзка тук, веднага щом го свърша)

Ако сте нетърпеливи, нямате търпение и знаете как да използвате Arduino Libraries, библиотеката може да бъде намерена тук:

Ако искате да научите повече за ProtoBots като цяло и/или за проекта ProtoBot, посетете https://theprotobotproject.wordpress.com или ProtoBots Github, на адрес