Направи си сам многофункционална роботна база и щит на двигателя: 21 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:54

Здравейте на всички, наскоро започнах работа по проекти за роботика, използвайки Arduino. Но нямах подходяща база, върху която да работя, крайният резултат не изглеждаше страхотно и единственото, което можех да видя, са всичките ми компоненти, оплетени в проводници. Проблемът със заснемането на всяка грешка, която се приемаше завинаги, и свързването на нещата отново и отново понякога беше разочароващо. Затова реших да направя многофункционален робот заедно с драйвер на мотор, на който мога лесно да прикрепя другите си компоненти, без да създавам бъркотия и да го сглобявам и демонтирам лесно за всякакви модификации.

Ако сте начинаещ и искате да започнете с роботиката или дори когато планирате първо да създадете прототип на по -голям проект за роботи в малък мащаб, базата за създаване на прототипи винаги е полезна.

Тази инструкция обхваща целия процес на подготовка на вашата акрилна основа, добавяне на двигатели, колела и също така направете щит за мотори „направи си сам“, като изработи двустранна печатна платка у дома. В края ще има основен проект, който да провери дали всичко е направено правилно и да даде приблизителна представа какво можете да направите с вашия робот. След изграждането можете да опитате някои от най -основните роботи, като тези:

1. Прост дистанционно управляван робот (жичен)
2. Робот след линия
3. Робот за избягване на препятствия
4. Робот с Bluetooth контрол
5. Безжичен дистанционно управляван робот (използващ RF предавател и приемник / IR дистанционно)

Това е първият ми инструктаж, така че ме извинете за всякакви грешки и конструктивната критика е добре дошла.

Стъпка 1: Съберете вашите инструменти и материали

Тъй като това е двукомпонентна конструкция 1. Шасито и 2. Моторният щит списъкът с инструменти и части е разделен съответно на две секции.

За шаси:

Инструменти:

• Достъп до лазерен нож (можете да потърсите такъв в близкото пространство за производители или да потърсите онлайн за местни доставчици на услуги за лазерно рязане)
• Отвертка
• Резачка за тел
• Поялник + тел

Части:

• 3 мм акрилен лист (всеки цвят по ваш избор)
• Редукторни двигатели (100 до 200 об / мин) x 2
• Колела x 2
• Колело х1
• M3 x 10 мм гайки и болтове x 20 (или повече, ако загубите малко)
• 6-клетъчен държач за батерия AA x 1 (няма нужда, ако използвате 12v батерия или li-po пакет)
• Серво мотор x 1 (по избор)
• M2 x 25 мм гайки и болтове x (за фиксиране на двигатели)
• Превключвател x 1
• Изолиран проводник (за връзки)

За моторния щит:

Инструменти:

• Поялник + тел
• Желязо
• Мини бормашина или бормашина
• Гумени ръкавици за ръце
• Скраб за метал
• Малък пластмасов контейнер
• Мултиметър (за тестване)
• Перманентен маркер

Необходими химикали:

• FeCl3 прах ИЛИ разтвор
• Ацетон или разредител (може да използвате и препарат за отстраняване на бои за нокти)

Части:

• Двустранна медна дъска
• Лъскава хартия или фотохартия
• 16 -пинов IC гнездо x 2
• 14 -пинов IC гнездо x 2
• L293D драйвер на двигателя IC x 2
• 74HC04 НЕ порта IC x1
• Електролитични кондензатори: 100uf, 10uf, 47uf (всеки X 1)
• 0,1uf керамичен кондензатор x 2
• 7805 регулатор на напрежението IC x 1
• Женска лента за заглавка с дълъг щифт X 1
• Женска лента за заглавие къс щифт x1
• Мъжка лента за заглавки X 1
• Винтови клеми (2 -пиново разстояние 3,5 мм) x 6
• LED x 1
• Резистор (220ohm до 330ohm всеки ще направи) x 1

Стъпка 2: Шасито

За да монтираме двигателите, колелата, сензорите и т.н. за нашия робот, се нуждаем от шаси, което ще държи всички неща на място и ще бъде основният корпус на робота. Вместо да купувам такъв, реших да си направя такъв, на който лесно да се монтират необходимите части и да се променят, когато е необходимо. Отидох с акрил, за да му придам професионален вид.

Преди да нарисувам шасито на компютъра, използвах химикалка и хартия и нарисувах груба скица с всички измервания и размери. За първи път работех с акрил, така че бях малко объркан относно параметрите и проектирането, но след няколко опита и препращане към Instructable, публикувано от „oomlout“, това вече не беше трудна задача.

Окончателният дизайн е направен в Inkscape и е изпратен за лазерно рязане.

Сега, това, което трябва да направите, е да изтеглите файловете и да ги експортирате във формата, поискан от доставчика на услуги, и да го изрежете лазерно. Файлът '.svg "е за Inkscape и".cdr "за Corel draw.

Връзка за изтегляне за InkScape:

За да изтеглите файлове:

Стъпка 3: Нека започнем сглобяването

Съберете вашите лазерно изрязани части и гореспоменатите инструменти и материали.

Стъпка 4: Първо подгответе вашите двигатели

За да накараме робота да се движи, се нуждаем от някакъв вид задвижвания. Като задвижващи механизми ще използваме мотори с постоянен ток.

Запоявайте проводници от два различни цвята (всеки с приблизителна дължина от 5 до 6 инча) към двигателите. За да проверите полярността, свържете проводниците към батерията и проверете центрофугата. Ако двигателите се въртят в противоположни посоки, разменете проводниците.

Стъпка 5: Време е да „затегнете“и „затегнете“всичко

Започнете, като фиксирате страничните пластини към долната основна плоча, като ги поставите в прорезите. Поставете гайка в T-слота и поставете болт от отвора в долната плоча и го затегнете с помощта на отвертка. Уверете се, че не сте затегнати прекалено здраво, в противен случай може да счупите акрила. Проверете за ориентацията на плочите (страната на двигателя надолу, както е показано).

След това фиксирайте двигателите, колелото, предната плоча, държача на батерията и накрая горната плоча

Ако искате да поставите голям серво мотор, можете директно да го завиете в дадения слот или за монтиране на микро серво мотор първо прикрепете плочата за серво и след това серво мотора

Прикрепете колелата към двигателите

Свържете превключвателя с батерията, както е показано, и го завийте на място

Накрая завийте вашия arduino/ arduino mega ИЛИ Raspberry pi

И сте готови !!

Стъпка 6: Щитът на двигателя/ веригата на двигателя

Двигателите са задвижващите механизми на робота, които изискват повече мощност за работа, която нашият микроконтролер не може да осигури, така че свързването след това директно към него със сигурност ще го изпържи. За да осигурим захранване на двигателите и да контролираме неговата посока и скорост, се нуждаем от H-мост. Какво е H-Bridge и как работи? Мисля, че това видео ще отговори на вашия въпрос: Видео (Видеото не е мое)

Ако смятате, че правите всичко сами, тогава може да помислите и да направите верига на драйвера на двигателя самостоятелно, вместо да купувате готова. Тъй като използвам дъската Arduino, реших да направя щит на двигателя вместо дъска за разбиване.

Предимството на щита пред пробивната дъска е, че той лесно се включва върху горната част на вашата Arduino платка, което спестява малко място и свързването на нещата към него става лесно и се създава по -малко бъркотия.

Направих двустранна печатна платка (печатна платка) за направата на щита, тъй като еднослойната платка не беше достатъчна за осъществяване на всички връзки. Използвах метода „прехвърляне на тонер“, за да направя печатната платка.

Ако не знаете как да направите печатна платка, не се притеснявайте, че ще покрия всички стъпки как да я направите.

Стъпка 7: Изработване на дизайна на вашата платка

Преди да направите своя собствена персонализирана печатна платка, трябва да проектирате оформлението на вашата печатна платка. Можете да проектирате оформлението, като използвате приличен софтуер за проектиране на печатни платки. За мен следното е най -добрият софтуер за проектиране на печатни платки.

• Autodesk EAGLE
• Фризиране

За да направите щита на двигателя, просто трябва да изтеглите файловете в следните стъпки и да следвате инструкциите.

Стъпка 8: Отпечатване на оформлението на вашата печатна платка

Тъй като правим двустранна печатна платка, ще ни трябват два слоя 1. Горен слой 2. Долен слой.

Изтеглете pdf файловете и ги отпечатайте отделно на всяка лъскава хартия (хартия за списания също ще направи това), като използвате лазерен принтер.

Мастилено -струйните принтери не биха работили, тъй като мастилото му е разтворимо във вода, така че няма да прехвърля мастилото си върху печатната платка.

Съвети:

• Задайте вашия принтер на висока разделителна способност преди отпечатване
• Изберете опцията за действителен размер, преди да отпечатате

Защо се нуждаем от хартия и мастило, за да направим печатна платка ??

Както бе споменато по -рано, методът, използван за изграждането, се нарича трансфер на тонер.

Как работи:

1. Първо отпечатвате оформлението на дъската си върху лъскава хартия с помощта на лазерен принтер.
2. Тонерът, използван в принтера, не е нищо друго освен пластмаса, която се топи и полепва по хартията ви.
3. Сега прехвърляте тонера върху медената си дъска, използвайки желязо, т.е. разтопявате тонера отново и той се залепва за медта.
4. Мастилото служи като защитен слой за покриване на медната част, която не трябва да се гравира.
5. Тъй като решението за ецване работи само с метал, но не и с мастило, вие прехвърляте мастило към медната страна на печатната платка, така че определен модел на вашата платка да се гравира, а мастилената част не.

Стъпка 9: Нарежете и почистете медното си покритие

• Вземете вашата печатна схема и маркирайте точки на дъската, за да начертаете линии и да я изрежете. За рязане можете да използвате Dremel или ножовка.
• След изрязване почистете дъската с помощта на малко сапун и метален скрубер, докато дъската изглежда хубава и лъскава.

Почистването на дъската премахва оксидния слой, замърсяванията и мазнините върху нея и излага свеж слой мед, върху който тонерът може да залепне здраво.

Стъпка 10: Прехвърляне на тонер към дъската

1. Вземете всеки слой (долно или горно огледало) на отпечатъка и го поставете върху медната облицовка с отпечатана страна надолу.
2. Подравнете дъската и печата. Използвайте ютия за пране, за да изгладите разпечатаното оформление на печатната платка към дъската.
3. Гладенето на отпечатаното оформление прехвърля мастилото от хартията към печатната платка.

Съвети:

• Настройте ютията на най -високата температура (за плътна хартия) или на средната
• За да осигурите постоянна топлина, поставете ютията върху дъската и я натиснете за около 1 до 2 минути.
• Внимателно преместете ютията върху хартията за около 2-3 минути.
• Уверете се, че се подава подходяща топлина в ъглите и отстрани

Целият процес трябва да отнеме около 5 - 6 минути (може да бъде повече или по -малко в зависимост от дебелината на хартията и температурата).

Стъпка 11: Премахване на хартията на дъската

След термичната обработка накиснете дъската в контейнер с малко вода от чешмата за около 5-7 минути. Не забравяйте да изчакате, докато хартията на дъската се намокри, след това я разтрийте внимателно, така че мастилото да не се отстранява, докато търкате хартията от дъска.

Стъпка 12: Вторият слой

Сега е време да направите втория слой. Тъй като това е двустранна печатна платка, горният и долният слой трябва да бъдат перфектно подравнени, в противен случай резултатите биха били нежелателни. За свързване на двата слоя ще се използват виаси.

Производителите на печатни платки имат машини, които могат точно да подравнят двата слоя. Но как да свършим такава точна работа у дома? Затова измислих трик, който може да реши този проблем. За да подравните двата слоя, изпълнете следните стъпки:

1. Пробийте дупки в ъглите на вашата печатна платка, като използвате първия слой като ориентир.
2. Вземете отпечатъка на втория слой и направете дупки на същото място, както е направено за предишния слой.
3. Подравнете дъската и отпечатъка така, че светлината да преминава през всички отвори.
4. Залепете страните с помощта на маскираща лента и направете същата термична обработка. Накиснете дъската във вода и отстранете хартията

Стъпка 13: Поправяне на коловозите

Понякога тонерът не се прехвърля правилно на платката, което води до някои непълни връзки.

За да разрешите този проблем, вземете заострен постоянен маркер и нарисувайте непълните следи.

Стъпка 14: Гравиране на дъската

Има различни разновидности на гравиращ разтвор, но най -често срещаният е железен хлорид. Можете да го получите под формата на прах или като разтвор.

За приготвяне на разтвора:

1. Вземете пластмасов съд с малко вода. (около 1,5 чаша).
2. Добавете към него 2-3 супени лъжици FeCl3 и разбъркайте добре. (винаги добавяйте киселина към водата с леко разбъркване)

Докато работите с химикали, не забравяйте да носите ръкавици и да сте на добре проветриво място.

Поставете дъската в разтвора за около 20 - 30 минути. След като за около 20 - 30 минути го извадете от контейнера, оставяйки го за дълго време, ще ецва защитената зона с мастило, така че, моля, премахнете го, когато приключи.

Изплакнете дъската с вода след ецване.

Стъпка 15: Отстранете тонера

За премахване на тонера можете да използвате ацетон или разредител (средство за отстраняване на бои за нокти също ще ви помогне). Вземете мир от памук или влажна кърпа и го накиснете добре с разредител/ацетон. Изтрийте тонера и почистете дъската с вода.

И вие имате своя домашна напитка "Двустранна печатна платка".

Стъпка 16: Пробиване на дупките

Пробийте дупките с помощта на мини вертикална бормашина или ръчна бормашина.

Използвайте 1 мм свредло за пробиване на отвори за винтови клеми и регулатор на напрежението и 0,8 мм бит за други отвори

Почистете праха след пробиване.

Стъпка 17: Време е за запояване

Преди запояване не забравяйте да запазите отпечатък на оформлението със себе си за справка и да знаете разположението на частите. Започнете, като запоявате виасите, като прокарате тел през отворите и запоявате от двете страни, отрежете излишния проводник. Преди запояване на останалите компоненти използвайте мултиметър и проверете непрекъснатостта на следите на горния и долния слой, а също така проверете за къси шорти след запояване. “

Запояйте останалите части. Проверете полярността и разположението на компонентите.

Стъпка 18: Проверете веригата

Преди да поставите интегралните схеми в техните гнезда и да включите веригата, уверете се, че няма къси съединения и проверете напрежението на съответните щифтове. Ако всичко е наред, поставете интегралните схеми и захранвайте веригата.

Стъпка 19: Инсталиране и тестване на драйвера на двигателя

Щитът ще приляга плътно върху дъската на Arduino и веригата е проверена, така че захранването му няма да е проблем.

Преди тестване нека разгледаме структурата и характеристиките на щита на двигателя.

Структура и характеристики:

• Използва два L293D H-моста IC за управление на четири двигателя.
• Инверторен IC 74HC04 за намаляване на броя на пиновете, използвани за управление на h-мостовете.
• Отделна шина +5V и GND.
• Щифтове за монтиране на 4 серво мотора с отделна шина за захранване
• Превключете, за да нулирате платката
• Брой цифрови пинове, останали дори след управление на 4 двигателя: 6 (2 от тях като ШИМ)

Тестване на веригата:

Свържете два двигателя към изхода на винтовата клема M1 & M2, свържете захранващия мост и захранвайте веригата, използвайки DC захранване 9-12V (вижте диаграмата за полярност и връзки). След като качите скицата TEST на платката arduino, включете щита на двигателя и включете захранването.

За тестване на втория драйвер на двигателя свържете двигателите към M3 и M4 и заменете номерата на пиновете с тези в кода

• НалявоEN = 3
• LeftPin = 2
• ВдясноEN = 5
• RightPin = 6

Стъпка 20: Нека да се движим

Време е да оживите робота си

Сега имате робот с инсталирани всички необходими компоненти, нека направим прост проект, използвайки го, за да добиете представа колко бързо можете да създадете прототип на нещо за няколко минути без никакви проблеми и бъркотия.

Роботът за избягване на препятствия ще бъде най -доброто за начало. Така че нека да успеем.

Необходими части:

1. HC -SR04 Ултразвуков сензор
2. Микро серво мотор (ако не е инсталиран)
3. Някои проводници

Връзки:

• Свържете щифта Vcc и GND на сензора съответно към +5V и GND
• Свържете щифта за задействане към A1 и Echo щифта към A2 на arduino
• Поставете джъмпера J5 върху щита и свържете серво към щифт 10 на серво шината (вижте диаграмата)
• Монтирайте сензора върху серво

Качете дадената по -долу скица на дъската си arduino и гледайте как вашият робот избягва препятствията.

Така че направихте прост автономен робот за няколко минути.

Стъпка 21: Краят

Готови сте !

Насладете се на игра с вашия робот и правете забавни проекти с него. Налични са различни сензори и дъски за разработка, които са лесни за използване и разбиране, използвайте ги, за да го накарате да се движи по желания от вас начин.

И ако сте нов в роботиката, ще ви препоръчам да изпробвате някои основни проекти, дадени във въвеждащата част.

Това е всичко за този Instructable. Надявам се да ви е било интересно.

Ако имате някакви съмнения/въпроси относно изграждането, не се колебайте да попитате. Благодаря за гледането:)