Arduino RC Robot: 11 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

Beskrivning

En hållbar, 3D -tryckt, fjärrstyrd Arduino -baserad robot med flera hundra meters räckvidd. Ett modulärt snabbkopplingsmotorschema låter dig snabbt prototypa olika robotdesigner utan verktyg. Perfekt för robotutbildning för barn.

Vad handlar det om?

Så du har precis börjat lära dig Arduino, eller kanske 3D -utskrift och du är redo att bygga något coolt. Du vill bygga något meningsfullt och praktiskt, men roligt … Du är redo att bygga OmniBot. Om Arduino är den schweiziska armékniven för elektronik, så är OmniBot den schweiziska armékniven för robotik! OmniBot är resultatet av ett flera månader långt projekt av Bolts and Bytes Maker Academy som syftade till att designa ett mångsidigt och lättanvänt fjärrstyrt robotik -kit. Och nu är det helt öppen källkod! OmniBot är batteridriven, kan driva upp till fyra likströmskanaler, två servomotorer och har en fjärrstyrd räckvidd på flera hundra meter! Och allt passar in i ett snyggt 3D -tryckt fodral som körs på, du gissade det, en Arduino Uno -hjärna.

Okej, men varför?

Vi ville verkligen göra det superenkelt för unga barn att plocka upp lite kartong och limma och sluta med en fungerande anpassad robot. Med traditionella robotpaket som du kanske köper på nätet tvingas du hantera massor av röriga bygelkablar, skriva din egen kod och - åh ja … du kan nästan aldrig fjärrstyra dem. De kör bara samma kod i en loop. Med OmniBot kopplar du helt enkelt in ett batteri, kopplar in en motor och tejpar den eller klistrar fast den där du vill, och - bom. robot. All kod som vi har skrivit fungerar automatiskt på magisk väg med samma kontroller som du kan använda för en drönare eller ett RC-plan. Det är den perfekta satsen för snabba prototyper fältklara robotar. När du har byggt klart din OmniBot -plattform har du bara börjat. På tio minuter kunde du gå från en missionskritisk bombförstörande robot till en fotbollsrobot i Rocket-league-stil, och det är det som gör OmniBot kraftfull. Så låt oss komma igång!

Rekommenderade färdighetsnivåer:

• Detta projekt innehåller lite lödning, det är ganska hanterbart för nybörjare.
• Allmän förståelse för Arduino och hur man arbetar i Arduino IDE som laddar upp skisser och lägger till bibliotek. Ingen kodning krävs men avancerade användare kan anpassa sin kod om så önskas.
• Viss lätt hårdvara fungerar med skruvmejsel och trådskärare/avdragare. Vuxenövervakning rekommenderas för små barn. (Den slutliga produkten är lämplig för alla åldrar!)

Tillbehör

Nödvändiga verktyg:

• Lödkolv och löd
• Insexnyckel/nyckel eller insexskruvmejsel
• Skruvmejsel eller plattskruvmejsel (beroende på motorsköldens kopplingsblock)
• Varm limpistol och heta limpinnar (krävs inte men rekommenderas starkt!)
• Trådskärare (spolskärare rekommenderas eftersom de kan användas i andra steg)
• Wire strippers
• Nåltång (krävs inte men det gör rengöring av 3D -utskrift mycket enklare)
• Tillgång till en 3D -skrivare (om du inte har en, fråga din lokala tillverkare utrymme, skola, labb eller bibliotek!)
• En dator med Arduino IDE -programvaran

Materialförteckning:

Följande artiklar och länkar kommer från Amazon (alla eller de flesta är Amazon Prime -artiklar) men det bör noteras att de flesta, om inte alla dessa, kan hittas mycket billigare på webbplatser som Banggood och AliExpress om du är villig att vänta några veckor för frakt. Detta kan faktiskt minska projektkostnaden till hälften om du ser tillräckligt bra ut.

1. Arduino Uno Microcontroller (typen med ytmonteringschip fungerar bättre för detta)
2. Arduino Motor Shield V1
3. Turnigy Evo -sändare (läge 2) (den här levereras med mottagaren men de flesta mottagare med iBus -kommunikation borde fungera)
4. Manliga och kvinnliga JST -kontakter (jag rekommenderar starkt typen med silikon eftersom de är mer flexibla)
5. 13,5 mm x 9 mm vippbrytare
6. M3x6mm försänkta skruvar (endast 6 skruvar behövs faktiskt)
7. 2S Lipo -batteri (detta kan ersättas med ett icke uppladdningsbart batteri mellan 7 och 12 volt)
8. 2S Lipo -laddare (krävs endast om du använder ett lipobatteri)
9. PETG 3D -skrivarfilament (PLA kan användas men PETG är mer hållbart och värmebeständigt mot varmt lim)
10. TT motorer och hjul
11. Servomotorer (större servomotorer kan också användas)

Om du har alla dina verktyg och delar följ mig! Vi har robotar att bygga …

Steg 1: 3D -utskrift av ditt robotchassi

För detta steg behöver du:

En 3D -skrivare med en minsta byggvolym på 4,5 "X x 4,5" Y x 1,5 "Z

Den goda nyheten är, jag har redan designat den åt dig! 3D STL -filerna finns precis nedan. Men först, här är några anteckningar.

Utskriften är tre separata fasta modeller, den uppåtriktade sektionen, den nedre sektionen och batteriluckan. Den nedre sektionen kräver stödmaterial, men bara under den sektion där omkopplaren kommer att installeras.

Den nedre delen och batteriluckan kan skrivas ut i ett skott som en "tryck på plats" -modell, vilket innebär att du kan dra den direkt från skrivaren när den är klar och luckan fungerar direkt utan installation. Vissa skrivare av lägre kvalitet kan emellertid kämpa med toleranserna och smälta ihop dessa två delar så jag har också inkluderat separata utskriftsfiler för varje batterilucka och nedre sektion så att du kan skriva ut dem individuellt och montera dem efteråt.

Steg 2: Rengöring av 3D -utskriften

För detta steg behöver du:

• Ett par nåltångar
• En hobbykniv

Ta försiktigt bort ditt tryck från byggplattan. Om du skrev ut allt i ett skott som jag gjorde, kan du behöva borsta bort en del strängar mellan delarna. Använd en tång och dra ut stödmaterialet vid hålet där omkopplaren ska gå. På vissa skrivare kan det första lagret eller två av batteriluckan vara sammansmält med det nedre avsnittet. Om så är fallet kan du använda en hobbykniv för att skära ut dörren. Om fixeringen är för dålig kan du behöva skriva ut luckan och den nedre delen separat och knäppa ihop dem efteråt.

Steg 3: Förbered din Arduino Uno

För detta steg behöver du:

• En Arduino Uno
• En dator med Arduino IDE installerat (du kan installera IDE härifrån)
• En USB -programmeringskabel

OmniBot -koden är beroende av några olika bibliotek.

1. "Servo.h" (detta är inbyggt i IDE och bör inte behöva laddas ner)
2. "AFMotor.h" (detta fantastiska bibliotek från Adafruit, tillsammans med guiden för installationen finns här)
3. "OmniBot.h" (Följ instruktionerna nedan för att installera detta bibliotek)

För att installera OmniBot -biblioteket, leta upp din Arduino Libraries -mapp (vanligtvis under Dokument> Arduino> Libraries) och skapa en ny mapp som heter OmniBot. Klistra in filerna OmniBot.h, OmniBot.cpp och keywords.txt i den här nya mappen. Stäng och starta om Arduino IDE för att slutföra installationen. Om du lyckades bör du nu se OmniBot -biblioteket genom att navigera till Sketch> Inkludera bibliotek i IDE.

När biblioteken är installerade kopplar du bara in Arduino Uno, väljer rätt kort under Verktyg> Kort:> Arduino/Genuino Uno, väljer den aktiva COM -porten och laddar upp skissen!

Steg 4: Förbered din robotmottagare

För detta steg behöver du:

• lödkolv och löd
• avbitartång
• trådavdragare
• Arduino Uno
• IBus -mottagarmodul (helst den som följer med den rekommenderade sändaren men andra iBus -mottagare kan fungera)

1. Börja med att hitta de sidhuvudstrådar som följer med din mottagarmodul. Det ska vara en sträng på fyra. Den gula tråden som motsvarar PPM på vår modul behövs inte och kan tas bort eller klippas från rubriken.
2. Klipp av den enskilda honhuvudet från trådänden och ta bort ca 1 cm isolering.
3. Pro -tips: Vrid den exponerade strängade tråden för att förhindra att den fransar och tenn ändarna med lödning.
4. Leta reda på tillgängliga Gnd-, Vcc- och Rx -hål på din Arduino. (om du använder den rekommenderade Arduino kan de hittas nära varandra strax under ICSP -stiften.)
5. För in de förtinnade trådarna genom respektive hål och löd på baksidan. Vit till RX, röd till 5V, svart till GND.
6. Klipp av den återstående tråden på baksidan för att förhindra kortslutning.
7. Anslut den kvinnliga fyrhuvudet till mottagarmodulen röd till VCC, svart till GND och vit till S. BUS
8. Stick in mottagarmodulen i Arduino. Jag fann att min passar tätt mellan kondensatorerna och kristallen genom USB -porten.

Steg 5: Förbered motorskyddet

För detta steg behöver du:

• Ett par planskärare eller knivar.
• Ett litet plattskruvmejsel eller en Phillips -skruvmejsel (beroende på kopplingsblocken som din motorskärm har)
• Sju (7) kvinnliga JST -kablar.

1. Försök att pressa motorskyddet mot Arduino med mottagaren inklämd emellan.
2. Om motorskyddstapparna inte trycker in hela vägen in i Arduino -honstiften kan det finnas långa stift på undersidan av motorskyddet som petar in i mottagaren som förhindrar detta. Dessa kan trimmas med spolskärare eller knivar enligt bild 2.
3. När Arduino, Motor Shield, mottagarsandwich har gjorts (låt oss kalla detta "stacken"), börja skruva in JST -kabeladaptrarna till plintarna som bilderna visar. De röda ledningarna på kablarna är alla i slutet de flesta positionerna på kopplingsblocken och de svarta ledningarna är i mitten. (observera att plintarna M1 och M2 på skärmen ska ha två JST -kablar vardera, M3 och M4 ska ha en, batteripolen ska ha en)
4. Var mycket uppmärksam på batteripolen på motorskyddet. Att ansluta en JST -kabel till den här på fel sätt kan steka din stack när ett batteri är inkopplat. Kom ihåg, rött går till M+, svart går till GND.
5. Se till att det finns en gul bygel som ansluter "PWR" -stiften till höger om batteriets plint. Detta ger ström till de nedre delarna av stapeln.
6. Pro -tips: När alla kablar är skruvade, ge varje tråd en lätt dragkrok för att säkerställa att den sitter fast ordentligt och inte faller ut.

Medan jag var här, låt mig berätta vad dessa kontakter relaterar till. M1 och M2 kopplingsblock (var och en är en uppsättning av två individuella uttag) är för robotens höger respektive vänster drivmotorer. Det finns ett femte uttag i mitten av raden som jag tror är ansluten till jord, och för våra ändamål kommer det inte att användas. M3 och M4 kopplingsblock kommer att vara "Auxiliary Motors" som bryts ut på framsidan av OmniBot för vilken motorfunktion du än behöver. Hjälpmotorn M3 kan ställas in mellan 0% och 100% varvtal som roterar i en riktning och styrs av vänster joystick upp och ner rörelse. M4 -motorn kan rotera 100% medurs och moturs styrs av vänster joysticks vänster och höger rörelse. Denna joystickaxel har en "retur till mitten" fjäder som naturligtvis kommer att ställa in motorvarvtalet till 0%.

Steg 6: Montering av Arduino -stacken på chassiets nedre sektion

För detta steg behöver du:

• Den färdiga stacken från föregående steg.
• Den 3D -tryckta nedre delen av chassit
• Två (2) 6 mm M3 -maskinskruvar
• En insexnyckel/nyckel eller lång sexkantskruvmejsel.

1. Ordna JST -kontakterna så att ledningarna från M1 -kopplingsplinten når till höger, kablarna från M2 -kopplingsplinten når till vänster och ledningarna från M3- och M4 -kopplingsblockets loop under stapeln framåt. (mottagarantennen kan också slingas under stapeln)
2. Se till att JST -logotypen är vänd uppåt på den röda anslutningskroppen, tryck in JST -kontakthuvudena i respektive uttag på den tryckta nedre sektionen. Ordningen på högerkablarna spelar ingen roll eftersom de båda går till M1 -kopplingsblocket. Detsamma gäller för de vänstra sidokontakterna till plint M2.
3. M3- och M4 -kablar ska slinga direkt under bunten och anslutas till uttaget på sidan av dem.
4. Använd en Allan -skiftnyckel och M3 -skruvar för att skruva fast bunten i skruvarna i nedre sektionen. Det kan vara användbart att hitta en jäkla skruv med en mindre huvuddiameter eftersom en av skruvarna sannolikt kommer att bita i Arduino -honhuvudet. Oroa dig inte för att skada denna rubrik eftersom vi inte använder den för någonting.
5. För in alla lösa ledningar under bunten där det är möjligt för att minska röran.

Steg 7: Installera och löd i strömbrytaren

För detta steg behöver du:

• Ett lödkolv och lite löd
• avbitartång
• trådavdragare
• 13,5 mm x 9 mm vippbrytare

1. Skjut vippomkopplaren in i hålet från undersidan av den nedre sektionen tills den klickar på plats. Se till att | symbolen vetter framåt och 0 -symbolen vänd bakåt mot batterifacket.
2. Sträck ut den svarta JST -kabeln från batteripolen till switchterminalen och klipp av den så att det finns tillräckligt med svart ledning från GND -terminalen för att bekvämt nå switchterminalen.
3. Ta av och tina båda ändarna av den klippta tråden.
4. Löd varje avskuren ände av den svarta ledningen till varje omkopplare, så som visas på bilderna. (var försiktig så att du inte håller lödkolven på switchterminalen för länge eftersom värmen lätt kan överföras och börja smälta omkopplarens plastkropp!)
5. Sätt kontaktänden på batterikabeln över skåran på batterifacket ner mot batteriluckan.

Steg 8: Stängning av chassit

För detta steg behöver du:

• Allan skiftnyckel eller insexskruvmejsel.
• Fyra (4) 6 mm M3 försänkta maskinskruvar

1. Placera den tryckta övre sektionen försiktigt över den nedre sektionen och se till att tråden nu kläms mellan de två sektionerna. Om det behövs, gå tillbaka och stoppa in lite mer tråd under bunten för att få dem ur vägen.
2. Dra in alla fyra skruvarna från botten. Proffstips: Skruva in alla på det mesta innan du skruvar in någon av dem hela vägen. Detta underlättar även trycket på de utskrivna delarna. Dra åt varje skruv mer och mer, alternerande över hörnen tills alla skruvar är jämna.

Steg 9: Bygga Quick Connect -motorerna

För detta steg behöver du:

• Fyra (4) TT -växlade motorer
• Fyra (4) manliga JST -anslutningskablar
• Ett lödkolv och lite löd
• Varm limpistol och lim rekommenderas starkt men är inte nödvändigt

1. Löd en manlig JST -anslutningskabel till TT -motorn på samma sätt som visas på bilderna. Proffstips: Eftersom dessa motorer kör både medurs och moturs, spelar inte trådarnas polaritet någon roll, men du bör se till att alla motorer är likformiga så att de alla fungerar på samma sätt när de är inkopplade. (Dvs du löder den röda och svarta ledningar nu borde vara samma du som du lödar varje motor!)
2. Proffstips: Lägg till en klot varmt lim över lödfogen på dessa motorer för att öka deras livslängd kraftigt! Dessa motorer har något tunna koppartappar som du är avsedd att lödda till och om de böjer sig för mycket kan de trötthetsstressa och snäppa direkt och göra din motor värdelös. Varmt lim förhindrar böjning!
3. När du ansluter din motor till OmniBot ska de två metallkontakterna vara uppåt. De kan vara lite knepiga att koppla in de första gångerna eftersom den nedre delen av chassit kan klämma in de kvinnliga JST -kontakterna lite.

Steg 10: Din första OmniBot

För detta steg behöver du:

• Några snabbkopplade TT -motorer med hjul
• Klibbig dubbeltejp är att föredra, men du kan också använda varmt lim eller vanligt tejp.
• Din sändarkontroll
• Ett batteri (7V till 12V fungerar, men helst 2S 7.4V Lipo -batterierna i materiallistan)

Öppna först batterifacket med en insexnyckel eller en liten skruvmejsel, sätt i batteriet och stäng det igen. Därefter finns det egentligen inga andra regler för konstruktionen än: vänstra drivmotorer kopplas in på vänster sida, höger drivmotorer blir inkopplade på höger sida och servomotornas bruna/bakre kabel vetter bort från OmniBot. Annat än det, gör det till ditt eget!

Du kan flöda mina bilder för att få en känsla av hur jag byggde mina. Jag skulle också rekommendera att använda byggmaterial som Popsicle -pinnar, varmt lim och kartong för andra karosskomponenter eller att förlänga chassistorleken.

Steg 11: Kontrollera din OmniBot

För detta steg behöver du:

• Din färdiga OmniBot
• Din controller

Jag kan inte rekommendera Turnigy Evo -sändaren från Hobby King nog. Det är en fantastisk 2,4 GHz digital sändare med automatisk frekvenshoppning och många fantastiska funktioner inklusive en pekskärm! Det är vad vi använder på Bolts and Bytes Maker Academy och det har tjänat oss bra. Om du också använder den, se till att du kör en firmwareuppdatering så att du använder den senaste firmware. En länk för det finns på produktsidan på Hobby King.

För att få din OmniBot att röra sig klickar du på verktygslådan på Turnigy Evo -kontrollen och trycker på RX Bind, sedan på / av -cykeln (stäng av och slå på) din OmniBot från omkopplaren. Kontrollenheten ska göra ett ljud som indikerar att den har anslutit till mottagaren inuti OmniBot.

Kör nu! All kod ska fungera sömlöst.

Du kommer att upptäcka att Turnigy Evo -kontrollens funktioner styr OmniBot på följande sätt:

• Höger stick vertikalt och horisontellt> Vänster port (2) och höger port (2) på OmniBots för drivmotorer.
• Vänster pinne horisontellt> Fram motorport 1, motorvarvtal -100% till 100% och servoport 1
• Vänster pinne vertikalt> Fram motorport 2, motorhastighet 0% till 100% och servoport 2
• Mittknapp> Justera max OmniBot -drivhastighet
• Center Switch> Ändra enhetens blandningsschema när du drar tillbaka den högra pinnen (det finns mycket att packa upp där eftersom blandning av disk är ett komplext ämne, jag sparar en förklaring om någon verkligen vill ha det!)
• Vänster strömbrytare> UPP: Tillåter kontroll av främre motorer och servomotorer, MID: Tillåter kontroll av endast servomotorer, NED: tillåter kontroll av endast främre motorer. (detta är användbart om du behöver en servo att flytta men inte en främre motor samtidigt)
• Höger växel> oanvänd för närvarande

Du hittar också funktioner i kontrollmenyn för "slutpunkter", "bakåt" och "trimning", men det finns mycket att säga om var och en av dem och jag lämnar dem för en annan guide. Om du är intresserad av någon av dessa bör en YouTube -sökning på dessa villkor avslöja dussintals användbara videor.

Allt klart

Om du har kommit så här långt, grattis, jag vet att det var långt.

Jag kan inte vänta med att se vad samhället gör med OmniBot. Jag kommer verkligen att se fram emot att svara på alla frågor och skulle gärna höra feedback. Håll utkik efter en lättare version av OmniBot i en framtida instruktionsguide!