DFRobot Turtle Robot: 12 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Hittills har mina verkstadsrobotprojekt drivits mot låg kostnad och enkel montering. Vad händer om prestanda och noggrannhet var målen, och inte kostnaden? Vad händer om ett robotkitföretag var villigt att donera delar? Och tänk om vi drog med något annat än markörer?

Så målet med detta projekt är att göra en exakt Turtle Robot med hjälp av hylldelar som kommer att dra något intressant för nästa Maker Fair.

Sköldpaddor bort!

Steg 1: Delar

DFRobot gav huvudkomponenterna. Här är vad vi använder:

• 1 st., Bluno M0 moderkort, SKU: DFR0416 eller en vanlig Arduino Uno
• 1 ea., Dual Bipolar Stepper Motor Shield for Arduino (DRV8825), SKU: DRI0023
• 2 st., Hybrid stegmotor, SKU: FIT0278
• 1 st., 5 mm gummihjulkopplingssats (par), SKU: FIT0387
• 1 st., 9G servo SKU: SER0006

För ström kommer jag att använda 18650 litiumceller, så jag köpte:

• 3 ea., EBL 18650 Batteri 3,7V
• 1 ea., KINDEN 18650 Smart batteriladdare
• 3 ea., 18650 Batterihållare

Jag använde också lite olika hårdvaror:

• 2 st., Buna-N gummi #343 O-ring (3/16 "x 3-3/4" ID)
• 1 st., 1 "lågkolstålkullager
• 10 st., M3x6MM Panhuvudskruv
• 2 st., M3x8MM Panhuvudskruv
• 4 st., M3x6MM Flathuvudskruv
• 14 st., M3 -mutter
• 4 st., #2 x 1/4 gängformande skruv

Vi kommer också att behöva ett kreativt sätt att dela batterikraft mellan motorskyddet och Arduino eftersom det inte verkar vara plats för det. Jag använde 2,1 mm x 5 mm fatuttag på en död strömförsörjning, eller något liknande.

Verktyg:

• Phillips -skruvmejsel
• Wire strippers
• Varmlimpistol (tillval)
• Lödkolv och löd

Och inte minst:

• Tålamod
• Uthållighet
• Positiv attityd

Steg 2: 3D -delar

Jag bestämde mig för att försöka designa all 3D i FreeCad för den här roboten för att hjälpa mig att lära mig. Allt jag behövde göra var att överföra dimensioner för servo- och pennarrangemanget och sedan skala upp resten för att passa de mycket större stepparna.

• Större hjul för att ge utrymme för batterierna.
• Tjockare chassi för att ge styrka för den ökade vikten.
• Större hjul för att matcha den upphöjda däckhöjden.
• Modulär för enkel testning och anpassning.

Här är bitarna du behöver. Alla filer finns på

• 1 st., Chassi
• 1 st., Övre fjäderben
• 2 st., Hjul
• 1 st., Fat
• 1 st., Servohållare

Steg 3: Chassismontage Del 1

• Börja med att sätta in M3 -muttrar i chassiets avstånd. De kan antingen pressas in eller dras in med en M3 -skruv.
• Montera stepparna med M3 -skruvar med de elektriska kontakterna vända mot den bakre (kortare) änden.
• Montera batterihållarna med plattskruvar.

Steg 4: Chassismontage Del 2

• Montera pipan, toppstycket och servon tillsammans med M3 -skruvar och muttrar.
• Montera det kombinerade toppstycket på stegarna med M3 -skruvar.
• För in stållagret i hjulhållaren, värm det med en hårtork om det behövs för att mjuka upp det.
• Montera hjulet på kroppen med M3 -skruvar.

Steg 5: Hjulmontering

• Att få naven att greppa axeln är ett problem eftersom axlarna är 5 mm och navet (som påstår sig vara 5 mm) faktiskt är 6 mm. Att använda tillräckligt med vridmoment på klämskruvarna kommer sannolikt att ta bort dem, så jag använde ett par vice-grepp för att stänga toleransen först.
• Efter justering av toleransen, skjut navet på stegaxeln och dra åt klämskruvarna.
• Placera 3D -hjulet på navet, sätt in den stora bulten och dra åt.
• Placera O-ringen över navet.
• Se till att hjulet roterar utan att vingla. Justera vid behov.

Steg 6: Kabeldragning

Låt oss få bort kraften så att vi kan testa stegarna. Vi behöver:

• Stegerskärmen kräver mellan 8 och 35V för att köra stegarna.
• Stepparna är klassade för 3,4V, men drivs vanligtvis av 12V.
• Bluno (Arduino) har en rekommenderad ingångsspänning på 7 - 12V, eller kan drivas direkt med 5V USB.

Litiumbatteriets celler har en nominell spänning på 3,7V. Om vi sätter tre i serie ger det oss 3 x 3.7V = 11.1 V och ungefär 3 x 3000 mAh = 9000 mAh. Bluno drar förmodligen bara 20 mA, så majoriteten av avloppet kommer från stegarna, vilket kan dra upp till en förstärkare eller mer beroende på belastning. Det borde ge oss timmars körtid.

För testning kan du leverera 12V reglerad till skärmen och 5V USB till Arduino. Det kan vara lättare att bara koppla batterierna till strömmen båda samtidigt.

• Löd batterihållarna parallellt enligt ritningen.
• Montera Arduino med #2 gängformningsskruvar.
• Placera motorskyddet ovanpå Arduino

• Ta bort de räddade 2,1 mm x 5 mm -kablarna och vrid dem tillsammans med batterikablarna:

  Vit rand är positiv, vrid med rött batteriledning

• Sätt i den röda ledningen i VCC och den svarta ledningen i GND på motorskyddet.

Steg 7: Stega steget

Jag hade lite svårt att samla ihop tillräckligt med information för att få det att fungera, så förhoppningsvis kommer detta att hjälpa andra. Nyckeldokumentet du behöver finns på

Anslut stegtrådarna och strömförsörjningen till din skärm:

• 2B Blå
• 2A Röd
• 1A Svart
• 1B Grenn

Den medföljande exempelskissen fungerade för mig, men är inte för lärorik. Vi kommer att behöva kontrollera hastighet och rotation samt släppa stegmotorerna när de inte används för att spara ström.

Jag hittade ett modifierat exempel från https://bildr.org/2011/06/easydriver/ som har hjälpfunktioner. Det driver bara en steg i taget, men ger dig förtroende för att vi är på rätt väg. Vi kommer att skriva lite mer sofistikerad kod senare.

Steg 8: Servo

Servon används för att höja och sänka pennan för ritning.

• Placera armen på navet och vrid försiktigt stegvisaren motsols och titta ner på den tills den når stoppet.
• Ta bort armen och placera den mot vänster (detta blir läget nedåt).
• Sätt i den lilla gängformningsskruven och dra åt.
• Sätt in servon i fästet med navänden uppåt och fäst med två större gängformande skruvar.

Steg 9: Kalibrering

På grund av variationer i montering och inriktning måste roboten kalibreras så att den kan flytta preciserade avstånd och vinklar.

• Mät hjuldiametern från ytterkanterna på gummi-o-ringen.
• Mät hjulbasen från mitten av o-ringarna på botten av roboten (där den kommer i kontakt med golvet).
• Ladda ner bifogad kalibreringsskiss
• Ange dina uppmätta parametrar.
• Ladda upp skissen..

Förbered pennan:

• Ta bort locket och skjut pennkragen från spetssidan.
• Sätt in pennan i hållaren med servoarmen rakt upp.
• Se till att pennan inte vidrör papper i denna position.
• Om pennan binder i axeln, skicka en fil för att ta bort eventuell grovhet och öka borrdiametern.

Rita en ruta:

• Skjut strömbrytaren till "På".
• Vänta flera sekunder tills startladdaren startar.
• När roboten är klar med den första rutan, ta bort pennan och stäng av roboten.

Justera parametern hjul_dia först. Mät längden på kvadratets sida. Det ska vara 100 mm:

• Om det uppmätta avståndet är för långt, öka hjul_dia.
• Om det uppmätta avståndet är för kort, minska hjul_dia.

När du har avståndskalibreringen justerar du hjulbasens parameter som påverkar svängvinkeln. Lägg roboten på ett nytt papper, sätt på den och låt den rita alla fyra rutorna:

• Om roboten vrider för kraftigt (rutan roterar medurs), sänk värdet på hjulets bas.
• Om roboten inte svänger tillräckligt kraftigt (lådan roterar moturs), öka hjulets basvärde.
• På grund av avrundningsfel i stegkoden och slop i växlarna på de billiga stepparna kommer du aldrig att få det perfekt, så lägg inte för mycket ansträngning på det.

Steg 10: Ritning

Dags att rita lite! Ladda ner de bifogade skisserna för att ge dig en start.

Steg 11: Vad nu? Läroplan

Det fungerar och ritar fina rutor. Nu börjar det roliga.

Här är ett par resurser för att lära sig sköldpaddsgrafik.

• https://blockly-games.appspot.com/ (blockprogrammering)
• TinyTurtle Tutorial (JavaScript)
• Kod med Anna och Elsa från Hour of Code

Jag har också lagt ut en instruktion om hur man använder sköldpaddsroboten dessa onlineresurser med Turtle Robot. I allmänhet kan alla Turtle JavaScript -koder klistras in och köras i kalibreringsskissen. Du kan först testa utdata online från en dator och sedan ladda upp den till din sköldpadda för att dra ut i verkligheten!

För studenter, här är ett par projektidéer:

• Programmera din robot för att skriva ditt namn!
• Design och 3D -skriv ut en namnskylt i TinkerCad från en mall. Den kan fästas under din servomotor.
• Ge din robot lite personlighet med lite hett lim och bling. (Håll bara hjulen och ögonen borta från hinder).
• Utifrån OSTR_eyes -skissen, designa och testa en algoritm för att navigera i ett rum. Vad gör du när ett öga upptäcker något. Båda ögonen? Kan du inkludera Arduinos slumpmässiga () funktion.
• Konstruera en labyrint på ett stort pappersark på golvet och programmera din robot för att navigera genom den.
• Konstruera en labyrint med väggar och utforma en algoritm för att automatiskt navigera i den.
• Knappen mellan lysdioderna har inte använts än och är ansluten till Arduino -stift "A3". Vad kan den användas till? Använd den för att slå på och av en lysdiod till att börja med.
• Om du inte gjorde undersökningsdelen i steget "Firmware (FW): Testa och blinka", gå tillbaka och prova.

Steg 12: Men vänta, det finns mer

Om du har uppmärksammat märkte du att tunnan är fyrkantig. Av någon konstig kosmisk slump är pastellkonstnerkritt samma bredd som diametern på Crayola -markörerna. Allt vi behöver är ett sätt att sätta tillräckligt med tryck på krita, och vi är en trottoarkonstnär.

Du kommer behöva:

• 3D -tryckt fat och ram (https://www.thingiverse.com/thing:2976527)

• Krita, antingen pastellkvadratartistkritan eller liten rund krita (inte den feta trottoaren).

  https://a.co/6B3SzS5

3/4 "brickor för vikt

Steg:

• Skriv ut de två bifogade filerna.
• Ta bort servo och servohållare.
• Fäst den fyrkantiga matarrullen.
• Slipa krita till en nära punkt.
• Lägg krita i fatet.
• Lägg vädret i fatet.
• Placera brickans vikt på ram.