Arduino Mothbot: 11 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:48

Syftet med detta projekt är att designa och bygga en enkel ljusföljande robot med hjälp av ett Arduino Duemilanove mikrokontrollerkort. Jag ville verkligen dela ett robotprojekt som var billigt, enkelt att bygga och som hade en komplett uppsättning instruktioner för alla de olika stegen. Jag hoppas att jag har lyckats och jag skulle gärna vilja få kommentarer om att göra detta instruerbart ännu bättre.

Utformningen av denna robot fokuserade kring att använda boken "Komma igång med Arduino" av Massimo Banzi och publicerad med [makezine.com Make]. Jag använde också kod för att köra servon från ett projekt med titeln: How to Make an Arduino Controlled Servo Robot (SERB). Arduino Mothbot är totalt sett en ganska snabb robot att bygga. Förutsatt att du börjar med alla delar och inte behöver improvisera, bör projektet totalt ta en timme att bygga. Det är om du följer instruktionerna och kopierar koden. Men om du bara bygger en funktion i taget och testar längs vägen kan detta projekt ta betydligt längre tid. Fördelen med det längre spåret är att du förmodligen kommer att lära dig mycket mer och ha roligt på vägen.

Steg 1: Samla dina delar och verktyg

Att bygga denna robot kommer att kosta dig ungefär $ 80 i delar om du aldrig har gjort något liknande tidigare. Kostnaden för mig var betydligt lägre eftersom jag har en hel del elektronik liggande att jobba utifrån. Jag vet dock hur frustrerande det kan vara att försöka följa en instruerbar utan att veta vilka delar jag ska köpa, var jag ska beställa och hur mycket allt kommer att kosta i förväg så jag har gjort allt som fungerar för dig. När du har fått alla delar i kvadrat bör det vara en snabb att göra detta projekt. Följ följande länk till min projektwiki för att få en komplett reservdelslista: Arduino Mothbot Parts List

Nu kanske du vill få några verktyg. Eftersom det här projektet använder en lödlös brödbräda kan du klara dig utan mycket snygg elektronikutrustning. Förhoppningsvis kan du hitta resten av sakerna du behöver i ett garage: 1. Nåltång 2. Wire Cutters 3. Platt skruvmejsel 4. Små Phillips (4-sidig) skruvmejsel 5. Justerbar skiftnyckel eller 11/32 " insexnyckel 6. Borra 7. 1/16 ", 5/32" och 7/32 "borrkronor 8. Såg (tillval) 9. Skyddsglasögon Använd säkerhetsrutiner när du använder elverktyg.

Steg 2: Planeringsstadiet

Innan jag började detta projekt tittade jag runt på Instructables på många andra projekt. Jag läste också lite tid på att läsa boken "Komma igång med Arduino" av Massimo Banzi. Nästan allt i det här projektet görs från ett exempel på denna webbplats eller i boken. Jag utformade projektet på detta sätt i ett försök att göra det tillgängligt för nybörjarroboten.

I min planeringsfas tittade jag inte bara på hårdvara och kodning utan gjorde även mina elektroniska läxor. Jag ville göra en enkel elektronikschema för det här projektet så att jag kunde följa vad som hände när jag byggde det. Du kan se på bilden de olika komponenterna, kraftledningarna och Arduino -stiften. Förhoppningsvis är det ett tydligt diagram och illustrerar också hur enkel elektroniken för detta projekt är.

Steg 3: Anslutning av servon till Arduino

Om du ska bygga en robot är det första du förmodligen vill träna hur du får den att röra sig. Mest troligt vill du kunna skicka det framåt, bakåt, höger, vänster och få det att stanna. Om du inte kan ta reda på hur du ska beordra den att röra sig ordentligt kommer du sannolikt inte att få den att göra någonting när du ansluter alla sensorer. Nedan följer stegen för att ansluta motorn till Arduino.

1. Det första du ska göra när du sätter upp den lödlösa brödbrädan är att sätta upp marken (GND) och strömmen (+6V) för servon. Jag valde att använda de två långa remsorna på brädet som skulle ligga närmast Arduino. 2. När marken och kraftledningarna är identifierade ansluter du marken på Arduino -kortet till markremsan på det lödlösa brödbrädet. Anslut inte strömmen till den lödlösa brödbrädan än. 3. Varje servo har tre ledningar som kommer ut ur dem. Min har en svart, röd och vit tråd för varje. Det svarta är för jord, det röda är för ström och det vita är kontrolltråden. Klipp tre bygeltrådar för varje servo av samma storlek (alltså 6 totalt). 4. Fäst bygelkablarna i slutet av servotrådarna och sedan varje servo på den lödlösa brödbrädan. 5. Använd nu hoppare för att ansluta marken och kraften från varje servo till marken och kraften hos den lödlösa brödbrädan. 6. Anslut nu styrtrådarna från varje servo till Arduino. Anslut vänster servo till digital utgång (PWM) 3 och höger servo till digital utgång (PWM) 11. 7. Anslut slutligen marken och strömmen från 4AA -batterierna till den lödlösa brödbrädans jord och ström. Var inte orolig om servon börjar röra sig när din Arduino inte har ström eller inte är programmerad ännu. 8. Med koden bör du nu kunna köra motorerna framåt, bakåt, vänster eller höger med de medföljande funktionerna.

Steg 4: Testa motorerna

Jag tycker att det är viktigt att inkludera en del av testkoden jag använde när jag satte ihop Arduino Mothbot. Om du är intresserad och vill lägga tid på att pyssla tror jag att du kommer att hitta dessa kodavsnitt lärorika och användbara i andra projekt. Innan jag lägger upp någon kod nedan vill jag meddela att följande är baserat på ett annat bra projekt som heter How to Make an Arduino Controlled Servo Robot (SERB). Jag lärde mig mycket av att följa arbetet med det instruerbara och vill ge kredit där det beror.

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

Steg 5: Integrering av på/av -knappen

Nu kanske du vill slå på och av din robot med ett knapptryck. Arduino själv kommer att köra kod i en oändlig slinga tills du kopplar ur den, vilket kan vara ganska frustrerande när du kopplar in din robot på bordet och den börjar springa ifrån dig! Att integrera knappen är ett bra steg i den här processen eftersom du också lär dig hur du använder knappar för andra saker, som att skapa en stötfångare för att upptäcka när roboten träffar en vägg. Som en anteckning märker jag att jag tog bort servon från den lödlösa brödbrädan för de flesta av mina bilder. Detta hjälper bara till att göra bilden tydligare när jag visar olika steg. Till att börja med, koppla bort strömmen från servomotorerna innan du gör mer arbete. Kom ihåg att göra detta varje gång du lägger till något i detta projekt. Nu kanske du vill kunna slå på och stänga av din robot i motsats till att låta roboten omedelbart börja röra sig när du ansluter strömmen. Identifiera en remsa på motsatt sida av den lödlösa brödbrädan för att slå på/av -knappen (och senare sensorerna).4. Använd en lång bygelkabel för att ansluta strömmen (+5V) från Arduino till remsan du just identifierade. Anslut två bygelkablar till den tillfälliga omkopplaren och anslut den ena änden till (+5V) ström 6. Anslut den andra änden av den tillfälliga omkopplaren till en mindre remsa i mitten av det lödlösa brödbrädet. Från samma remsa ansluter du ett 10K ohm motstånd till remsan och den andra änden till marken8. Slutligen ansluter du en kabel från remsan med omkopplaren och motståndet i ena änden och placerar den andra änden i digital ingång 7 på Arduino.9. Nu, med koden bör du kunna använda knappen för att slå på och stänga av roboten. Om du använder koden med lysdioden (digital utgång 13) ser du den inbyggda lysdioden tändas och stängas av med roboten. Detta är ett bra sätt att testa Arduino -koden om du har strömmen till motorerna frånkopplade.

Steg 6: Testa på/av -knappen

Den här nya koden innehåller information om hur du använder On/Off -knappen och att den inbyggda lysdioden blinkar.

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

Steg 7: Integrera ljussensorerna

Vad skulle en Arduino Mothbot vara om den inte hade ljussensorer? Poängen med detta enkla projekt är att göra en robot som lockas till det starkaste ljuset. För detta måste vi integrera några ljussensorer, även kända som fotomotstånd.

1. Återigen, koppla bort strömmen från servomotorerna innan du gör detta steg 2. Inställningen av ljussensorerna kommer att göras två gånger. Det är nästan exakt samma inställning som den tillfälliga omkopplaren. Egentligen är det samma inställning, men den här gången kommer du att använda ljussensorn (fotomotstånd) istället för en tillfällig omkopplare. 3. Eftersom denna robot kommer att använda de två ljussensorerna för att välja en körriktning rekommenderas att du sätter upp varje ljussensor på motsatta sidor av den lödlösa brödbrädan eller så långt ifrån varandra som möjligt. 4. Anslut ena änden av en ljussensor till (+5V) kraftledning och den andra änden till en liten remsa i mitten av kortet. 5. Anslut ett 10k ohm motstånd till samma remsa och den andra änden till jord 6. Anslut nu en bygelkabel från den lilla remsan (där fotomotståndet och det vanliga motståndet är anslutna) och anslut den andra änden till en analog ingång. 7. Anslut vänster sensor till analog ingång 0 på Arduino och höger sensor till analog ingång 1. 8. Du bör nu kunna använda ljussensorerna för att flytta servon.

Steg 8: Den slutliga koden

Här är den sista koden som används för att köra Arduino Mothbot. I koden har jag inkluderat utskriftsuttalanden till Arduino seriella port. Om du har Arduino ansluten via USB -porten på din dator bör du kunna se utskriftsuttalanden som berättar vilken väg roboten planerar att gå. Du kanske vill justera ljussensorns tröskelvärde för att finjustera robotens beteende. Tröskeln beror huvudsakligen på dina sensorer och det omgivande ljuset på platsen du befinner dig i.

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

Steg 9: Bygg Mothbot -kroppen

Roboten du bygger är verkligen inte bra om den inte kan hålla ihop. Av denna anledning behöver den en kropp. Jag försökte mitt bästa för att göra detta så enkelt som ett byggprojekt som möjligt. Du måste dock göra ett litet arbete på egen hand för att ta reda på rätt mått. Jag föreslår den ålders gamla metoden "mäta två gånger, klipp en gång". Robotens kropp är gjord av ett litet blad av poppelträ som jag köpte i järnaffären förutskuren till 6 "x 24". Jag klippte ner min till 6 "x 8" med hjälp av sågen som finns i järnaffären. Därefter borrade jag hål mot brädans framsida för att fästa servofästena för varje servo. För detta använde jag en 5/32 "storlek borr. 3. Jag borrade också i ett hål på baksidan av brädet för hjulet som balanserar roboten. För detta använde jag en 7/32" storlek borr. Jag valde att använda en något mindre borr så att jag kunde få en tät friktion med mitt hjul eftersom jag inte använde en mutter och bultkombination för att fästa den. Sedan fäst jag fästena på brädet med muttrar och bultar. Detta gjordes med plattskruvmejseln och den justerbara skiftnyckeln. Efter att ha fäst konsolerna fäst jag varje servo på fästena med muttrarna och bultarna. 6. Slutligen tryckte jag in hjulet i helheten.

Steg 10: Gör hjulen

Hjulen var ett knepigt problem för mig. Jag hade faktiskt bot några certifierade robothjul men insåg att de var a) för tunga och b) jag hade inget sätt att fästa dem på mina valda servon. Det var då jag kom ihåg att jag använde burklock på gymnasiet för ett liknande projekt. Så det gick till affären för att leta efter ett lämpligt alternativ för robothjul. Varje hjul är tillverkat av locket från en Ziploc Twist 'n Loc -behållare. Andra bra lock är de på jordnötssmörburkar eller andra livsmedelsvaror. Jag förespråkar inte att slösa mat men spara upp dina lock och du kanske hittar en som är rätt storlek för ditt robotprojekt. Jag använde de kvarvarande behållarna för att hålla delar jag har samlat in. Det första jag gjorde var att välja det servohorn jag ville ha till hjulen. Jag valde de som hade fyra horn och som följde med mina servon när jag köpte dem. Innan du gör något, borra ett hål i mitten av hjulet. Jag rekommenderar att du gör detta med din 5/32 "borr. Du behöver det här så att du kan komma till skruven som ansluter hornet till servon.4. Skruva nu locket till hornet. Jag använde fyra medföljande skruvar med varje servo för att ansluta locken till hornen. Det kan vara lättare om du förborrar små hål genom locket som jag gjorde. Jag använde en 1/16 "borr för detta. Men var försiktig, det kan vara svårt att borra igenom denna plast med en tung borr och en liten bit. Anslut nu hornen till servon med den lilla Phillips (4-sidiga) skruvmejseln. Slutligen, linda gummiband runt varje hjul för att ge dig mer dragkraft. Jag fick mina gummiband från produkter som jag köpte i mataffären. Förhoppningsvis har du några liggande. Vid denna tidpunkt ska hela karossen och hjulen monteras.

Steg 11: Slutföra Arduino Mothbot

Med karossen och hjulen monterade är det enkelt att placera Arduino och den lödlösa brödbrädan precis ovanpå robotkroppen. Se till att du fortfarande kan nå USB -ingången på Arduino om du behöver ändra programmeringen. Jag använde lite svart tejp under varje för att fästa dem på kroppen. Eltejp är lätt att ta bort och håller ganska bra. Tejpa Arduino och den lödlösa brödbrädan på toppen av robotkroppen som du har byggt. Att använda tejp igen är en bra idé att ansluta 4AA -batterihållaren och 9V -batteriet till kroppen. Se till att trådarna når 3. Anslut servotrådarna till den lödlösa brödbrädan om du tidigare hade tagit bort dem. Anslut Arduino -strömmen 5. Anslut servomotorns ström 6. Placera nu din robot på marken och tryck på strömbrytaren! Det ska nu komma till liv och jaga ljuset runt i rummet:) Som ett framtida tilläggsprojekt skulle jag inkludera en enkel stötfångare eller väggsensor. Detta skulle vara en omkopplare, ungefär som på/av -knappen som används i detta projekt. Men när knappen trycktes skulle den uppmana roboten att vända riktning, svänga åt vänster eller höger och fortsätta med programmet. När det är klart skulle denna robot vara en bra liten testplattform för andra sensorer och enheter.