Joy Robot (Robô Da Alegria) - Open Source 3D Printed, Arduino Powered Robot !: 18 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Ακολουθήστε περισσότερα από τον συγγραφέα:

Σχετικά με: Κατασκευαστής, μηχανικός, τρελός επιστήμονας και εφευρέτης Περισσότερα για το IgorF2 »

Πρώτο Βραβείο στον Διαγωνισμό Instructables Wheels, Δεύτερο Βραβείο στον Διαγωνισμό Instructables Arduino και Δευτέρα στην πρόκληση Design for Kids. Ευχαριστούμε όλους όσους μας ψήφισαν !!!

Τα ρομπότ φτάνουν παντού. Από βιομηχανικές εφαρμογές έως υποβρύχια και διαστημική εξερεύνηση. Αλλά τα αγαπημένα μου είναι αυτά που χρησιμοποιούνται για διασκέδαση και διασκέδαση! Σε αυτό το έργο ένα ρομπότ DIY σχεδιάστηκε για να χρησιμοποιηθεί για ψυχαγωγία στα παιδικά νοσοκομεία, φέρνοντας λίγη διασκέδαση στα παιδιά. Το έργο επικεντρώνεται στην ανταλλαγή γνώσεων και την προώθηση της τεχνολογικής καινοτομίας για την παροχή βοήθειας σε ΜΚΟ που πραγματοποιούν φιλανθρωπική δράση στα παιδικά νοσοκομεία.

Αυτό το διδακτικό δείχνει πώς να σχεδιάσετε ένα ανθρωποειδές ρομπότ από απόσταση, που ελέγχεται μέσω δικτύου Wi-Fi, χρησιμοποιώντας ένα Arduino Uno συνδεδεμένο σε μια μονάδα Wi-Fi ESP8266. Χρησιμοποιεί μερικούς σερβοκινητήρες που σχηματίζουν κινήσεις βραχιόνων κεφαλής, μερικούς κινητήρες DC για μετακίνηση μικρών αποστάσεων και ένα πρόσωπο κατασκευασμένο από μήτρες LED. Το ρομπότ μπορεί να ελεγχθεί από ένα συνηθισμένο πρόγραμμα περιήγησης στο Διαδίκτυο, χρησιμοποιώντας μια HTML σχεδιασμένη διεπαφή. Ένα smartphone Android χρησιμοποιείται για τη μετάδοση βίντεο και ήχου από το ρομπότ στη διεπαφή ελέγχου του χειριστή.

Το σεμινάριο δείχνει πώς η δομή του ρομπότ εκτυπώθηκε και συναρμολογήθηκε σε 3D. Το ηλεκτρονικό κύκλωμα εξηγείται και ο κώδικας Arduino είναι λεπτομερής, έτσι ώστε ο καθένας να μπορεί να αναπαράγει το ρομπότ.

Μερικές από τις τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν για αυτό το ρομπότ είχαν ήδη δημοσιευτεί στο Instructables. Παρακαλώ ρίξτε μια ματιά στα ακόλουθα μαθήματα:

www.instructables.com/id/WiDC-Wi-Fi-Controlled-FPV-Robot-with-Arduino-ESP82/

www.instructables.com/id/Controlling-a-LED-Matrix-Array-With-Arduino-Uno/

www.instructables.com/id/Wi-Servo-Wi-fi-Browser-Controlled-Servomotors-with/

Ιδιαίτερες ευχαριστίες στα άλλα μέλη της ομάδας που συμμετέχουν στο προαναφερθέν έργο, υπεύθυνα για την πρώτη έκδοση του κώδικα που παρουσιάζεται σε αυτό το σεμινάριο:

• Τιάγκο Φαραούτσε
• Ντιέγκο Αύγουστος
• Γιάν Κρίστιαν
• Χέλαμ Μορέιρα
• Paulo de Azevedo Jr.
• Guilherme Pupo
• Ρικάρντο Κασπίρο
• ASEBS

Μάθετε περισσότερα για το έργο:

hackaday.io/project/12873-rob-da-alegria-joy-robot

www.hackster.io/igorF2/robo-da-alegria-joy-robot-85e178

www.facebook.com/robodaalegria/

Πως μπορείς να βοηθήσεις?

Αυτό το έργο χρηματοδοτείται από μέλη της ομάδας και μικρές δωρεές από ορισμένες επιχειρήσεις. Αν σας άρεσε, υπάρχουν μερικοί τρόποι που μπορείτε να μας βοηθήσετε:

• Δωρεά: μπορείτε να μας στείλετε συμβουλές εάν θέλετε να υποστηρίξετε την κατασκευή του ρομπότ και τις μελλοντικές βελτιώσεις του. Οι συμβουλές θα χρησιμοποιηθούν για την αγορά προμηθειών (ηλεκτρονικά, τρισδιάστατη εκτύπωση, νήματα κ.λπ.) και θα βοηθήσουν στην προώθηση των παρεμβάσεών μας στα παιδικά νοσοκομεία. Το όνομά σας θα προστεθεί στις πιστώσεις του έργου! Μπορείτε να στείλετε συμβουλές από το σχεδιασμό μας στην πλατφόρμα Thingiverse:
• Όπως: Δείξτε μας πόσο εκτιμάτε το έργο μας. Δώστε μας ένα "like" στις πλατφόρμες που τεκμηριώνουμε το έργο μας (Facebook, Hackster, Hackaday, Maker Share, Thingiverse…).
• Μοιραστείτε: Μοιραστείτε το έργο στον αγαπημένο σας ιστότοπο κοινωνικών μέσων, ώστε να προσεγγίσουμε περισσότερους ανθρώπους και να εμπνεύσουμε περισσότερους δημιουργούς σε όλο τον κόσμο.

Γνωρίζατε ότι μπορείτε να αγοράσετε το Anet A8 μόνο με 169,99 $; Κάντε κλικ εδώ και αποκτήστε το δικό σας

Βήμα 1: Λίγη Ιστορία…

Το έργο «Robô da Alegria» («Joy Robot») γεννήθηκε το 2016, στην περιοχή Baixada Santista (Βραζιλία), με στόχο την ανάπτυξη τεχνολογίας και την προσέλκυση της κοινότητας στο κίνημα των δημιουργών. Εμπνευσμένο από εθελοντικά έργα που πραγματοποιήθηκαν από ΜΚΟ σε παιδικά νοσοκομεία, το έργο επιδιώκει να αναπτύξει ένα ρομπότ, χρησιμοποιώντας ανοιχτό υλικό και εργαλεία λογισμικού apen, ικανό να φέρει λίγη διασκέδαση στο νοσοκομειακό περιβάλλον των παιδιών και να συμβάλει στο έργο άλλων οργανισμών.

Ο σπόρος του έργου φυτεύτηκε στα τέλη του 2015. Μετά από μια συζήτηση για τη δημιουργία και την ανάπτυξη της τεχνολογίας που προωθήθηκε από την Ένωση Startups της Baixadas Santista (ASEBS). Wasταν εξιδανικευμένο ένα έργο, χωρίς έπαθλο σε χρήματα, αλλά που παρουσίαζε ένα θέμα στο οποίο οι άνθρωποι θα εμπλέκονταν με αλτρουιστικό τρόπο, με στόχο να βοηθήσουν άλλους ανθρώπους.

Το ρομπότ υπέστη ποικίλους μετασχηματισμούς από την αρχική του σύλληψη μέχρι την παρούσα κατάσταση. Από ένα μόνο κεφάλι, με μηχανικά μάτια και φρύδια, μέχρι τη σημερινή ανθρωποειδή μορφή του, πραγματοποιήθηκαν πολλές επαναλήψεις, δοκιμάζοντας διαφορετικά εποικοδομητικά υλικά και ηλεκτρονικές συσκευές. Από ένα ακρυλικό πρωτότυπο και ένα MDF κομμένο με λέιζερ, μεταφερθήκαμε σε ένα σώμα με τρισδιάστατη εκτύπωση. Από μια απλή διασύνδεση με δύο σερβοκινητήρες που ελέγχονται από Bluetooth, σε ένα σώμα αποτελούμενο από 6 σερβοκινητήρες και 2 κινητήρες με εντολή DC μέσω διεπαφής ιστού που χρησιμοποιεί δίκτυο Wi-Fi.

Η δομή του ρομπότ έχει παραχθεί εξ ολοκλήρου με τρισδιάστατη εκτύπωση χρησιμοποιώντας το Fusion 360. Προκειμένου να καταστεί δυνατή η παραγωγή αντιγράφων ρομπότ σε κατασκευαστικούς χώρους ή εργαστήρια, όπου ο μέγιστος χρόνος χρήσης των εκτυπωτών είναι καθοριστικός, ο σχεδιασμός του ρομπότ χωρίστηκε σε κομμάτια μικρότερη από τρεις ώρες εκτύπωσης το καθένα. Το σετ εξαρτημάτων είναι κολλημένο ή βιδωμένο για τοποθέτηση στο σώμα.

Το πρόσωπο, που αποτελείται από συστοιχίες LED, δίνει στο ρομπότ τη δυνατότητα να εκφράζει συναισθήματα. Τα χέρια και ο λαιμός που κινούνται με σερβοκινητήρες δίνουν στο μικρό αυτόματο την απαραίτητη κινητικότητα για αλληλεπίδραση με τους χρήστες. Στο κέντρο ελέγχου του ρομπότ, ένα Arduino Uno διασυνδέεται με όλα τα περιφερειακά, συμπεριλαμβανομένης της επικοινωνίας με μια μονάδα ESP8266, η οποία δίνει στον χρήστη τη δυνατότητα να διατάζει εκφράσεις και κινήσεις μέσω οποιασδήποτε συσκευής συνδεδεμένης στο ίδιο δίκτυο Wi-Fi.

Το Robot διαθέτει επίσης ένα smartphone στο στήθος του, το οποίο χρησιμοποιείται για τη μετάδοση ήχου και εικόνας μεταξύ του χειριστή του ρομπότ και των παιδιών. Η οθόνη της συσκευής μπορεί ακόμα να χρησιμοποιηθεί για αλληλεπίδραση με παιχνίδια και άλλες εφαρμογές που έχουν σχεδιαστεί για να αλληλεπιδρούν με το σώμα του ρομπότ.

Βήμα 2: Εργαλεία και υλικά

Τα ακόλουθα εργαλεία και υλικά χρησιμοποιήθηκαν για αυτό το έργο:

Εργαλεία:

• Τρισδιάστατος εκτυπωτής - Ολόκληρο το σώμα του ρομπότ τυπώνεται 3D. Αρκετές ώρες τρισδιάστατης εκτύπωσης χρειάστηκαν για την κατασκευή ολόκληρης της δομής.
• Νήμα PLA - Λευκά και μαύρα νήματα PLA όπου χρησιμοποιούνται για την εκτύπωση του σώματος.
• Βιδωτός οδηγός - Τα περισσότερα μέρη συνδέονται με μπουλόνια.
• Σούπερ κόλλα - Μερικά από τα μέρη συνδέθηκαν με σούπερ κόλλα.
• Πένσες και κόφτες
• Συγκολλητικό σίδερο και σύρμα

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗ

• Arduino Uno (σύνδεσμος / σύνδεσμος) - Χρησιμοποιείται ως ο κύριος ελεγκτής του ρομπότ. Στέλνει σήματα στους κινητήρες και επικοινωνεί με τη μονάδα WiFi.
• ESP8266-01 (σύνδεσμος / σύνδεσμος)- Χρησιμοποιείται ως «μόντεμ WiFi». Λαμβάνει σήματα από τη διεπαφή ελέγχου που πρέπει να εκτελεστεί από το Arduino Uno.
• Σερβοκινητήρες SG90 (x6) (σύνδεσμος / σύνδεσμος) - Τέσσερα servos χρησιμοποιήθηκαν για τους βραχίονες και δύο για κινήσεις κεφαλής.
• Κινητήρες συνεχούς ρεύματος με ελαστικούς και ελαστικούς τροχούς (x2) (σύνδεσμος / σύνδεσμος) - Επιτρέπουν στο ρομπότ να διανύσει μικρές αποστάσεις.
• L298N dual -channel H -bridge (x1) (link / link) - Μετατρέπει τις ψηφιακές εξόδους Arduino σε τάσεις ισχύος στους κινητήρες.
• Σερβο χειριστήριο 16 καναλιών (σύνδεσμος / σύνδεσμος) - Με αυτόν τον πίνακα μπορείτε να ελέγχετε πολλούς σερβοκινητήρες χρησιμοποιώντας μόνο δύο εξόδους Arduino.
• MAX7219 οθόνη LED 8x8 (x4) (σύνδεσμος / σύνδεσμος) - Χρησιμοποιούνται ως το πρόσωπο του ρομπότ.
• Καλώδιο Micro USB - Χρησιμοποιείται για τη μεταφόρτωση του κώδικα.
• Γυναικεία-θηλυκά καλώδια άλτη (μερικά).
• Ανδρικά-θηλυκά καλώδια άλτη (μερικά).
• Smartphone - Χρησιμοποιήθηκε ένα smartphone Motorola 4.3 "Moto E. Smartphone. Άλλα με παρόμοιο μέγεθος μπορεί επίσης να λειτουργήσουν.
• Μπαταρία 18650 (x2) (σύνδεσμος) - Χρησιμοποιήθηκαν για την τροφοδοσία του Arduino και άλλων περιφερειακών.
• Θήκη μπαταρίας 18650 (x1) (σύνδεσμος / σύνδεσμος) - Διατηρούν τις μπαταρίες στη θέση τους.
• Δίοδοι 1N4001 (x2)
• 10 kohm resistores (x3)
• Διακόπτης ενεργοποίησης/απενεργοποίησης 20mm (x1)
• Protoshield (σύνδεσμος) - Βοηθά στην καλωδίωση του κυκλώματος.

Μηχανική:

• Τροχοί μπάλας (x2)
• Βίδες M2x6mm (+-70)
• Βίδες M2x10mm (+-20)
• Παξιμάδια M2x1.5mm (x10)
• Βίδες M3x40mm (x4)
• Παξιμάδια M3x1.5mm (x4)

Οι παραπάνω σύνδεσμοι είναι μια πρόταση για το πού μπορείτε να βρείτε τα στοιχεία που χρησιμοποιούνται σε αυτό το σεμινάριο και να υποστηρίξετε την ανάπτυξη αυτού του έργου. Μη διστάσετε να τα αναζητήσετε αλλού και να αγοράσετε στο αγαπημένο σας τοπικό ή ηλεκτρονικό κατάστημα.

Γνωρίζατε ότι μπορείτε να αγοράσετε το Anet A8 μόνο με 169,99 $ στο Gearbest; Αποκτήστε το δικό σας:

Βήμα 3: Τρισδιάστατη εκτύπωση

Η δομή του ρομπότ δημιουργήθηκε εξ ολοκλήρου με τρισδιάστατη εκτύπωση χρησιμοποιώντας το Autodesk Fusion 360. Προκειμένου να καταστεί δυνατή η παραγωγή αντιγράφων ρομπότ σε χώρους κατασκευής ή εργαστήρια, όπου ο μέγιστος χρόνος χρήσης των εκτυπωτών είναι καθοριστικός, ο σχεδιασμός του ρομπότ χωρίστηκε σε κομμάτια μικρότερη από τρεις ώρες εκτύπωσης το καθένα. Το σετ εξαρτημάτων είναι κολλημένο ή βιδωμένο για τοποθέτηση στο σώμα.

Το μοντέλο αποτελείται από 36 διαφορετικά μέρη. Τα περισσότερα εκτυπώθηκαν χωρίς υποστηρίγματα, με 10% πλήρωση.

• Κεφαλή επάνω (δεξιά/αριστερά)
• Κάτω κεφάλι (δεξιά/αριστερά)
• Κάλυμμα στο πλάι της κεφαλής (δεξιά/αριστερά)
• Πίσω πλάκα προσώπου
• Μπροστινή πλάκα προσώπου
• Άξονας λαιμού 1
• Άξονας λαιμού 2
• Άξονας λαιμού 3
• Κέντρο λαιμού
• Βραχίονας (δεξιά/αριστερά)
• Shouldμος (δεξιά/αριστερά)
• Κύπελλο ώμου (δεξιά/αριστερά)
• Κάλυμμα ώμου (δεξιά/αριστερά)
• Άξονας βραχίονα (δεξιά/αριστερά)
• Προτομή (ακαμψία/αριστερά)
• Στήθος (δεξιά/αριστερά/μπροστά)
• Τροχοί (δεξιά/αριστερά)
• Βάση
• Κάτοχος τηλεφώνου
• Πίσω (δεξιά/αριστερά)
• Κουμπιά (δεξιά/αριστερά)
• Κλειδαριά (δεξιά/αριστερά)

Η διαδικασία για τη διαμόρφωση του ρομπότ περιγράφεται στα ακόλουθα βήματα.

Μπορείτε να κατεβάσετε όλα τα αρχεία stl στους ακόλουθους ιστότοπους:

• https://www.thingiverse.com/thing:2765192
• https://pinshape.com/items/42221-3d-printed-joy-robot-robo-da-alegria
• https://www.youmagine.com/designs/joy-robot-robo-da-alegria
• https://cults3d.com/en/3d-model/gadget/joy-robot-robo-da-alegria
• https://www.myminifactory.com/object/55782

Αυτό είναι ένα πειραματικό πρωτότυπο. Ορισμένα από τα μέρη χρειάζονται κάποιες βελτιώσεις (για μεταγενέστερες ενημερώσεις του έργου). Υπάρχουν ορισμένα γνωστά ζητήματα:

• Παρεμβολή μεταξύ της καλωδίωσης ορισμένων servos και του ώμου.
• Τριβή μεταξύ κεφαλής και προτομής.
• Τριβή μεταξύ των τροχών και της δομής.
• Η τρύπα για μερικές βίδες είναι πολύ σφιχτή και πρέπει να διευρυνθεί με ένα τρυπάνι ή ένα μαχαίρι χόμπι.

Εάν δεν έχετε εκτυπωτή 3D, εδώ είναι μερικά πράγματα που μπορείτε να κάνετε:

• Ζητήστε από έναν φίλο να το εκτυπώσει για εσάς.
• Βρείτε έναν χώρο χάκερ/κατασκευαστή σε κοντινή απόσταση. Το μοντέλο χωρίστηκε σε πολλά μέρη, έτσι ώστε κάθε τμήμα ξεχωριστά να παίρνει λιγότερο από τέσσερις ώρες για να εκτυπωθεί. Ορισμένοι χώροι χάκερ/κατασκευαστών θα σας χρεώσουν μόνο για τα χρησιμοποιούμενα υλικά.
• Αγοράστε τον δικό σας τρισδιάστατο εκτυπωτή. Μπορείτε να βρείτε ένα Anet A8 μόνο με 169,99 $ στο Gearbest. Αποκτήστε το δικό σας:
• Ενδιαφέρεστε να αγοράσετε ένα DIY Kit; Αν ενδιαφέρεται αρκετός κόσμος, ίσως να προσφέρω κιτ DIY στο Tindie.com. Αν θέλετε ένα, στείλτε μου ένα μήνυμα.

Βήμα 4: Επισκόπηση των κυκλωμάτων

Το ρομπότ ελέγχεται χρησιμοποιώντας ένα Arduino Uno στον πυρήνα του. Το Arduino διασυνδέει μια μονάδα ESP8266-01, η οποία χρησιμοποιείται για τον τηλεχειρισμό του ρομπότ μέσω δικτύου Wi-Fi.

Ένας σερβο ελεγκτής 16 καναλιών συνδέεται στο Arduino μέσω επικοινωνίας I2C και ελέγχει 6 σερβοκινητήρες (δύο για το λαιμό και δύο για κάθε βραχίονα). Μια σειρά από πέντε μήτρες LED 8x8 τροφοδοτείται και ελέγχεται από το Arduino. Τέσσερις ψηφιακές έξοδοι του Arduino χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο δύο κινητήρων DC, χρησιμοποιώντας μια γέφυρα h.

Τα κυκλώματα τροφοδοτούνται χρησιμοποιώντας δύο τροφοδοσίες USB: μία για τους κινητήρες και μία για το Arduino. Προσπάθησα να τροφοδοτήσω ολόκληρο το ρομπότ χρησιμοποιώντας ένα πακέτο ισχύος σημαδιών. Αλλά το ESP8266 συνήθιζε να χάνει τη σύνδεση λόγω αιχμών όταν ενεργοποιήθηκαν/απενεργοποιήθηκαν οι κινητήρες DC.

Το στήθος του ρομπότ διαθέτει smartphone. Χρησιμοποιείται για τη μετάδοση βίντεο και ήχου προς/από τη διεπαφή ελέγχου, που φιλοξενείται σε έναν συνηθισμένο υπολογιστή. Μπορεί επίσης να στείλει εντολές στο ESP6288, ελέγχοντας έτσι το σώμα του ίδιου του ρομπότ.

Κάποιος μπορεί να παρατηρήσει ότι τα συστατικά που χρησιμοποιούνται εδώ μπορεί να μην είναι βελτιστοποιημένα για τον σκοπό του. Για παράδειγμα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα NodeMCU αντί του συνδυασμού Arduino + ESP8266. Ένα Rapsberry Pi με κάμερα θα αντικαταστήσει το smartphone και θα ελέγχει επίσης τους κινητήρες. Είναι ακόμη δυνατό να χρησιμοποιήσετε ένα smartphone Android ως «εγκέφαλο» για το ρομπότ σας. Αυτό είναι αλήθεια … Ένα Arduino Uno επιλέχθηκε επειδή είναι πολύ προσβάσιμο και εύκολο στη χρήση για όλους. Μέχρι τη στιγμή που ξεκινήσαμε αυτό το έργο, η πλακέτα ESP και Raspberry Pi ήταν σχετικά ακριβά στον τόπο που ζούμε… κάποτε θέλαμε να φτιάξουμε και φθηνό ρομπότ, πίνακες Arduino όπου η καλύτερη επιλογή εκείνη τη στιγμή.

Βήμα 5: Συναρμολόγηση του προσώπου

Τέσσερις μήτρα LED 8x8 χρησιμοποιήθηκαν στο πρόσωπο του ρομπότ.

Η δομή χωρίστηκε σε δύο μέρη (πίσω πλάκα και μπροστινή πλάκα προσώπου) τρισδιάστατη εκτύπωση χρησιμοποιώντας μαύρο PLA. Μου πήρε περίπου 2,5 ώρες για την τρισδιάστατη εκτύπωσή τους, με 10% πλήρωση και χωρίς υποστηρίγματα.

Λόγω περιορισμών χώρου, οι σύνδεσμοι των πλέξεων LED έπρεπε να αποσυμπιεστούν και η θέση τους άλλαξε όπως περιγράφεται παρακάτω:

1. Αφαιρέστε τη μήτρα LED.
2. Συνδέσεις εισόδου και εξόδου Dessolder.
3. Ξανακολλήστε στην άλλη πλευρά της πλακέτας κυκλώματος, με τους πείρους να δείχνουν το κέντρο της πλακέτας.

Μπορείτε να δείτε το τελικό αποτέλεσμα στις εικόνες.

Οι τέσσερις μήτρες LED στερεώθηκαν στη συνέχεια στην πίσω πλάκα, χρησιμοποιώντας 16 μπουλόνια M2x6mm. Οι ακίδες συνδέθηκαν σύμφωνα με τα σχήματα.

Η πρώτη μήτρα συνδέθηκε χρησιμοποιώντας ένα 5-σύρμα αρσενικό-θηλυκό άλτη. Το αρσενικό άκρο συνδέθηκε αργότερα με καρφίτσες Arduino. Το θηλυκό άκρο συνδέεται σε ακίδες εισόδου μήτρας. Η έξοδος κάθε μήτρας συνδέεται με την είσοδο της επόμενης χρησιμοποιώντας ένα άλμα θηλυκού-θηλυκού.

Μετά τη σύνδεση των πλεγμάτων, η μπροστινή πλάκα εγκαθίσταται χρησιμοποιώντας τέσσερα μπουλόνια Μ2. Τυλίξτε τους βραχυκυκλωτήρες γύρω από τα πίσω και τα μπροστινά πάνελ, έτσι ώστε να μην υπάρχουν χαλαρά καλώδια.

Η μονάδα προσώπου εγκαθίσταται αργότερα στο κεφάλι του ρομπότ, όπως θα εξηγηθεί στα επόμενα βήματα.

Βήμα 6: Τοποθέτηση της κεφαλής

Η κεφαλή του ρομπότ χωρίστηκε σε τρίτα τρισδιάστατα μέρη, όλα τυπωμένα σε λευκό PLA με ανάλυση 0,2mm, 10% πλήρωση και χωρίς υποστηρίγματα:

• Κεφαλή επάνω (δεξιά και αριστερά)
• Κάτω κεφάλι (δεξιά και αριστερά)
• Κάλυμμα κεφαλής (δεξιά και αριστερά)
• Άξονας λαιμού 1
• Άξονας λαιμού 2

Μου πήρε σχεδόν 18 ώρες για την εκτύπωση της δομής διαμέτρου 130 mm.

Το πάνω και το κάτω μέρος του κεφαλιού χωρίζονται σε δύο μέρη. Είναι κολλημένα μεταξύ τους χρησιμοποιώντας σούπερ κόλλα. Απλώστε την κόλλα και αφήστε την να ξεκουραστεί για μερικές ώρες.

Τα πλαϊνά καλύμματα στη συνέχεια τοποθετούνται χρησιμοποιώντας μπουλόνια προσαρτημένα στις πλευρές του άνω και του κάτω μέρους του κεφαλιού. Με αυτόν τον τρόπο, η κεφαλή μπορεί να αποσυναρμολογηθεί για επισκευή αφαιρώντας τις βίδες που είναι προσαρτημένες στα μέρη της κορυφής της κεφαλής. Πριν κλείσετε το κεφάλι, συναρμολογήστε το πρόσωπο του ρομπότ (περιγράφηκε στο προηγούμενο βήμα) και την προτομή (κατανεμημένη στα επόμενα βήματα).

Ο σερβοκινητήρας #5 ήταν προσαρτημένος στον άξονα λαιμού 1. Τοποθέτησα το σερβο στη μέση του άξονα, έπειτα στερέωσα την κόρνα και χρησιμοποίησα μια βίδα για να κλειδώσω τη θέση του. Χρησιμοποίησα δύο μπουλόνια M2x6mm για να τοποθετήσω τον άξονα λαιμού 2 σε αυτόν τον σερβοκινητήρα. Ο σερβοκινητήρας #6 είναι προσαρτημένος στον άξονα λαιμού 2 με τον ίδιο τρόπο.

Ο άξονας λαιμού 2 συνδέθηκε αργότερα με το κέντρο λαιμού, όπως φαίνεται στο επόμενο βήμα.

Η μονάδα προσώπου είναι εγκατεστημένη στο εσωτερικό της κεφαλής.

Βήμα 7: Συναρμολόγηση της ριπής και των ώμων

Η προτομή και ο ώμος με πήραν γύρω στις 12 ώρες για να εκτυπωθούν.

Αυτή η ενότητα αποτελείται από πέντε διαφορετικά μέρη:

• Προτομή (δεξιά/αριστερά)
• Shouldμοι (δεξιά/αριστερά)
• Κέντρο λαιμού
• Άξονας λαιμού 3

Τα μέρη της προτομής κόλλησαν χρησιμοποιώντας υπερκόλλα. Οι ώμοι ήταν προσαρτημένοι στα πλαϊνά χρησιμοποιώντας μπουλόνια M2x10mm, και τα σερβοκινητήρες (Servomotor #2 και #4) είχαν εγκατασταθεί σε κάθε πλευρά. Περνούν μέσα από μια ορθογώνια τρύπα σε κάθε ώμο (το σύρμα είναι στην πραγματικότητα αρκετά δύσκολο να περάσει) και συνδέονται με μπουλόνια και παξιμάδια M2x10mm.

Ο κεντρικός λαιμός έχει μια ορθογώνια τρύπα, στην οποία έχει εισαχθεί το τμήμα του άξονα λαιμού 3. Τέσσερα μπουλόνια M2x6mm χρησιμοποιήθηκαν για να συνδέσουν αυτά τα δύο μέρη. Στη συνέχεια, ο κεντρικός λαιμός ήταν προσαρτημένος στους ώμους. Χρησιμοποιεί τα ίδια μπουλόνια που χρησιμοποιούνται για την τοποθέτηση του ώμου στην προτομή. Τέσσερα παξιμάδια M2x1, 5mm χρησιμοποιούνται για να κλειδώσουν τη θέση του.

Ο σερβοκινητήρας #6 συνδέθηκε με τον άξονα λαιμού 3 χρησιμοποιώντας δύο βίδες. Στη συνέχεια, εγκατέστησα τον άξονα λαιμού 3 μέσα στην ορθογώνια τρύπα του λαιμού και χρησιμοποίησα τέσσερα μπουλόνια M2x6mm για να κλειδώσω τη θέση του.

Βήμα 8: Συναρμολόγηση των όπλων

Μου πήρε περίπου 5 ώρες για να εκτυπώσω κάθε χέρι.

Κάθε βραχίονας αποτελείται από τέσσερα κομμάτια:

• Κύπελλο ώμου
• Κάλυμμα ώμου
• Άξονας βραχίονα
• Μπράτσο

Ο άξονας του βραχίονα συγκεντρώνεται και τοποθετείται στον ίδιο τον βραχίονα χρησιμοποιώντας τρία μπουλόνια M2x6mm. Ένα servo horne είναι προσαρτημένο στο άλλο άκρο του άξονα.

Ένας σερβοκινητήρας (#1 και #3) είναι εγκατεστημένος στο κύπελλο ώμου χρησιμοποιώντας μερικές βίδες και στη συνέχεια έχει εγκατασταθεί η κόρνα του (αυτή που είναι προσαρτημένη στον άξονα του βραχίονα). Υπάρχει μια τρύπα στο κύπελλο για την εγκατάσταση άλλου ορνιθίου, το οποίο είναι προσαρτημένο στο σερβο (#2 και #4) που είναι ήδη τοποθετημένο στους ώμους, όπως παρουσιάστηκε στο προηγούμενο βήμα.

Υπάρχει μια άλλη τρύπα στο Κύπελλο (και στον ώμο) για να περάσετε τα καλώδια των σερβο. Μετά από αυτό, το καπάκι είναι εγκατεστημένο για να κλείσει τον ώμο του ρομπότ, με δύο μπουλόνια M2x6mm.

Βήμα 9: Τοποθέτηση του στήθους

Το στήθος είναι το τμήμα που συνδέει την προτομή με το κάτω μέρος (τροχοί και βάση) του ρομπότ. Αποτελείται από δύο μόνο μέρη (δεξιά και αριστερά μέρη. Τα εκτύπωσα σε 4 ώρες.

Οι ώμοι του ρομπότ εφαρμόζουν στο πάνω μέρος του στήθους. Υπάρχει μια τρύπα για ένα μπουλόνι που βοηθά στην ευθυγράμμιση και τη στερέωση αυτών των τμημάτων. Αν και συνιστάται να κολλήσετε αυτά τα δύο μέρη.

Το κάτω μέρος αυτού του τμήματος έχει έξι οπές, οι οποίες χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση με τους τροχούς, όπως θα φανεί αργότερα.

Σε αυτό το σημείο σημείωσα τους σερβοκινητήρες με κάποια αυτοκόλλητα, για να διευκολύνω τη σύνδεση των κυκλωμάτων.

Βήμα 10: Συναρμολόγηση των τροχών

Οι τροχοί του ρομπότ χρησιμοποιούν τρία τρισδιάστατα εκτυπωμένα μέρη:

• Τροχοί (αριστερά/δεξιά)
• Εμπρός

Μου πήρε περίπου 10 ώρες για να εκτυπώσω αυτά τα μέρη.

Ακολούθησα τα ακόλουθα βήματα για τη συναρμολόγηση των τροχών:

• Πρώτα έπρεπε να κολλήσω μερικά καλώδια σε συνδετήρες κινητήρων DC. Αυτά τα καλώδια χρησιμοποιήθηκαν αργότερα για την τροφοδοσία των κινητήρων χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα γέφυρας Η.
• Οι κινητήρες στη συνέχεια προσαρτήθηκαν στη δομή χρησιμοποιώντας δύο μπουλόνια και παξιμάδια M3x40 για το καθένα. Στην πραγματικότητα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα μικρότερο μπουλόνι (αλλά δεν βρήκα κανένα στο διαδίκτυο).
• Μετά από αυτό, κόλλησα το μπροστινό πάνελ, το οποίο συνδέει τα άλλα μέρη της δομής.
• Αυτό το μέρος έχει μερικές τρύπες στην κορυφή του. Χρησιμοποιούνται για τη στερέωσή του στο στήθος, όπως φαίνεται παραπάνω. Για τη σύνδεση και των δύο τμημάτων χρησιμοποιήθηκαν έξι μπουλόνια M2x6mm.

Βήμα 11: Κάτοχος τηλεφώνου

Η θήκη του τηλεφώνου είναι ένα ενιαίο τρισδιάστατο τμήμα και χρειάζεται περίπου 1 ώρα για εκτύπωση.

Το ρομπότ έχει ένα smartphone στην κοιλιά του. Σχεδιάστηκε για Motorola Moto E. Έχει οθόνη 4,3 ιντσών. Άλλα smartphone με παρόμοιο μέγεθος μπορεί επίσης να ταιριάζουν.

Το τμήμα της θήκης του τηλεφώνου χρησιμοποιείται για να κρατήσει το smartphone στην επιθυμητή θέση. Πρώτα τοποθετείται το έξυπνο τηλέφωνο και μετά πιέζεται πάνω στο σώμα του ρομπότ χρησιμοποιώντας τη θήκη του τηλεφώνου και τέσσερα μπουλόνια M2x6mm.

Είναι σημαντικό να συνδέσετε το USB cabe στο smartphone πριν σφίξετε τα μπουλόνια. Διαφορετικά, θα είναι δύσκολο να το συνδέσετε αργότερα. Δυστυχώς ο χώρος είναι πολύ περιορισμένος, οπότε έπρεπε να κόψω μέρος της υποδοχής USB …:/

Βήμα 12: Τοποθέτηση της βάσης

Η βάση έχει μόνο ένα τμήμα 3D εκτύπωσης. Μου πήρε περίπου 4 ώρες για να εκτυπώσω αυτό το μέρος.

Διαθέτει αρκετές οπές για την εγκατάσταση άλλων εξαρτημάτων, όπως οι τροχοί με σφαίρες, και σανίδες κυκλωμάτων για παράδειγμα. Η ακόλουθη διαδικασία χρησιμοποιήθηκε για τη συναρμολόγηση της βάσης:

• Τοποθετήστε το σερβοελεγκτή 16 καναλιών χρησιμοποιώντας τέσσερα μπουλόνια M2x6mm.
• Τοποθετήστε το κύκλωμα L298N h-bridge χρησιμοποιώντας τέσσερα μπουλόνια M2x6mm.
• Εγκαταστήστε το Arduino Uno χρησιμοποιώντας τέσσερα μπουλόνια M2x6mm.
• Εγκαταστήστε το protoshield στην κορυφή του ρομπότ.
• Συνδέστε τα κυκλώματα (όπως περιγράφεται μερικά βήματα αργότερα).
• Τοποθετήστε τους σφαιρικούς τροχούς χρησιμοποιώντας δύο βίδες για κάθε μία. Τα σύρματα ήταν διατεταγμένα έτσι ώστε να παγιδεύονται μεταξύ της βάσης και των βιδών που χρησιμοποιούνται στην εγκατάσταση των τροχών.
• Η βάση ήταν προσαρτημένη στο τμήμα των τροχών χρησιμοποιώντας μερικές βίδες.

Βήμα 13: Back and Power Pack

Το πίσω κάλυμμα του ρομπότ σχεδιάστηκε έτσι ώστε να μπορεί εύκολα να το ανοίξει για πρόσβαση στα κυκλώματα, φόρτιση μπαταριών ή ενεργοποίηση/απενεργοποίηση του smartphone.

Αποτελείται από έξι τρισδιάστατα τυπωμένα μέρη:

• Πίσω (αριστερά/δεξιά)
• Κουμπιά (x2)
• Κλειδαριές (αριστερά/δεξιά)

Μου πήρε γύρω στις 5:30 για την εκτύπωση των εξαρτημάτων. Το δεξί και το αριστερό μέρος της πλάτης κολλήθηκαν χρησιμοποιώντας υπερκόλλα. Περιμένετε μέχρι να στεγνώσει τελείως η κόλλα, διαφορετικά το κάλυμμα θα σπάσει εύκολα.

Το power pack αποτελείται από δύο μπαταρίες 18650 και μια βάση μπαταρίας. Έπρεπε να κολλήσω μερικά καλώδια (μεταξύ της μπαταρίας #1 αρνητικός πόλος και της μπαταρίας #2 θετικός πόλος). Ο αρνητικός πόλος του power pack συνδέθηκε με το Arduinos GND (χρησιμοποιώντας καλώδια και βραχυκυκλωτήρες). Ένας διακόπτης ενεργοποίησης/απενεργοποίησης τοποθετήθηκε μεταξύ του θετικού πόλου και της εισόδου Vin του Arduino.

Ο διακόπτης ενεργοποίησης/απενεργοποίησης συνδέθηκε με τρισδιάστατα τυπωμένα μέρη χρησιμοποιώντας μπουλόνι M2x6mm και παξιμάδι M2x1.5mm. Η θήκη της μπαταρίας ήταν προσαρτημένη στο πίσω μέρος χρησιμοποιώντας τέσσερα μπουλόνια M2x6mm.

Το κυλινδρικό τμήμα των κλειδαριών έπρεπε να λειανθεί με χαρτί άμμου για καλύτερη εφαρμογή. Περνούν μέσα από τις τρύπες στο κάλυμμα. Τα πόμολα συνδέονται και κολλούνται στην άλλη πλευρά.

Το κάλυμμα ταιριάζει στο πίσω μέρος του ρομπότ. Τα κουμπιά μπορούν να γυρίσουν για να κλειδώσουν το καπάκι, προστατεύοντας το εσωτερικό του ρομπότ.

Βήμα 14: Καλωδίωση των κυκλωμάτων

Το κύκλωμα συνδέθηκε σύμφωνα με τα σχήματα.

Arduino:

• Arduino pin D2 => L298N pin IN4
• Arduino pin D3 => L298N pin IN3
• Arduino pin D6 => L298N pin IN2
• Arduino pin D7 => L298N pin IN1
• Arduino pin D9 => MAX7219 pin DIN
• Arduino pin D10 => MAX7219 pin CS
• Arduino pin D11 => MAX7219 pin CLK
• Arduino pin D4 => ESP8266 RXD
• Arduino pin D5 => ESP8266 TXD
• Arduino pin A4 => SDA
• Arduino pin A5 => SCL
• Arduino pin Vin => Μπαταρία V+ (πριν από διόδους)
• Arduino pin gnd => Μπαταρία V-

ESP8266-01

• ESP8266 pin RXD => καρφίτσα Arduino D4
• ESP8266 pin TXD => Arduino pin D5
• ESP8266 pin gnd => Arduino pin gnd
• ESP8266 pin Vcc => καρφίτσα Arduino 3V3
• ESP8266 pin CH_PD => καρφίτσα Arduino 3V3

L298N h-γέφυρα

• L298N pin IN1 => pin Arduino D7
• L298N pin IN2 => Arduino pin D6
• L298N pin IN3 => Arduino pin D3
• L298N pin IN4 => Arduino pin D2
• L298N pin + 12V => Μπαταρία V + (μετά από διόδους)
• L298N pin gnd => Arduino gnd
• L298N OUT1 => Κινητήρας 1
• L298N OUT2 => Κινητήρας 2

MAX7219 (πρώτη μήτρα)

• MAX7219 pin DIN => pin Arduino D9
• MAX7219 pin CS => Arduino pin D10
• MAX7219 pin CLK => καρφίτσα Arduino D11
• MAX7219 pin Vcc => καρφίτσα Arduino 5V
• MAX7219 pin gnd => Arduino pin gnd

MAX7219 (άλλες μήτρες)

• MAX7219 pin DIN => MAX7219 pin DOUT (προηγούμενη μήτρα)
• MAX7219 pin CS => MAX7219 pin CS (προηγούμενη μήτρα)
• MAX7219 pin CLK => MAX7219 pin CLK (προηγούμενη μήτρα)
• MAX7219 pin Vcc => MAX7219 pin VCC (προηγούμενη μήτρα)
• MAX7219 pin gnd =: MAX7219 pin gnd (προηγούμενη μήτρα)

Σερβο χειριστήριο 16 καναλιών

• Servo controller pin SCL => pin Arduino A5
• Servo controller pin SDA => Arduino pin A4
• Servo controller pin Vcc => pin Arduino 5V
• Servo ελεγκτής pin gnd => Arduino pin gnd
• Servo controller pin V+ => Battery V+ (after diodes)
• Servo ελεγκτής pin gnd => Arduino pin gnd

Μερικοί λένε ότι το σερβο Sg90 μπορεί να τροφοδοτηθεί μεταξύ 3,0 και 6,0V, άλλοι μεταξύ 4,0 και 7,2V. Για να αποφύγω τα προβλήματα αποφάσισα να βάλω δύο διόδους σε σειρά μετά τις μπαταρίες. Με αυτόν τον τρόπο, η τάση για servos είναι 2*3.7 - 2*0.7 = 6.0V. Το ίδιο ισχύει και για τους κινητήρες DC.

Παρατηρήστε ότι αυτός δεν είναι ο πιο αποτελεσματικός τρόπος, αλλά λειτούργησε για μένα.

Βήμα 15: Κωδικός Arduino

Εγκαταστήστε το πιο πρόσφατο Arduino IDE. Δεν χρειάστηκε βιβλιοθήκη για επικοινωνία με μονάδα ESP-8266 ή έλεγχο των κινητήρων DC.

Θα πρέπει να προσθέσω τις ακόλουθες βιβλιοθήκες:

• LedControl.h: βιβλιοθήκη που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των μήτρων LED.
• Adafruit_PWMServoDriver.h: βιβλιοθήκη που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των σερβοκινητήρων.

Ο κώδικας Arduino χωρίζεται σε 9 μέρη:

• RobodaAlegria.ino: αυτό είναι το κύριο σκίτσο και καλεί τα άλλα μέρη. Οι βιβλιοθήκες εισάγονται εδώ. Καθορίζει επίσης και αρχικοποιεί καθολικές μεταβλητές.
• _05_Def_Olhos.ino: εδώ ορίζονται οι μήτρες για κάθε μάτι. Κάθε μάτι αντιπροσωπεύεται από έναν πίνακα 8x8 και 9 επιλογές όπου ορίζονται: ουδέτερο, γουρλωμένο, κλειστό, κλειστό, θυμωμένο, δανεισμένο, λυπημένο, ερωτευμένο και νεκρά μάτια. Υπάρχει διαφορετική μήτρα για δεξιά και αριστερά μάτια.
• _06_Def_Boca.ino: εδώ ορίζονται οι μήτρες για το στόμιο. Το στόμα αντιπροσωπεύεται από μια μήτρα 16x8 και 9 επιλογές όπου ορίζονται: χαρούμενο, λυπημένο, πολύ χαρούμενο, πολύ λυπημένο, ουδέτερο, ανοιχτή γλώσσα, ανοιχτό, ορθάνοιχτο και αηδιασμένο στόμα.
• _10_Bracos.ino: προκαθορισμένες κινήσεις για τα χέρια και το λαιμό ορίζονται σε αυτό το αρχείο. Εννέα κινήσεις, mov1 () σε mov9 (), διαμορφώθηκαν.
• _12_Rosto.ino: σε αυτό το αρχείο υπάρχουν ορισμένες λειτουργίες για την ενημέρωση του προσώπου του ρομπότ, συνδυάζοντας τις μήτρες που ορίζονται στα _05_Def_Olhos.ino και _06_Def_Boca.ino.
• _13_Motores_DC: ορίζει τις λειτουργίες για τους κινητήρες DC.
• _20_Comunicacao.ino: μια λειτουργία αποστολής δεδομένων στο ESP8266 ορίζεται σε αυτό το αρχείο.
• _80_Setup.ino: τρέχει με ενεργοποίηση Arduino. Έθεσε το αρχικό πρόσωπο και τη θέση των κινητήρων του ρομπότ. Στέλνει επίσης εντολές για τη σύνδεση σε ένα δεδομένο δίκτυο Wi-Fi.
• _90_Loop: κύριος βρόχος. Αναζητά εισερχόμενες εντολές από το ESP8266 και καλεί συγκεκριμένες λειτουργίες για τον έλεγχο των εξόδων.

Λήψη κώδικα Arduino. Αντικαταστήστε το XXXXX με το SSID δρομολογητή wifi και YYYYY με κωδικό πρόσβασης δρομολογητή στο '_80_Setup.ino'. Ελέγξτε το baudrate του ESP8266 και ορίστε το σωστά στον κωδικό ('_80_Setup.ino'). Συνδέστε την πλακέτα Arduino στη θύρα USB του υπολογιστή σας και ανεβάστε τον κωδικό.

Βήμα 16: Εφαρμογές Android

Ένα smartphone Android χρησιμοποιήθηκε για τη μετάδοση βίντεο και ήχου από το ρομπότ στη διεπαφή ελέγχου. Μπορείτε να βρείτε την εφαρμογή που χρησιμοποίησα στο Google Play store (https://play.google.com/store/apps/details?id=com.pas.webcam).

Η οθόνη του smartphone μπορεί επίσης να μεταδοθεί στη διεπαφή ελέγχου, έτσι ώστε ο χειριστής να μπορεί να δει τι υπάρχει στην οθόνη. Μπορείτε επίσης να βρείτε την εφαρμογή που χρησιμοποίησα για τον καθρέφτη του screnn στο Google Play store (https://play.google.com/store/apps/details?id=com.ajungg.screenmirror).

Ένα βιντεοπαιχνίδι Android σχεδιάστηκε επίσης για να αλληλεπιδρά με το ρομπότ. Δεν είναι ακόμα πολύ σταθερό, επομένως δεν είναι διαθέσιμο για λήψη.

Βήμα 17: Διασύνδεση ελέγχου

Βραβείο "loading =" lazy "στο Διαγωνισμό Τροχών 2017

Δεύτερο στην πρόκληση Design For Kids

Δεύτερο Βραβείο στο Διαγωνισμό Arduino 2017