Ένα εκπαιδευτικό ρομπότ με πολλές δυνατότητες: 8 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Γεια σας φίλοι, σε αυτό το διδακτικό θα παρουσιάσω ένα φανταστικό ρομπότ που μπορεί να κάνει τις ακόλουθες εργασίες:

1- Μπορεί να κινηθεί και ο έλεγχος των κινήσεών του γίνεται με Bluetooth

2- Μπορεί να κάνει καθαρισμό ως ηλεκτρική σκούπα

3- Μπορεί να παίξει τραγούδια μέσω Bluetooth

4- Μπορεί να αλλάξει τις καταστάσεις των ματιών και του στόματος του από το Arduino

5- Διαθέτει LED που αναβοσβήνει

6- Το φρύδι και το περιθώριο της φούστας του είναι κατασκευασμένα από λωρίδα LED

Αυτό το μοναδικό διδακτικό είναι ένα πολύ καλό μάθημα για όσους θέλουν ένα απλό αλλά πολυλειτουργικό ρομπότ.

Πρέπει να προσθέσω, πολλά χαρακτηριστικά αυτού του ρομπότ είναι παρμένα από άρθρα στον ιστότοπο Instructables και το αναγνωρίζω παραθέτοντας το άρθρο σε κάθε σχετική ενότητα.

Βήμα 1: Διαστάσεις και χαρακτηριστικά

1- Γενικές διαστάσεις του ρομπότ:

-Οι διαστάσεις της βάσης: 50 * 50 cm, ύψος από το έδαφος 20 cm συμπεριλαμβανομένων των τροχών

- Η διάσταση των τροχών: Διάμετροι εμπρός τροχών: 5 cm, Πίσω τροχοί 12 cm

- Οι διαστάσεις της δεξαμενής ηλεκτρικής σκούπας: 20 * 20 * 15 cm

- Διάμετροι σωλήνων: 35 mm

- Διαστάσεις χώρου μπαταρίας: 20 * 20 * 15 cm

- Οι διαστάσεις ρομπότ Istructables: 45 * 65 * 20 εκ

Χαρακτηριστικά:

- κίνηση από δύο κινητήρες που περιστρέφουν τους πίσω τροχούς και δύο εμπρός τροχούς χωρίς ισχύ, η περιστροφή των κινητήρων ελέγχεται από μια μονάδα που ελέγχεται από Bluetooth και ένα λογισμικό που μπορεί να εγκατασταθεί στο έξυπνο τηλέφωνο.

- Λειτουργία καθαρισμού κενού με διακόπτη

- Αναβοσβήνουν λωρίδες LED με κόκκινο και μπλε χρώματα

- Αλλαγή της κατάστασης των ματιών και του στόματος κάθε 10 δευτερόλεπτα

- Τα φρύδια και το περιθώριο της φούστας του ρομπότ κόκκινου LED με σταθερό φως θα μπορούσαν να ενεργοποιηθούν-απενεργοποιηθούν

-Τα ηχεία Bluetooth ενεργοποιήθηκαν και απενεργοποιήθηκαν στο σώμα του ρομπότ και μπορούσαν να λειτουργήσουν από το έξυπνο τηλέφωνο Android μέσω Bluetooth.

Βήμα 2: Λογαριασμός Υλικών, Ενότητες και Εξαρτήματα

Τα υλικά, οι μονάδες και τα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται σε αυτό το ρομπότ είναι τα εξής:

1- Δύο κιβώτια ταχυτήτων ZGA28 (Εικ. 1):

Μοντέλο - ZGA28RO (RPM) 50, Κατασκευαστής: ZHENG, Διάμετρος άξονα: 4 mm, Τάση: 12 V, μήκος άξονα 11,80 mm, Ρεύμα χωρίς φορτίο: 0,45 A, διάμετρος κιβωτίου ταχυτήτων: 27,90 mm, μέγ. ροπή: 1,7 kg.cm, ύψος κιβωτίου ταχυτήτων: 62,5 mm, σταθερή ροπή: 1,7 kg.cm, μήκος: 83 mm, λόγος ταχύτητας: 174, Διάμετρος: 27,67 mm

2- Ένα πρόγραμμα οδήγησης Bluetooth για κινητήρες ρομπότ (Εικ. 2):

BlueCar v1.00 εξοπλισμένο με μονάδα Bluetooth HC-O5 (Εικ. 3)

Ένα λογισμικό Android που ονομάζεται BlueCar v1.00 μπορεί να εγκατασταθεί σε έξυπνα τηλέφωνα Android και απλώς να ελέγχει τις κινήσεις των κινητήρων.

Το λογισμικό Android εμφανίζεται στα Σχήματα (4-1, 4-2, 4-3, 4-4, 4-5) και μπορεί να μεταφορτωθεί

3- Μία μπαταρία μολύβδου-οξέος 12 V, 4,5 A-h (Εικ. 5)

4- Δύο βραχίονες κινητήρα 28 * 23 * 32 mm (Εικ. 6, Εικ. 7)

5- Δύο συζεύξεις κινητήρα 10*10*(4-6) mm (Εικ. 8)

6- Δύο άξονες κινητήρα διαμέτρου 6 mm * μήκος 100 mm

7- Δύο οπίσθιοι τροχοί έκαστος με διάμετρο 12 cm (Σχήμα 9)

8- Δύο μπροστινοί τροχοί ο καθένας με διάμετρο 5 cm (Εικ. 10)

9- Ένα φύλλο 50 cm * 50 cm, τετράγωνο κομμάτι PC (Poly Carbonate) με πάχος 6 mm

10- Ηλεκτρικός αγωγός από PVC χρησιμοποιείται για ενίσχυση και πλαισίωση της βάσης οι διαστάσεις είναι 3*3 cm

11- Σωλήνας PVC με διάμετρο 35 mm για σωλήνες ηλεκτρικής σκούπας (συμπεριλαμβανομένου του αγκώνα)

12- Δεξαμενή ή δοχείο ηλεκτρικής σκούπας είναι πλαστικό δοχείο που είχα στα απορρίμματά μου με διάσταση 20* 20* 15 cm

13 - Ανεμιστήρας ηλεκτρικής σκούπας, κινητήρας 12 V με φυγοκεντρικό ανεμιστήρα απευθείας συνδεδεμένο με αυτό

14- Έξι διακόπτες rocker

15- Μία μονάδα Arduino Uno

16- Μία μονάδα ενισχυτή πράσινη PAM8403

www.win-source.net/el/search?q=PAM8403

17- Δύο ηχεία, το καθένα 8 Ohm, 3 W

18- Πέντε μονάδες μήτρας 8*8 κουκίδων με τσιπ Max7219 και υποδοχή SPI (Εικ. 12)

www.win-source.net/el/search?q=Max7219

19- Δύο τρανζίστορ ισχύος 7805

20- δύο διόδους 1N4004

www.win-source.net/el/search?q=1N4004

21- Δύο πυκνωτές 3,3 uF

22- Δύο πυκνωτές 100 uF

23- Δύο τρανζίστορ BC547

www.win-source.net/el/search?q=BC547

24- Δύο αντιστάσεις 100Ohm

25- Δύο αντιστάσεις 100 kOhm

26- Δύο πυκνωτές 10 uF

27- Τρεις πίνακες έργου 6*4 cm

28- Αρκετά καλώδια σανίδων και σύρματα 1 πυρήνα 1 mm

29- Μία θηλυκή θύρα USB (χρησιμοποίησα ένα καμένο USB διανομέα και έβγαλα ένα από τα θηλυκά USB!)

30- Ένας δέκτης Bluetooth BT163

31- Ηλεκτρικός αγωγός από PVC 1*1 cm

32- Βίδες

33- Οκτώ τερματικά επί του σκάφους

Βήμα 3: Απαιτούμενα εργαλεία

1- Κόφτης

2- Πριόνι χειρός

3- Συγκολλητικό σίδερο

4- Πένσα

5- Κόφτης σύρματος

6- Μικρό τρυπάνι με διαφορετικές κεφαλές (τρυπάνια - μύλοι, κόφτες)

7- Χάρακας

8- Συγκολλητής

9- σούπερ κόλλα

10- μικροβιδωτές μηχανές μικρού και μεσαίου μεγέθους

Βήμα 4: Μεγέθυνση Drive Motors

Για να μεγεθύνω τους κινητήρες οδήγησης, χρησιμοποίησα ένα εργαλείο μεγέθους κίνησης στην ακόλουθη τοποθεσία:

www.robotshop.com/blog/en/drive-motor-sizin…

Τα βασικά είναι τα εξής:

Το Drive Motor Sizing Tool προορίζεται να δώσει μια ιδέα για τον τύπο του κινητήρα κίνησης που απαιτείται για το συγκεκριμένο ρομπότ σας λαμβάνοντας γνωστές τιμές και υπολογίζοντας τις τιμές που απαιτούνται κατά την αναζήτηση ενός κινητήρα. Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιούνται γενικά για συστήματα κίνησης συνεχούς περιστροφής, αν και μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για μερική περιστροφή (γωνία προς γωνία). Έρχονται σε μια σχεδόν άπειρη ποικιλία στροφών και ροπών για να καλύψουν κάθε ανάγκη. Χωρίς ταχύτητα, οι κινητήρες DC στρέφονται πολύ γρήγορα (χιλιάδες στροφές ανά λεπτό (σ.α.λ.)), αλλά έχουν μικρή ροπή. Για να λάβετε ανατροφοδότηση για τη γωνία ή την ταχύτητα του κινητήρα, σκεφτείτε έναν κινητήρα με επιλογή κωδικοποίησης. Οι κινητήρες ταχυτήτων είναι ουσιαστικά κινητήρες συνεχούς ρεύματος με πρόσθετη ταχύτητα. Προσθέτοντας ταχύτητα μειώνει την ταχύτητα και αυξάνει τη ροπή. Για παράδειγμα, ένας μη φορτωμένος κινητήρας DC μπορεί να περιστρέφεται στις 12000 σ.α.λ. και να παρέχει ροπή 0,1 kg-cm. Προστίθεται ταχύτητα 225: 1 για να μειωθεί αναλογικά η ταχύτητα και να αυξηθεί η ροπή: 12000 σ.α.λ. / 225 = 53,3 σ.α.λ. και 0,1 χ 225 = 22,5 κιλά-εκ. Ο κινητήρας θα μπορεί πλέον να κινεί σημαντικά περισσότερο βάρος με πιο λογική ταχύτητα. Εάν δεν είστε σίγουροι για την αξία που πρέπει να εισαγάγετε, προσπαθήστε να κάνετε μια καλή «μορφωμένη» εικασία. Κάντε κλικ σε κάθε σύνδεσμο για περισσότερες εξηγήσεις σχετικά με το αποτέλεσμα κάθε τιμής εισόδου. Σας ενθαρρύνουμε επίσης να ρίξετε μια ματιά στο Σεμινάριο Μεγέθυνσης Κινητήρα Drive, όπου θα βρείτε όλες τις εξισώσεις που χρησιμοποιούνται σε αυτό το εργαλείο, συμπληρωμένες με εξηγήσεις.

Επομένως, οι εισαγωγές μου στα εργαλεία φαίνονται στο Σχ. 1

Και τα out out εμφανίζονται στο Σχ. 2

Οι λόγοι των επιλογών μου ήταν, πρώτον η διαθεσιμότητα και δεύτερον η τιμή, οπότε έπρεπε να προσαρμόσω το σχέδιό μου σε αυτό που ήταν διαθέσιμο και έτσι έπρεπε να κάνω πολλούς συμβιβασμούς, συμπεριλαμβανομένης της γωνίας κλίσης, της ταχύτητας και των στροφών ανά λεπτό. Έτσι, παρά την τιμή των 80 σ.α.λ. το προτεινόμενο εργαλείο, επέλεξα έναν κινητήρα με 50 σ.α.λ.

Μπορείτε να βρείτε πολλούς ιστότοπους στο Διαδίκτυο που διατίθενται για την οδήγηση επιλογής κινητήρα στον ακόλουθο ιστότοπο, υπάρχει ένας πολύ καλός οδηγός σε μορφή pdf που δίνει ανεκτίμητες συμβουλές σχετικά με την επιλογή κινητήρων ρομπότ κινητών:

www.servomagazine.com/uploads/issue_downloa…

Βήμα 5: Πώς να φτιάξετε μηχανικά μέρη

Η κατασκευή των μηχανικών μερών μπορεί να γίνει με τα εξής βήματα:

1- Φτιάχνοντας τη βάση: κόβοντας ένα φύλλο 50*50 cm από PC (πολυανθρακικό) με πάχος 6 mm και χρησιμοποιώντας ηλεκτρικούς αγωγούς 3*3 για να το ενισχύσετε τόσο ως ορθογώνιο όσο και ως δύο εγκάρσιους στηρίγματα για καλύτερη αντοχή.

2- Συνδέστε δύο κατακόρυφα μέρη από ηλεκτρικούς αγωγούς στη βάση και καθιστώντας το αρκετά ισχυρό για οδήγηση τροχών, κάνοντας ένα διαμέρισμα για κινητήριους κινητήρες και στερεώνοντας όλα αυτά στη βάση με βίδες για να φτιάξετε μια άκαμπτη δομή για το φέρον φορτίο και τη στήριξη των τροχών.

3- Συνδέστε καλώδια αρκετά μακριά στους κινητήρες και συγκολλήστε τα και συνδέστε τους κινητήρες με αγκύλες στο διαμέρισμα του κινητήρα.

4- σύνδεση τροχών με άξονες με βίδες και συγκόλληση για να γίνουν αυτά τα συγκροτήματα αρκετά ισχυρά που αντέχουν το φορτίο και την ταχύτητα, και μετά την εισαγωγή των αξόνων στις οπές που παρέχονται σε κάθετα μέρη (βλέπε παράγραφο 2) και προσθέτοντας δύο πλαστικές ροδέλες και στις δύο πλευρές ένα ρουλεμάν για περιστροφή του άξονα, συνδέστε τους άξονες σε συνδέσμους κινητήρα και χρησιμοποιήστε βίδες ρύθμισης για να κάνετε μια ισχυρή σύνδεση, διαφορετικά οι άξονες μπορούν να αποδεσμευτούν από τους κινητήρες και να σας δυσκολέψουν τη ζωή. Η ευθυγράμμιση των κινητήρων είναι σημαντική και χρειάζεται προσεκτική και ακριβή εργασία και αρκετή υπομονή για να κάνει τη μονάδα ανθεκτική και ελεύθερη κίνηση.

5- Συνδέοντας τους μπροστινούς τροχούς (στην περίπτωσή μου ένα είδος κυλίνδρων που χρησιμοποιούνται σε κινούμενες καρέκλες) στη μικρή βάση και βιδώνοντας τη βάση τους σε κάθετους σωλήνες PVC 35 mm, για να περιστρέφονται ελεύθερα χωρίς κανένα εμπόδιο και να αρπάζουν, είναι καλύτερο για να χρησιμοποιήσετε λίγο λάδι σιλικόνης για όλους τους τροχούς που φέρουν οπές και στους τροχούς για να λειτουργούν ελεύθερα με ταχύτητα.

6- Συνδέστε το διαμέρισμα μπαταριών που είναι κατασκευασμένο από φύλλα πολυανθρακικού και βιδώστε το διαμέρισμα στη βάση και τοποθετήστε την μπαταρία στο εσωτερικό του διαμερίσματος έτοιμη για μεταγενέστερες συνδέσεις.

7- Συνδέοντας τη δεξαμενή της ηλεκτρικής σκούπας στη βάση με κόλλα και βίδες και συνδέοντας τους σωλήνες σε αυτήν, χρησιμοποίησα έναν αγκώνα και έκανα ένα μπλουζάκι από σωλήνες, οι οποίοι κόπηκαν κατάλληλα για να χρησιμοποιηθούν ως είσοδος αναρρόφησης αναρρόφησης με ηλεκτρική σκούπα. Επίσης, συνδέστε το συγκρότημα ανεμιστήρα κινητήρα για καθαρισμό με ηλεκτρική σκούπα (οι ακροδέκτες του κινητήρα πρέπει να συνδέονται με καλώδια αρκετά μακριά για μεταγενέστερες εργασίες, επίσης τα καλώδια θα είναι τουλάχιστον 0,5 mm^2 για υψηλή ροή ρεύματος από τον κινητήρα της ηλεκτρικής σκούπας) στην κορυφή του Δεξαμενή.

8- Σε αυτό το βήμα, το εκπαιδευτικό ρομπότ θα κόβεται από φύλλο πολυανθρακικού (πάχους 6 mm) και θα συνδέεται με τη βάση έτσι ώστε η δεξαμενή της ηλεκτρικής σκούπας να βρίσκεται μέσα σε αυτήν και η κεφαλή του ρομπότ που διατίθεται κύβος 20*20*20 στα ηλεκτρονικά εξαρτήματα και τις μονάδες. τρεις οπές για διακόπτες rocker πρέπει να γίνουν στο μπροστινό σώμα του ρομπότ.

Βήμα 6: Πώς να φτιάξετε ηλεκτρονικά ανταλλακτικά:

Για να φτιάξετε τα ηλεκτρονικά μέρη, τα βήματα είναι τα εξής:

1- Δημιουργία LED που αναβοσβήνει

Το κύκλωμα και τα εξαρτήματα αυτού του τμήματος έχουν ληφθεί ακριβώς από το προηγούμενο οδηγό μου ως εξής:

www.instructables.com/id/Amplifier-With-Bl…

2- Κάνοντας το LED dot μήτρας για την κατάσταση των ματιών και του στόματος:

Όλα όσα έχω κάνει σε αυτό το βήμα αντλήθηκαν από το παρακάτω διδακτικό:

www.instructables.com/id/Controlling-a-LED…

εκτός από το ότι έχω αλλάξει το λογισμικό του και αντί να το ελέγξω μέσω της σειριακής οθόνης, έχω προσθέσει μερικούς κωδικούς για να αλλάζω την κατάσταση των ματιών και του στόματος κάθε 10 δευτερόλεπτα. Στην ενότητα λογισμικού θα εξηγήσω περισσότερα σχετικά με αυτό και θα συμπεριλάβω το λογισμικό για λήψη. Έχω συμπεριλάβει ένα μικρό κύκλωμα για τη μετατροπή της τάσης μπαταρίας 12 V σε 5 Volts για σύνδεση εισόδου Arduino UNO, οι λεπτομέρειες αυτού του κυκλώματος είναι στο προηγούμενο οδηγό μου ως εξής:

www.instructables.com/id/A-DESK-TOP-EVAPOR…

3- Κατασκευή κινητήρων οδήγησης Bluetooth

Οι συνδέσεις των κινητήρων με τη μονάδα κινητήρα κινητήρα Bluetooth (Εικ. 3) είναι εύκολες και σύμφωνα με το παραπάνω σχήμα, δηλαδή τους δεξιούς ακροδέκτες κινητήρα στους δεξιούς ακροδέκτες του οδηγού και τους αριστερούς ακροδέκτες κινητήρα στους αριστερούς ακροδέκτες του οδηγού, και η ισχύς από την μπαταρία στους ακροδέκτες τροφοδοσίας και γείωσης του οδηγού στους οποίους είναι εγκατεστημένος ένας διακόπτης rocker στο διαμέρισμα της μπαταρίας για ενεργοποίηση και απενεργοποίηση. Το λογισμικό αυτού του τμήματος θα εξηγηθεί στο τμήμα λογισμικού.

4- Δημιουργία ηχείων Bluetooth

Αυτό το μέρος είναι εύκολο και λαμβάνεται ακριβώς από το ακόλουθο διδακτικό:

www.instructables.com/id/Convert-Speakers-…

Με δύο εξαιρέσεις, πρώτον δεν έσκισα τον δέκτη Bluetooth και χρησιμοποίησα ένα θηλυκό USB για να το συνδέσω στο τροφοδοτικό μου (το ίδιο με το σημείο 2 παραπάνω, δηλαδή κύκλωμα 12 V/ 5 V) και μια θηλυκή υποδοχή για να το συνδέσω στην ενότητα ενισχυτή μου. Δεύτερον, χρησιμοποίησα μονάδα ενισχυτή, πράσινο PAM8403 (https://www.win-source.net/en/search?q=PAM8403), 3 W (Εικ. 11), αντί για τον ενισχυτή που χρησιμοποιήθηκε σε αυτό το εκπαιδευτικό και συνδέθηκα το αριστερό μου ηχείο στους αριστερούς ακροδέκτες του PAM8403 και συνδέστε το δεξί ηχείο στα δεξιά τερματικά του PAM8403 (https://www.win-source.net/el/search?q=PAM8403), λαμβάνοντας υπόψη την πολικότητα, χρησιμοποίησα είσοδο 5V από την ίδια τροφοδοσία παραπάνω και έχω συνδέσει τους τρεις ακροδέκτες του PAM8403 στην υποδοχή εξόδου του δέκτη Bluetooth σύμφωνα με το σχήμα.

Βήμα 7: Λογισμικά

Υπάρχουν δύο λογισμικά σε αυτό το διδακτικό, 1- για πρόγραμμα οδήγησης κινητήρα Bluetooth και 2) για μάτια και στόμα Dot-matrix

- Το λογισμικό για το πρόγραμμα οδήγησης του κινητήρα περιλαμβάνεται εδώ για λήψη, μπορείτε να εγκαταστήσετε αυτό το apk στο έξυπνο τηλέφωνό σας και να ελέγξετε το ρομπότ μέσω λογισμικού μέσω Bluetooth.

-Το λογισμικό για το Arduino είναι το ίδιο με το λογισμικό που περιλαμβάνεται στο παραπάνω, το οποίο μπορεί να αλλάξει την κατάσταση των ματιών και του στόματος χρησιμοποιώντας LED-Dot-Matrix, αλλά έχω αλλάξει μερικούς από τους κωδικούς που προκαλούν το Arduino να αλλάξει τις καταστάσεις κάθε 10 δευτερόλεπτα και αυτό το λογισμικό περιλαμβάνεται εδώ για λήψη επίσης.

Βήμα 8: Συμπέρασμα:

Τέλος, αλλά όχι λιγότερο σημαντικό, ελπίζω ότι μπορείτε να φτιάξετε το δικό σας ρομπότ και να το απολαύσετε όπως εγώ όταν βλέπω το εκπαιδευτικό ρομπότ μου κάθε μέρα να κάνει φανταστικές δουλειές και μου θυμίζει ότι είμαι μέρος μιας δημιουργικής κοινότητας που ονομάζεται ΟΔΗΓΙΕΣ