STEGObot: Stegosaurus-Roboter - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Das Konzept dieses kleinen Kumpels hat den Willen, spielerischere Roboter zu entwickeln, um meinen 4-jährigen Jungen noch mehr für das Erlernen von Elektronik und Robotik zu interessieren.

Sein Hauptmerkmal ist die stegosaurus-förmige Leiterplatte, die nicht nur der Hauptbestandteil der gesamten Elektronik ist, sondern auch ein wesentlicher Bestandteil der Ästhetik.

Ich beabsichtige, das gesamte Design und die Konstruktion dieses Roboters zu zeigen, um den Kontext klarer zu erkennen.

Das erste Video zeigt einen Überblick über Konzept und Design, Mechanik, Elektronik und Programmierung, aber auch diese Schritte werde ich hier mit einigen zusätzlichen Informationen und Details beschreiben.

Schritt 1: Design

An meinem Schreibtisch sitzend, mit einem Stegosaurus-Spielzeug meines Kindes in der Hand, um mich inspirieren zu lassen, begann ich, die Teile direkt auf Karton zu zeichnen.

Am Ende habe ich einen schönen Karton-Prototyp bekommen, um den Bein- / Gehmechanismus zu testen und einen guten Überblick über die tatsächliche Größe und Anordnung der Teile zu bekommen.

Da ich die gewünschten Abmessungen kannte, begann ich dann, das endgültige Modell und die 2D-Vorlagen für die mechanischen Teile zu zeichnen.

Schritt 2: Mechanik

Alle mechanischen Teile wurden aus schlagfesten Polystyrolstücken (2 mm dicke Platten) hergestellt. Dies ist mein Lieblingsmaterial für die Herstellung von Sonderteilen für meine Roboter und ich verwende dieses Material seit etwa 8 Jahren.

Die Methode ist einfach: Die Schablonen werden mit Stickleim über die Plastikteile geklebt. Wenn der Kleber gut getrocknet ist, schneide ich die Stücke mit einem Cuttermesser in die Linien. Bei geraden Linien verwende ich auch ein Metalllineal, um die Schnitte so zu führen, dass sie einen wirklich geraden Schnitt haben.

Einige Teile müssen noch verstärkt werden. In diesen Fällen kombiniere ich mehrere Schichten, um die erforderliche Festigkeit zu erreichen, und verwende Sekundenkleber, um alles zu verbinden.

Um den Teilen ein glattes Finish zu geben, schleife ich sie zuerst mit # 60 Schleifpapier um überschüssiges Material zu entfernen und # 500 Schleifpapier für die Feinbearbeitung.

Die Löcher werden einfach mit Bohrer hergestellt.

Der letzte Schritt ist, alles zu malen. Erst mit der Sprühgrundierung, ob alles glatt genug ist und zum Schluss die gewünschte Farbe.

Die Servomotoren für die Beine / Gehmechanismus sind alle Hitec Mini-Servos. Der mittlere ist ein HS-5245MG und die anderen beiden (für die Vorder- und Hinterbeine) sind HS-225MG. Ich habe sie nicht aus einem besonderen Grund ausgewählt… es war einfach, weil sie die waren, die ich zu Hause hatte. Aber sie sind ausgezeichnete Servomotoren mit Metallgetriebe und haben mehr Drehmoment als nötig.

Materialliste für Mechanik:

• hochschlagfestes Polystyrol (2 mm dicke Platte);
• Sofortkleber;
• graue Sprühgrundierung;
• grüne Sprühfarbe;
• Hitec HS-5245MG Servomotor (1x);
• Hitec HS-225MG Servomotor (2x);
• M3 Nylon-Abstandshalter 35 mm (4x);
• Schrauben und Muttern;
• Schleifpapier (# 60 und # 500).

Schritt 3: Elektronik

Die Platine (die ich STEGOboard nenne) wurde entwickelt, um den Anschluss der Servomotoren und des NRF24L01-Moduls an ein Arduino Nano-Board zu erleichtern. Natürlich hätte dies mit einer sehr kleinen Platine getan werden können. Aber wie gesagt, die Leiterplatte ist auch ein grundlegender Bestandteil der Ästhetik.

Als ich mir den ganzen Roboter vorstellte, hatte ich die Idee, dass er auf seiner Rückseite eine große grüne Platine mit diesen charakteristischen drachenförmigen Platten haben sollte.

Die PCB-Shape-Datei (SVG) wurde mit Inkscape erstellt, und der Schaltplan und die Anordnung der elektronischen Teile auf der Platine wurden mit Fritzing erstellt. Fritzing wurde auch verwendet, um für die Herstellung benötigte Gerber-Dateien zu exportieren.

Die Leiterplatte wurde von PCBWay hergestellt.

Die Platine hat drei Anschlüsse für Servomotoren und Header für das Arduino Nano Board und das NRF24L01 Modul. Es hat auch einen Anschluss für die Stromversorgung. Alles wurde mit bleifreiem Lot gelötet.

Die Stromversorgung erfolgt über zwei in Reihe geschaltete LiPo-Akkus, somit habe ich 7,4V. Aber die Servomotoren akzeptieren maximal 6 Volt. Daher verfügt es auch über ein LM2596-Abwärtsmodul, um die richtige Spannung bereitzustellen und die Servomotoren nicht zu verbrennen.

Materialliste für Elektronik:

• Arduino Nano R3;
• NRF24L01-Modul;
• rechtwinklige Stiftleisten;
• Buchsenleisten;
• LiPo-Akku 3,7 V 2000 mAh (2x);
• bleifreier Lötdraht;
• LM2596 Abwärtsspannungsregler;
• Lötflussmittel.

Schritt 4: Programmierung

Die Programmierung von STEGObot ist sehr einfach, da es nur drei Servomotoren hat und mit der Arduino IDE erstellt wurde.

Grundsätzlich müssen wir den mittleren Servomotor bewegen, um die Vorderseite des Körpers zu neigen und das Servo der Vorderbeine zu drehen (gleichzeitig drehen sich die Hinterbeine in die entgegengesetzte Richtung). Es zieht den Roboter also nach vorne.

Schritt 5: Spaß haben

STEGObot kann sich vorwärts, rückwärts bewegen und nach links und rechts abbiegen. Es wird mit einer benutzerdefinierten Fernbedienung ferngesteuert, die ich gemacht habe, um alle meine Roboter zu steuern.