Der Arduino Mothbot – Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:23

Der Zweck dieses Projekts besteht darin, einen einfachen lichtfolgenden Roboter mit einer Arduino Duemilanove-Mikrocontrollerplatine zu entwerfen und zu bauen. Ich wollte wirklich ein Roboterprojekt teilen, das billig und einfach zu bauen ist und eine vollständige Anleitung für alle verschiedenen Schritte enthält. Ich hoffe, es ist mir gelungen und ich würde gerne Kommentare dazu bekommen, dieses instructable noch besser zu machen.

Das Design dieses Roboters konzentrierte sich auf die Verwendung des Buches "Getting Started with Arduino" von Massimo Banzi und veröffentlicht bei [makezine.com Make]. Ich habe auch Code zum Ausführen der Servos aus einem Projekt mit dem Titel verwendet: Wie man einen Arduino Controlled Servo Robot (SERB) herstellt. Der Arduino Mothbot ist insgesamt ein ziemlich schnell zu bauender Roboter. Vorausgesetzt, Sie beginnen mit allen Teilen und müssen nicht improvisieren, sollte das Projekt insgesamt vielleicht eine Stunde dauern. Das heißt, wenn Sie den Anweisungen folgen und den Code kopieren. Wenn Sie jedoch jeweils nur ein Feature erstellen und währenddessen testen, kann dieses Projekt erheblich länger dauern. Der Vorteil der längeren Strecke ist, dass Sie wahrscheinlich noch viel mehr lernen und unterwegs Spaß haben werden.

Schritt 1: Sammeln Sie Ihre Teile und Werkzeuge

Der Bau dieses Roboters wird Sie ungefähr 80 US-Dollar in Teilen kosten, wenn Sie so etwas noch nie zuvor gemacht haben. Die Kosten waren für mich deutlich geringer, da ich viel Elektronik herumliegen habe, mit der ich arbeiten kann. Ich weiß jedoch, wie frustrierend es sein kann, zu versuchen und einem instructable zu folgen, ohne zu wissen, welche Teile zu bekommen sind, woher zu bestellen ist und wie viel alles im Voraus kosten wird, also habe ich all diese Arbeit für Sie erledigt. Sobald Sie alle Teile im Quadrat haben, sollte es ein Kinderspiel sein, dieses Projekt durchzuführen. Folgen Sie dem folgenden Link zu meinem Projekt-Wiki, um eine vollständige Teileliste zu erhalten. Arduino Mothbot Parts List

Jetzt möchten Sie vielleicht einige Werkzeuge erhalten. Da dieses Projekt ein lötfreies Steckbrett verwendet, können Sie auf viele ausgefallene elektronische Geräte verzichten. Hoffentlich finden Sie den Rest der Dinge, die Sie in einer Garage brauchen: 1. Spitzzange 2. Drahtschneider 3. Flachkopfschraubendreher 4. Kleiner Kreuzschlitzschraubendreher (4-seitig) 5. Rollgabelschlüssel oder 11/32" Sechskantschlüssel 6. Bohrer 7. 1/16", 5/32" und 7/32" Bohrer 8. Säge (optional) 9. Schutzbrille Bitte verwenden Sie bei der Verwendung von Elektrowerkzeugen sichere Praktiken.

Schritt 2: Die Planungsphase

Bevor ich dieses Projekt begann, sah ich mich bei vielen anderen Projekten in Instructables um. Ich habe auch einige Zeit damit verbracht, das Buch "Getting Started with Arduino" von Massimo Banzi zu lesen. Fast alles in diesem Projekt basiert auf einem Beispiel auf dieser Website oder im Buch. Ich habe das Projekt auf diese Weise entworfen, um es dem unerfahrenen Robotiker zugänglich zu machen.

In meiner Planungsphase habe ich mir nicht nur Hardware und Codierung angeschaut, sondern auch meine Elektronik-Hausaufgaben gemacht. Ich wollte einen einfachen Elektronikschaltplan für dieses Projekt erstellen, damit ich verfolgen konnte, was vor sich ging, während ich es baute. Sie können im Bild die verschiedenen Komponenten, Stromleitungen und die Arduino-Pins sehen. Hoffentlich ist es ein klares Diagramm und veranschaulicht auch, wie einfach die Elektronik für dieses Projekt ist.

Schritt 3: Anschließen der Servos an den Arduino

Wenn Sie einen Roboter bauen möchten, möchten Sie wahrscheinlich zuerst herausfinden, wie er sich bewegt. Höchstwahrscheinlich möchten Sie in der Lage sein, es vorwärts, rückwärts, rechts, links zu senden und zu stoppen. Wenn Sie nicht herausfinden können, wie Sie ihm befehlen, sich richtig zu bewegen, werden Sie wahrscheinlich nichts tun können, wenn Sie alle Sensoren anschließen. Unten sind die Schritte zum Anschließen des Motors an den Arduino.

1. Das erste, was Sie beim Einrichten des lötfreien Steckbretts tun müssen, ist die Masse (GND) und die Stromversorgung (+6V) für die Servos einzurichten. Ich entschied mich, die beiden langen Streifen auf der Platine zu verwenden, die dem Arduino am nächsten liegen würden. 2. Sobald die Masse- und Stromleitungen identifiziert sind, verbinden Sie die Masse des Arduino-Boards mit dem Massestreifen auf dem lötfreien Steckbrett. Schließen Sie die Stromversorgung noch nicht an das lötfreie Steckbrett an. 3. Jedes Servo hat drei Drähte, die aus ihnen herauskommen. Meine haben jeweils ein schwarzes, rotes und weißes Kabel. Das Schwarz ist für Masse, das Rot ist für die Stromversorgung und das Weiß ist das Steuerkabel. Schneiden Sie drei Überbrückungsdrähte für jedes Servo der gleichen Größe (also insgesamt 6). 4. Befestigen Sie die Überbrückungsdrähte am Ende der Servodrähte und dann jedes Servo an der lötfreien Steckplatine. 5. Verwenden Sie nun Jumper, um die Masse und die Stromversorgung von jedem Servo mit der Masse und der Stromversorgung des lötfreien Steckbretts zu verbinden. 6. Verbinden Sie nun die Steuerkabel von jedem Servo mit dem Arduino. Verbinden Sie das linke Servo mit dem Digitalausgang (PWM) 3 und das rechte Servo mit dem Digitalausgang (PWM) 11. 7. Verbinden Sie schließlich die Masse und die Stromversorgung von den 4AA-Batterien mit der lötfreien Steckplatinenmasse und Stromversorgung. Seien Sie nicht beunruhigt, wenn sich die Servos bewegen, wenn Ihr Arduino keinen Strom hat oder noch nicht programmiert ist. 8. Mit dem Code sollten Sie nun in der Lage sein, die Motoren mit den enthaltenen Funktionen in Vorwärts-, Rückwärts-, Links- oder Rechtsrichtung zu betreiben.

Schritt 4: Testen der Motoren

Ich denke, es ist wichtig, einen Teil des Testcodes aufzunehmen, den ich beim Zusammenbauen des Arduino Mothbot verwendet habe. Wenn Sie interessiert und bereit sind, die Zeit zum Basteln zu investieren, werden Sie diese Codeschnipsel lehrreich und nützlich für andere Projekte finden. Bevor ich unten irgendeinen Code poste, möchte ich darauf hinweisen, dass das Folgende auf einem anderen großartigen Projekt namens How to Make an Arduino Controlled Servo Robot (SERB) basiert. Ich habe viel gelernt, indem ich der Arbeit an diesem instructable gefolgt bin und möchte Kredit geben, wo es fällig ist.

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

Schritt 5: Ein-/Aus-Taste integrieren

Jetzt möchten Sie vielleicht Ihren Roboter per Knopfdruck ein- und ausschalten. Der Arduino selbst führt Code in einer Endlosschleife aus, bis Sie ihn ausstecken, was ziemlich frustrierend sein kann, wenn Sie Ihren Roboter auf dem Tisch anschließen und er anfängt, vor Ihnen wegzulaufen! Die Integration der Taste ist ein großartiger Schritt in diesem Prozess, da Sie auch lernen, wie Sie Tasten für andere Dinge verwenden, z. B. das Erstellen eines Stoßfängers, um zu erkennen, wenn der Roboter gegen eine Wand stößt das lötfreie Steckbrett für die meisten meiner Bilder. Dies hilft nur, das Bild klarer zu machen, wenn ich verschiedene Schritte zeige.1. Trennen Sie zunächst die Stromversorgung von den Servomotoren, bevor Sie weitere Arbeiten ausführen. Denken Sie daran, dies jedes Mal zu tun, wenn Sie diesem Projekt etwas hinzufügen.2. Jetzt möchten Sie vielleicht in der Lage sein, Ihren Roboter ein- und auszuschalten, anstatt den Roboter sofort zu bewegen, wenn Sie ihn an die Stromversorgung anschließen.3. Identifizieren Sie einen Streifen auf der gegenüberliegenden Seite des lötfreien Steckbretts, um den Ein-/Ausschalter (und später die Sensoren) mit Strom zu versorgen.4. Verbinden Sie mit einem langen Überbrückungsdraht die Stromversorgung (+5 V) vom Arduino mit dem gerade identifizierten Streifen. Verbinden Sie zwei Überbrückungsdrähte mit dem Taster und stecken Sie ein Ende in die (+5V) Stromversorgung6. Stecken Sie das andere Ende des Momentschalters in einen kleineren Streifen in der Mitte des lötfreien Steckbretts.7. Verbinden Sie von demselben Streifen einen 10K-Ohm-Widerstand mit dem Streifen und das andere Ende mit Masse8. Verbinden Sie schließlich einen Draht vom Streifen mit dem Schalter und dem Widerstand an einem Ende und stecken Sie das andere Ende in den digitalen Eingang 7 des Arduino.9. Jetzt sollten Sie mit dem Code in der Lage sein, den Roboter mit der Taste ein- und auszuschalten. Wenn Sie den Code mit der LED (Digitalausgang 13) verwenden, sehen Sie, wie sich die On-Board-LED mit dem Roboter ein- und ausschaltet. Dies ist eine großartige Möglichkeit, den Arduino-Code zu testen, wenn die Stromversorgung der Motoren getrennt ist.

Schritt 6: Testen der Ein/Aus-Taste

Dieser neue Code enthält die Informationen zur Verwendung der Ein/Aus-Taste und zum Blinken der Onboard-LED.

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

Schritt 7: Integration der Lichtsensoren

Was wäre ein Arduino Mothbot, wenn er keine Lichtsensoren hätte? Der Sinn dieses einfachen Projekts besteht darin, einen Roboter zu bauen, der vom hellsten Licht angezogen wird. Dazu müssen wir einige Lichtsensoren, auch Fotowiderstände genannt, integrieren.

1. Trennen Sie erneut die Stromversorgung von den Servomotoren, bevor Sie diesen Schritt ausführen. 2. Die Einrichtung für die Lichtsensoren wird zweimal durchgeführt. Es ist fast das gleiche Setup wie der Momentschalter. Eigentlich ist es das gleiche Setup, aber diesmal verwenden Sie den Lichtsensor (Fotowiderstand) anstelle eines Tasters. 3. Da dieser Roboter die beiden Lichtsensoren verwendet, um eine Fahrtrichtung auszuwählen, wird empfohlen, dass Sie jeden Lichtsensor auf gegenüberliegenden Seiten des lötfreien Steckbretts oder so weit wie möglich voneinander entfernt aufstellen. 4. Verbinden Sie ein Ende eines Lichtsensors mit der (+5V) Stromleitung und das andere Ende mit einem kleinen Streifen in der Mitte der Platine. 5. Verbinden Sie einen 10k Ohm Widerstand mit demselben Streifen und das andere Ende mit Masse 6. Verbinden Sie nun ein Überbrückungskabel von dem kleinen Streifen (wo der Fotowiderstand und der normale Widerstand verbunden sind) und stecken Sie das andere Ende in einen analogen Eingang. 7. Verbinden Sie den linken Sensor mit dem analogen Eingang 0 des Arduino und den rechten Sensor mit dem analogen Eingang 1. 8. Sie sollten nun die Lichtsensoren verwenden können, um die Servos zu bewegen.

Schritt 8: Der endgültige Code

Hier ist der endgültige Code, der zum Ausführen des Arduino Mothbot verwendet wird. In den Code habe ich Druckanweisungen für den seriellen Arduino-Port eingefügt. Wenn Sie das Arduino über den USB-Port Ihres Computers angeschlossen haben, sollten Sie die Druckanweisungen sehen können, die Ihnen sagen, in welche Richtung der Roboter gehen möchte. Sie können den Schwellenwert des Lichtsensors anpassen, um das Verhalten des Roboters fein abzustimmen. Der Schwellenwert hängt hauptsächlich von Ihren Sensoren und dem Umgebungslicht des Standorts ab, an dem Sie sich befinden.

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

Schritt 9: Bauen Sie den Mothbot Body

Der Roboter, den Sie bauen, ist wirklich nicht gut, es sei denn, er kann sich selbst zusammenhalten. Aus diesem Grund braucht es einen Körper. Ich habe mein Bestes gegeben, um dieses Bauprojekt so einfach wie möglich zu gestalten. Sie müssen jedoch selbst ein wenig arbeiten, um die richtigen Maße zu ermitteln. Ich schlage die uralte Methode "zweimal messen, einmal schneiden" vor.1. Der Körper des Roboters besteht aus einer kleinen Pappelholzplatte, die ich im Baumarkt gekauft habe, die auf 6 "x 24" zugeschnitten ist. Ich schneide meine auf 6 "x 8" mit der im Baumarkt bereitgestellten Säge.2. Als nächstes bohrte ich Löcher zur Vorderseite der Platine, um die Servohalterungen für jedes Servo zu befestigen. Dafür habe ich einen 5/32 "Bohrer verwendet.3. Ich habe auch ein Loch an der Rückseite des Bretts für das Lenkrad gebohrt, das den Roboter ausbalanciert. Dafür habe ich einen 7/32" Bohrer verwendet. Ich entschied mich, einen etwas kleineren Bohrer zu verwenden, damit ich eine enge Reibung mit meinem Laufrad erreichen konnte, da ich keine Muttern- und Schraubenkombination verwendet habe, um es zu befestigen.4. Dann befestigte ich die Halterungen mit den Muttern und Schrauben an der Platine. Dies geschah mit dem Flachkopfschraubendreher und dem verstellbaren Schraubenschlüssel.5. Nach dem Anbringen der Halterungen befestigte ich jedes Servo mit den Muttern und Schrauben an den Halterungen. 6. Schließlich schob ich das Lenkrad in das Ganze.

Schritt 10: Herstellung der Räder

Die Räder waren für mich ein heikles Problem. Ich hatte tatsächlich einige zertifizierte Roboterräder, stellte aber fest, dass sie a) zu schwer waren und b) ich keine Möglichkeit hatte, sie an meinen gewählten Servos zu befestigen. Da erinnerte ich mich, dass ich in der High School für ein ähnliches Projekt Glasdeckel verwendet habe. Also ab in den Laden auf der Suche nach einer passenden Roboterrad-Alternative. Jedes Rad wird aus dem Deckel eines Ziploc Twist 'n Loc Behälters hergestellt. Andere gute Deckel sind die von Erdnussbuttergläsern oder anderen Nahrungsmitteln. Ich plädiere nicht dafür, Lebensmittel zu verschwenden, aber spar dir deine Deckel und du wirst vielleicht feststellen, dass einer die richtige Größe für dein Roboterprojekt hat. Ich habe die übrig gebliebenen Behälter verwendet, um die gesammelten Teile aufzubewahren.1. Das erste, was ich tat, war, das Servohorn auszuwählen, das ich für die Räder wollte. Ich wählte diejenigen aus, die vier Hörner hatten und die beim Kauf mit meinen Servos geliefert wurden.2. Bevor Sie etwas tun, bohren Sie ein Loch in die Mitte des Rades. Ich empfehle, dies mit Ihrem 5/32 "Bohrer zu tun. Sie benötigen dies, um an die Schraube zu gelangen, die das Horn mit dem Servo verbindet. 4. Schrauben Sie nun den Deckel auf das Horn. Ich habe jeweils vier mitgelieferte Schrauben verwendet Servo, um die Deckel mit den Hörnern zu verbinden. Es könnte einfacher sein, wenn Sie wie ich winzige Löcher durch den Deckel vorbohren. Ich habe dafür einen 1/16 "Bohrer verwendet. Aber Vorsicht, das Durchbohren dieses Kunststoffs mit einem schweren Bohrer und einem winzigen Bit kann schwierig sein.5. Verbinden Sie nun die Hörner mit dem kleinen Kreuzschlitzschraubendreher (4-seitig) mit den Servos.6. Wickeln Sie schließlich Gummibänder um jedes Rad, um Ihnen mehr Traktion zu verleihen. Ich habe meine Gummibänder aus Produkten, die ich im Supermarkt gekauft habe. Hoffentlich haben Sie ein paar herumliegen.7. An diesem Punkt sollten die gesamte Karosserie und die Räder zusammengebaut werden.

Schritt 11: Fertigstellung des Arduino Mothbot

Mit dem zusammengebauten Körper und den Rädern ist es einfach, das Arduino und das lötfreie Steckbrett direkt auf dem Roboterkörper zu platzieren. Stellen Sie sicher, dass Sie den USB-Eingang des Arduino noch erreichen können, falls Sie die Programmierung ändern müssen. Ich benutzte ein schwarzes Isolierband darunter, um sie an den Körper zu kleben. Isolierband ist leicht zu entfernen und hält recht gut.1. Kleben Sie das Arduino und das lötfreie Steckbrett auf die Oberseite des Roboterkörpers, den Sie gebaut haben.2. Verwenden Sie wieder Klebeband, um den 4AA-Batteriehalter und die 9V-Batterie mit dem Körper zu verbinden. Stellen Sie sicher, dass die Drähte Reichweite.3. Verbinden Sie die Servodrähte mit dem lötfreien Steckbrett, wenn Sie sie zuvor entfernt hatten.4. Verbinden Sie das Arduino power5. Schließen Sie die Servomotorleistung an6. Stellen Sie nun Ihren Roboter auf den Boden und drücken Sie den Ein-/Ausschalter! Es sollte jetzt zum Leben erwachen und das Licht durch den Raum jagen:) Als zukünftiges Add-On-Projekt würde ich einen einfachen Stoßfänger- oder Wandsensor einbauen. Dies wäre ein Schalter, ähnlich wie die Ein / Aus-Taste, die in diesem Projekt verwendet wird. Wenn die Taste jedoch gedrückt wurde, sagte sie dem Roboter, die Richtung umzukehren, nach links oder rechts abzubiegen und mit dem Programm fortzufahren. Sobald dies abgeschlossen ist, wäre dieser Roboter eine großartige kleine Testplattform für andere Sensoren und Geräte.