Heathkit Hero Jr-robot upgraden met moderne hardware - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Dit is meer een werk in uitvoering dan een voltooid project, houd daar rekening mee bij het lezen. Bedankt

Een klein beetje over deze robot, waar ik hem vandaan heb, en mijn plannen ervoor. (Foto uit het Star Wars Day-project van 2015)

Het was waarschijnlijk ergens in 2005 dat mijn vrouw en ik op een plaatselijke vlooienmarkt waren, we waren gewoon aan het rondkijken, niet echt op zoek naar iets. Er was een oudere boer die buiten was opgesteld, hij was aan de achterkant van de plaats en niet veel mensen zouden naar zijn goederen kijken. Ik ben blij dat ik er een was die wel is gaan kijken.

Hij had een kleine robot, natuurlijk wist ik wat het was. Ik vroeg hoeveel hij wilde, en was geschokt, geschokt zeg ik je - hij wilde een hele $ 20,00 dollar. Het was toen dat hij me vertelde dat het waarschijnlijk de laatste 20 jaar in een schuur had gestaan, en bij nader inzien hadden er harige makers in gewoond. Er waren draden gekauwd, het moederbord was grotendeels vernietigd. De batterijen waren niet bruikbaar. Het ding was een puinhoop, en dat is zo aardig als ik erover kan zijn.

Het had zelfs alle cartridges bij zich, en ze zagen er best goed uit.

Hoe het er ook uitzag, ik zag iets dat ik al van jongs af aan had gewild. Ik gaf de boer $20 en bedank hem. Mijn prijs terug naar de auto dragen.

Het duurde ongeveer een maand voordat het voldoende was schoongemaakt om naar de elektronica te kijken en te zien wat werkte en wat niet. Ik was eindelijk in staat om ook stroom te krijgen, verrassend genoeg slaagde het voor de zelfcontrole - ik dacht, hé, geweldig dit was een geweldige deal, zelfs als ik wat werk moest doen om het op te ruimen. Nou, het is een keer geslaagd voor de zelfcontrole, dat was het, ik heb het nooit meer kunnen laten slagen.

Ik trok de hoofdborden, verkocht ze.

Ik heb de aandrijfmotor en de stappenmotor gecontroleerd (de stappenmotor had draden die begonnen te corroderen en waren niet in de beste staat), maar beide werkten, dus ik bewaar ze.

Ik zette de robot neer als een soort pronkstuk, omdat ik niet zo goed wist wat ik ermee wilde doen.

Eind 2015 werd een groep makers en knutselaars waar ik lid van was, gevraagd of we iets wilden doen voor "Star Wars Day" voor onze plaatselijke bibliotheek. Dus we dachten na, en ik zei, wat als ik "Hero Jr" terug zou brengen naar leven met behulp van de Arduino-microcontrollers. En dat is wat ik deed - ik gaf het wat extra flair en gebruikte er 7 Arduino's in … waarschijnlijk meer dan ik nodig had, maar op dat moment was ik nog aan het leren. En ik wilde dat het zou "multi-tasken", wat ik op dat moment niet wist hoe ik het anders moest doen. Ik heb dat project hier gedocumenteerd:

Welnu, dat was 2015, het lichtzwaard werd verwijderd en de meeste Arduino's die specifiek waren voor dat project. Voor het grootste deel kan één Arduino dit uitvoeren als je niet wilt dat er iets speciaals gebeurt. De robot ging terug naar zijn ruimte als een pronkstuk. Ik heb onderweg een paar dingen geleerd en was toen zelfs van plan zijn stroomvoorziening te verbeteren. De tijd kreeg de overhand en ik bestelde alleen een 12v naar 5v 4-poorts USB 8 amp-kaart. Helaas kan ik dat bord nu nergens online vinden, ik weet niet of ze ermee zijn gestopt of ? Maar zelfs dat bord zat tot nu toe in een doos.

Een van de doelen van het oorspronkelijke project was om hem er zo vintage mogelijk uit te laten zien, maar de meeste hardware te vervangen door moderne dingen. In 2020 heb ik besloten om zijn LED's zelfs later te upgraden naar RGB (neopixels). Het doel is nog steeds om het er vintage uit te laten zien, ik denk dat het dat doet totdat je een andere kleur dan rood gebruikt.

Dit project gebruikt een Arduino Mega 2560 mini (kloonbord, ik vind het niet leuk), een Raspberry Pi 3+, origineel Google AIY-bord / luidspreker / microfoon, de stappenmotor vervangen door een ASMC-04 servomotor, een 36v LIPO-batterij getrokken uit een gebroken hoverboard. Ik heb een 36v naar 12v 5amp DC-DC converter en het 4-poorts 12v naar 5v 8amp USB-apparaat. Een goedkope ultrasone, en LDR, nogal wat 3D-geprinte mounts. 8 kleine ws2812 leds (ook wel neopixels genoemd), een paar cat5 keystones en een korte cat5 kabel. (een spanningsdeler links van het 2015-project, maar het was voor 12v / 24v en niet voor 36v, dus het is niet correct. Het moet worden gerepareerd), en ik gebruik een L298-motorstuurprogramma (ook overgebleven van het 2015-project)

Wat overblijft van de originele robot uit 1984 - 12v DC aandrijfmotor, het originele toetsenbord werkt ook nog, evenals de originele "groene stroom" led. De schaal en het frame zijn nog steeds hetzelfde. Maar dat is het. Verder is alles vervangen.

Dit is op dit moment nog steeds een werk in uitvoering - ik ben nog steeds bezig met het maken van wat python-software voor de Raspberry PI, ik moet een paar kleine problemen oplossen die ik in de Arduino-schets heb gevonden (meestal werkend). Ik zeg voor de grap dat dit een van die projecten is die nooit zal eindigen. Op dit punt werken de LED's allemaal, ultrasoon werkt, LDR werkt, servomotor werkt, aandrijfmotor gaat vooruit, niet achteruit (gebroken draad die ik moet opsporen). De 36v tot 12v werkt, en 12v tot 5v werkt, Raspberry Pi start op, Arduino start op van de PI. Meestal is de hardware bekabeld en werkend. Nu is het allemaal software.

Stap 1: De LED's en de upgrade

Het originele model uit 1984 had de LED's gesoldeerd, gewoon "vreemd" als je het mij vraagt, ze moesten van het bord af, maar het soldeer zat aan dezelfde kant als de LED's. In 2015 werkten sommige van deze LED's, andere niet. Ik kon de niet-werkende LED's vervangen, maar daardoor werden sommige erg zwak en sommige deden het gewoon nooit. Als je goed naar het bord kijkt, kun je misschien zien dat een paar soldeerpads zijn opgetild en kapot zijn gegaan.

Ze deelden allemaal hetzelfde 5v-positief, dus om ze in of uit te schakelen, schakel je het terrein om. Wat ik weet is een ding, maar dat vond ik niet leuk. Weet je, in een Arduino-schets is normaal gesproken een "HOOG" aan en "LAAG" is normaal uit - in dit geval was de "HOOG" het uitschakelen van de LED's en "LAAG" is aan. omgekeerde logica op de LED's.

In 2015 heb ik dit maar laten schuiven omdat ik op dat moment wel belangrijkere dingen aan mijn hoofd had.

Dit jaar besloot ik dat ik het idee van WS2812 RGB-LED's leuk vind, ze zijn goedkoop en gemakkelijk te gebruiken, ze gebruiken één datalijn en hebben slechts 5v en aarde nodig. Dit zijn 5 mm LED's, dus ze passen heel mooi in zowat alles waar een standaard LED in past. Ik vond ze op eBay, ze waren iets meer dan ik normaal betaal voor dit soort LED's, maar ik kies ervoor om in de Verenigde Staten te bestellen deze keer omdat verzending vanuit China erg lang duurt. Dus betaal een beetje meer, krijg ze een stuk sneller. 10 LED's kosten me $ 10,00 niet slecht denk ik, maar ook geen geweldige prijs.

Het aansluiten hiervan is vrij eenvoudig en ongecompliceerd, er is een aarde, een positief (5v), een data-ingang en een data-uitgang. Ik kies ervoor om een oude methode van aansluiten te gebruiken en deze te wire-wrap. mijn gedachte was dat als het moeilijker zou zijn om de gegevens uit te lijnen en gegevens in lijntjes als ik ze zou solderen, het misschien ook moeilijker zou zijn als ik de draden te ver terug zou knippen, ze zouden niet goed passen in de gaten die er al in zaten de Hero Jr. Met wire-wrap kan ik ze een beetje verplaatsen en ze een beetje beter vormen.

Nadat ik ze had aangesloten, heb ik ze aangesloten op een Arduino UNO en een van de voorbeelden van Adafruit gebruikt voor de neopixels. Blij dat alles werkte. Ik plaatste ze in de robotkop en plakte er dubbele tape over om ze allebei te beschermen tegen de printplaat en ze wat beter op hun plaats te houden.

Ik haakte ze vervolgens weer aan de Arduino en voerde het voorbeeld opnieuw uit, om er zeker van te zijn dat ik geen draad stootte, of ervoor te zorgen dat ze geen kortsluiting maakten. Alles werkte. Het kostte wat tijd om alles aan te sluiten, maar eerlijk gezegd, als je eenmaal begonnen bent met wire-wrapping, kun je vrij snel verder gaan.

De foto's hierboven tonen de originele RODE LED's, het bord, ik heb geprobeerd de gebroken sporen te laten zien, de nieuwe leds in verschillende stadia van bekabeling. En tot slot werken ze in het hoofd.

Ik heb ook video's van de "mond" van de Hero Jr, die wanneer hij spreekt, de LED's een "mond" animeren, en de pixels die de Adafruit-voorbeelden weergeven. Ik heb ze nog niet geüpload, maar dat zal binnenkort zijn.

Stap 2: Raspberry PI Google AIY en de Arduino Mega 2560 Mini

2015, Het was een andere tijd - en een ander project. Ik gebruikte 7 verschillende Arduino's, de meeste waren UNO's of Nano's, een paar MEGA's. Ik had er een om mp3's af te spelen met een mp3-schild, ik had er een voor het besturen van een EMIC 2 spraaksynthesizer, een voor het lichtzwaard. Motor driver, stappenmotor -toetsenbord, de lijst gaat maar door. Onnodig te zeggen dat ik veel heb geleerd sinds 2015, en eerlijk gezegd is het verbazingwekkend dat de 2015-versie zo goed werkte als hij deed (ik wist niets en leerde en raadde).

2020 - Omdat de "Star Wars Day"-versie altijd eenmalig zou zijn, waren mijn plannen om dingen vanaf het begin te vereenvoudigen. In 2015 speelde ik toen met het idee om een Raspberry PI te gebruiken, maar ik wist toen niet echt genoeg om dat te laten werken. Ik besloot dat een Arduino Mega 2560 mini alles zou doen voor zover Input/Output nodig was, dwz: zet motor aan/uit, draai de stepper/servo, lees de LDR, lees de ultrasoon, lees de spanningsdeler. In dit geval is de Mega eigenlijk een "dummy"-apparaat, met maar een paar dingen die het echt moet doen, maar de Mega wordt ook gebruikt om het toetsenbord te lezen, dus ik had echt een methode nodig van tweerichtingscommunicatie tussen de Mega en de Raspberry PI. Ik koos ervoor om het MQTT-protocol te gebruiken, maar dat stelde een ander probleem voor hoe dat over de seriële poort te krijgen? Gelukkig vond ik dit project op github "serial2mqtt" https://github.com/vortex314/serial2mqtt Wat echt een soort gateway is, de software draait op de Raspberry PI - De Arduino verzendt gewoon het correct geformuleerde seriële bericht, en dat is vervolgens doorgegeven aan de MQTT-makelaar. Het kostte wat tijd om het correct te laten werken, maar het werkte redelijk goed en het lijkt te doen wat ik nodig heb. De Arduino Mega publiceert wanneer hij online is, de ultrasone meting, de ldr-lezing, de spanningsmeting. Het luistert naar commando's, motorbewegingen, servobewegingen en wat te doen met de LED's. Hoewel dat allemaal veel lijkt, is de overhead vrij klein en werkt het redelijk goed.

De Raspberry PI zal programmeerbaar zijn met python, C++, zowat alles dat de seriële poort kan gebruiken en MQTT kan gebruiken. Omdat ik Google niet met de AIY ging gebruiken, moest ik de stuurprogramma's installeren en ervoor zorgen dat het werkte. Nog een geluksonderbreking Github voor het resultaat, Shivasiddharth maakte GassistPI, en bedacht precies wat er moest worden geïnstalleerd om dit te laten werken, instructies zijn hier te vinden:

De PI host de MQTT-broker, espeak for speech en andere software indien nodig. Om toegang te krijgen, gebruik ik momenteel SSH, ik heb plannen om een webinterface te bouwen, maar dat is nog niet eens gedaan. Ik heb voor dit project "gespeeld" met het leren van python, maar ik heb nog niet veel programma's klaar.

Enkele speciale opmerkingen hier:

De originele Mega 2560 Mini die ik had was een kleine kloon van de originele Arduino Mega 2560 met dezelfde seriële chip voor communicatie, dus tijdens het testen gebruikte ik gewoon een Mega op ware grootte op de werkbank. Helaas had ik de toetsenborddraden aan dat bord gesoldeerd (de header-pinnen niet gesoldeerd, wat dacht ik, ik wou dat ik die op 2015 de schuld kon geven, maar dat kan ik niet) Het ongelukkige deel, ik had een paar van die draden die breken uit, en ik kon ook geen schoon gat krijgen om opnieuw te solderen. Ik ging uiteindelijk naar een kloon van een kloon, het is nog steeds een Arduino Mega 2560, maar een goedkopere versie en met een goedkope seriële poortchip. Dit geeft me wat problemen met weggevallen pakketten van ongeveer 10% of zo, het is niet genoeg om alles er weer uit te halen en het opnieuw te proberen met een ander bord. Maar het is net genoeg om me een beetje gek te maken. Op de "nieuwe" (versie 2) Mega gebruikte ik wire-wrap en liet ik de header-pinnen (hey misschien toekomstige uitbreiding, ik gebruik nu alleen 12 of 13 pinnen)

Ik heb ook 3D-montages voor de Raspberry PI en de Mega Mini 3D-geprint (en ook enkele mislukte afdrukken hergebruikt). Ik zou de ontwerpbestanden moeten opzoeken als iemand ze wil. Ze zijn niet erg goed omdat ik een roterend gereedschap heb gebruikt om een paar gaten te snijden, of ze een beetje vorm te geven, maar als iemand ze wil, zal ik ernaar zoeken.

Foto's hierboven: Raspberry PI 3+ met Google AIY Hat, in een op maat gemaakte houder, Originele Mega 2560 degene die ik wilde gebruiken maar echt verknalde, de vervangende Mega 2560 (v2) degene waar ik niet zo blij mee ben, maar het werkt, met wire-wrap-draad en op maat gemaakte 3D-geprinte montage

Stap 3: Van Stepper naar Servo

Helaas heb ik hier niet veel foto's van gemaakt en heb ik ook geen foto's van de oude stappenmotor.

1984 - een stappenmotor was in 1984 waarschijnlijk goedkoper dan een grote servo, ik weet het niet zeker. Er waren eindstops en de stepper moest zichzelf bij elke stroom inschakelen. Denk aan 3D-printer en hoe ze thuis zijn.

2015 - In een andere beweging, omdat ik niet echt wist wat ik aan het doen was, verwijderde ik de eindstops - en raakte ze kwijt. Zoals ik eerder al zei, hadden de kleine makers een deel van de draden op de stepper opgegeten, de draden waren min of meer blootgesteld en begonnen te corroderen. Het verbaast me dat het in 2015 werkte, maar het deed het wel.

2020 - De stepper stopte met werken en ik ging op zoek naar een vervanger. Ik kwam de ASMC-04 grote servomotor tegen, dit was niet de goedkoopste optie, maar het was wel een van de betere die ik vond. De stepper was $ 50 + dollar uit China, en de hoornbevestiging was nog eens $ 13 of $ 14. Voor mij wegen de voordelen op tegen de kosten.

De servo-driver is 12 of 24 volt, de rotatiehoek is 0 tot 300 graden (beperkt in mijn Arduino-schets tot 0 tot 180), ik kan dit bedienen met 1 draad van de arduino, (2 als je een aardedraad meetelt). Het is een RC-servo met hoog koppel, maar hij is echt niet zo snel in het draaien.

Het teleurstellende hiervan was dat zelfs de verstrekte specificaties eruit zagen alsof het gewoon in dezelfde gaten als de stepper zou worden gemonteerd, het kwam niet goed overeen en ik moest er nieuwe gaten voor boren. De servohoornbevestiging is ook een stuk groter dan de originele stappenmotorbevestiging, dus er moesten meer gaten worden geboord.

Voor mij doet het me veel denken aan de snelheid van de stepper, dus al met al een goede vervanging en iets dat je niet zult merken is veranderd, tenzij je in de robot kijkt.

Afbeeldingen:

Ik heb hier niet veel foto's van gemaakt, er zijn er misschien nog een paar, maar ze zullen er ongeveer zo uitzien.

Stap 4: Nog wat foto's

Aangezien ik nog steeds aan deze robot werk (meestal software op dit moment), dacht ik dat ik nog een paar foto's zou delen

Afbeeldingen:

4-poorts USB 12v naar 5v 8 amp DC-DC converter, ik kan deze niet meer vinden, en ik wou dat ik er een paar had gekocht.

36v LiPo-batterij verwijderd van een gebroken hoverboard

Foto's van de binnenkant van de robot, draden, enz. Nog wat foto's van de LED-vervangingen, nog een paar foto's van de Arduino Mega w/wire-wrap, foto van de ultrasone met afdekking erover (eigenlijk is dit hoe het was in 2015)

Foto's van het lichaam zonder de schaal erop en een foto van het gebruik van een console om het via MQTT te testen.

Dat was het voor nu, bedankt voor het kijken, en als je het leuk vindt, stem dan alsjeblieft op mij:-) Ik zou wat meer onderdelen kunnen gebruiken voor projecten LOL - Een fijne dag verder en probeer iedereen veilig te houden.