STEGObot: Stegosaurus Robot - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Het concept van dit kleine maatje heeft de wil om meer speelse robots te maken om mijn 4-jarige jongen nog meer geïnteresseerd te maken in het leren van elektronica en robotica.

Het belangrijkste kenmerk is de stegosaurus-vormige PCB, die niet alleen het belangrijkste onderdeel is om alle elektronica te ondersteunen, maar ook een fundamenteel onderdeel van de esthetiek is.

Ik ben van plan om het hele ontwerp en de constructie van deze robot te laten zien voor een duidelijker beeld van de context.

De eerste video toont een overzicht van concept en ontwerp, mechanica, elektronica en programmering, maar ik zal deze stappen hier ook beschrijven met wat aanvullende informatie en details.

Stap 1: Ontwerp

Terwijl ik aan mijn bureau zat met een stegosaurus-speeltje van mijn kind in de hand ter inspiratie, begon ik de onderdelen rechtstreeks op karton te tekenen.

Ik eindigde met een mooi kartonnen prototype om het been / loopmechanisme te testen en een goed overzicht te krijgen van de werkelijke grootte en opstelling van de onderdelen.

Toen ik de gewenste afmetingen kende, begon ik het definitieve model en 2D-sjablonen voor de mechanische onderdelen te tekenen.

Stap 2: Mechanica

Alle mechanische onderdelen zijn gemaakt van slagvaste stukken polystyreen (2 mm dikke platen). Dit is mijn favoriete materiaal voor het maken van aangepaste onderdelen voor mijn robots en ik gebruik dit materiaal al ongeveer 8 jaar.

De methode is eenvoudig: de sjablonen worden met stoklijm over de plastic stukken gelijmd. Als de lijm goed droog is, snij ik de stukjes in de lijnen met een mes. Voor rechte lijnen gebruik ik ook een metalen liniaal om de sneden te geleiden, zodat ze een echt rechte snede hebben.

Sommige onderdelen moeten nog worden versterkt. In dit geval combineer ik meerdere lagen om de benodigde sterkte te bereiken en gebruik ik snellijm om alles samen te voegen.

Om de onderdelen een gladde afwerking te geven, schuur ik ze eerst met # 60 schuurpapier om overtollig materiaal te verwijderen en # 500 schuurpapier voor een fijne afwerking.

De gaten zijn eenvoudig te maken met een boor.

De laatste stap is om alles te schilderen. Eerst met de spuitprimer om te kijken of alles glad genoeg is en als laatste de gewenste kleur.

De servomotoren voor het poten/loopmechanisme zijn allemaal Hitec mini servo's. De middelste is een HS-5245MG en de andere twee (voor de voor- en achterpoten) zijn HS-225MG. Ik koos ze niet om een speciale reden… het was gewoon omdat ik ze thuis had. Maar het zijn uitstekende servomotoren met metalen tandwielen en hebben meer koppel dan nodig is.

Lijst met materialen voor mechanica:

• slagvast polystyreen (2 mm dikke plaat);
• instant lijm;
• grijze spuitprimer;
• groene verf;
• Hitec HS-5245MG servomotor (1x);
• Hitec HS-225MG servomotor (2x);
• M3 nylon afstandhouder 35 mm (4x);
• bouten en moeren;
• schuurpapier (# 60 en # 500).

Stap 3: Elektronica

De PCB (die ik het STEGOboard noem) is ontworpen om het gemakkelijk te maken om de servomotoren en de NRF24L01-module aan te sluiten op een Arduino Nano-bord. Dit had natuurlijk ook gekund met een heel klein printje. Maar, zoals ik al eerder zei, de PCB is ook een fundamenteel onderdeel van de esthetiek.

Toen ik me de hele robot in mijn hoofd voorstelde, had ik het idee dat hij een grote groene PCB op zijn rug moest hebben met die kenmerkende vliegervormige platen.

Het PCB-vormbestand (SVG) is gemaakt met Inkscape en het schema en de opstelling van de elektronische onderdelen op het bord is gemaakt met Fritzing. Fritzing werd ook gebruikt om Gerber-bestanden te exporteren die nodig waren voor de productie.

De printplaat is vervaardigd door PCBWay.

De print heeft drie connectoren voor servomotoren en headers voor het Arduino Nano-bord en de NRF24L01-module. Het heeft ook een connector voor de voeding. Alles werd gesoldeerd met loodvrij soldeer.

De voeding wordt gemaakt door twee LiPo-batterijen die in serie zijn geschakeld, dus ik heb 7,4V. Maar de servomotoren accepteren maximaal 6 volt. Daarom heeft het ook een step-down LM2596-module om de juiste spanning te leveren en de servomotoren niet te verbranden.

Lijst met materialen voor elektronica:

• Arduino Nano R3;
• NRF24L01-module;
• haakse pin-headers;
• vrouwelijke kopteksten;
• LiPo-batterij 3.7V 2000 mAh (2x);
• loodvrije soldeerdraad;
• LM2596 step-down spanningsregelaar;
• soldeer flux.

Stap 4: Programmeren

Het programmeren van STEGObot is heel eenvoudig, omdat het slechts drie servomotoren heeft en het is gemaakt met de Arduino IDE.

Kortom, we moeten de middelste servomotor verplaatsen om de voorkant van het lichaam te kantelen en de servo van de voorpoten draaien (tegelijkertijd draaien de achterpoten in de tegenovergestelde richting). Het trekt de robot dus naar voren.

Stap 5: Plezier hebben

De STEGObot kan vooruit en achteruit bewegen en naar links en naar rechts draaien. Het wordt op afstand bestuurd met een aangepaste afstandsbediening die ik heb gemaakt om al mijn robots te besturen.