Arduino RC Robot - Ajarnpa

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

Beschrijving

Een duurzame, 3D-geprinte, op afstand bestuurbare Arduino-gebaseerde robot met een bereik van enkele honderden meters. Met een modulair motorschema met snelkoppeling kunt u snel en zonder gereedschap prototypen van verschillende robotontwerpen maken. Perfect voor robotica-onderwijs voor kinderen.

Waar gaat het over?

Dus je bent net begonnen met het leren van Arduino, of misschien 3D-printen en je bent klaar om iets cools te bouwen. U wilt iets zinvols en praktisch, maar leuks bouwen… U bent klaar om de OmniBot te bouwen. Als de Arduino het Zwitserse zakmes van de elektronica is, dan is de OmniBot het Zwitserse zakmes van de robotica! De OmniBot is het resultaat van een project van enkele maanden van Bolts and Bytes Maker Academy dat tot doel had een veelzijdige en gebruiksvriendelijke op afstand bestuurbare robotica-kit te ontwerpen. En nu is het allemaal open source! De OmniBot werkt op batterijen, kan tot vier DC-motorkanalen, twee servomotoren aansturen en heeft een op afstand bestuurbaar bereik van enkele honderden meters! En het past allemaal in een slanke 3D-geprinte behuizing, draaiend op, je raadt het al, een Arduino Uno-brein.

Oké, maar waarom?

We wilden het heel gemakkelijk maken voor jonge kinderen om wat karton en lijm op te pakken en te eindigen met een werkende aangepaste robot. Met traditionele robotkits die je misschien online koopt, moet je omgaan met veel rommelige jumperdraden, je eigen code schrijven en - oh ja … je kunt ze bijna nooit op afstand bedienen. Ze voeren gewoon dezelfde code in een lus uit. Met de OmniBot sluit u eenvoudig een batterij aan, sluit u een motor aan en plakt of plakt u het waar u maar wilt, en - boem. robot. Alle code die we automagisch hebben geschreven, werkt met dezelfde controller die je zou kunnen gebruiken voor een drone of RC-vliegtuig. Het is de perfecte kit voor snelle prototypes van veldklare robots. Wanneer u klaar bent met het bouwen van uw OmniBot-platform, bent u nog maar net begonnen. In tien korte minuten zou je van een missiekritieke bom onschadelijke robot naar een voetbalbot in Rocket-league-stijl kunnen gaan, en dat is wat OmniBot zo krachtig maakt. Dus laten we beginnen!

Aanbevolen vaardigheidsniveaus:

• Dit project omvat wat licht solderen, het is redelijk beheersbaar voor beginners.
• Algemeen begrip van Arduino en hoe te werken in de Arduino IDE, schetsen uploaden en bibliotheken toevoegen. Er is geen codering vereist, maar gevorderde gebruikers kunnen hun code desgewenst aanpassen.
• Wat licht hardwarewerk met schroevendraaier en draadknippers/strippers. Toezicht door een volwassene aanbevolen voor jonge kinderen. (Het eindproduct is geschikt voor alle leeftijden!)

Benodigdheden

Benodigd gereedschap:

• Soldeerbout en soldeer
• Inbussleutel/sleutel of zeskantschroevendraaier
• Kruiskopschroevendraaier of platte schroevendraaier (afhankelijk van de klemmenblokken van de motorafscherming)
• Heet lijmpistool en hete lijmstiften (niet verplicht maar sterk aanbevolen!)
• Draadknippers (verzonken snijders worden aanbevolen omdat ze in andere stappen kunnen worden gebruikt)
• Draadstrippers
• Punttang (niet vereist, maar het maakt het schoonmaken van de 3D-print veel gemakkelijker)
• Toegang tot een 3D-printer (als je er geen hebt, vraag het dan aan je lokale maker, school, lab of bibliotheek!)
• Een computer met de Arduino IDE-software

Stuklijst:

De volgende items en links zijn afkomstig van Amazon (alle of de meeste zijn Amazon Prime-items), maar er moet worden opgemerkt dat de meeste, zo niet alle, veel goedkoper te vinden zijn op websites zoals Banggood en AliExpress als je bereid bent om een tijdje te wachten paar weken voor verzending. Dit kan de projectkosten zelfs halveren als je er goed genoeg uitziet.

1. Arduino Uno Microcontroller (het type met de Surface Mount-chip werkt hier beter voor)
2. Arduino Motor Shield V1
3. Turnigy Evo Transmitter (modus 2) (deze wordt geleverd met de ontvanger, maar de meeste ontvangers met iBus-communicatie zouden moeten werken)
4. Mannelijke en vrouwelijke JST-pluggen (ik raad het type met siliconen ten zeerste aan omdat ze flexibeler zijn)
5. 13,5 mm x 9 mm tuimelschakelaar
6. M3x6mm schroeven met verzonken kop (er zijn eigenlijk maar 6 schroeven nodig)
7. 2S Lipo-batterij (deze kan worden vervangen door een niet-oplaadbare batterij tussen 7 en 12 volt)
8. 2S Lipo-oplader (alleen nodig bij gebruik van een lipo-batterij)
9. PETG 3D-printerfilament (PLA kan worden gebruikt, maar PETG is duurzamer en hittebestendig tegen hete lijm)
10. TT motoren en wielen
11. Servomotoren (grotere servomotoren kunnen ook worden gebruikt)

Als je al je gereedschappen en onderdelen hebt, volg me dan! We hebben robots om te bouwen…

Stap 1: 3D-printen van uw robotchassis

Voor deze stap heb je nodig:

Een 3D-printer met een minimaal bouwvolume van 4,5"X x 4,5"Y x 1,5"Z

Het goede nieuws is dat ik het al voor je heb ontworpen! De 3D STL-bestanden staan allemaal hieronder. Maar eerst volgen hier enkele opmerkingen.

De afdruk bestaat uit drie afzonderlijke solide modellen, het bovenste gedeelte, het onderste gedeelte en de batterijklep. Het onderste gedeelte vereist wel ondersteunend materiaal, maar alleen onder het gedeelte waar de schakelaar wordt geïnstalleerd.

Het onderste gedeelte en de batterijklep kunnen in één keer worden afgedrukt als een "print in place" -model, wat betekent dat u het direct van de printer kunt trekken als het klaar is en het klepje meteen zal werken zonder installatie. Sommige printers van lagere kwaliteit kunnen echter moeite hebben met de toleranties en deze twee delen samensmelten, dus ik heb ook afzonderlijke afdrukbestanden toegevoegd voor elk van de batterijklep en het onderste gedeelte, zodat u ze afzonderlijk kunt afdrukken en ze daarna kunt monteren.

Stap 2: De 3D-afdruk schoonmaken

Voor deze stap heb je nodig:

• Een punttang
• Een hobbymes

Verwijder uw afdruk voorzichtig van de bouwplaat. Als je alles in één keer hebt afgedrukt zoals ik deed, moet je misschien wat rijgen tussen de delen wegpoetsen. Trek met een tang het steunmateriaal naar buiten bij het gat waar de schakelaar zal komen. Op sommige printers kan de eerste laag of twee van de batterijklep worden versmolten met het onderste gedeelte, als dit het geval is, kunt u een hobbymes gebruiken om de deur uit te snijden. Als de fusing te slecht is, moet u mogelijk de deur en het onderste gedeelte afzonderlijk afdrukken en daarna aan elkaar klikken.

Stap 3: Uw Arduino Uno voorbereiden

Voor deze stap heb je nodig:

• Een Arduino Uno
• Een computer waarop de Arduino IDE is geïnstalleerd (u kunt de IDE hier installeren)
• Een USB-programmeerkabel

De OmniBot-code is afhankelijk van een paar verschillende bibliotheken.

1. "Servo.h" (dit is ingebouwd in de IDE en hoeft niet te worden gedownload)
2. "AFMotor.h" (deze geweldige bibliotheek van Adafruit, samen met de handleiding voor de installatie vindt u hier)
3. "OmniBot.h" (Volg de onderstaande instructies om deze bibliotheek te installeren)

Om de OmniBot-bibliotheek te installeren, zoekt u de map Arduino-bibliotheken (meestal onder Documenten>Arduino>Bibliotheken) en maakt u een nieuwe map met de naam OmniBot. Plak de bestanden OmniBot.h, OmniBot.cpp en keywords.txt in deze nieuwe map. Sluit en herstart de Arduino IDE om de installatie te voltooien. Als u succesvol was, zou u nu de OmniBot-bibliotheek moeten zien door naar Sketch > Include Library in de IDE te gaan.

Zodra de bibliotheken zijn geïnstalleerd, sluit u gewoon de Arduino Uno aan, kiest u het juiste bord onder Tools > Board: > Arduino/Genuino Uno, selecteert u de actieve COM-poort en uploadt u de schets!

Stap 4: Uw robotontvanger voorbereiden

Voor deze stap heb je nodig:

• soldeerbout en soldeer
• draadsnijders
• draadstrippers
• Arduino Uno
• IBus-ontvangermodule (bij voorkeur degene die wordt geleverd met de aanbevolen zender, maar andere iBus-ontvangers werken mogelijk)

1. Begin met het lokaliseren van de header-draden die bij uw ontvangermodule worden geleverd. Het moet een streng van vier zijn. De gele draad die overeenkomt met PPM op onze module is niet nodig en kan worden verwijderd of uit de kopbundel worden gesneden.
2. Knip de individuele vrouwelijke header van het uiteinde van de draden en verwijder ongeveer 1 cm isolatie.
3. Pro-tip: draai de blootliggende gevlochten draad om rafelen te voorkomen en vertin de uiteinden met soldeer.
4. Zoek beschikbare Gnd-, Vcc- en Rx-gaten op uw Arduino. (Als je de aanbevolen Arduino gebruikt, kun je ze allemaal bij elkaar vinden, net onder de ICSP-pinnen.)
5. Steek de vertinde draden door hun respectievelijke gaten en soldeer aan de achterkant. Wit naar RX, rood naar 5V, zwart naar GND.
6. Knip de resterende draad aan de achterkant af om kortsluiting te voorkomen.
7. Steek de vrouwelijke quad-header in de ontvangermodule rood naar VCC, zwart naar GND en wit naar S. BUS
8. Stop de ontvangermodule in de Arduino. Ik ontdekte dat de mijne precies tussen de condensatoren en het kristal past bij de USB-poort.

Stap 5: Het motoraandrijfscherm voorbereiden

Voor deze stap heb je nodig:

• Een paar flush cutters of knippers.
• Een kleine platte schroevendraaier of kruiskopschroevendraaier (afhankelijk van de aansluitblokken die uw motorafscherming heeft)
• Zeven (7) vrouwelijke JST-kabeladapters.

1. Probeer het motorschild op de Arduino te drukken met de ontvanger ertussenin.
2. Als de pinnen van het motorschild niet helemaal in de vrouwelijke pinnen van Arduino drukken, kunnen er lange pinnen aan de onderkant van het motorschild zitten die in de ontvanger steken, waardoor dit wordt voorkomen. Deze kunnen worden bijgesneden met vlakke frezen of knippers zoals te zien in afbeelding 2.
3. Wanneer de Arduino, Motor Shield, ontvanger-sandwich is gemaakt (laten we dit de "stack" noemen), begin dan de JST-kabeladapters in de klemmenblokken te schroeven, zoals de foto's laten zien. De rode draden van de kabels bevinden zich allemaal aan de eindposities van de aansluitblokken en de zwarte draden bevinden zich in het midden. (merk op dat de terminals M1 en M2 op de afscherming elk twee JST-kabels moeten hebben, M3 en M4 moeten er elk één hebben, de batterijterminal zou er één moeten hebben)
4. Let goed op de accupool op het motorscherm. Als u een JST-kabel op de verkeerde manier op deze kabel aansluit, kan uw stapel bakken als er een batterij is aangesloten. Onthoud dat rood naar M+ gaat, zwart naar GND.
5. Zorg ervoor dat er een gele jumper is die de "PWR"-pinnen rechts van het accuklemmenblok verbindt. Dit levert stroom aan de onderste delen van de stapel.
6. Pro-tip: wanneer alle kabels zijn vastgeschroefd, geeft u elke draad een lichte ruk om ervoor te zorgen dat deze goed is bevestigd en er niet uit zal vallen.

Laat me je vertellen waar deze connectoren op betrekking hebben. M1- en M2-klemmenblokken (elk is een set van twee afzonderlijke aansluitingen) zijn voor respectievelijk de rechter- en linkeraandrijfmotoren van de robot. Er is een vijfde socket in het midden van de rij die volgens mij met aarde is verbonden en voor onze doeleinden niet zal worden gebruikt. M3- en M4-klemmenblokken zijn "hulpmotoren" die aan de voorkant van de OmniBot zijn uitgebroken voor elke algemene motorfunctionaliteit die u nodig hebt. De M3 hulpmotor kan worden ingesteld tussen 0% en 100% snelheid die in één richting draait en wordt bestuurd door de linker joystick op en neer beweging. De M4-motor kan 100% met de klok mee en tegen de klok in draaien, bestuurd door de linker joysticks naar links en naar rechts. Deze joystick-as heeft een "return to center"-veer die de motorsnelheid natuurlijk op 0% zet.

Stap 6: De Arduino-stack op het onderste gedeelte van het chassis monteren

Voor deze stap heb je nodig:

• De voltooide stapel uit de vorige stappen.
• Het 3D-geprinte onderste gedeelte van het chassis
• Twee (2) 6 mm M3 machineschroeven
• Een inbussleutel/sleutel of lange inbussleutel.

1. Plaats de JST-connectoren zo dat de draden van het M1-aansluitblok naar de rechterkant reiken, de draden van het M2-aansluitblok naar de linkerkant en de draden van de M3- en M4-aansluitbloklus onder de stapel naar voren. (de ontvangerantenne kan ook onder de stapel worden doorgelust)
2. Zorg ervoor dat het JST-logo naar boven op de rode connector is gericht en druk de JST-connectorkoppen in hun respectieve aansluitingen op het gedrukte onderste gedeelte. De volgorde van de kabels aan de rechterkant is niet van belang, aangezien ze allebei naar het M1-klemmenblok gaan. Hetzelfde geldt voor de connectoren aan de linkerkant naar het M2-aansluitblok.
3. M3- en M4-kabels moeten direct onder de stapel worden doorgelust en in het stopcontact worden gestoken waaraan ze zich aan de zijkant bevinden.
4. Gebruik een inbussleutel en M3-schroeven om de stapel vast te schroeven op de afstandhouders van de onderste sectie. Het kan handig zijn om een heckschroef te vinden met een kleinere kopdiameter, aangezien een van de schroeven waarschijnlijk in de vrouwelijke header van de Arduino zal bijten. Maak je geen zorgen over het beschadigen van deze header, want we gebruiken hem nergens voor.
5. Stop alle losse bedrading waar mogelijk onder de stapel om rommel te verminderen.

Stap 7: Installeren en solderen in de aan/uit-schakelaar

Voor deze stap heb je nodig:

• Een soldeerbout en wat soldeer
• draadsnijders
• draadstrippers
• 13,5 mm x 9 mm tuimelschakelaar

1. Duw de tuimelschakelaar vanaf de onderkant van het onderste gedeelte in het gat totdat deze op zijn plaats klikt. Zorg ervoor dat de | symbool naar de voorkant wijst en het 0-symbool naar de achterkant in de richting van het batterijcompartiment.
2. Rek de zwarte JST-draad van de accupool naar de schakelaarterminal en knip deze door en zorg ervoor dat er voldoende zwarte draad van de GND-terminal loopt om de schakelaarterminal gemakkelijk te bereiken.
3. Strip en vertin beide uiteinden van de afgeknipte draad.
4. Soldeer elk afgesneden uiteinde van de zwarte draad aan elke schakelaarterminal zoals weergegeven in de afbeeldingen. (zorg ervoor dat u de soldeerbout niet te lang op de schakelaarterminal houdt, omdat de warmte gemakkelijk naar beneden kan worden overgedragen en het plastic lichaam van de schakelaar kan smelten!)
5. Lus het connectoruiteinde van de batterijterminalkabel over de inkeping van het batterijcompartiment naar beneden in de richting van het batterijklepje.

Stap 8: Het chassis sluiten

Voor deze stap heb je nodig:

• Allan moersleutel of zeskantige schroevendraaier.
• Vier (4) 6 mm M3 verzonken machineschroeven

1. Plaats de bedrukte bovensectie voorzichtig over de ondersectie en zorg ervoor dat de draad nu tussen de twee secties wordt geklemd. Ga indien nodig terug en stop wat meer draad onder de stapel om ze uit de weg te ruimen.
2. Draai alle vier de schroeven vanaf de onderkant naar binnen. Pro-tip: schroef alles voor het grootste deel vast voordat u een van hen helemaal naar binnen schroeft. Dit helpt zelfs de druk op de afgedrukte delen. Draai elke schroef meer en meer vast, afwisselend over de hoeken totdat alle schroeven gelijk liggen.

Stap 9: De Quick Connect-motoren bouwen

Voor deze stap heb je nodig:

• Vier (4) TT-motorreductoren
• Vier (4) mannelijke JST-connectorkabels
• Een soldeerbout en wat soldeer
• Heet lijmpistool en lijm worden sterk aanbevolen, maar niet noodzakelijk

1. Soldeer een mannelijke JST-connectorkabel aan de TT-motor op dezelfde manier als op de afbeeldingen. Pro-tip: omdat deze motoren zowel met de klok mee als tegen de klok in rijden, maakt de polariteit van de draden niet uit, maar u moet zorgen voor uniformiteit over alle motoren, zodat ze allemaal op dezelfde manier werken wanneer ze zijn aangesloten. (dwz hoe u de rode en zwarte draden zouden nu hetzelfde moeten zijn als je elke motor soldeert!)
2. Pro Tip: Voeg een klodder hete lijm toe over de soldeerverbinding van deze motoren om hun levensduur aanzienlijk te verlengen! Deze motoren hebben ietwat dunne koperen lipjes waar je aan moet solderen en als ze te veel buigen, kunnen ze stress vermoeien en afbreken waardoor je motor onbruikbaar wordt. Hete lijm voorkomt dat buigen!
3. Wanneer u uw motor op de OmniBot aansluit, moeten de twee metalen contacten naar boven wijzen. Ze kunnen de eerste paar keer een beetje lastig zijn om aan te sluiten, omdat het onderste gedeelte van het chassis de vrouwelijke JST-connectoren een beetje kan knijpen.

Stap 10: Uw eerste OmniBot

Voor deze stap heb je nodig:

• Enkele snelkoppelbare TT-motoren met wielen
• Plakband met dubbele achterkant heeft de voorkeur, maar u kunt ook hete lijm of gewone tape gebruiken.
• Uw zendercontroller
• Een batterij (7V tot 12V zal werken, maar bij voorkeur de 2S 7.4V Lipo-batterijen in de materialenlijst)

Open eerst het batterijcompartiment met een inbussleutel of een kleine schroevendraaier, sluit uw batterij aan en sluit deze weer. Daarna zijn er echt geen andere regels voor de bouw dan: linker aandrijfmotoren worden aan de linkerkant aangesloten, rechter aandrijfmotoren worden aan de rechterkant aangesloten en de bruine / achterste draad van de servomotoren is weg van de OmniBot. Anders dan dat, maak het je eigen!

Je kunt mijn foto's laten vloeien om een idee te krijgen van hoe ik de mijne heb gebouwd. Ik zou ook aanraden om bouwmaterialen zoals ijslollystokjes, hete lijm en karton te gebruiken voor andere carrosseriecomponenten of om de chassismaat uit te breiden.

Stap 11: Uw OmniBot bedienen

Voor deze stap heb je nodig:

• Je voltooide OmniBot
• Uw controller

Ik kan de Turnigy Evo-zender van Hobby King niet genoeg aanbevelen. Het is een geweldige 2,4 GHz digitale zender met automatische frequentieverspringing en veel geweldige functies, waaronder een touchscreen! Het is wat we gebruiken bij Bolts and Bytes Maker Academy en het heeft ons goed gediend. Als u het ook gebruikt, zorg er dan voor dat u een firmware-update uitvoert, zodat u de nieuwste firmware gebruikt. Een link daarvoor vind je op de productpagina op Hobby King.

Om uw OmniBot in beweging te krijgen, klikt u op de gereedschapskist op de Turnigy Evo-controller en tikt u op RX Bind, en vervolgens zet u uw OmniBot uit en weer aan met de schakelaar. De controller moet een geluid maken om aan te geven dat hij is aangesloten op de ontvanger in de OmniBot.

Nu rijden! Alle code zou naadloos moeten werken.

U zult merken dat de functies van de Turnigy Evo-controller de OmniBot op de volgende manieren besturen:

• Rechter joystick verticaal en horizontaal > Linkerpoorten (2) en rechterpoorten (2) van de OmniBots voor aandrijfmotoren.
• Linker joystick horizontaal > Motorpoort 1, motorsnelheid -100% tot 100% en servopoort 1
• Linker stick verticaal > Motorpoort 2 voor, motorsnelheid 0% tot 100% en servopoort 2
• Middelste knop > Max. OmniBot-aandrijfsnelheid aanpassen
• Center Switch > Verander het drive-mixschema bij het terugtrekken van de rechter joystick (er is veel om daar uit te pakken omdat drive-mixen een complex onderwerp is, ik zal een uitleg bewaren als iemand het echt wil!)
• Linkerschakelaar > OMHOOG: hiermee kunnen de voorste motoren en servomotoren worden bediend, MID: hiermee kunnen alleen servomotoren worden bediend, OMLAAG: hiermee kunnen alleen de voorste motoren worden bediend. (dit is handig als je een servo nodig hebt om te bewegen, maar niet tegelijkertijd een motor aan de voorkant)
• Rechter schakelaar > momenteel niet gebruikt

Je zult ook functies vinden in het controllermenu voor "eindpunten", "omkeren" en "bijsnijden", maar er is veel te zeggen over elk van deze en ik zal ze achterlaten voor een andere gids. Als je hierin geïnteresseerd bent, zou een YouTube-zoekopdracht op die termen tientallen nuttige video's moeten opleveren.

Je bent helemaal klaar

Als je zo ver bent gekomen, gefeliciteerd, ik weet dat het een lange was.

Ik kan niet wachten om te zien wat de gemeenschap doet met de OmniBot. Ik kijk er zeker naar uit om elke vraag te beantwoorden en hoor graag feedback. Blijf op de hoogte voor een lichtere versie van de OmniBot in een toekomstige Instructables-gids!