De Arduino Mothbot: 11 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:20

Het doel van dit project is het ontwerpen en bouwen van een eenvoudige lichtvolgende robot met behulp van een Arduino Duemilanove-microcontrollerbord. Ik wilde echt een robotproject delen dat goedkoop was, eenvoudig te bouwen en een complete set instructies had voor alle verschillende stappen. Ik hoop dat ik erin ben geslaagd en ik zou graag opmerkingen krijgen over het nog beter maken van dit instructable.

Het ontwerp van deze robot was gericht op het gebruik van het boek "Getting Started with Arduino" van Massimo Banzi en gepubliceerd met [makezine.com Make]. Ik heb ook code gebruikt voor het uitvoeren van de servo's van een project met de titel: How to Make an Arduino Controlled Servo Robot (SERB). De Arduino Mothbot is in totaal een vrij snelle robot om te bouwen. Ervan uitgaande dat je met alle onderdelen begint en niet hoeft te improviseren, zou het project in totaal misschien een uur in beslag nemen om te bouwen. Dat wil zeggen als u de instructies volgt en de code kopieert. Als u echter slechts één functie tegelijk bouwt en gaandeweg test, kan dit project aanzienlijk langer duren. Het voordeel van de langere baan is dat je waarschijnlijk veel meer zult leren en onderweg plezier zult hebben.

Stap 1: Verzamel uw onderdelen en gereedschappen

Het bouwen van deze robot kost je ongeveer $ 80 aan onderdelen als je nog nooit zoiets hebt gedaan. De kosten waren voor mij aanzienlijk lager omdat ik veel elektronica heb liggen om mee te werken. Ik weet echter hoe frustrerend het kan zijn om te proberen een instructable te volgen zonder te weten welke onderdelen je moet krijgen, waar je moet bestellen en hoeveel alles vooraf gaat kosten, dus ik heb al dat werk voor je gedaan. Zodra je de onderdelen allemaal in het kwadraat hebt, zou het een fluitje van een cent moeten zijn om dit project te doen. Volg de volgende link naar mijn projectwiki om een complete onderdelenlijst te krijgen. Arduino Mothbot onderdelenlijst

Nu wil je misschien wat tools krijgen. Omdat dit project een soldeerloze breadboard gebruikt, kun je het doen zonder veel luxe elektronische apparatuur. Hopelijk kun je de rest van de dingen die je nodig hebt in een garage vinden: 1. Punttang 2. Draadknippers 3. Schroevendraaier met platte kop 4. Kleine kruiskopschroevendraaier (vierzijdig) 5. Verstelbare moersleutel of 11/32" zeskantsleutel 6. Boor 7. 1/16", 5/32" en 7/32" boren 8. Zaag (optioneel) 9. Veiligheidsbril Gebruik veilige praktijken bij het gebruik van elektrisch gereedschap.

Stap 2: De planningsfase

Voordat ik aan dit project begon, keek ik rond in Instructables bij veel andere projecten. Ik heb ook wat tijd besteed aan het lezen van het boek "Getting Started with Arduino" van Massimo Banzi. Bijna alles in dit project is gedaan vanuit een voorbeeld op deze website of in het boek. Ik heb het project op deze manier ontworpen in een poging het toegankelijk te maken voor de beginnende roboticus.

In mijn planningsfase keek ik niet alleen naar hardware en codering, maar deed ik ook mijn huiswerk op het gebied van elektronica. Ik wilde voor dit project een eenvoudig elektronicaschema maken, zodat ik kon volgen wat er gebeurde terwijl ik het bouwde. U kunt op de afbeelding de verschillende componenten, stroomleidingen en de Arduino-pinnen zien. Hopelijk is het een duidelijk diagram en illustreert het ook hoe eenvoudig de elektronica voor dit project is.

Stap 3: De servo's aansluiten op de Arduino

Als je een robot gaat bouwen, is het eerste dat je waarschijnlijk wilt weten hoe je hem in beweging krijgt. Hoogstwaarschijnlijk wilt u het vooruit, achteruit, rechts, links kunnen sturen en het laten stoppen. Als je er niet achter kunt komen hoe je het commando moet geven om goed te bewegen, zul je het waarschijnlijk niet kunnen laten doen als je alle sensoren aansluit. Hieronder staan de stappen om de motor op de Arduino aan te sluiten.

1. Het eerste dat u moet doen bij het opzetten van het soldeerloze breadboard, is het instellen van de grond (GND) en voeding (+6V) voor de servo's. Ik koos ervoor om de twee lange strips op het bord te gebruiken die het dichtst bij de Arduino zouden zijn. 2. Zodra de grond- en stroomleidingen zijn geïdentificeerd, verbindt u de aarde van het Arduino-bord met de aardingsstrip op het soldeerloze breadboard. Sluit de stroom nog niet aan op het soldeerloze breadboard. 3. Elke servo heeft drie draden die eruit komen. De mijne hebben een zwarte, rode en witte draad voor elk. De zwarte is voor aarde, de rode is voor voeding en de witte is de stuurdraad. Knip drie jumperdraden af voor elke servo van dezelfde grootte (dus 6 in totaal). 4. Bevestig de jumperdraden aan het uiteinde van de servodraden en vervolgens elke servo aan het soldeerloze breadboard. 5. Gebruik nu jumpers om de aarde en de voeding van elke servo aan te sluiten op de aarde en de voeding van het soldeerloze breadboard. 6. Sluit nu de stuurdraden van elke servo aan op de Arduino. Sluit de linker servo aan op digitale uitgang (PWM) 3 en de rechter servo op digitale uitgang (PWM) 11. 7. Sluit ten slotte de aarde en voeding van de 4AA-batterijen aan op de soldeerloze breadboard-aarde en stroom. Schrik niet als de servo's gaan bewegen als je Arduino geen stroom heeft of nog niet is geprogrammeerd. 8. Met behulp van de code zou je nu in staat moeten zijn om de motoren vooruit, achteruit, links of rechts te laten draaien met behulp van de meegeleverde functies.

Stap 4: De motoren testen

Ik denk dat het belangrijk is om een deel van de testcode op te nemen die ik heb gebruikt bij het samenstellen van de Arduino Mothbot. Als je geïnteresseerd bent en bereid bent om de tijd te nemen om te knutselen, denk ik dat je deze codefragmenten leerzaam en nuttig zult vinden in andere projecten. Voordat ik een code hieronder plaats, wil ik laten weten dat het volgende is gebaseerd op een ander geweldig project genaamd How to Make an Arduino Controlled Servo Robot (SERB). Ik heb veel geleerd van het volgen van het werk aan die instructable en wil de eer geven waar het moet.

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

Stap 5: Integratie van de aan/uit-knop

Nu wil je misschien je robot aan- en uitzetten met een druk op de knop. De Arduino zelf zal code in een eindeloze lus uitvoeren totdat je hem loskoppelt, wat behoorlijk frustrerend kan zijn als je je robot op de tafel aansluit en hij van je wegrent! Het integreren van de knop is een geweldige stap in dit proces, omdat je ook leert hoe je knoppen voor andere dingen kunt gebruiken, zoals het maken van een bumper om te detecteren wanneer de robot een muur raakt. het soldeerloze breadboard voor de meeste van mijn foto's. Dit helpt alleen maar om het beeld duidelijker te maken wanneer ik verschillende stappen laat zien.1. Koppel om te beginnen de voeding van de servomotoren los voordat u verder gaat. Vergeet niet om dit elke keer te doen als u iets toevoegt aan dit project.2. Nu wil je misschien je robot aan en uit kunnen zetten in plaats van dat de robot meteen begint te bewegen wanneer je de stroom aansluit.3. Identificeer een strip aan de andere kant van het soldeerloze breadboard als aan/uit-knop (en later de sensoren).4. Gebruik een lange jumperdraad om de stroom (+5V) van de Arduino aan te sluiten op de strip die u zojuist hebt geïdentificeerd.5. Sluit twee jumperdraden aan op de momentschakelaar en steek het ene uiteinde in de (+5V) voeding6. Steek het andere uiteinde van de tijdelijke schakelaar in een kleinere strip in het midden van het soldeerloze breadboard.7. Sluit vanaf diezelfde strip een weerstand van 10K ohm aan op de strip en het andere uiteinde op aarde8. Verbind tot slot een draad van de strip met de schakelaar en de weerstand aan het ene uiteinde en plaats het andere uiteinde in digitale ingang 7 op de Arduino.9. Nu zou je met de code de knop moeten kunnen gebruiken om de robot in en uit te schakelen. Als je de code gebruikt met de LED (digitale uitgang 13) zie je de on-board LED aan en uit gaan met de robot. Dit is een geweldige manier om de Arduino-code te testen als de stroom naar de motoren is losgekoppeld.

Stap 6: De aan/uit-knop testen

Deze nieuwe code bevat de informatie voor het gebruik van de aan/uit-knop en het laten knipperen van de ingebouwde LED.

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

Stap 7: De lichtsensoren integreren

Wat zou een Arduino Mothbot zijn als hij geen lichtsensoren had? Het doel van dit eenvoudige project is om een robot te maken die wordt aangetrokken door het helderste licht. Hiervoor moeten we enkele lichtsensoren integreren, ook wel fotoweerstanden genoemd.

1. Ontkoppel nogmaals de voeding van de servomotoren voordat u deze stap uitvoert 2. De instelling voor de lichtsensoren wordt twee keer gedaan. Het is bijna exact dezelfde opstelling als de momentschakelaar. Eigenlijk is het dezelfde opstelling, maar deze keer gebruik je de lichtsensor (fotoweerstand) in plaats van een momentschakelaar. 3. Omdat deze robot de twee lichtsensoren zal gebruiken om een rijrichting te kiezen, wordt aanbevolen dat u elke lichtsensor aan weerszijden van het soldeerloze breadboard of zo ver mogelijk uit elkaar plaatst. 4. Sluit het ene uiteinde van een lichtsensor aan op de (+5V) voedingslijn en het andere uiteinde op een kleine strook in het midden van het bord. 5. Sluit een weerstand van 10k ohm aan op diezelfde strip en het andere uiteinde op aarde 6. Sluit nu een jumperdraad aan van de kleine strip (waar de fotoweerstand en de gewone weerstand zijn aangesloten) en steek het andere uiteinde in een analoge ingang. 7. Sluit de linker sensor aan op analoge ingang 0 op de Arduino en de rechter sensor op analoge ingang 1. 8. Je zou nu de lichtsensoren moeten kunnen gebruiken om de servo's te bewegen.

Stap 8: De definitieve code

Hier is de laatste code die wordt gebruikt om de Arduino Mothbot uit te voeren. In de code heb ik afdrukinstructies naar de seriële poort van Arduino opgenomen. Als je de Arduino hebt aangesloten via de USB-poort van je computer, zou je de afdrukinstructies moeten kunnen zien die je vertellen welke kant de robot van plan is te gaan. Misschien wilt u de drempelwaarde van de lichtsensor aanpassen om het gedrag van de robot te verfijnen. De drempel hangt vooral af van je sensoren en het omgevingslicht van de locatie waar je je bevindt.

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

Stap 9: Bouw het Mothbot-lichaam

De robot die je aan het bouwen bent, is echt niet goed tenzij hij zichzelf bij elkaar kan houden. Daarom heeft het een lichaam nodig. Ik heb mijn best gedaan om dit een zo eenvoudig mogelijk bouwproject te maken. U zult echter zelf wat werk moeten doen om de juiste afmetingen te bepalen. Ik stel de eeuwenoude methode "twee keer meten, één keer knippen" voor.1. Het lichaam van de robot is gemaakt van een klein stuk populierenhout dat ik bij de ijzerhandel heb gekocht en voorgesneden op 6 "x 24". Ik heb de mijne tot 6 "x 8" gesneden met behulp van de zaag die in de ijzerhandel is geleverd.2. Vervolgens boorde ik gaten naar de voorkant van het bord om de servobeugels voor elke servo te bevestigen. Hiervoor heb ik een boor van 5/32" gebruikt.3. Ik heb ook een gat geboord aan de achterkant van het bord voor het zwenkwiel dat de robot in evenwicht houdt. Hiervoor heb ik een boor van 7/32" gebruikt. Ik koos ervoor om een iets kleinere boor te gebruiken, zodat ik een strakke wrijvingspassing kon krijgen met mijn zwenkwiel, omdat ik geen combinatie van moer en bout gebruikte om het te bevestigen.4. Daarna bevestigde ik de beugels aan het bord met de moeren en bouten. Dit werd gedaan met behulp van de platte schroevendraaier en de verstelbare sleutel.5. Na het bevestigen van de beugels bevestigde ik elke servo aan de beugels met de moeren en bouten. 6. Als laatste heb ik het zwenkwiel in het geheel geduwd.

Stap 10: De wielen maken

De wielen waren een lastig probleem voor mij. Ik had eigenlijk een aantal gecertificeerde robotwielen gebotteld, maar realiseerde me dat ze a) te zwaar waren en b) ik had geen manier om ze aan de door mij gekozen servo's te bevestigen. Toen herinnerde ik me dat ik potdeksels op de middelbare school gebruikte voor een soortgelijk project. Dus ging het naar de winkel op zoek naar een geschikt alternatief voor een robotwiel. Elk wiel is gemaakt van het deksel van een Ziploc Twist 'n Loc-container. Andere goede deksels zijn die op potten met pindakaas of andere voedselproducten. Ik pleit niet voor het verspillen van voedsel, maar spaar je deksels en misschien vind je er een die de juiste maat is voor je robotproject. Ik gebruikte de overgebleven containers om de onderdelen te bewaren die ik heb verzameld.1. Het eerste wat ik deed was de servohoorn kiezen die ik voor de wielen wilde hebben. Ik koos degenen die vier hoorns hadden en die bij mijn servo's waren inbegrepen toen ik ze kocht.2. Boor voordat u iets doet een gat in het midden van het wiel. Ik raad aan om dit te doen met je 5/32 "boor. Je hebt dit nodig zodat je bij de schroef kunt komen die de hoorn met de servo verbindt.4. Schroef nu het deksel op de hoorn. Ik heb bij elk vier meegeleverde schroeven gebruikt servo om de deksels met de hoorns te verbinden. Het is misschien gemakkelijker als je kleine gaatjes door het deksel boort zoals ik deed. Ik heb hiervoor een boor van 1/16 "gebruikt. Maar wees voorzichtig, boren door dit plastic met een zware boor en een klein beetje kan moeilijk zijn.5. Verbind nu de hoorns met de servo's met behulp van de kleine Phillips (4-zijdige) schroevendraaier.6. Wikkel ten slotte elastiekjes om elk wiel om je meer grip te geven. Ik heb mijn elastiekjes gekregen van producten die ik in de supermarkt heb gekocht. Hopelijk heb je er een paar liggen.7. Op dit punt moeten het hele lichaam en de wielen worden gemonteerd.

Stap 11: De Arduino Mothbot voltooien

Met het lichaam en de wielen gemonteerd, is het eenvoudig om de Arduino en het soldeerloze breadboard gewoon bovenop het robotlichaam te plaatsen. Zorg ervoor dat u de USB-ingang op de Arduino nog kunt bereiken voor het geval u de programmering moet wijzigen. Ik heb eronder wat zwarte isolatietape gebruikt om ze op het lichaam te plakken. Elektrische tape is gemakkelijk te verwijderen en houdt goed vast.1. Plak de Arduino en het soldeerloze breadboard vast op de bovenkant van het robotlichaam dat je hebt gebouwd.2. Met weer tape is het een goed idee om de 4AA batterijhouder en de 9V batterij aan de body te bevestigen. Zorg ervoor dat de draden reach.3. Sluit de servodraden aan op het soldeerloze breadboard als u ze eerder had verwijderd.4. Sluit de Arduino power5 aan. Sluit de servomotor power6 aan. Zet nu je robot op de grond en druk op de aan/uit schakelaar! Het zou nu tot leven moeten komen en het licht door de kamer moeten jagen:) Als toekomstig add-onproject zou ik een eenvoudige bumper- of muursensor toevoegen. Dit zou een schakelaar zijn, net zoals de aan/uit-knop die in dit project wordt gebruikt. Wanneer de knop echter werd ingedrukt, zou de robot de richting omkeren, naar links of rechts draaien en doorgaan met het programma. Als dat eenmaal is voltooid, zou deze robot een geweldig klein testplatform zijn voor andere sensoren en apparaten.