"Robot Kit" sederhana untuk Klub, Ruang Pembuat Guru, dll.: 18 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Idenya adalah untuk membangun kit kecil, namun dapat diperluas, untuk anggota "Masyarakat Seni Robot TN Tengah" kami. Kami merencanakan workshop seputar kit, terutama untuk kompetisi, seperti line following dan quick trip.

Kami telah memasukkan Arduino Nano karena ukurannya yang kecil, namun jumlah I/O yang besar. Dengan tambahan papan Breakout, semua pin mudah diakses dan Servo-friendly. Kami membuang baterai standar dan memilih Bank Daya 3350mAh yang mencakup kabel pengisian daya USB dan status LED daya. Kabel USB berfungsi ganda sebagai kabel pemrograman. Dua servo Rotasi Berkelanjutan untuk drive agar pembangun dapat bergulir dengan cepat dan mudah. Papan tempat memotong roti kecil memungkinkan Anda membuat prototipe dengan cepat dan mudah. Lubang 3mm melapisi perimeter papan untuk memungkinkan Anda menambahkan komponen.

Untuk anggota klub kami, kami menjual kit DENGAN BIAYA dan Anda harus hadir untuk mendapatkannya. Sebenarnya kami merugi jika Anda memperhitungkan waktu yang dibutuhkan untuk merancang, membuat kurikulum, membuat suku cadang (pencetakan 3D, pemotongan laser, dll.) dan menyatukan semuanya. Kami menurunkan biaya kit menjadi $29,99. Anda bisa mendapatkan harga ini lebih rendah jika Anda memesan suku cadang dengan waktu pengiriman yang lebih lama. Kami menyadari bahwa ini bukan kit termurah di luar sana, tetapi kami menekankan untuk menghasilkan sesuatu yang mudah dibuat dan dapat diperluas yang tidak membutuhkan waktu berhari-hari untuk disatukan. Faktanya, kit ini membutuhkan waktu kurang dari satu jam untuk bergerak.

Perlengkapan

Bagian Utama:

• Arduino Nano
• Bank Daya Baterai
• Bingkai Robot
• SliderM-F Jumper
• Sensor ultrasonik
• Sekrup Qty 3 - 3mmx10mm 3m dengan Kacang
• Qty 3 - spacer 3mmx3mm
• Kuantitas 2 - Rotasi Kontinu SF90R Servo
• Qty 2 - Roda Roda 52ish mm
• Qty 4 - 6" Zip Ties (Dapatkan yang tipis dengan lebar sekitar 3,5 mm) Paket variasi dari Harbour Freight berfungsi dengan baik.
• Papan tempat memotong roti mini
• Perisai Arduino Nano

Opsional:

Pembungkus kabel

Peralatan:

• Solder besi untuk menyolder header pada Nano
• Lem tembak
• Obeng dasar

Langkah 1: Bingkai

Untuk membantu pembangun berjalan dengan cepat, kami mengukir garis besar dengan teks di setiap sisi bingkai untuk menunjukkan di mana bagian-bagian harus ditempatkan.

Kami beruntung memiliki akses pemotong laser. Jika tidak, kami sarankan untuk menghubungi ruang pembuat lokal untuk melihat apakah mereka memilikinya yang dapat Anda gunakan atau apakah mereka bersedia memotong bingkai untuk Anda.

Sebuah printer 3D juga dapat digunakan untuk mencetak dasar. Kami menyertakan SVG dan STL untuk Anda gunakan dengan keduanya.

Kami menggunakan akrilik 3mm untuk kit kami. Anda bisa menggunakan media lain seperti kayu, karton, papan busa, dll.

Langkah 2: Siapkan Arduino

Untuk mempermudah menyolder header ke Arduino, masukkan header male ke dalam Arduino shield. Sejajarkan Arduino Nano dengan header. Perhatikan tanda di papan vs perisai. Solder semua pin dan selesai.

Langkah 3: Pasang Perisai Arduino

1. Sejajarkan 3 spacer kuning dengan lubang Arduino precut atau cetak 3D.
2. Gunakan sekrup dan mur M3x10 untuk memasang pelindung Arduino. Pas, tidak ketat. Jika Anda khawatir sekrup akan mengendur, cukup tambahkan sedikit lem panas ke ujung mur. Jangan khawatir dengan lubang ke-4 pada shield, karena tidak akan dibutuhkan dan mengganggu Power Bank nantinya saat build.

Langkah 4: Pasang Servos

1. Perhatikan orientasi garis Servo pada bingkai. (Tidak ditampilkan pada versi cetak 3D tetapi mengacu pada gambar)
2. Masukkan dua ikatan ritsleting melalui slot persegi panjang dengan kepala Ikat Ritsleting di sisi atas bingkai.
3. Masukkan servos dan jalankan wire harness melalui slot persegi panjang ke arah belakang. Kencangkan Zip Dasi dengan kencang. Jika servo tidak terasa aman, Anda dapat menambahkan sedikit lem panas di sisi tempat servo menyentuh bingkai.

Langkah 5: Dudukan Bank Daya

1. Jalankan Zip Tie antara lokasi Arduino dan Breadboard dalam orientasi yang ditunjukkan dengan kepala Zip Tie di sisi atas. Tetap longgar.
2. Jalankan Zip Tie melalui bagian belakang. Tetap longgar.
3. Geser Power Bank dan kencangkan Zip Ties dengan kuat. Perhatikan orientasinya.

Catatan: Kami menggunakan "slider" cetak 3D untuk bagian depan, terlihat pada gambar. Namun, kami menemukan itu menyebabkan terlalu banyak gesekan, jadi Anda mungkin ingin bereksperimen dengan ide lain seperti tutup botol, glider furnitur plastik, dll.

Langkah 6: Roda

Kami menggunakan pemotong laser untuk memotong roda kami dari busa EVA. Anda dapat menggunakan apa pun yang Anda suka. Tutup dari stoples, cetakan 3D, roda mainan tua, dll. Coba cari roda dengan diameter sekitar 52mm.

1. Pastikan bagian tengah roda Anda memiliki bukaan untuk memungkinkan sekrup kepala phillps kecil untuk memasang tanduk servo melingkar.
2. Pusatkan tanduk servo yang disertakan dengan servo Anda dan rekatkan ke roda. Berhati-hatilah agar lem tidak masuk ke lubang tengah dan jaga agar roda tetap rata dengan klakson servo untuk mengurangi goyangan.
3. Menggunakan sekrup phillips kecil, pasang roda ke servos. Pas tidak kencang.

Langkah 7: Papan tempat memotong roti

Kupas bagian belakangnya dari papan tempat memotong roti. Sejajarkan dengan ukiran di bagian atas bingkai dan pasang. Jika menggunakan bingkai cetakan 3D, gunakan bagian cetakan yang berbentuk persegi panjang.

Langkah 8: Saatnya Bergerak

Pasang SERVOS untuk bergerak.

1. Pasang wire harness dari servo kiri (Servo ke kiri jika Anda melihat dari belakang) ke Pin 10 dengan kabel oranye yang paling dekat dengan Arduino.
2. Pasang wire harness dari servo kanan (Servo ke kanan jika Anda melihat dari belakang) ke Pin 11 dengan kabel oranye yang paling dekat dengan Arduino.

Langkah 9: Add-On: Memberikan Penglihatan Bot Anda

Sekarang kita perlu menambahkan sesuatu agar bot tidak menabrak sesuatu. Gunakan sensor ultrasonik. Pasang sensor ke Breadboard seperti yang ditunjukkan pada gambar.

*Referensikan diagram pengkabelan lebih jauh ke dalam instruksi tentang cara memasang kabel.

Langkah 10: Add - On: Deteksi Perbatasan Melalui Sensor IR

Agar bot Anda tidak jatuh dari tepi meja, arena, dll. Mari tambahkan sensor garis. Kami menggunakan Array Sensor Reflektansi QTR-MD-06RC. Enam emitor/detektor inframerah menghadap ke bawah dan mengukur jarak dari permukaan kembali ke sensor.

Untuk menambahkan sensor, ambil 4 sekrup kecil 2mm, kebuntuan sensor IR (Wajah Tersenyum). Referensi gambar untuk orientasi yang benar.

*Referensikan diagram pengkabelan lebih jauh ke dalam instruksi tentang cara memasang kabel.

Langkah 11: Pemrograman - Pengaturan

Unduh Perangkat Lunak Arduino.

Ikuti petunjuk standar.

Setelah Anda menginstalnya, buka perangkat lunak dan atur untuk Arduino Nano. Ini mungkin berbeda antara produsen yang berbeda tetapi jika Anda memilikinya dari daftar suku cadang:

1. Buka "Alat"
2. Pilih "Arduino Nano" sebagai jenis Papan
3. Pilih Atmega328P (Bootloader Lama) sebagai jenis Prosesor
4. Hubungkan Arduino Nano menggunakan kabel Micro USB yang disertakan dengan pengisi daya Anda ke port USB apa pun di PC Anda. Jika Anda mendapatkan kesalahan seperti "Perangkat Tidak Dikenal", Anda mungkin perlu menginstal driver yang benar. Lihat bagian Addendum dari instruksi ini untuk membantu.

Langkah 12: Ikhtisar Kode untuk Sensor Ultrasonik

Kode ini sangat mendasar dan menggunakan dua perpustakaan - Servo.h dan NewPing.h. Servo.h adalah library bawaan yang disediakan oleh Arduino foundation dan digunakan untuk mengontrol sinyal PWM (pulse width modulated) ke masing-masing servo. Referensi ke perpustakaan ini dapat ditemukan di sini:

NewPing.h, seperti yang disebutkan sebelumnya, adalah perpustakaan pihak ke-3 oleh Tim Eckel. Ini digunakan untuk memberi kita antarmuka sederhana ke dunia pengukuran berbasis waktu. Referensi ke perpustakaan ini dapat ditemukan di sini:

Untuk pengaturan ini kami telah membuat contoh dasar maju, kiri, kanan, ulangi. Kami ingin memberi anggota kami titik awal yang akan mendemonstrasikan cara menggunakan sensor ultrasonik dan dua server rotasi kontinu (satu kebalikan dari yang lain). Di loop kami, robot memindai ke depan dan jika jelas terus bergerak maju. Namun, jika ia merasakan bahwa itu dekat dan objek (waktu ping lebih pendek dari minimum yang kami pilih), maka ia berhenti, berbelok ke kiri, memindai, berbelok ke kanan, memindai lagi, dan pergi ke arah yang lebih terbuka.

Anda mungkin memperhatikan bahwa masing-masing dari dua servos diberikan perintah yang berbeda untuk maju - ini karena servos dipasang pada sasis yang menunjuk ke arah yang berlawanan. Karena itu, setiap servo perlu bergerak ke arah yang berlawanan agar bot dapat bergerak maju sebagai lawan dalam lingkaran. Hal yang sama berlaku jika Anda ingin bergerak secara terbalik.

Contoh ini menunjukkan penghindaran rintangan yang sangat mendasar tetapi dapat sangat ditingkatkan. Contoh "pekerjaan rumah" untuk Anda mungkin melakukan sapuan 360 derajat penuh pada area saat memulai dan memilih jalur yang paling terbuka. Pindai lebih lebar dari sisi ke sisi dan lihat apakah bot mulai "dikotak". Gabungkan dengan sensor lain untuk memecahkan labirin.

Langkah 13: Ikhtisar Kode untuk Mengikuti Baris Menggunakan Kode SUMO

Segera akan datang.

Langkah 14: Pemrograman - Perpustakaan

Mulailah dengan memastikan Anda telah menginstal perpustakaan yang benar.

Untuk Servos, perpustakaan Servo.h harus menjadi default.

Untuk Sensor Ultrasonik HC-SR04:

1. Dalam perangkat lunak, buka Sketsa> Sertakan Perpustakaan> Kelola Perpustakaan.
2. Cari "NewPing" oleh Tim Eckel.
3. Pilih versi terbaru dan instal.

Untuk Array Sensor Reflektansi QTR-MD-06RC:

1. Dalam perangkat lunak, buka Sketsa> Sertakan Perpustakaan> Kelola Perpustakaan.
2. Cari "QTRSensors" oleh Pololu.
3. Pilih versi terbaru dan instal.

Langkah 15: Program

1. Untuk Sensor Ping, unduh file MTRAS_Kit_Ping_Sensor_1_18_20.ino.
2. Untuk Sensor Garis dengan Sensor Ping yang diprogram untuk SUMO, unduh file MTRAS_Kit_Sumo_1_18_2020.ino.
3. Colokkan Arduino Anda melalui USB.
4. Pilih port COM (Lihat gambar). Port COM Anda mungkin berbeda.
5. Klik tanda centang untuk memastikan tidak ada kesalahan.
6. Jika semuanya diperiksa, klik panah kanan untuk mengunduh program ke Arduino.
7. Setelah selesai cabut kabel USB dan tancapkan ke Power Bank.

Langkah 16: Diagram Pengkabelan

Gunakan gambar berikut untuk menyambungkan robot Anda.

• Untuk sensor Ultrasonik menggunakan kabel jumper m-f.
• Untuk sensor garis menggunakan kabel jumper m-m.
• Untuk Servos Anda dapat mencolokkan konektor 3 pin langsung ke pin.

Langkah 17: Selamat!!! Anda Membangun Robot

Untuk kode Ultrasonik, robot harus mulai bergerak. Setiap kali merasakan objek dalam jarak 35cm, ia akan berhenti, bergerak ke kiri dan melakukan pengukuran cepat, lalu bergerak ke kanan dan melakukan hal yang sama. Ini menentukan sisi mana yang memiliki jarak tertinggi dan bergerak ke arah itu.