Cara Membangun ProtoBot - Robot Edukasi 100% Open Source, Super Murah: 29 Langkah (dengan Gambar)

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

ProtoBot adalah 100% open source, dapat diakses, super murah, dan mudah dibuat robot. Semuanya Open Source--Perangkat Keras, Perangkat Lunak, Panduan, dan Kurikulum--yang berarti siapa pun dapat mengakses semua yang mereka butuhkan untuk membuat dan menggunakan robot.

Ini adalah cara yang bagus untuk mempelajari dasar-dasar penyolderan, teknik elektro, dan pemrograman.

Instruksi ini mencakup cara membuatnya, dari papan kosong, komponen, dan potongan cetak 3D, hingga ProtoBot yang dirakit sepenuhnya (dan semoga berfungsi!).

(Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang ProtoBots secara umum, dan/atau Proyek ProtoBot, kunjungi https://theprotobotproject.wordpress.com, atau ProtoBots Github, di

Anda juga dapat menemukan Versi PDF dari panduan ini di

Langkah 1: Persediaan: Suku Cadang

Setelah Anda siap untuk memulai, inilah yang Anda perlukan. Kuantitas untuk 1 robot.

Bagian: (Tautan #1 adalah eBay, #2 adalah AliExpress, biasanya lebih murah)

• 2 x N20 Gearmotors, 300RPM, 12V (tautan, tautan)
• 1 x Arduino Nano (tautan, tautan)
• 2 x Roda Plastik, 39MM, lubang 3MM (Banyak 10: Tautan kuning, Tautan kuning, Tautan merah muda)
• 2 x Sakelar batas taktil (10 buah tautan)
• 2 x 220 Ohm resistor (100 buah: tautan, tautan)
• 4 x 10K resistor (100 buah: tautan, tautan)
• 1 x driver motor L293D (tautan, tautan)
• 2 x Sensor IR TCRT5000L (10 Buah: tautan, tautan)
• 7 x DuPont Female-Female wires (40 buah: tautan, tautan)
• Klip Baterai 1 x 9V (10 buah: tautan, tautan)
• 18 x pin header jantan (200 buah: tautan, tautan sudah ditekuk 90 derajat)
• 32 x Pin Header Wanita (400 buah: tautan, tautan)

Kuantitas hanya berlaku untuk daftar di mana satu barang dijual (Arduino dan motor), karena yang lainnya dalam jumlah besar dan Anda akan memiliki sisa ekstra. Ketika daftar melebihi jumlah yang dibutuhkan, biasanya karena lebih murah untuk membeli dalam jumlah besar daripada barang tunggal. Saya tidak mengeluh!

Satu hal lagi: Semuanya di sini berasal dari China, dan oleh karena itu pengiriman biasanya memakan waktu satu bulan, dan terkadang dua dalam kasus yang ekstrem. Namun, saya tidak pernah memiliki sesuatu yang tidak muncul pada akhirnya.

Langkah 2: Persediaan: Suku Cadang (Sisanya)

Tapi tunggu! Ada lagi!

Anda masih memerlukan beberapa bagian lagi, yaitu bagian yang dicetak 3D, papan sirkuit, baterai, dan "Pengikat Kait dan Loop" (Seperti Velcro, misalnya) untuk baterai.

• Hook and loop fastner (eBay Link, satu meter dari barang)
• Baterai (eBay Link, tapi beli saja di toko)

Bagian Cetak 3D:

• File STL ada di
• Saat Anda pergi untuk mencetak, ubah ukurannya menjadi ukuran 105%, dan ubah isi menjadi 30%. Tidak ada dukungan yang diperlukan, Anda menentukan apakah Anda membutuhkan rakit. Antena mungkin lebih mudah dipasang ke sensor benjolan jika diskalakan sedikit lebih besar.

Papan sirkuit:

Jika Anda ingin mencoba mengetsa sendiri, silakan. Semua yang Anda butuhkan ada di

Apa yang saya lakukan (Cara yang lebih mudah, jika Anda belum memilikinya):

• Saya menggunakan www.pcbway.com, dan mereka akan membiarkan Anda membuat 5 buah seharga $5, tidak termasuk ongkos kirim. Ketika kami membuat 20 atau lebih potongan untuk kamp STEM, biayanya sekitar $24, termasuk pengiriman.
• Buat akun dengan mereka, unggah zip file gerber, dan mereka akan memberi Anda nomor papan yang Anda minta.

Langkah 3: Persediaan: Alat

Sekarang ini mungkin sudah barang yang Anda miliki, tetapi saya akan memberikan tautan di sini.

Alat: (Tautan ke Amazon)

• Besi solder ($7 di Amazon, tetapi kami telah menggunakannya di kamp, dan saya sangat terkesan, mereka mengungguli $25 Wellers yang kami miliki.)
• Solder (Dilengkapi dengan besi $7, jadi Anda tidak membutuhkannya sekarang, tetapi ini akan bertahan selamanya)
• Helping Hands (Tidak diperlukan, saya belum membeli sendiri, tetapi mereka pasti membuat hidup lebih mudah)
• Solder Sucker (Sangat membantu saat tidak mampet)
• Pembersih wol kuningan (Untuk menjaga ujung besi Anda dalam kondisi baik)
• Dudukan Besi Solder (Agar Anda tidak sengaja meletakkan tangan Anda di atas setrika)
• Wire Clippers (Anda akan membutuhkan ini)
• Wire Strippers (Anda dapat melakukannya tanpa, tetapi mereka membuat hidup lebih mudah)
• Tang Hidung Jarum (Tidak mutlak diperlukan, tapi bagus)
• Pistol dan Lem Panas Suhu Tinggi (Lem CA atau yang lainnya mungkin juga berfungsi)

Pembelanja konservatif mungkin akan menggelengkan kepalanya pada banyak sekali alat yang akan dibeli, tetapi perlu diingat- Masing-masing alat ini, jika dirawat dengan benar, akan bertahan selama bertahun-tahun, dan dapat digunakan untuk berbagai hal selain itu. membuat robot kecil. (Dikatakan demikian, aku merasakanmu!)

Langkah 4: Perakitan Sensor Motor dan Bump: Potong, Strip, 'n Kabel Timah

Mari kita mulai dengan kabel untuk Sensor Bump dan Motor. Anda harus menyiapkan besi solder dan tempat kerja untuk menyolder, dan Anda mungkin menginginkan semacam ventilasi. Kipas kecil berkecepatan rendah bagus.

1. Pisahkan 2 set 4 kabel dari jumper Female ke Female Anda.
2. Gunakan pemotong kawat Anda untuk memotongnya di tengah setiap set.
3. Dengan menggunakan penari telanjang Anda, lepaskan sekitar 5MM atau 1/4 insulasi dari ujung kabel.
4. Pisahkan ujung kawat, lalu putar setiap helai tembaga agar tetap rapi.
5. Tin setiap ujung kawat dengan memegang besi kaleng Anda di atas kawat, sambil menerapkan kawat ke solder Anda.

Setelah selesai, Anda harus memiliki 4 set masing-masing 2 kabel, dengan 2 kabel kaleng di salah satu ujungnya, dan 2 konektor perempuan di setiap ujungnya.

Langkah 5: Rakitan Sensor Motor dan Bump: Motor dan Sensor Solder

Tetap nyalakan besi soldermu, karena kita belum selesai…

1. Untuk setiap set kabel, tekuk ujung kaleng 180 derajat.
2. Masukkan ujung kabel ke dalam tab konektor pada motor dan sensor benturan, seperti yang ditunjukkan pada gambar.
3. Amankan motor dan sensor entah bagaimana.
4. Menggunakan besi kaleng Anda, solder kabel ke tab konektor.

Langkah 6: Perakitan Sensor IR: Potong, Strip, 'n Tin

Setelah motor dan sensor benturan Anda selesai, saatnya beralih ke sensor IR.

• Pisahkan satu set 3 kabel wanita-wanita.
• Potong mereka menjadi dua.
• Lepaskan sekitar 5MM atau 1/4 inci insulasi dari ujungnya.
• Timah kabel dengan menahannya di solder Anda, lalu oleskan setrika kaleng Anda.

Setelah selesai, Anda harus memiliki 2 set 3 kabel dengan konektor perempuan di satu ujung, dan ujung kawat kaleng di ujung lainnya.

Langkah 7: Perakitan Sensor IR: Siapkan Sensor

Ini mungkin penyolderan tersulit yang harus Anda lakukan. Gunakan waktumu!

1. Gunakan gunting Anda untuk memotong kabel tambahan, sisakan sekitar 5MM atau 1/4 inci dari badan plastik sensor.
2. Cari tahu orientasi sensor Anda berdasarkan gambar.
3. Tekuk kabel GND untuk LED Biru untuk menghubungi kabel GND LED Hitam.
4. Amankan sensor, lalu gunakan besi solder Anda untuk membuat sambungan solder antara kabel GND yang Anda sambungkan.

Langkah 8: Perakitan Sensor IR: Kabel Solder

Sekarang kita siap untuk menghubungkan kabel ke sensor IR.

1. Pisahkan ujung kabel, sehingga Anda memiliki masing-masing kabel yang terpisah sekitar 2.5CM, atau 1 inci.
2. Mulailah menyolder kabel, secara berurutan, ke masing-masing dari 3 kabel dari sensor.
3. Jika Anda menggunakan selotip seperti saya, setelah selesai dengan satu sisi, balikkan sensor dan solder sisi lainnya.

Catatan: Karena Kabel DuPont diwarnai secara acak, tidak mudah untuk tetap menggunakan konvensi warna, jadi saya hanya menyarankan agar tetap konsisten di antara pasangan sensor. Saya biasanya mencoba melakukannya secara berurutan, dengan GND, Sense, dan kemudian +5V, dengan warna akhir paling gelap adalah GND.

Langkah 9: Pasang Kabel Baterai

Terakhir, namun tidak kalah pentingnya, kita harus menyolder kabel baterai bersama-sama.

• Dapatkan panjang 2-pin terakhir dari header laki-laki, lalu dorong potongan pembagi plastik ke bawah kira-kira di tengah pin.
• Dengan menggunakan tang, tekuk satu sisi pada sudut 90 derajat.
• Amankan entah bagaimana (saya menggunakan sepotong busa, lalu menambahkan selotip untuk menjaga header tetap di tempatnya saat busa meleleh).
• Tin setiap pin, sehingga akan mudah untuk menyolder kabelnya.
• Pastikan polaritasnya benar (Merah = +, Hitam = -), solder konektor baterai ke pin.

(Jika konektor baterai Anda tidak dilucuti dan disegel, Anda harus melakukannya.)

Jika dipikir-pikir, mungkin ide yang baik untuk meletakkan sepotong kecil tabung heat-shrink di atas sambungan antara kabel dan pin header.

Langkah 10: Istirahatlah

Sekarang setelah Anda menyelesaikan sensor dan motor, ada baiknya Anda beristirahat. Saya telah mengumpulkan banyak bagian untuk ProtoBots, dan saya masih perlu istirahat sesekali.

Saat Anda beristirahat, lanjutkan dan ambil kesempatan untuk membersihkan semua bagian kecil dari isolasi logam dan kawat di ruang kerja Anda. Kemudian, hirup udara segar, dan minumlah sesuatu yang menyegarkan.

Ketika Anda merasa cukup segar, jangan ragu untuk melanjutkan!

Langkah 11: Merakit Arduino

Mari kita mulai, dimulai dengan menyatukan Arduino.

• Keluarkan Arduino dari kantong plastiknya
• Temukan dua panjang 15-pin header, dan masukkan, sisi pendek ke atas, ke Arduino, seperti yang ditunjukkan.
• Masukkan arduino ke papan untuk memastikan header tetap pada sudut yang benar saat menyolder.
• Mulai dari sudut, solder setiap pin ke Arduino.

Setelah selesai, periksa apakah ada dua pin yang menjembatani solder. Untuk menghilangkan kelebihan solder, cukup lelehkan bagian tengahnya dengan setrika, lalu seret kembali dari pin. Jika itu tidak berhasil, coba sedot kelebihannya dengan pengisap solder Anda.

Anda akan melihat saya tidak menyolder set 6 pin- Itu adalah pin ICSP, yang digunakan untuk memprogramnya tanpa USB. Kami tidak membutuhkannya untuk ProtoBot, tetapi Anda dapat memilih untuk menyoldernya, jika Anda mau.

Langkah 12: Merakit Papan: Kumpulkan Bagian

Anda harus memiliki semua bagian yang Anda perlukan untuk papan, tetapi luangkan waktu sejenak untuk mengumpulkannya dalam jumlah yang Anda perlukan.

• 1 x ProtoBotBoard
• 1 x Rakitan Arduino Nano
• 2x220 ohm resistor
• 4 x 10K Resistor
• 1 x 14 pin panjang pin header pria
• 2 x 15 pin panjang pin header wanita
• 1 x 2 pin panjang pin header wanita
• 1 x chip driver motor L293D

Untuk memotong header perempuan, saya menggunakan gunting kawat, dan klip mereka pada pin tambahan. Anda harus mengorbankan pin untuk setiap potongan, tetapi Anda tetap harus memiliki banyak sisa.

Langkah 13: Merakit Papan: Solder Female Header Pins

Anda dapat melewati pin header perempuan jika Anda mau, tetapi memudahkan untuk menggunakan kembali Arduino atau memecahkan masalah jika terjadi kesalahan.

1. Masukkan Arduino ke dalam pin header perempuan. (Dalam hal ini, kami hanya menggunakannya untuk membuatnya tetap selaras)
2. Masukkan rakitan pin Arduino/header ke papan, dan kencangkan ke papan.
3. Mulai dari pin sudut, solder pin header perempuan ke papan.

Langkah 14: Merakit Papan: Solder Motor Driver Chip

Saatnya menyolder driver motor!

1. Masukkan driver motor ke papan, dengan takik di bagian atas chip sejajar dengan celah di garis di papan.
2. Amankan dengan beberapa selotip.
3. Solder setiap pin, dimulai dengan yang di sudut, lalu lanjutkan ke sisanya.

Langkah 15: Merakit Papan: Solder 10K Resistor

Setelah selesai dengan driver motor, kita akan beralih ke resistor 10K.

1. Temukan Anda 4 resistor 10K. Warnanya bisa biru atau cokelat, tetapi yang mana pun, warnanya harus cocok dengan pita warna dalam diagram.
2. Tekuk kabel pada setiap resistor pada sudut 90 derajat ke bawah.
3. Masukkan masing-masing dari 4 resistor ke tempat bertanda "10K" di papan tulis.
4. Gunakan selotip untuk mengencangkannya ke papan (Atau cukup tekuk ujungnya, tetapi selotip berfungsi lebih baik).
5. Solder masing-masing, berhati-hatilah untuk tidak mengisi lubang lain di sekitarnya.
6. Setelah selesai, potong kabel ekstra di atas sambungan solder, lalu lepaskan selotip.

Catatan: Saya jarang mengalami masalah dengan ini, tetapi terkadang memotong kabel setelah penyolderan dapat mematahkan jejak di papan, yang biasanya tidak dapat diperbaiki. Hati-hati!

Langkah 16: Merakit Papan: Solder Resistor 220 Ohm

Sekarang mari kita lakukan resistor 220 ohm.

1. Seperti resistor 10K, resistor 220 bisa berwarna cokelat atau biru, pastikan warnanya cocok dengan pita warna, seperti yang ditunjukkan pada diagram.
2. Tekuk kabel pada 90 derajat, lalu masukkan ke tempat bertanda "220".
3. Amankan dengan selotip, atau tekuk ujungnya.
4. Solder timah ke papan.
5. Setelah selesai, jepit ujungnya, lalu lepaskan selotip.

Langkah 17: Pasang Papan: Pin Header Sensor

Mari beralih ke header untuk menghubungkan sensor.

1. Pecahkan set header laki-laki panjang 14-pin Anda menjadi panjang 4 x 2-pin, dan panjang 2 x 3-pin.
2. Gunakan selotip untuk mengamankan header, sisi pendek ke bawah, ke tempat papan bertanda "BL", "BR" (panjang 2-pin), dan "IRR" dan "IRL" (panjang 3-pin). Anda akan memiliki 2 set panjang 2-pin yang tersisa, jangan khawatir tentang mereka untuk saat ini.
3. Solder pin pada tempatnya dari bagian bawah papan. Saya melakukan panjang 2-pin dan 3-pin secara terpisah, tetapi Anda dapat melakukannya bersama-sama.
4. Lepaskan selotip

Langkah 18: Merakit Papan: Pin Header Motor

Ingat dua panjang header 2-pin tambahan itu? Kita akan menggunakannya untuk menghubungkan motor.

1. Dengan menggunakan tang, tekuk sisi kabel yang lebih panjang pada sudut 90 derajat.
2. Masukkan mereka ke dalam tempat di papan bertanda "MR" dan "ML".
3. Amankan mereka dengan selotip.
4. Solder di tempatnya, lalu lepaskan selotip.

Langkah 19: Pasang Papan: Konektor Baterai

Hampir selesai! Kita hanya perlu menambahkan konektor baterai.

1. Dapatkan pin header betina dengan panjang 2 pin, dan masukkan ke tempat di papan bertanda "Bat.".
2. Amankan mereka di tempatnya dengan selotip.
3. Solder pin ke papan, lalu lepaskan selotip.

Langkah 20: Merakit Papan: Periksa Semuanya

Sebelum Anda selesai, lihat papan, dan pastikan semuanya bagaimana dan di mana seharusnya.

Cek untuk:

• Jembatan solder (saat solder menghubungkan dua pin bersama-sama)
• Barang ditempatkan dengan cara yang salah, atau di tempat yang salah
• Pin yang terhubung/tidak disolder dengan benar

Jembatan solder cukup mudah untuk diperbaiki, cukup gunakan pengisap solder dan setrika panas untuk menghilangkan kelebihannya.

Barang-barang yang telah disolder dengan cara yang salah perlu disolder dan dipasang kembali dengan cara yang benar. Prosedur yang sama seperti melepas jembatan, lakukan saja pada setiap pin pada apa pun yang perlu dilepas.

Langkah 21: Istirahat

Sekarang, Anda sudah menyolder beberapa saat. Mungkin ide yang bagus untuk beristirahat, menghirup udara segar, dan meregangkan otot-otot leher itu.

Saat Anda melakukannya, Anda dapat membersihkan barang-barang solder dan menyimpan setrika Anda, lalu mengatur pistol lem panas Anda untuk mulai memanas.

Langkah 22: Perakitan Robot: Kumpulkan Bagian

Sekarang Anda siap untuk merakit ProtoBot!

Mari kita pastikan Anda memiliki suku cadang yang Anda butuhkan.

• 1 x ProtoBotBoard dengan Arduino Nano dimasukkan
• 1 x basis cetak 3D
• Bagian Antena cetak 2 x 3D
• Dukungan papan cetak 4 x 3D
• 2 x Sensor benturan
• 2 x Sensor IR
• 2 x N20 Gear motor
• 2 x 39 MM roda plastik (diameter 3 mm di dalam lubang)
• 1 x konektor baterai
• Baterai 1x9V
• 1 set Hook and Loop Fastner (Seperti Velcro), dipotong kira-kira sepanjang baterai 9V

Anda juga membutuhkan pistol lem panas dan lem, sebaiknya bersuhu tinggi.

Langkah 23: Perakitan Robot: Motor Lem

Mari kita mulai dengan motor

• Letakkan setetes lem panas yang banyak di dudukan motor.
• Tempatkan motor ke dalam dudukannya, dengan kabel keluar dari bagian belakang robot.

Catatan: Berhati-hatilah agar Anda tidak mendapatkan lem panas ke area yang akan dipasangi kotak roda gigi, lem akan menempel dan tidak berfungsi. Saya biasanya menempatkan setetes lem saya di ujung dudukan motor yang paling dekat dengan bagian tengah robot untuk memastikannya tidak sampai ke ujung, di mana gearbox berada.

Langkah 24: Perakitan Robot: Sensor Bump

Mari kita lakukan sensor benjolan sekarang.

• Pasang Antena Anda ke sensor benturan, seperti yang ditunjukkan.
• Setelah Anda memakainya, Anda bisa menambahkan setetes lem panas untuk mengencangkannya, jika Anda mau.
• Letakkan setetes lem panas pada setiap platform sensor benjolan di alasnya.
• Tekan sensor benjolan ke tempatnya, pastikan mereka sejajar dengan tepi platform.

Catatan: Tergantung pada seberapa baik printer Anda bekerja, antena mungkin sulit dipasang. Berhati-hatilah agar tidak merusak sensor benturan, atau merusaknya. (Inilah mengapa mencetaknya sedikit lebih besar sangat membantu)

Langkah 25: Perakitan Robot: Sensor IR

Sensor mata! (Hehe, Geddit? Ok, ok, mata akan berhenti sekarang)

• Letakkan setetes lem di bagian atas dudukan sensor IR.
• Tekuk kabel dari sensor IR, lalu masukkan ke dudukan, sehingga bagian atasnya sedikit menonjol.

Langkah 26: Perakitan Robot: Pasang Papan

Mari kita pasang papan ke Robot sekarang.

• Siapkan 4 penyangga papan sirkuit Anda.
• Letakkan setetes lem panas di setiap sudut papan.
• Pasang penyangga papan ke setiap sudut.
• Setelah selesai, oleskan lem panas pada setiap penyangga.
• Pasang board ke badan robot, dengan driver motor dan pin menghadap ke belakang, dan pin koneksi sensor menghadap ke depan.

Langkah 27: Perakitan Robot: Hubungkan Kabel, Tambahkan Roda

Mari kita hubungkan semua sensor dan motor.

• Ambil kabel dari sensor bump dan IR, dan masukkan melalui lubang di dasar robot.
• Colokkan motor kiri ke port berlabel "ML"
• Colokkan motor kanan ke port berlabel "MR"
• Pasang roda Anda ke motor.
• Jika berwarna merah muda, mereka memiliki lubang berbentuk "D" yang perlu disejajarkan dengan titik datar pada poros motor.
• Jika warnanya kuning, mereka bisa terus, tetapi Anda mungkin ingin menambahkan sedikit lem untuk memastikan mereka tidak hanya berputar.
• Pasang sensor bump kiri dan kanan ke port masing-masing, berlabel "BL" dan "BR". Urutan kabel tidak penting di sini.(Perhatikan bahwa sensor di sebelah kanan tidak akan dicolokkan ke port kanan, karena antena sebenarnya ada di sebelah kiri.)
• Cari tahu kabel mana yang ada di sensor IR Anda, berdasarkan diagram dan kabel mana yang ada, lalu colokkan ke pin yang benar di papan, berlabel PWR, IN, dan GND. (Sensor kanan di "IRR", sensor kiri di "IRL").

Langkah 28: Perakitan Robot: Pasang Baterai 9V

Sekarang kita akan memasang baterai.

• Dapatkan hook and loop fastener (IE, Velcro) dan potong setiap sisinya sepanjang baterai.
• Pasang satu sisi ke bagian bawah alas, di mana baterai berada.
• Cari tahu ke arah mana baterai akan duduk, berdasarkan arah kabel yang berasal dari kabel baterai, lalu pasang pengait dan pengikat loop (IE, Velcro) sehingga terpasang dengan benar. (Lihat gambar. Tidak masalah jika Anda tidak mengarahkannya dengan benar.)
• Umpankan kabel dari baterai melalui lubang di pangkalan.

Langkah 29: Selesai

Pasang baterai! Jika tidak ada asap ajaib yang keluar, Anda baik-baik saja!

Langkah selanjutnya adalah memprogramnya, tetapi kita akan membahasnya di instruksi lain. (Akan menautkan di sini, segera setelah saya menyelesaikannya)

Jika Anda tidak sabar, tidak sabar, dan tahu cara menggunakan Perpustakaan Arduino, perpustakaan dapat ditemukan di sini:

Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang ProtoBots secara umum, dan/atau Proyek ProtoBot, kunjungi https://theprotobotproject.wordpress.com, atau ProtoBots Github, di