Como construir PHIL - um robô rastreador de luz: 6 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Neste Instructable, mostrarei como fiz este robô de rastreamento de luz de eixo duplo usando um Arduino Uno. Todo o CAD e código serão incluídos para que você possa construí-lo sozinho, sem precisar de nenhuma habilidade de programação ou design. Tudo que você precisa é de uma impressora 3D, um Arduino Uno e algumas outras peças básicas!

Suprimentos

Ferramentas de que você precisará:

Um PC (duh)

Uma impressora 3D

Ferro de soldar (e fio de solda)

Chave de fenda

Materiais:

Filamento de impressão 3D (PLA recomendado)

Proto board

Borracha auto-aderente ou tira de espuma (opcional)

Algum fio de núcleo sólido fino

Tubulação termorretrátil

Componentes de prateleira:

Arduino Uno (ou placa compatível)

2 x 100 µF capacitores classificados para 5V

2 Micro servo motores

4 resistores dependentes de luz (LDRs)

LED 1 x 5 mm

1 x resistor de 220 Ohm

4 x 10 resistores kOhm

11 x parafusos auto-roscantes M3

8 x parafusos auto-roscantes M2

4 parafusos de máquina M3 com porcas

Etapa 1: impressão de todas as peças

A primeira etapa é imprimir em 3D todas as peças usando os arquivos STL que forneci. Pintei o meu ao meu gosto, mas pode deixar como está ou usar cores de filamento diferentes. Isso é contigo!

Etapa 2: Montagem de Eletrônica e Gimble

Para esta etapa, você pode instalar os LDRs e servo motores, bem como montar o Arduino na placa de base. Lembre-se de que ainda precisamos fazer a placa de distribuição de energia, portanto, não monte nenhuma peça impressa em 3D com antecedência.

Instalando os LDRs:

O robô rastreia a luz comparando os valores retornados por 4 fotoresistores. Esses valores serão diferentes entre si se a fonte de luz não for perpendicular à cabeça de rastreamento, já que a sombra de luz lançará uma sombra em alguns dos LDRs. O código do Arduino então moverá a cabeça em um eixo X e Y de acordo para permanecer no ponto com a fonte de luz. A montagem dos LDRs é muito simples: eles têm bolsos especiais projetados na cabeça de rastreamento. Simplesmente enfie as pernas pelos orifícios, aplique super cola e empurre até que fique nivelado com a superfície.

Instalando os servos:

Encaixe os servos no lugar e prenda-os com os parafusos auto-roscantes M2, conforme mostrado. Agora você pode concluir a montagem mecânica colocando as pontas do servo nos suportes designados. Depois disso, você pode anexar o cabeçote rastreador à parte superior do conjunto usando 4 parafusos e porcas de máquina M3. O pivô do eixo X pode ser conectado usando qualquer coisa que funcione como um eixo de 3 mm. Usei um pedaço de espeto de churrasco. Isso completa o gimble de eixo duplo.

Montando o Arduino Uno:

Alinhe os orifícios dos parafusos no arduino com os orifícios na placa de base e prenda-os com 3 parafusos autoatarraxantes M3.

Etapa 3: Distribuição de energia

Um componente chave deste robô é a placa de distribuição de energia, uma vez que garante que a energia correta seja transmitida ao componente certo. Esta placa também ajudará a reduzir as flutuações de tensão causadas pelos servos sendo alimentados diretamente do Arduino.

Fazendo o tabuleiro:

Corte um pedaço de placa protetora, com tamanho aproximado de 45 x 35 mm. Isso deve lhe dar espaço suficiente para soldar todos os componentes. Consulte o diagrama de circuito fornecido e solde os componentes de acordo. Os servo motores têm capacitores de 100 µF em seus fios de alimentação e aterramento para evitar quedas de tensão. Os 4 LDRs têm resistores de 10 kOhm como divisores de tensão conectados ao aterramento (consulte o diagrama de circuito). O LED de energia se encaixa em um orifício na caixa do material eletrônico e tem um resistor de 220 Ohm conectado para diminuir a energia e evitar que queime. Alternativamente ao uso de placa proto, você pode simplesmente soldar tudo junto no ar, embora isso seja muito complicado.

Etapa 4: Montagem Completa

Agora que o quadro de distribuição de energia chegou, é hora de colocá-lo todos juntos!

Conectando os fios:

Primeiro solde os fios apropriados da placa de distribuição de energia aos vários componentes designados. (Certifique-se de direcioná-los através do orifício na parte inferior do compartimento dos componentes eletrônicos, caso contrário, você terá um problema!) IMPORTANTE: Certifique-se de conectar os LDRs na sequência correta, conforme mostrado na imagem. Esses números correspondem aos números no diagrama de circuito. O mesmo com os servos - o inferior está marcado com "Y" e o superior com "X". Você pode usar tubos termorretráteis para limpar um pouco as coisas. Agora, conecte os fios restantes nos pinos apropriados no Arduino. O LED de energia pode ser encaixado no orifício acima da porta USB após a aplicação de super cola.

Montagem das peças impressas em 3D:

O conjunto de gimble agora pode ser conectado à parte superior da caixa do material eletrônico com 4 parafusos autoatarraxantes M3. Em seguida, encaixe cuidadosamente o Arduino (que já está conectado à placa inferior) junto com a placa de distribuição de energia na caixa dos componentes eletrônicos, empurrando até que a placa esteja nivelada com o fundo e os orifícios dos parafusos estejam alinhados. Agora, usando 4 parafusos auto-roscantes M3, prenda a placa inferior ao invólucro dos componentes eletrônicos. Alguns pés de borracha / espuma podem ser colocados sobre os parafusos, para dar estabilidade e evitar que os parafusos arranhem suas mesas.

Etapa 5: codificação

Chegou a hora de dar um pouco de vida a este robô! Encontre o código que escrevi anexado a esta etapa e carregue-o no Arduino por meio do IDE do Arduino (pode ser baixado aqui). O robô é alimentado por USB, então você pode usar qualquer fonte de alimentação USB padrão para ligá-lo. (por exemplo, bancos de energia, charegers de telefone, laptops etc.)

Etapa 6: Notas Finais

Agora você pode fortalecer Phil e fazê-lo falar por si mesmo! Use uma lanterna (ou qualquer outra fonte de luz brilhante) e tente movê-la. Deve seguir a luz para onde quer que vá. Se funcionar, parabéns, você o construiu corretamente!

Este foi meu primeiro projeto de robótica e acho que saiu muito bem. Observe que "Dynagon Robotics" não é uma empresa, é simplesmente um nome que criei para representar meus projetos robóticos.

Feliz fabricação:)

Segundo Prêmio no Concurso de Robôs