Atualizar o robô Heathkit Hero Jr com hardware moderno: 4 etapas

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

Este é mais um trabalho em andamento do que um projeto concluído, por favor, tenha isso em mente ao ler. Obrigado

Um pouco sobre esse robô, onde o consegui e meus planos para ele. (Foto do projeto do Dia de Star Wars 2015)

Provavelmente foi em 2005, minha esposa e eu estávamos em um mercado de pulgas local, estávamos apenas olhando ao redor, realmente não procurando por nada. Havia um fazendeiro mais velho que tinha montado do lado de fora, ele estava perto dos fundos do lugar, e poucas pessoas iam olhar seus produtos. Estou feliz por ter ido olhar.

Ele tinha um pequeno robô, é claro que eu sabia o que era. Eu perguntei quanto ele queria, e fiquei chocado, chocado, eu te digo - Ele queria $ 20,00 dólares inteiros. Foi então que ele me disse que tinha estado em um celeiro provavelmente nos últimos 20 anos ou mais, e olhando mais de perto, havia criadores peludos vivendo nele. Os fios foram mastigados, a placa principal quase toda destruída. As baterias não podiam ser usadas. A coisa estava uma bagunça, e isso é o mais legal que posso ser.

Ele ainda tinha todos os cartuchos com ele, e eles pareciam muito bons considerando.

Apesar de como parecia, eu vi algo que queria desde que era jovem. Eu dei ao fazendeiro $ 20 e agradeço a ele. Carregando meu prêmio de volta para o carro.

Demorou cerca de um mês para limpá-lo o suficiente para começar a examinar os componentes eletrônicos e ver o que funcionava e o que não funcionava. Eu finalmente consegui obter energia também, surpreendentemente, ele passou na autoverificação - eu pensei, ei, ótimo, isso foi um grande negócio, mesmo se eu tivesse que fazer algum trabalho para limpá-lo. Bem, passou na autoavaliação uma vez, foi isso, nunca consegui passar de novo.

Peguei as placas principais, vendi-as.

Verifiquei o motor de acionamento e o motor de passo (o motor de passo tinha fios que estavam começando a corroer e não estavam nas melhores condições), mas ambos funcionaram, então eu os guardo.

Eu coloquei o robô como uma espécie de exibição, porque não tinha certeza do que queria fazer com ele.

No final de 2015, perguntaram a um grupo de criadores e funileiros a que me juntei se queríamos fazer algo para o "Star Wars Day" para a nossa biblioteca local. Então, pensamos, e eu disse, e se eu trouxesse "Hero Jr" de volta para vida usando os micro-controladores Arduino. E foi isso que eu fiz - apliquei um flare extra e usei 7 Arduinos nele … provavelmente mais do que precisava, mas na época ainda estava aprendendo. E eu queria "multitarefa" que na época não sabia fazer de outra maneira. Documentei esse projeto aqui:

Bem, isso foi em 2015, o sabre de luz foi removido e a maioria dos Arduinos que eram específicos para aquele projeto. Na maior parte, um Arduino pode executar isso se você não quiser que nada de especial aconteça. O robô voltou ao seu espaço como uma peça de exibição. Aprendi algumas coisas ao longo do caminho e até estava indo para aumentar o nível de sua fonte de alimentação na época. O tempo levou o melhor de mim, e eu só pedi uma placa de 8 A 12v a 5v 4 portas USB. Infelizmente não consigo encontrar essa placa em nenhum lugar online agora, não sei se eles pararam de fazer isso ou? Mas até essa placa estava em uma caixa até agora.

Um dos objetivos do projeto original era mantê-lo com uma aparência o mais vintage possível, mas substituir a maior parte do hardware por material moderno. Em 2020, decidi até mesmo atualizar seus LEDs para RGB (neopixels) mais sobre isso mais tarde. O objetivo ainda é mantê-lo com aspecto vintage, acho que até você usar uma cor diferente do vermelho.

Este projeto está usando um mini Arduino Mega 2560 (placa clone, não gosto), A Raspberry Pi 3+, placa / alto-falante / microfone AIY original do Google, substituiu o motor de passo por um servo motor ASMC-04, um 36v Bateria LIPO retirada de uma placa flutuante quebrada. Eu tenho um conversor DC-DC de 36v a 12v 5amp e o dispositivo USB de 4 portas 12v a 5v 8amp. Um ultrassônico barato e LDR, um pouco de montagens impressas em 3D. 8 leds ws2812 pequenos (também conhecidos como neopixels), alguns keystones cat5 e um cabo cat5 curto. (um divisor de tensão saiu do projeto de 2015, mas era para 12v / 24v, não 36v, então não está correto. Ele precisa ser consertado), e estou usando um driver de motor L298 (também restante do projeto de 2015)

O que sobrou do robô original de 1984 - motor de acionamento 12v DC, o teclado original também ainda funciona, assim como o led original de "energia verde". A casca e a moldura continuam as mesmas. Mas é isso. Todo o resto foi substituído.

Este ainda é um trabalho em andamento neste ponto - ainda estou trabalhando em fazer algum software python para o Raspberry PI, preciso corrigir alguns pequenos problemas que encontrei no esboço do Arduino (a maioria funcionando). Brincadeira digo que este é um daqueles projetos que nunca terminam. Neste ponto, todos os LEDs funcionam, Ultrasonic está funcionando, LDR funcionando, Servo motor funcionando, O motor de acionamento vai para frente, não para trás (fio quebrado que preciso rastrear). Os 36v a 12v funcionam e os 12v a 5v funcionam, o Raspberry Pi liga, o Arduino desliga o PI. Quase sempre o hardware está conectado e funcionando. Agora é tudo software.

Etapa 1: Os LEDs e a atualização

O modelo original de 1984 tinha os LEDs soldados de forma "estranha", se você me perguntar, eles precisavam estar fora da placa, mas a solda estava do mesmo lado dos LEDs. Em 2015, alguns desses LEDs funcionaram, outros não. Consegui substituir os que não funcionavam, mas isso fez com que alguns deles ficassem muito escuros e outros simplesmente nunca funcionassem. Olhando de perto a placa, você pode ver que algumas das almofadas de solda levantaram e quebraram.

Todos eles compartilhavam o mesmo 5v positivo, então para ligá-los ou desligá-los você muda os fundamentos. O que eu sei que é uma coisa, mas não gostei disso. Você sabe, em um esboço do Arduino, um "ALTO" normalmente está ligado e "BAIXO" normalmente está desligado - bem, neste caso, o "ALTO" estava desligando os LEDs e "BAIXO" estava ligado. lógica reversa nos LEDs.

Em 2015, deixei passar esse slide porque tinha coisas mais importantes com que me preocupar na época.

Este ano, decidi que gosto da ideia dos LEDs RGB WS2812, são baratos e fáceis de usar, usam uma linha de dados e só precisam de 5v e aterramento. Estes são LEDs de 5 mm, então eles se encaixam muito bem em quase tudo em que um LED padrão se encaixa. Eu os encontrei no eBay, eles eram um pouco mais do que eu normalmente pago por esses tipos de LEDs, no entanto, eu escolho fazer o pedido nos Estados Unidos desta vez porque o transporte da China está demorando muito. Então, pague um pouco mais e obtenha muito mais rápido. 10 LEDs me custam US $ 10,00 nada mal, eu acho, mas também não é um ótimo preço.

Conectá-los é muito fácil e direto, há um aterramento, um positivo (5v), uma entrada de dados e uma saída de dados. Eu escolho usar um método antigo de conexão e embrulhá-los. meu pensamento era se seria mais difícil alinhar os dados e os dados em linhas se eu os soldasse, também pode ser mais difícil se eu cortar os cabos muito longe, eles não caberiam corretamente nos orifícios já em the Hero Jr. Com o envoltório de arame, posso movê-los um pouco e modelá-los um pouco melhor.

Depois de conectá-los, conectei-os a um Arduino UNO e usei um dos exemplos da Adafruit para os neopixels. Feliz que tudo funcionou. Coloquei-os na cabeça do robô e coloquei fita adesiva dupla sobre eles para protegê-los da placa de circuito e mantê-los no lugar um pouco melhor.

Em seguida, conectei-os de volta ao Arduino e executei o exemplo novamente, apenas para ter certeza de que não esbarrei em um fio ou de que não estavam em curto. Tudo funcionou. Demorou um pouco para conectar tudo, mas, honestamente, depois de começar a fazer a montagem dos fios, você pode avançar muito rapidamente.

As fotos acima, mostram os LEDs VERMELHOS originais, a placa, tentei mostrar os traços quebrados, os novos leds em vários estágios de fiação. E finalmente eles trabalhando na cabeça.

Também tenho vídeos da "boca" do Hero Jr que quando fala, os leds animam uma "boca", e os pixels rodando os exemplos de Adafruit. Ainda não os carreguei, mas será em breve.

Etapa 2: Raspberry PI Google AIY e o Arduino Mega 2560 Mini

2015, foi uma época diferente - e um projeto diferente. Usei 7 Arduinos diferentes, a maioria era UNOs ou Nanos, um par de MEGAs. Eu tinha um apenas para tocar MP3s usando um escudo de MP3, um para controlar um sintetizador de voz EMIC 2, um para o sabre de luz. Motorista, motor de passo - teclado, a lista continua. Nem preciso dizer que aprendi muito desde 2015 e, honestamente, é incrível que a versão de 2015 tenha funcionado tão bem quanto funcionou (eu não sabendo de nada e aprendendo e adivinhando).

2020 - Como a versão "Star Wars Day" sempre seria usada uma vez, meus planos eram simplificar as coisas desde o início. Em 2015 eu brinquei com a ideia de usar um Raspberry PI então, mas eu realmente não sabia o suficiente na época para fazer isso funcionar. Decidi que um Arduino Mega 2560 mini faria qualquer coisa na medida em que a entrada / saída fosse necessária, ou seja: ligar / desligar o motor, girar o stepper / servo, ler o LDR, ler o ultrassônico, ler o divisor de tensão. Neste caso, o Mega é basicamente um dispositivo "fictício", com apenas algumas coisas que ele realmente precisa fazer, mas o Mega também está sendo usado para ler o teclado, então eu realmente precisava de um método de comunicação bidirecional entre o Mega e o Framboesa PI. Eu escolhi usar o protocolo MQTT, mas isso propôs outro problema como conseguir isso pela porta serial? Felizmente encontrei este projeto no github "serial2mqtt" https://github.com/vortex314/serial2mqtt Que é realmente um tipo de gateway, o software roda no Raspberry PI - O Arduino apenas envia a mensagem serial corretamente formulada, e isso é em seguida, transmitido ao broker MQTT. Demorou um pouco para que funcionasse corretamente, mas funcionou muito bem e parece fazer o que eu preciso. O Arduino Mega publicará quando estiver online, a leitura ultrassônica, a leitura de ldr, a leitura de tensão. Ele ouvirá comandos, movimentos motores, movimento do servo e o que fazer com os LEDs. Embora tudo pareça muito, a sobrecarga é bem pequena e funciona muito bem.

O Raspberry PI será programável com python, C ++, praticamente qualquer coisa que possa usar a porta serial e usar MQTT. Como não usaria o Google com o AIY, precisava instalar os drivers e verificar se funcionavam. Outra sorte que quebrou o Github para resgatar, Shivasiddharth fez GassistPI e descobriu o que precisava ser instalado para fazer este trabalho. As instruções podem ser encontradas aqui:

O PI hospeda o corretor MQTT, espeak for speech e outro software conforme necessário. Para acessá-lo, estou usando SSH, tenho planos de construir uma interface web, mas isso não está nem perto de ser feito. Tenho "brincado" com o aprendizado de python para este projeto, mas ainda não tenho muitos programas prontos.

Algumas notas especiais aqui:

O Mega 2560 Mini original que eu tinha era um pequeno clone do Arduino Mega 2560 original usando o mesmo chip serial para comunicação, então, durante o teste, usei apenas um Mega tamanho completo na bancada de trabalho. Infelizmente, eu tinha soldado os fios do teclado a essa placa (dessoldando os pinos do conector, o que eu estava pensando, gostaria de poder culpar aquele em 2015, mas não posso). Infelizmente, alguns desses fios se rompiam fora, e eu não consegui um buraco limpo para soldar novamente. Acabei indo para um clone de um clone que ainda é um Arduino Mega 2560 mas versão mais barata, e com um chip de porta serial barato. Isso está me causando alguns problemas com pacotes perdidos de cerca de 10% ou mais, não é suficiente puxar tudo de volta e tentar novamente com uma placa diferente. Mas é apenas o suficiente para me deixar um pouco louco. No "novo" (versão 2) Mega eu usei wire-wrap e deixei os pinos do cabeçalho (hey, talvez uma expansão futura, estou usando apenas 12 ou 13 pinos agora)

Também imprimi em 3D (além de reutilizar algumas impressões com falha) montagens para o Raspberry PI e o Mega Mini. Eu teria que procurar os arquivos de design se alguém os quiser. Não são muito bons porque usei uma ferramenta rotativa para fazer alguns orifícios, ou modelá-los um pouco, mas se alguém quiser, procuro.

Fotos acima: Raspberry PI 3+ com chapéu Google AIY, em uma montagem feita sob medida, Mega 2560 original o que eu queria usar, mas realmente baguncei, o Mega 2560 (v2) substituto que não estou feliz com isso, mas funciona, com fio de arame e montagem impressa em 3D personalizada

Etapa 3: do escalonador ao servo

Infelizmente não tirei muitas fotos disso e não tenho nenhuma foto do motor de passo antigo.

1984 - um motor de passo era provavelmente mais barato do que um servo grande em 1984, não tenho certeza. Havia paradas finais, e o stepper tinha que voltar para casa a cada inicialização. Pense em impressora 3D e como eles vão para casa.

2015 - Em outro movimento de não saber realmente o que estava fazendo, removi os batentes - e comecei a perdê-los. Como afirmei antes, os pequenos criadores haviam comido alguns dos fios do stepper, os fios estavam mais / menos expostos e começando a corroer. Estou surpreso que funcionou em 2015, mas funcionou.

2020 - O stepper parou de funcionar e comecei a procurar um substituto. Encontrei o servo motor grande ASMC-04, esta não era a opção mais barata, mas foi uma das melhores que encontrei. O stepper custava mais de $ 50 dólares da China, e a montagem do chifre custava outros $ 13 ou $ 14. Para mim, os benefícios pesaram no custo.

O servo driver é de 12 ou 24 volts, o ângulo de rotação é de 0 a 300 graus (limitado em meu esboço do Arduino de 0 a 180), posso controlar isso com 1 fio do arduino (2 se você contar um fio terra). É um servo RC de alto torque, mas não é muito rápido em curvas.

A decepção disso foi que, embora as especificações fornecidas parecessem que ele iria apenas montar nos mesmos orifícios que o stepper, não combinava corretamente e eu tive que fazer novos orifícios para ele. A montagem da corneta do servo também é muito maior do que a montagem do motor de passo original, portanto, mais orifícios precisam ser perfurados.

Para mim, isso me lembra muito a velocidade do stepper, portanto, acima de tudo, uma boa substituição e algo que você não perceberá que mudou, a menos que você olhe dentro do robô.

Fotos:

Eu não tirei muitas fotos disso, pode haver mais algumas fotos, mas elas serão muito parecidas com estas.

Etapa 4: Mais algumas fotos

Como ainda estou trabalhando neste robô (principalmente software neste momento), pensei em compartilhar mais algumas fotos

Fotos:

Conversor DC-DC de 4 portas USB 12v para 5v 8 A, não consigo mais encontrar isso e gostaria de ter comprado alguns deles.

Bateria 36v LiPo removida de uma placa flutuante quebrada

Imagens do interior do robô, fios, etc. Mais algumas fotos das substituições de LED, mais algumas fotos do Arduino Mega c / wire-wrap, foto do ultra-sônico com cobertura (na verdade era assim em 2015)

Imagens do corpo sem a casca e uma imagem do uso de um console para testá-lo no MQTT.

Isso por enquanto, Obrigado por olhar, e se você gostou, por favor vote em mim:-) Eu poderia usar mais algumas partes para projetos LOL - Tenham um bom dia e tentem estar seguros a todos.