Robô Arduino RC: 11 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Descrição

Um robô baseado em Arduino durável, impresso em 3D e controlado remotamente com alcance de várias centenas de metros. Um esquema de motor modular de conexão rápida permite que você crie protótipos de projetos de robôs diferentes sem nenhuma ferramenta. Perfeito para a educação de robótica para crianças.

O que é tudo isso?

Então você acabou de começar a aprender Arduino, ou talvez a impressão 3D e está pronto para construir algo legal. Você quer construir algo significativo e prático, mas divertido … Você está pronto para construir o OmniBot. Se o Arduino é o canivete suíço da eletrônica, então o OmniBot é o canivete suíço da robótica! O OmniBot é o resultado de um projeto de vários meses da Bolts and Bytes Maker Academy que teve como objetivo projetar um kit de robótica controlada remotamente versátil e fácil de usar. E agora é totalmente de código aberto! O OmniBot é alimentado por bateria, pode acionar até quatro canais de motor CC, dois servo motores e tem um alcance controlado remotamente de várias centenas de metros! E tudo cabe dentro de uma elegante caixa impressa em 3D, rodando, você adivinhou, um cérebro Arduino Uno.

Ok, mas por quê?

Nós realmente queríamos tornar super fácil para crianças pequenas pegar um pouco de papelão e cola e acabar com um robô personalizado funcionando. Com os kits de robôs tradicionais que você pode comprar online, você é forçado a lidar com muitos fios de jumpers bagunçados, escrevendo seu próprio código e - ah, sim … você quase nunca pode controlá-los remotamente. Eles apenas executam o mesmo código em um loop. Com o OmniBot, você simplesmente conecta uma bateria, um motor e fita ou cola onde quiser e - bum. robô. Todo o código que escrevemos funciona de forma automática e mágica com o mesmo controlador que você pode usar para um drone ou avião RC. É o kit perfeito para robôs prontos para o campo de prototipagem rápida. Quando terminar de construir sua plataforma OmniBot, você apenas começou. Em dez curtos minutos, você poderia ir de um robô destruidor de bombas de missão crítica a um bot de futebol estilo Rocket League, e é isso que torna o OmniBot poderoso. Então vamos começar!

Níveis de habilidade recomendados:

• Este projeto inclui um pouco de solda leve, é bastante gerenciável para iniciantes.
• Compreensão geral do Arduino e como trabalhar no IDE do Arduino fazendo upload de esboços e adicionando bibliotecas. Nenhuma codificação é necessária, mas os usuários avançados podem personalizar seu código, se desejado.
• Algumas ferragens leves funcionam com chaves de fenda e cortadores / desencapadores de fio. Supervisão de um adulto recomendada para crianças pequenas. (O produto final é adequado para uso em todas as idades!)

Suprimentos

Ferramentas necessárias:

• Ferro de solda e solda
• Chave Allen / chave ou chave de fenda hexagonal
• Chave de fenda Phillips ou chave de fenda (dependendo dos blocos de terminais da blindagem do motor)
• Pistola de cola quente e bastões de cola quente (não necessários, mas altamente recomendados!)
• Cortadores de fio (cortadores nivelados são recomendados, pois podem ser usados em outras etapas)
• Decapantes de arame
• Alicate de ponta fina (não necessário, mas torna a limpeza da impressão 3D muito mais fácil)
• Acesso a uma impressora 3D (se você não tiver uma, pergunte ao seu maker local, escola, laboratório ou biblioteca!)
• Um computador com o software Arduino IDE

Lista de materiais:

Os itens e links a seguir foram fornecidos pela Amazon (todos ou a maioria são itens Prime da Amazon), mas deve-se observar que a maioria, senão todos, pode ser encontrada por muito mais barato em sites como Banggood e AliExpress se você estiver disposto a esperar um algumas semanas para envio. Isso pode realmente cortar o custo do projeto pela metade se você parecer bem o suficiente.

1. Microcontrolador Arduino Uno (o tipo com chip de montagem em superfície funciona melhor para isso)
2. Arduino Motor Shield V1
3. Transmissor Turnigy Evo (modo 2) (este vem com o receptor, mas a maioria dos receptores com comunicação iBus deve funcionar)
4. Plugues JST machos e fêmeas (recomendo fortemente o tipo com silicone porque são mais flexíveis)
5. Interruptor oscilante de 13,5 mm x 9 mm
6. Parafusos escareados M3x6mm (apenas 6 parafusos são realmente necessários)
7. Bateria 2S Lipo (pode ser substituída por uma bateria não recarregável de 7 a 12 volts)
8. Carregador 2S Lipo (necessário apenas se estiver usando uma bateria lipo)
9. Filamento de impressora PETG 3D (PLA pode ser usado, mas PETG é mais durável e resistente ao calor à cola quente)
10. Motores e rodas TT
11. Servo motores (servo motores maiores também podem ser usados)

Se você tem todas as suas ferramentas e peças, siga-me! Temos robôs para construir …

Etapa 1: impressão 3D do chassi do robô

Para esta etapa, você precisará de:

Uma impressora 3D com um volume mínimo de construção de 4,5 "X x 4,5" Y x 1,5 "Z

A boa notícia é que já o criei para você! Os arquivos 3D STL estão todos logo abaixo. Mas primeiro, aqui estão algumas notas.

A impressão consiste em três modelos sólidos separados, a seção levantada, a seção inferior e a porta da bateria. A seção inferior requer materiais de apoio, mas apenas na seção onde o switch será instalado.

A seção inferior e a porta da bateria podem ser impressas de uma só vez como um modelo de "impressão no local", o que significa que você pode puxá-la diretamente para fora da impressora quando estiver pronta e a porta funcionará imediatamente sem instalação. Algumas impressoras de qualidade inferior podem ter dificuldades com as tolerâncias e derreter essas duas partes, então também incluí arquivos de impressão separados para cada porta da bateria e seção inferior para que você possa imprimi-los individualmente e montá-los depois.

Etapa 2: limpar a impressão 3D

Para esta etapa, você precisará de:

• Um par de alicates de bico fino
• Uma faca de passatempo

Remova com cuidado a impressão da placa de impressão. Se você imprimiu tudo de uma vez, como eu fiz, pode ser necessário remover alguns fios entre as partes. Usando um alicate, puxe o material de suporte pelo orifício onde a chave irá. Em algumas impressoras, a primeira ou duas camadas da porta da bateria podem ser fundidas com a seção inferior; se for esse o caso, você pode usar uma faca de hobby para cortar a porta. Se a fusão estiver muito ruim, pode ser necessário imprimir a porta e a seção inferior separadamente e encaixá-las depois.

Etapa 3: Preparando Seu Arduino Uno

Para esta etapa, você precisará de:

• Um Arduino Uno
• Um computador com o Arduino IDE instalado (você pode instalar o IDE a partir daqui)
• Um cabo de programação USB

O código OmniBot depende de algumas bibliotecas diferentes.

1. "Servo.h" (ele é integrado ao IDE e não deve precisar ser baixado)
2. "AFMotor.h" (esta ótima biblioteca da Adafruit, junto com o guia para sua instalação, pode ser encontrada aqui)
3. "OmniBot.h" (Siga as instruções abaixo para instalar esta Biblioteca)

Para instalar a biblioteca OmniBot, localize a pasta Bibliotecas do Arduino (geralmente em Documentos> Arduino> Bibliotecas) e crie uma nova pasta chamada OmniBot. Cole os arquivos OmniBot.h, OmniBot.cpp e keywords.txt nesta nova pasta. Feche e reinicie o Arduino IDE para concluir a instalação. Se você teve sucesso, agora deve ver a biblioteca OmniBot navegando até Sketch> Incluir Biblioteca, no IDE.

Assim que as Bibliotecas estiverem instaladas, basta conectar o Arduino Uno, escolher a placa correta em Ferramentas> Placa:> Arduino / Genuino Uno, selecionar a porta COM ativa e fazer upload do esboço!

Etapa 4: Preparando seu receptor de robôs

Para esta etapa, você precisará de:

• ferro de solda e solda
• cortadores de fio
• descascadores de arame
• Arduino Uno
• Módulo receptor IBus (de preferência aquele que vem com o transmissor recomendado, mas outros receptores iBus podem funcionar)

1. Comece localizando os fios do conector que vêm com o módulo receptor. Deve ser uma cadeia de quatro. O fio amarelo correspondente ao PPM em nosso módulo não é necessário e pode ser removido ou cortado do grupo da plataforma.
2. Corte o coletor fêmea individual da extremidade dos fios e retire cerca de 1 cm do isolamento.
3. Dica profissional: torça o fio trançado exposto para evitar que se desfie e estanhe as pontas com solda.
4. Localize os buracos Gnd, Vcc e Rx disponíveis em seu Arduino. (se estiver usando o Arduino recomendado, eles podem ser encontrados todos próximos um do outro, logo abaixo dos pinos ICSP).
5. Insira os fios estanhados em seus respectivos orifícios e solde na parte de trás. Branco para RX, vermelho para 5V, preto para GND.
6. Apare o fio restante na parte traseira para evitar curto-circuito.
7. Conecte o conector quad fêmea no módulo receptor vermelho para VCC, preto para GND e branco para S. BUS
8. Coloque o módulo receptor no Arduino. Descobri que o meu se encaixa perfeitamente entre os capacitores e o cristal pela porta USB.

Etapa 5: Preparando a blindagem do acionador do motor

Para esta etapa, você precisará de:

• Um par de cortadores nivelados ou alicate.
• Uma pequena chave de fenda de cabeça chata ou Phillips (dependendo dos blocos de terminais que sua blindagem de motor possui)
• Sete (7) adaptadores de cabos JST fêmeas.

1. Tente pressionar a blindagem do motor no Arduino com o receptor imprensado no meio.
2. Se os pinos da blindagem do motor não pressionarem totalmente os pinos fêmeas do Arduino, pode haver pinos longos na parte inferior da blindagem do motor que estão cutucando o receptor, evitando isso. Eles podem ser aparados com cortadores nivelados ou alicate, conforme mostrado na figura 2.
3. Quando o Arduino, Motor Shield, sanduíche de receptor tiver sido feito (vamos chamar isso de "pilha"), comece a aparafusar os adaptadores de cabo JST aos blocos de terminais como as imagens mostram. Os fios vermelhos dos cabos estão todos nas posições finais dos blocos de terminais e os fios pretos estão no centro. (observe que os terminais M1 e M2 na blindagem devem ter dois cabos JST cada, M3 e M4 devem ter cada um, o terminal da bateria deve ter um)
4. Preste muita atenção ao terminal da bateria na blindagem do motor. Conectar um cabo JST a este da maneira errada pode fritar sua pilha quando uma bateria for conectada. Lembre-se, vermelho vai para M +, preto vai para GND.
5. Certifique-se de que haja um jumper amarelo conectando os pinos "PWR" à direita do bloco de terminais da bateria. Isso fornece energia para as partes inferiores da pilha.
6. Dica profissional: quando todos os cabos estiverem aparafusados, dê um puxão leve em cada fio para garantir que esteja bem preso e não caia.

Enquanto estiver aqui, deixe-me dizer a que esses conectores se relacionam. Os blocos de terminais M1 e M2 (cada um é um conjunto de dois soquetes individuais) são para os motores de acionamento direito e esquerdo do robô, respectivamente. Há um quinto soquete no meio da linha que acredito estar conectado ao aterramento e, para nossos propósitos, não será usado. Os blocos de terminais M3 e M4 serão "Motores Auxiliares" que estão separados na parte frontal do OmniBot para qualquer funcionalidade geral do motor necessária. O motor auxiliar M3 pode ser definido entre 0% e 100% da velocidade, girando em uma direção e é controlado pelo movimento para cima e para baixo do joystick esquerdo. O motor M4 pode girar 100% no sentido horário e anti-horário controlado pelo movimento esquerdo e direito dos joysticks. Este eixo do joystick tem uma mola de "retorno ao centro" que irá definir naturalmente a velocidade do motor para 0%.

Etapa 6: Montando a pilha do Arduino na seção inferior do chassi

Para esta etapa, você precisará de:

• A pilha concluída das etapas anteriores.
• A seção inferior impressa em 3D do chassi
• Dois (2) parafusos de máquina M3 de 6 mm
• Uma chave Allen / chave ou uma chave hexagonal longa.

1. Organize os conectores JST de forma que os fios do bloco de terminais M1 cheguem ao lado direito, os fios do bloco de terminais M2 cheguem ao lado esquerdo e os fios do loop do bloco de terminais M3 e M4 sob a pilha para a frente. (a antena do receptor também pode ser colocada sob a pilha)
2. Assegurando-se de que o logotipo JST esteja voltado para cima no corpo do conector vermelho, pressione para encaixar as cabeças do conector JST em seus respectivos soquetes na seção inferior impressa. A ordem dos cabos do lado direito não importa, pois ambos vão para o bloco de terminais M1. O mesmo é verdadeiro para os conectores do lado esquerdo do bloco de terminais M2.
3. Os cabos M3 e M4 devem passar diretamente por baixo da pilha e ser conectados ao soquete em que estão.
4. Usando uma chave Allan e parafusos M3, aparafuse a pilha aos espaçadores dos parafusos da seção inferior. Pode ser útil encontrar um parafuso com um diâmetro de cabeça menor, pois um dos parafusos provavelmente morderá o conector fêmea do Arduino. Não se preocupe em danificar este cabeçalho, pois não o usaremos para nada.
5. Coloque toda a fiação solta sob a pilha, sempre que possível, para reduzir a desordem.

Etapa 7: Instalação e soldagem no botão liga / desliga

Para esta etapa, você precisará de:

• Um ferro de solda e um pouco de solda
• cortadores de fio
• descascadores de arame
• Chave oscilante de 13,5 mm x 9 mm

1. Empurre a chave oscilante em seu orifício pela parte inferior da seção inferior até que ela se encaixe no lugar. Certifique-se de que o | o símbolo está voltado para a frente e o símbolo 0 está voltado para a parte traseira, em direção ao compartimento da bateria.
2. Estique o fio JST preto do terminal da bateria ao terminal da chave e corte-o garantindo que haja fio preto suficiente saindo do terminal GND para alcançar confortavelmente o terminal da chave.
3. Retire e estanhe as duas pontas do fio cortado.
4. Solde cada extremidade cortada do fio preto em cada terminal da chave, conforme mostrado nas fotos. (tenha cuidado para não segurar o ferro de solda no terminal do interruptor por muito tempo, pois o calor pode facilmente transferir para baixo e começar a derreter o corpo de plástico do interruptor!)
5. Enrole a extremidade do conector do cabo do terminal da bateria sobre o entalhe do compartimento da bateria para baixo em direção à porta da bateria.

Etapa 8: Fechando o chassi

Para esta etapa, você precisará de:

• Chave Allan ou chave de fenda hexagonal.
• Quatro (4) parafusos de máquina escareados M3 de 6 mm

1. Coloque a seção superior impressa cuidadosamente sobre a seção inferior, garantindo que agora o fio esteja sendo comprimido entre as duas seções. Se necessário, volte e coloque mais arame embaixo da pilha para tirá-los do caminho.
2. Insira todos os quatro parafusos pela parte inferior. Dica Profissional: Aparafuse tudo na maior parte do caminho antes de aparafusar qualquer um deles até o fim. Isso ajuda a equilibrar a pressão nas peças impressas. Aperte cada parafuso mais e mais, alternando entre os cantos até que todos os parafusos estejam alinhados.

Etapa 9: Construindo os motores de conexão rápida

Para esta etapa, você precisará de:

• Quatro (4) motoredutores TT
• Quatro (4) cabos conectores JST machos
• Um ferro de solda e um pouco de solda
• Pistola de cola quente e cola são fortemente recomendadas, mas não necessárias

1. Solde um cabo conector JST macho para o motor TT da mesma forma como mostrado nas fotos. Dica Profissional: Como esses motores funcionam tanto no sentido horário quanto no anti-horário, a polaridade dos fios não importa, mas você deve garantir a uniformidade em todos os motores para que todos operem da mesma maneira quando conectados. (Ou seja, no entanto, você solda o vermelho e os fios pretos agora devem ser os mesmos que você solda em todos os motores!)
2. Dica Profissional: Adicione uma gota de cola quente sobre a junta de solda desses motores para aumentar significativamente sua vida útil! Esses motores têm abas de cobre um tanto frágeis que você deve soldar e, se dobrarem demais, podem fatigar o estresse e quebrar imediatamente, tornando o motor inútil. A cola quente evita essa dobra!
3. Quando você conecta seu motor ao OmniBot, os dois contatos de metal devem estar voltados para cima. Eles podem ser um pouco difíceis de conectar nas primeiras vezes porque a seção inferior do chassi pode apertar um pouco os conectores JST fêmeas.

Etapa 10: Seu primeiro OmniBot

Para esta etapa, você precisará de:

• Alguns motores TT de conexão rápida com rodas
• A fita adesiva dupla é preferida, mas você também pode usar cola quente ou fita normal.
• Seu controlador de transmissor
• Uma bateria (7V a 12V funcionará, mas de preferência as baterias 2S 7,4V Lipo na lista de materiais)

Primeiro, abra o compartimento da bateria usando uma chave Allen ou uma pequena chave de fenda, conecte a bateria e feche-a novamente. Depois disso, não há realmente nenhuma regra para a construção a não ser: os motores de acionamento esquerdo são plugados no lado esquerdo, os motores de acionamento direitos são conectados no lado direito e o fio marrom / traseiro dos servo motores fica de frente para o OmniBot. Fora isso, faça o seu!

Você pode fluir minhas fotos para ter uma noção de como construí as minhas. Eu também recomendaria usar materiais de construção como palitos de picolé, cola quente e papelão para outros componentes do corpo ou aumentar o tamanho do chassi.

Etapa 11: controlando seu OmniBot

Para esta etapa, você precisará de:

• Seu OmniBot concluído
• Seu controlador

Não posso recomendar o transmissor Turnigy Evo da Hobby King o suficiente. É um excelente transmissor digital de 2,4 GHz com salto de frequência automático e muitos recursos excelentes, incluindo uma tela sensível ao toque! É o que usamos na Bolts and Bytes Maker Academy e tem nos servido muito bem. Se você também estiver usando, certifique-se de executar uma atualização de firmware para usar o firmware mais recente. Um link para isso pode ser encontrado na página do produto em Hobby King.

Para colocar o OmniBot em movimento, clique na caixa de ferramentas no controle Turnigy Evo e toque em RX Bind e, em seguida, desligue e ligue (desligue e ligue) o OmniBot a partir do interruptor. O controlador deve emitir um som indicando que está conectado ao receptor dentro do OmniBot.

Agora dirija! Todo o código deve funcionar perfeitamente.

Você descobrirá que os recursos do controlador Turnigy Evo controlam o OmniBot das seguintes maneiras:

• Botão direito vertical e horizontal> Portas esquerdas (2) e portas direitas (2) dos OmniBots para motores de acionamento.
• Manípulo esquerdo horizontal> Porta 1 do motor dianteiro, velocidade do motor -100% a 100% e porta 1 do servo
• Stick esquerdo vertical> Porta do motor frontal 2, velocidade do motor de 0% a 100% e porta servo 2
• Botão central> Ajustar velocidade máxima da unidade OmniBot
• Chave central> Mude o esquema de mixagem do drive ao puxar o manípulo direito (há muito o que desempacotar lá, pois a mixagem do drive é um tópico complexo, vou guardar uma explicação se alguém realmente quiser!)
• Botão esquerdo> PARA CIMA: Permite o controle dos motores dianteiros e servo motores, MID: Permite o controle apenas dos servo motores, PARA BAIXO: permite o controle apenas dos motores dianteiros. (isso é útil se você precisar de um servo para se mover, mas não de um motor frontal ao mesmo tempo)
• Botão direito> atualmente não usado

Você também encontrará recursos no menu do controlador para "endpoints", "reverse" e "trim", mas há muito a dizer sobre cada um deles e os deixarei para outro guia. Se você estiver interessado em qualquer um deles, uma pesquisa no YouTube sobre esses termos deve revelar dezenas de vídeos úteis.

Tudo pronto

Se você chegou até aqui, parabéns, sei que foi longo.

Mal posso esperar para ver o que a comunidade fará com o OmniBot. Certamente terei prazer em responder a qualquer pergunta e adoraria ouvir seus comentários. Fique atento para uma versão mais leve do OmniBot em um futuro guia do Instructables!