1KG Sumobot Build: 6 etapas

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

Este Instructable irá guiá-lo através do processo de projeto e construção de um sumobot de 1 kg.

Mas, primeiro, algumas informações básicas sobre por que decidi escrever isso. Eu estava prestes a consertar meu antigo sumobot para uma competição quando percebi que nunca havia feito um Instructable sobre como fazer um sumobot. Fiquei quieto no Instructables no ano passado, então decidi que voltaria com este Instructable sobre como construir um sumobot de 1KG.

Em primeiro lugar, muitos de vocês devem estar se perguntando: o que é um sumobot?

Basicamente, um sumobot é um tipo de robô usado em competições de sumobot ou robô-sumô. Como o nome sugere, o objetivo é empurrar um ao outro para fora de um ringue, semelhante à luta de sumô. O sumobot em si é projetado com o único propósito de empurrar outro sumobot para fora do ringue. O sumobot neste Instructable é 1 quilograma. Existem, no entanto, outras classes de peso, como 500 gramas e 3 quilos.

Habilidades necessárias:

• Familiaridade com CAD (design auxiliado por computador)
• De solda
• Programação em Arduino

Não são necessárias muitas habilidades para este projeto. Estar confortável com CAD, soldar e programar já ajuda muito. Não se intimide com a aparência complicada de um design auxiliado por computador. A Autodesk oferece tutoriais abrangentes gratuitos em seu próprio software (eu mesmo uso o Fusion 360) e é extremamente útil para um iniciante que está aprendendo o básico. Para mim, o mais importante é a vontade e a disponibilidade para aprender e, claro, para se divertir ao longo do caminho.

Com isso, vamos começar.

P. S. Também estou entrando neste Instructable no concurso Make it Move. Se você achar este Instructable incrível, vote em mim também. (Eu quero a camiseta; parece muito legal:))

Etapa 1: Lista de peças

Lista de peças:

Folha de alumínio de 0,090 "6061 - 12" x 12 "(ou qualquer folha de alumínio de 0,090" / 2,2 mm que pode ser CNC. Escolhi 6061, pois seria usada para o corpo principal e 6061 tem uma boa quantidade de resistência)

Folha de alumínio de 0,5 mm - 12 "x 12" (qualquer liga funcionaria; isso é apenas para a tampa superior e a lâmina. Usei sobras de alumínio)

Folha de alumínio de 5 mm (novamente, qualquer liga funcionaria. O meu foram 7075 sobras de alumínio.)

2 x motor de alto torque de 12 Vcc (qualquer motor de alto torque funcionará, como este da Amazon.)

2 x aro da roda (novamente, qualquer aro da roda funcionaria, dependendo do seu motor. Se você tiver um eixo do motor de 5 mm, essas rodas funcionarão bem. Na verdade, as minhas são algumas rodas de silicone antigas que eu tinha)

4 sensores de distância IR (eu uso sensores de distância IR Sharp, que podem ser adquiridos em várias lojas, como este da Pololu e este da Sparkfun).

2 sensores IR (peguei alguns aqui do Sparkfun novamente.)

1 Placa de microcontrolador (eu uso um ATX2 apenas porque é necessário. Um Arduino Uno normal seria realmente melhor para sua facilidade de uso).

1 bateria de polímero de lítio 3S (LiPo. LiPos 3S têm 12 volts. Uma capacidade em qualquer lugar de 800 a 1400 mah funcionaria.)

1 Driver do motor (novamente, isso depende de quanta potência seu motor pode consumir. Isso vai diretamente em cima de um Arduino Uno e pode fornecer até 5A de corrente).

Fios, cabos e conectores (para conectar os sensores à placa e para fazer interface com um laptop).

Parafusos e porcas M3

Epóxi

Cartão

Laptop (para programar a placa)

Ferramentas como tesouras, descascadores de fios e ferro de solda.

Etapa 2: montagem do chassi

Eu usei o Fusion 360, um software CAD / CAM 3D baseado em nuvem, para projetar o chassi. A Autodesk fornece belos tutoriais aqui. Aprendi principalmente assistindo aos vídeos e depois tentando fazê-los sozinho. Não vou tentar ensinar a você como usar o Fusion 360; Vou deixar os profissionais fazerem suas coisas.

O design em si é composto de uma base principal, uma lâmina, uma tampa superior, dois suportes do motor e dois (ou quatro) suportes impressos em 3D. A base principal é de alumínio de 2,2 mm, os suportes do motor são de alumínio de 5 mm, a lâmina é de alumínio de 0,5 mm, enquanto a tampa superior pode ser de alumínio de 0,5 mm ou papelão normal. Usei papelão porque o alumínio pesa alguns gramas a mais e ultrapassei o limite de 1 quilo em 10 gramas. Já os suspensórios impressos em 3D são impressos em ABS, com preenchimento de 50%.

Os designs que exigiam alumínio foram exportados para arquivos.dxf e enviados para uma empresa de corte a laser local aqui nas Filipinas. Enquanto isso, as peças impressas em 3D foram exportadas para STL e novamente enviadas para uma empresa de impressão 3D local.

Disclaimer: Reutilizei um sumobot antigo meu que não funciona mais mas usa esse design, então algumas das peças já estão montadas nas fotos. No entanto, vou orientá-lo no processo de montagem de todas as peças.

Uma vez que as peças foram cortadas, você pode começar com a tampa superior, cinta e lâmina, ou o suporte do motor.

A tampa superior do design é feita de alumínio, mas devido às restrições de peso usei papelão. Cortei papelão com as mesmas especificações do desenho.

A cinta impressa em 3D é presa na frente por meio de parafusos e é usada literalmente para prender a lâmina. A lâmina é presa à base usando epóxi. Os orifícios dos parafusos na lâmina e na base principal são usados para orientar o posicionamento e garantir que estejam unidos com precisão. Existem orifícios circulares na base principal que você pode preencher com epóxi para prender a lâmina na base principal. A grande área de superfície dos orifícios permite que o epóxi agarre melhor a lâmina e evite que se rasgue da base. O sensor IR também pode ser preso na parte inferior da lâmina usando epóxi, assim como nas fotos. Certifique-se de que a parte inferior do sensor esteja perpendicular ao chão.

Para montar o motor na base, primeiro aparafuse o motor no suporte do motor. No entanto, você deve primeiro soldar os fios ao motor, uma vez que os fios estão na parte de trás do motor e seria difícil alcançá-los uma vez que estivessem presos à base. O motor se alinha com o suporte do motor e é sustentado por parafusos. Ou seja, se você tiver o motor que incluí na lista de peças. Caso contrário, você pode modificar o projeto para se ajustar ao seu motor. Neste ponto, você também pode conectar o aro da roda ao motor. O suporte do motor é então aparafusado nos orifícios traseiros da base principal.

Se você estiver usando um driver de motor que não pode ficar em cima do Arduino, ou por qualquer motivo que o driver do motor tenha que ter sua própria área, há espaço entre os motores e a lâmina para isso. Este espaço é destinado à bateria lipo e um driver de motor, caso necessite de espaço extra. Como também já estamos trabalhando na parte inferior do robô, e seria difícil acessá-la posteriormente com a tampa superior instalada, você pode colocar o acionador do motor entre a lâmina e os motores, como nas fotos. A fita dupla-face pode ajudar a fixá-la na base.

Etapa 3: Eletrônica

Em seguida estão os componentes eletrônicos, como os sensores, o driver do motor e a placa.

Se, novamente, você estiver usando um driver de motor que não fica em cima de um Arduino, comece a conectar os fios necessários para fazer a interface com o microcontrolador. Para o driver do meu motor, tudo que preciso é de um fio de sinal (azul) e aterramento (preto). Depende do próprio driver. O que todos os motoristas precisam é de fios para se conectar à bateria ou fonte de alimentação. Os fios conectados ao meu XT-60 (o mesmo plugue na maioria das baterias lipo) eram muito grossos, então eu tive que cortá-los para caber nos blocos de conectores estreitos.

Meu microcontrolador também compartilha a mesma fonte de alimentação que os drivers do motor, então tive que soldar os fios diretamente aos terminais do conector XT-60 nos drivers do motor.

Os próprios sensores de distância IR podem precisar ter pinos de cabeçalho soldados neles, dependendo do sensor que você obtiver. Eles geralmente incluem alguns no pacote, se você comprá-los, então apenas solde-os conforme necessário.

Você também pode precisar soldar os fios para conectar o microcontrolador aos sensores, assim como eu. O sensor possui seu próprio conector; alguns usam JST, enquanto outros usam cabeçalhos servo. Com um Arduino normal, você pode colar cabos de jumper no Arduino e depois soldar a outra extremidade do cabo no cabo que sai do sensor. O processo funciona da mesma maneira com outros microcontroladores. Os fios vindos do microcontrolador são soldados aos fios vindos do sensor.

Etapa 4: juntando todas as peças

Os sensores e o microcontrolador ficam na placa superior. Montei os sensores de distância IR em um monte de papelão para levantá-los acima do microcontrolador, uma vez que os fios atrás do sensor colidem com o microcontrolador. Observe como existem apenas três sensores na foto. Foi só no último minuto que decidi adicionar um quarto sensor de distância na parte traseira do robô. Infelizmente, não havia mais espaço e tive que montá-lo na própria base principal, logo atrás dos motores.

O microcontrolador é então conectado à placa superior. Nada muito difícil; Acabei de fazer alguns furos no papelão e aparafusar toda a placa na placa superior. Se você estiver usando alumínio, uma furadeira de mão é obrigatória.

Depois que tudo estiver preso na placa superior, use fita dupla-face para colar na parte superior dos motores.

Nesse ponto, você pode começar a conectar todos os componentes eletrônicos, como conectar os sensores e o driver do motor ao microcontrolador. Se você estiver usando o driver do motor que fica preso na parte superior do Arduino, não há problema para você. Caso contrário, você terá que conectá-lo de acordo com as especificações do driver à placa, exatamente como eu fiz.

Depois que tudo estiver conectado, coloque o lipo no espaço inferior entre os motores e a lâmina, em seguida, ligue o microcontrolador e os drivers para vê-lo acender pela primeira vez.

Etapa 5: Programação

Depois que tudo estiver montado, há uma última coisa a fazer: programar seu robô.

A programação do seu robô depende da estratégia que você deseja. Estou assumindo aqui que você é competente em programação, porque meu driver de motor usa comunicação serial (UART) e, portanto, meu programa não funcionará com outros drivers de motor. Afinal, não existe um tamanho único para todos na programação.

Para ajudá-lo, aqui está um fluxograma básico do meu programa.

se houver alguém muito próximo à frente, dê força total se o sensor de cor esquerdo ou direito detectar uma linha branca, volte e vire se o sensor de distância esquerdo ou direito detectar algo, vire nessa direção se o sensor traseiro detectar algo, vire nessa direção se alguém estiver bem na frente, vá em frente ou siga em frente

Aqui está o programa completo, se você estiver curioso:

#incluir

// A5 - sensor de cor esquerdo // A4 - sensor de cor direito // A6 - sensor de distância traseiro // A2 - sensor de distância esquerdo // A3 - sensor de distância direito // A1 - sensor de distância frontal // motor 1 - direito // motor 2 - configuração de vazio esquerdo () {uart1_set_baud (9600); Serial1.write (64); Serial1.write (192); OK(); bip (2); setTextColor (GLCD_BLUE); glcd (1, 0, "Inicializado"); atraso (4900); }

void loop () {

int frontDistanceValue = analogRead (A1); int leftDistanceValue = analogRead (A2); int rightDistanceValue = analogRead (A3); int rearDistanceValue = analogRead (A6); int leftColorValue = digitalRead (A5); int RightColorValue = digitalRead (A4); if (frontDistanceValue> 250) {// alguém bem na frente, potência máxima Serial1.write (127); Serial1.write (128); } else if (leftColorValue == 0) {// borda tocada // reversa Serial1.write (1); Serial1.write (255); atraso (400); Serial1.write (1); Serial1.write (128); atraso (300); } else if (rightColorValue == 0) {// borda tocada // reversa Serial1.write (1); Serial1.write (255); atraso (400); Serial1.write (127); Serial1.write (255); atraso (300); } else if (frontDistanceValue> 230) {// meio distante da frente Serial1.write (127); Serial1.write (128); } else if (leftDistanceValue> 250) {// vire à esquerda Serial1.write (127); Serial1.write (255); atraso (450); } else if (rightDistanceValue> 250) {// vire à direita Serial1.write (1); Serial1.write (128); atraso (450); } else if (rearDistanceValue> 150) {// próximo ao verso Serial1.write (1); Serial1.write (128); atraso (1050); } else if (frontDistanceValue> 180) {// far in front Serial1.write (127); Serial1.write (128); } else {Serial1.write (100); Serial1.write (155); }}

Etapa 6: fotos

São mostradas algumas fotos do sumobot acabado.

Esperançosamente, você aprendeu algo com este instrutível. Se você gostar deste guia, vote em mim no concurso Make it Move. Caso contrário, ficarei feliz em corrigir qualquer coisa que possa tornar este guia melhor.

Bom aprendizado!