Um robô instrutível com muitos recursos: 8 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Olá amigos, neste instrutível irei apresentar um robô fantástico que pode realizar as seguintes tarefas:

1- Pode se mover e o controle de seus movimentos é feito por Bluetooth

2- Pode fazer limpeza como aspirador de pó

3- Pode tocar músicas por Bluetooth

4- Pode alterar o estado de seus olhos e boca pelo Arduino

5- Possui LED piscando

6- A sobrancelha e a orla da saia são feitas de tira LED

Portanto, este instrutível único é uma aula muito boa para quem quer um robô simples, mas multifuncional.

Devo acrescentar, muitos recursos deste robô são retirados de artigos no site Instructables e estou reconhecendo isso citando o artigo em cada seção relevante.

Etapa 1: Dimensões e recursos

1- Dimensões Gerais do robô:

- As dimensões da base: 50 * 50 cm, altura do solo 20 cm incluindo rodas

- A dimensão das rodas: Diâmetros das rodas dianteiras: 5 cm, rodas traseiras 12 cm

- As dimensões do tanque do aspirador: 20 * 20 * 15 cm

- Diâmetros dos tubos: 35 mm

- As dimensões do compartimento da bateria: 20 * 20 * 15 cm

- As dimensões do robô Istructables: 45 * 65 * 20 cm

Recursos:

- movimento por dois motores girando as rodas traseiras e duas rodas dianteiras sem potência, a rotação dos motores é controlada por uma unidade que é controlada por Bluetooth e um software que pode ser instalado no smartphone.

- Função de aspiração com interruptor

- Tiras de LED piscando com as cores vermelha e azul

- Mudança do estado dos olhos e da boca a cada 10 segundos

- As sobrancelhas e a margem da saia do LED vermelho do robô com luz constante podem ser ligadas-desligadas

- Alto-falantes Bluetooth ligados e desligados no corpo do robô e podem ser operados pelo smartphone Android através de Bluetooth.

Etapa 2: Lista de materiais, módulos e componentes

Os materiais, módulos e componentes usados neste robô são os seguintes:

1- Caixa de engrenagens de dois motores ZGA28 (Fig. 1):

Modelo - ZGA28RO (RPM) 50, Fabricante: ZHENG, Diâmetro do eixo: 4 mm, Tensão: 12 V, comprimento do eixo 11,80 mm, Corrente sem carga: 0,45 A, diâmetro da caixa de engrenagens: 27,90 mm, máx. torque: 1,7 kg.cm, altura da caixa de câmbio: 62,5 mm, torque constante: 1,7 kg.cm, comprimento: 83 mm, relação de velocidade: 174, Diâmetro: 27,67 mm

2- Um driver Bluetooth para motores de robôs (Fig. 2):

BlueCar v1.00 equipado com módulo Bluetooth HC-O5 (Fig 3)

Um software Android chamado BlueCar v1.00 pode ser instalado em smartphones Android e simplesmente controlar os movimentos dos motores.

O software Android é mostrado nas Figs (4-1, 4-2, 4-3, 4-4, 4-5) e pode ser baixado

3- Uma bateria de chumbo-ácido de 12 V, 4,5 A-h (Fig.5)

4- Dois suportes de motor 28 * 23 * 32 mm (Fig. 6, Fig 7)

5- Dois acoplamentos de motor 10 * 10 * (4-6) mm (Fig. 8)

6- Dois eixos do motor de 6 mm de diâmetro * 100 mm de comprimento

7- Duas rodas traseiras motrizes cada uma com 12 cm de diâmetro (Fig 9)

8- Duas rodas dianteiras cada 5 cm de diâmetro (Fig. 10)

9- Uma peça quadrada de 50 cm * 50 cm, folha de PC (Policarbonato) com 6 mm de espessura

10- Conduta elétrica feita de PVC é usada para reforçar e enquadrar a base as dimensões são 3 * 3 cm

11- Tubo de PVC com 35 mm de diâmetro para tubos de aspirador (incluindo cotovelo)

12- Tanque ou recipiente do aspirador é um recipiente de plástico que eu tinha em minhas sobras com a dimensão de 20 * 20 * 15 cm

13 - Motor-ventilador aspirador, motor 12 V com ventilador centrífugo acoplado diretamente a ele

14- Seis interruptores basculantes

15- Um módulo Arduino Uno

16- Um módulo amplificador verde PAM8403

www.win-source.net/en/search?q=PAM8403

17- Dois alto-falantes, cada um de 8 Ohm, 3 W

18- Cinco módulos matriciais 8 * 8 com chip Max7219 e conector SPI (Fig. 12)

www.win-source.net/en/search?q=Max7219

19- Dois transistores de potência 7805

20- dois diodos 1N4004

www.win-source.net/en/search?q=1N4004

21- Dois capacitores 3,3 uF

22- Dois capacitores 100 uF

23- Dois transistores BC547

www.win-source.net/en/search?q=BC547

24- Dois resistores 100Ohm

25- Dois resistores 100 kOhm

26- Dois capacitores 10 uF

27- Três placas de projeto de 6 * 4 cm

28- Fios de placa de ensaio suficientes e fios de 1 mm de núcleo único

29- Um conector USB fêmea (usei um hub USB queimado e tirei um de seus USB fêmea!)

30- Um receptor Bluetooth BT163

31- Conduta elétrica em PVC 1 * 1 cm

32- Parafusos

33- Oito terminais de bordo

Etapa 3: ferramentas necessárias

1- Cortador

2- Serra manual

3- Ferro de soldar

4- Alicate

5- Cortador de fio

6- Broca pequena com cabeças diferentes (brocas - retificadoras, cortadoras)

7 - Régua

8- Solda

9- super cola

10- chaves de fenda pequenas e médias

Etapa 4: Dimensionamento dos motores de acionamento

Para dimensionar os motores de acionamento, usei uma ferramenta de dimensionamento de acionamento no seguinte site:

www.robotshop.com/blog/en/drive-motor-sizin…

Os princípios básicos são os seguintes:

A ferramenta de dimensionamento do motor de acionamento tem como objetivo dar uma ideia do tipo de motor de acionamento necessário para o seu robô específico, tomando valores conhecidos e calculando os valores necessários ao procurar um motor. Os motores DC são geralmente usados para sistemas de acionamento de rotação contínua, embora também possam ser usados para rotação parcial (ângulo a ângulo). Eles vêm em uma variedade quase infinita de velocidades e torques para atender a qualquer necessidade. Sem uma redução de marcha, os motores CC giram muito rápido (milhares de rotações por minuto (rpm)), mas têm pouco torque. Para obter feedback do ângulo ou da velocidade do motor, considere um motor com uma opção de encoder. Motores de engrenagem são essencialmente motores CC com uma redução de redução adicional. Adicionar uma redução de marcha reduz a velocidade e aumenta o torque. Por exemplo, um motor DC sem carga pode girar a 12.000 rpm e fornecer 0,1 kg-cm de torque. Uma redução de velocidade 225: 1 é adicionada para reduzir proporcionalmente a velocidade e aumentar o torque: 12000 rpm / 225 = 53,3 rpm e 0,1 x 225 = 22,5 kg-cm. O motor agora será capaz de mover significativamente mais peso a uma velocidade mais razoável. Se você não tiver certeza sobre qual valor inserir, tente fazer uma boa suposição “instruída”. Clique em cada link para obter mais explicações sobre o efeito de cada valor de entrada. Você também é incentivado a consultar o Tutorial de dimensionamento do motor de acionamento, onde encontrará todas as equações usadas nesta ferramenta com explicações.

Portanto, minhas entradas para as ferramentas são mostradas na Fig. 1

E as saídas são mostradas na Fig.2

O motivo da minha seleção de entradas foi, primeiro a disponibilidade e depois o preço, então tive que adaptar meu design ao que estava disponível e tive que fazer muitos compromissos, incluindo ângulo de inclinação, velocidade e RPM. Apesar do valor de 80 RPM que a ferramenta proposta, selecionei um motor com 50 RPM.

Você pode encontrar muitos sites na Internet que são alocados para a seleção de motores de acionamento no seguinte site, há um guia muito bom em formato pdf que dá dicas valiosas sobre a seleção de motores de robôs móveis:

www.servomagazine.com/uploads/issue_downloa…

Etapa 5: Como fazer peças mecânicas

A fabricação das peças mecânicas pode ser feita em etapas como segue:

1- Confecção da base: corte 50 * 50 cm de uma folha de PC (policarbonato) com 6 mm de espessura e use 3 * 3 dutos elétricos para reforçá-la tanto em retângulo como em duas travessas para maior resistência.

2- Fixar duas partes verticais de dutos elétricos na base e torná-la resistente o suficiente para o acionamento das rodas, formando um compartimento para acionamento dos motores e fixando todos estes na base com parafusos para fazer uma estrutura rígida de carga e suporte das rodas.

3- Conectar fios longos o suficiente aos motores e soldá-los e conectar os motores por suportes ao compartimento do motor.

4- conectando as rodas aos eixos por meio de parafusos e colagem para tornar esses conjuntos resistentes o suficiente para suportar a carga e a velocidade, e após inserir os eixos nos orifícios previstos nas partes verticais (ver item 2) e adicionar duas arruelas plásticas em ambos os lados para fazer um rolamento para rotação do eixo, conecte os eixos aos acoplamentos do motor e use parafusos de fixação para fazer uma conexão forte, caso contrário, os eixos podem se soltar dos motores e dificultar sua vida. O alinhamento dos motores é importante e requer uma tarefa cuidadosa e precisa e paciência suficiente para tornar o inversor robusto e se movimentar livremente.

5- Conectar as rodas dianteiras (no meu caso uma espécie de roletes usados em cadeiras móveis) à base pequena e aparafusar sua base a tubos verticais de PVC 35 mm, para que girem livremente sem nenhum impedimento e agarramento, é melhor usar um pouco de óleo de silicone em todos os orifícios dos rolamentos das rodas e nas rodas giratórias para fazê-las girar livremente com velocidade.

6- Conectar o compartimento da bateria que é feito de folhas de policarbonato e aparafusar o compartimento na base e colocar a bateria dentro do compartimento para posterior conexão.

7- Conectando o tanque do aspirador à base com cola e parafusos e fixando os tubos a ela, usei um cotovelo e fiz um T por tubos, que foram cortados adequadamente para serem usados como entrada de sucção do aspirador. Também conectando o conjunto motor-ventilador para limpeza a vácuo (os terminais do motor devem ser conectados a fios longos o suficiente para trabalhos posteriores também os fios seriam de pelo menos 0,5 mm ^ 2 para alta corrente puxada pelo motor do aspirador) ao topo do tanque.

8- Nesta etapa o robô instrutível seria cortado da folha de policarbonato (6 mm de espessura) e conectado à base de tal forma que o tanque do aspirador de pó fique dentro dela e a cabeça do robô onde está alocado 20 * 20 * 20 cubo aos componentes eletrônicos e aos módulos. três orifícios para interruptores basculantes devem ser feitos no corpo frontal do robô.

Etapa 6: Como fazer peças eletrônicas:

Para fazer as peças eletrônicas, as etapas são as seguintes:

1- Fazendo LED piscando

O circuito e os componentes desta parte são tirados exatamente do meu instrutivo anterior da seguinte forma:

www.instructables.com/id/Amplifier-With-Bl…

2- Confeccionando o LED de pontos da matriz para o estado dos olhos e da boca:

Tudo o que eu fiz nesta etapa foi tirado do seguinte instrutível:

www.instructables.com/id/Controlling-a-LED…

exceto que mudei seu software e em vez de controlá-lo através do monitor serial, adicionei alguns códigos para mudar o estado dos olhos e da boca a cada 10 segundos. Na seção de software irei explicar mais sobre isso e incluir o software para download. Eu incluí um pequeno circuito para converter a tensão da bateria de 12 V em 5 Volts para a conexão de entrada do Arduino UNO, o detalhe desse circuito está instruído no meu anterior da seguinte forma:

www.instructables.com/id/A-DESK-TOP-EVAPOR…

3- Fazendo os motores de acionamento Bluetooth

As ligações dos motores ao módulo do motor de acionamento Bluetooth (Fig.3) são fáceis e de acordo com a figura acima citada, ou seja, os terminais do motor direito aos terminais direitos do driver e os terminais do motor esquerdo aos terminais esquerdos do driver, e a energia da bateria para os terminais de energia e aterramento do driver no qual uma chave oscilante está instalada no compartimento da bateria para ligar-desligar. O software desta parte será explicado na parte do software.

4- Fazendo os alto-falantes Bluetooth

Esta parte é fácil e é tirada exatamente das seguintes instruções:

www.instructables.com/id/Convert-Speakers-…

Com duas exceções, em primeiro lugar, não rasguei o receptor Bluetooth e usei um USB fêmea para conectá-lo à minha fonte de alimentação (o mesmo do item 2 acima, ou seja, circuito de 12 V / 5 V) e um conector fêmea para conectá-lo ao meu módulo amplificador. Em segundo lugar, usei o módulo amplificador, PAM8403 verde (https://www.win-source.net/en/search?q=PAM8403), 3 W (Fig 11), em vez do amplificador usado naquele instrutível, e conectei meu alto-falante esquerdo aos terminais esquerdos do PAM8403 e conecte o alto-falante direito aos terminais direitos de PAM8403 (https://www.win-source.net/en/search?q=PAM8403), levando em consideração a polaridade, I usei a entrada de 5 V da mesma fonte de alimentação acima e conectei os três terminais do PAM8403 ao conector de saída do receptor Bluetooth de acordo com a figura.

Etapa 7: Softwares

Existem dois softwares instrutíveis, 1- para driver do motor Bluetooth e 2) para olhos e boca de matriz de pontos

- O software do driver do motor está incluído aqui para download, você pode instalar este apk no seu smartphone e controlar o robô por software através de Bluetooth.

- O software para o Arduino é o mesmo que o software incluído acima, instruído para alterar o estado dos olhos e da boca usando LED-s de matriz de pontos, mas eu mudei alguns dos códigos para fazer com que o Arduino altere os estados em a cada 10 segundos, e este software está incluído aqui para download também.

Etapa 8: Conclusão:

Por último, mas não menos importante, espero que você possa fazer seu próprio robô e se divertir como eu quando vejo meu robô instructable todos os dias fazendo trabalhos fantásticos e me lembra que faço parte de uma comunidade criativa chamada INSTRUCTABLES