O Arduino Mothbot: 11 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:40

O objetivo deste projeto é projetar e construir um robô de seguimento de luz simples usando uma placa de microcontrolador Arduino Duemilanove. Eu realmente queria compartilhar um projeto de robô que fosse barato, simples de construir e tivesse um conjunto completo de instruções para todas as diferentes etapas. Espero ter conseguido e adoraria receber comentários sobre como tornar este instrutível ainda melhor.

O design deste robô se concentrou em usar o livro "Getting Started with Arduino" de Massimo Banzi e publicado com [makezine.com Make]. Também empreguei o código para executar os servos de um projeto intitulado: Como fazer um Arduino Controlled Servo Robot (SERB). O Arduino Mothbot é, no total, um robô muito rápido de construir. Supondo que você comece com todas as partes e não precise improvisar, o projeto no total deve levar cerca de uma hora para ser construído. Isso se você seguir as instruções e copiar o código. No entanto, se você construir apenas um recurso de cada vez e testar ao longo do caminho, este projeto pode levar muito mais tempo. A vantagem da pista mais longa é que você provavelmente aprenderá muito mais e se divertirá ao longo do caminho.

Etapa 1: Reúna suas peças e ferramentas

Construir este robô vai custar cerca de US $ 80 em partes, se você nunca fez nada parecido antes. O custo para mim foi significativamente menor, já que tenho muitos aparelhos eletrônicos para trabalhar. No entanto, eu sei como pode ser frustrante tentar seguir um instrutível sem saber quais peças obter, onde fazer o pedido e quanto custará tudo no início, então fiz todo esse trabalho para você. Depois que você tiver todas as partes ajustadas, será muito fácil fazer este projeto. Siga o seguinte link para o wiki do meu projeto para obter uma lista de peças completa. Lista de peças do Arduino Mothbot

Agora você pode querer obter algumas ferramentas. Uma vez que este projeto emprega uma placa de ensaio sem solda, você pode fazer sem muitos equipamentos eletrônicos sofisticados. Espero que você possa encontrar o resto das coisas que você precisa em uma garagem: 1. Alicate de ponta fina 2. Cortadores de fio 3. Chave de fenda plana 4. Chave de fenda Phillips pequena (4 lados) 5. Chave ajustável ou 11/32 " chave sextavada 6. Broca 7. Brocas de 1/16 ", 5/32" e 7/32 "8. Serra (opcional) 9. Óculos de segurança Use práticas seguras ao usar qualquer ferramenta elétrica.

Etapa 2: o estágio de planejamento

Antes de começar este projeto, examinei o Instructables em vários outros projetos. Também passei algum tempo lendo o livro "Getting Started with Arduino" de Massimo Banzi. Quase tudo neste projeto é feito a partir de um exemplo neste site ou no livro. Elaborei o projeto dessa forma na tentativa de torná-lo acessível ao roboticista novato.

Em minha fase de planejamento, não olhei apenas para hardware e codificação, mas também fiz meu dever de casa de eletrônica. Eu queria desenhar um esquema eletrônico simples para este projeto, para que pudesse acompanhar o que estava acontecendo enquanto o construía. Você pode ver na imagem os diferentes componentes, linhas de energia e pinos do Arduino. Esperançosamente, é um diagrama claro e também ilustra o quão simples é a eletrônica para este projeto.

Etapa 3: Conectando os Servos ao Arduino

Se você vai construir um robô, a primeira coisa que provavelmente vai querer descobrir é como fazê-lo se mover. Muito provavelmente, você deseja enviá-lo para frente, para trás, para a direita, para a esquerda e fazê-lo parar. Se você não consegue descobrir como comandá-lo para se mover corretamente, provavelmente não será capaz de fazer nada ao conectar todos os sensores. Abaixo estão as etapas para conectar o motor ao Arduino.

1. A primeira coisa a fazer ao configurar a placa de ensaio sem solda é configurar o aterramento (GND) e a alimentação (+ 6V) para os servos. Optei por usar as duas longas tiras da placa que ficariam mais próximas do Arduino. 2. Assim que as linhas de aterramento e energia forem identificadas, conecte o aterramento da placa Arduino à faixa de aterramento na placa de ensaio sem solda. Não conecte a alimentação à placa de ensaio sem solda ainda. 3. Cada servo tem três fios que saem deles. O meu tem um fio preto, vermelho e branco para cada um. O preto é para aterramento, o vermelho é para alimentação e o branco é o fio de controle. Corte três fios de jumper para cada servo do mesmo tamanho (então 6 no total). 4. Conecte os fios de jumper à extremidade dos fios do servo e, em seguida, cada servo à placa de ensaio sem solda. 5. Agora use jumpers para conectar o aterramento e a alimentação de cada servo ao aterramento e a alimentação da placa de ensaio sem solda. 6. Agora conecte os fios de controle de cada servo ao Arduino. Conecte o servo esquerdo à saída digital (PWM) 3 e o servo direito à saída digital (PWM) 11. 7. Finalmente, conecte o aterramento e a alimentação das baterias 4AA ao aterramento e alimentação da placa de ensaio sem solda. Não se assuste se os servos começarem a se mover quando seu Arduino não tiver energia ou ainda não estiver programado. 8. Usando o código, você agora deve ser capaz de operar os motores nas direções para frente, para trás, para a esquerda ou para a direita usando as funções incluídas.

Etapa 4: Testando os motores

Acho que é importante incluir alguns dos códigos de teste que usei ao montar o Arduino Mothbot. Se você estiver interessado e disposto a dedicar um tempo para mexer, acho que esses trechos de código serão educacionais e úteis em outros projetos. Antes de postar qualquer código abaixo, quero deixar claro que o seguinte é baseado em outro grande projeto chamado Como fazer um Arduino Controlled Servo Robot (SERB). Aprendi muito acompanhando o trabalho daquele instrutível e quero dar crédito a quem é devido.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/motor_test1.pde

Etapa 5: Integração do botão liga / desliga

Agora você pode querer ligar e desligar seu robô com o apertar de um botão. O próprio Arduino executará o código em um loop infinito até que você o desconecte, o que pode ser bastante frustrante quando você conecta seu robô na mesa e ele começa a fugir de você! Integrar o botão é uma grande etapa neste processo porque você também aprenderá como usar botões para outras coisas, como criar um pára-choque para detectar quando o robô bate em uma parede. Como nota, você notará que removi os servos do a placa de ensaio sem solda para a maioria das minhas fotos. Isso só ajuda a tornar a imagem mais clara quando estou mostrando diferentes etapas.1. Para começar, desconecte a alimentação dos servo motores antes de fazer mais trabalho. Lembre-se de fazer isso sempre que adicionar algo a este projeto.2. Agora você pode querer ligar e desligar o seu robô, em vez de fazer com que o robô comece a se mover imediatamente quando você conectar a energia.3. Identifique uma tira no lado oposto da placa de ensaio sem solda para ser ligada / desligada (e posteriormente os sensores).4. Usando um longo fio de jumper, conecte a alimentação (+ 5V) do Arduino à tira que você acabou de identificar.5. Conecte dois fios de jumper à chave momentânea e conecte uma extremidade na alimentação (+ 5V) 6. Conecte a outra extremidade do interruptor momentâneo em uma tira menor no meio da placa de ensaio sem solda.7. Dessa mesma faixa, conecte um resistor de 10K ohm à faixa e a outra extremidade ao aterramento8. Finalmente, conecte um fio da tira com a chave e o resistor em uma extremidade e coloque a outra extremidade na entrada digital 7 no Arduino.9. Agora, com o código, você poderá usar o botão para ligar e desligar o robô. Se você usar o código com o LED (saída digital 13), verá o LED integrado acender e apagar com o robô. Esta é uma ótima maneira de testar o código do Arduino se você tiver os motores desconectados.

Etapa 6: Teste do botão liga / desliga

Este novo código inclui as informações para usar o botão Liga / Desliga e fazer o LED integrado piscar.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/motor_test2.pde

Etapa 7: Integrando os sensores de luz

O que seria um Arduino Mothbot se não tivesse sensores de luz? O objetivo deste projeto simples é fazer um robô que seja atraído pela luz mais forte. Para isso, precisaremos integrar alguns sensores de luz, também conhecidos como foto-resistores.

1. Novamente, desconecte a alimentação dos servo motores antes de realizar esta etapa 2. A configuração dos sensores de luz será feita duas vezes. É quase exatamente a mesma configuração da chave momentânea. Na verdade, é a mesma configuração, mas desta vez você usará o sensor de luz (foto-resistor) em vez de uma chave momentânea. 3. Como este robô usará os dois sensores de luz para escolher uma direção para dirigir, é recomendado que você configure cada sensor de luz em lados opostos da placa de ensaio sem solda ou o mais distante possível. 4. Conecte uma extremidade de um sensor de luz à linha de alimentação (+ 5V) e a outra extremidade a uma pequena tira no centro da placa. 5. Conecte um resistor de 10k ohm a essa mesma faixa e a outra extremidade ao aterramento 6. Agora conecte um fio jumper da pequena faixa (onde o resistor fotográfico e o resistor regular estão conectados) e conecte a outra extremidade em uma entrada analógica. 7. Conecte o sensor esquerdo à entrada analógica 0 no Arduino e o sensor direito à entrada analógica 1. 8. Agora você deve ser capaz de usar os sensores de luz para mover os servos.

Etapa 8: O Código Final

Aqui está o código final usado para executar o Arduino Mothbot. No código, incluí instruções de impressão para a porta serial do Arduino. Se você tiver o Arduino conectado através da porta USB do seu computador, deverá ser capaz de ver as instruções de impressão que informam para que lado o robô está planejando seguir. Você pode querer ajustar o valor do limite do sensor de luz para ajustar o comportamento do robô. O limite depende principalmente de seus sensores e da luz ambiente do local em que você está.

github.com/chrisgilmerproj/Mothbot/blob/master/mothbot.pde

Etapa 9: construir o corpo do Mothbot

O robô que você está construindo não serve de nada, a menos que consiga se manter firme. Por isso precisa de um corpo. Eu tentei o meu melhor para tornar este um projeto de construção o mais simples possível. No entanto, você terá que trabalhar um pouco por conta própria para descobrir as medidas corretas. Eu sugiro o antigo método "medir duas vezes, cortar uma vez". O corpo do robô é feito de uma pequena folha de madeira de choupo que comprei na loja de ferramentas pré-cortada em 6 "x 24". Eu cortei o meu para 6 "x 8" usando a serra fornecida na loja de ferragens. Em seguida, fiz furos na parte frontal da placa para prender os suportes de cada servo. Para isso usei uma broca de tamanho 5/32 ".3. Também fiz um furo na parte traseira da placa para a roda que equilibra o robô. Para isso, usei uma broca de tamanho 7/32 ". Optei por usar uma broca um pouco menor para que pudesse obter um ajuste de fricção apertado com meu rodízio, já que não estava usando uma combinação de porca e parafuso para prendê-lo. Em seguida, conectei os suportes à placa com as porcas e os parafusos. Isso foi feito usando a chave de fenda de cabeça chata e a chave ajustável.5. Depois de prender os suportes, conectei cada servo aos suportes com as porcas e parafusos. 6. Finalmente, empurrei a roda do rodízio no todo.

Etapa 10: Fazendo as rodas

As rodas eram um problema complicado para mim. Na verdade, eu tinha botado algumas rodas de robô certificadas, mas percebi que elas eram a) muito pesadas eb) não tinha como prendê-las aos servos escolhidos. Foi quando me lembrei de usar tampas de pote no colégio para um projeto semelhante. Por isso, partimos para a loja em busca de uma alternativa adequada para a roda do robô. Cada roda é feita com a tampa de um contêiner Ziploc Twist 'n Loc. Outras tampas boas são aquelas em potes de manteiga de amendoim ou outros produtos alimentícios. Eu não defendo o desperdício de comida, mas economize suas pálpebras e você pode descobrir que uma é do tamanho certo para o seu projeto de robô. Usei os recipientes que sobraram para guardar as peças que coletei. A primeira coisa que fiz foi escolher a buzina servo que queria para as rodas. Eu escolhi aqueles que tinham quatro chifres e que foram incluídos com meus servos quando os comprei.2. Antes de qualquer coisa, faça um furo no centro da roda. Eu recomendo fazer isso com sua broca de 5/32 ". Você vai precisar disso para conseguir o parafuso que conecta a buzina ao servo.4. Agora aparafuse a tampa na buzina. Usei quatro parafusos incluídos em cada servo para conectar as tampas aos chifres. Pode ser mais fácil se você pré-perfurar pequenos orifícios na tampa como eu fiz. Usei uma broca de 1/16 "para isso. Mas tenha cuidado, perfurar este plástico com uma broca pesada e um pouco minúsculo pode ser difícil.5. Agora conecte os chifres aos servos usando a pequena chave de fenda Phillips (4 lados).6. Por fim, enrole elásticos em torno de cada roda para dar mais tração. Peguei meus elásticos com produtos que comprei no supermercado. Esperançosamente, você tem alguns por aí.7. Neste ponto, todo o corpo e as rodas devem ser montados.

Etapa 11: Concluindo o Arduino Mothbot

Com o corpo e as rodas montados, é fácil colocar o Arduino e a placa de ensaio sem solda logo acima do corpo do robô. Certifique-se de que você ainda pode alcançar a entrada USB no Arduino caso precise alterar a programação. Usei fita isolante preta embaixo de cada um para colá-los ao corpo. A fita isolante é fácil de remover e segura muito bem.1. Prenda o Arduino e a placa de ensaio sem solda na parte superior do corpo do robô que você construiu.2. Usando fita adesiva novamente, é uma boa idéia conectar o suporte da bateria 4AA e a bateria 9V ao corpo. Certifique-se de que os fios alcançam.3. Conecte os fios do servo à placa de ensaio sem solda se você os removeu anteriormente. Conecte o Arduino power5. Conecte o servo motor power6. Agora coloque o seu robô no chão e pressione o botão liga / desliga! Agora ele deve ganhar vida e perseguir a luz ao redor da sala:) Como um projeto de complemento futuro, eu incluiria um pára-choque simples ou sensor de parede. Isso seria um interruptor, muito parecido com o botão Liga / Desliga usado neste projeto. No entanto, quando o botão fosse pressionado, ele diria ao robô para inverter a direção, virar para a esquerda ou direita e continuar com o programa. Depois de concluído, esse robô seria uma ótima pequena plataforma de teste para outros sensores e dispositivos.