STEGObot: หุ่นยนต์เตโกซอรัส: 5 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

แนวความคิดของบัดดี้ตัวน้อยนี้มีความตั้งใจที่จะสร้างหุ่นยนต์ขี้เล่นมากขึ้นเพื่อให้เด็กชายอายุ 4 ขวบของฉันสนใจในการเรียนรู้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และหุ่นยนต์มากขึ้น

คุณสมบัติหลักของมันคือ PCB รูปทรงสเตโกซอรัส ซึ่งนอกจากจะเป็นส่วนหลักในการสนับสนุนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดแล้ว ยังเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของสุนทรียศาสตร์อีกด้วย

ฉันตั้งใจที่จะแสดงการออกแบบและสร้างหุ่นยนต์นี้ทั้งหมดเพื่อให้เข้าใจบริบทได้ชัดเจนยิ่งขึ้น

วิดีโอแรกแสดงภาพรวมของแนวคิดและการออกแบบ กลศาสตร์ อิเล็กทรอนิกส์ และการเขียนโปรแกรม แต่ฉันจะอธิบายขั้นตอนเหล่านี้ที่นี่พร้อมข้อมูลและรายละเอียดเพิ่มเติม

ขั้นตอนที่ 1: ออกแบบ

ฉันนั่งที่โต๊ะพร้อมกับของเล่นเตโกซอรัสของลูกในมือเพื่อเป็นแรงบันดาลใจ ฉันเริ่มวาดชิ้นส่วนต่างๆ บนกระดาษแข็งโดยตรง

ฉันลงเอยด้วยต้นแบบกระดาษแข็งที่ดีเพื่อทดสอบกลไกขา / เดินและได้ภาพรวมที่ดีของขนาดและการจัดเรียงชิ้นส่วนจริง

จากนั้น เมื่อทราบขนาดที่ต้องการแล้ว ฉันจึงเริ่มวาดแบบจำลองขั้นสุดท้ายและเทมเพลต 2 มิติสำหรับชิ้นส่วนเครื่องจักรกล

ขั้นตอนที่ 2: กลศาสตร์

ชิ้นส่วนเครื่องจักรกลทั้งหมดทำจากชิ้นพอลิสไตรีนแรงกระแทกสูง (แผ่นหนา 2 มม.) นี่เป็นวัสดุที่ฉันชอบที่สุดในการผลิตชิ้นส่วนแบบกำหนดเองสำหรับหุ่นยนต์ของฉัน และฉันใช้วัสดุนี้มาประมาณ 8 ปีแล้ว

วิธีการนั้นง่าย: แม่แบบติดกาวบนชิ้นพลาสติกด้วยกาวแท่ง เมื่อกาวแห้งดี ฉันจะตัดชิ้นส่วนเป็นเส้นด้วยมีดเอนกประสงค์ สำหรับเส้นตรง ฉันยังใช้ไม้บรรทัดโลหะเป็นแนวทางในการกรีดเพื่อให้ได้รอยตัดที่ตรงมาก

บางส่วนจำเป็นต้องเสริมกำลังเพิ่มเติม ในกรณีนี้ ฉันรวมหลายชั้นเพื่อให้ได้ความแข็งแรงตามต้องการ และใช้กาวติดทันทีเพื่อเชื่อมทุกอย่างเข้าด้วยกัน

เพื่อให้ชิ้นส่วนต่างๆ เรียบเนียน ขั้นแรก ให้ขัดด้วยกระดาษทราย #60 เพื่อขจัดวัสดุส่วนเกิน และกระดาษทราย # 500 สำหรับการเก็บผิวละเอียด

รูทำได้ง่ายด้วยสว่าน

ขั้นตอนสุดท้ายคือการทาสีทุกอย่าง ขั้นแรกด้วยสเปรย์ไพรเมอร์เพื่อดูว่าทุกอย่างราบรื่นเพียงพอหรือไม่และในที่สุดก็ได้สีที่ต้องการ

เซอร์โวมอเตอร์สำหรับขา / กลไกการเดินคือเซอร์โวขนาดเล็กของ Hitec ตัวตรงกลางคือ HS-5245MG และอีกสองตัว (สำหรับขาหน้าและหลัง) คือ HS-225MG ฉันไม่ได้เลือกมันด้วยเหตุผลพิเศษใดๆ… มันเป็นเพียงเพราะพวกเขาเป็นคนที่ฉันมีที่บ้าน แต่เป็นเซอร์โวมอเตอร์ที่ยอดเยี่ยมพร้อมเฟืองโลหะและมีแรงบิดมากกว่าที่จำเป็น

รายการวัสดุสำหรับกลศาสตร์:

• โพลีสไตรีนแรงกระแทกสูง (แผ่นหนา 2 มม.);
• กาวทันที
• ไพรเมอร์สเปรย์สีเทา
• สีสเปรย์สีเขียว
• ไฮเทค HS-5245MG เซอร์โวมอเตอร์ (1x);
• ไฮเทค HS-225MG เซอร์โวมอเตอร์ (2x);
• M3 ไนลอนขัดแย้ง 35 มม. (4x);
• สลักเกลียวและถั่ว
• กระดาษทราย (# 60 และ # 500)

ขั้นตอนที่ 3: อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

PCB (ซึ่งฉันเรียกว่า STEGOboard) ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ง่ายต่อการเชื่อมต่อเซอร์โวมอเตอร์และโมดูล NRF24L01 กับบอร์ด Arduino Nano แน่นอนว่าสิ่งนี้สามารถทำได้ด้วย PCB ขนาดเล็กมาก แต่อย่างที่ฉันพูดไปก่อนหน้านี้ PCB ก็เป็นส่วนสำคัญของสุนทรียศาสตร์เช่นกัน

เมื่อฉันจินตนาการถึงหุ่นยนต์ทั้งตัวในใจ ฉันมีความคิดว่าควรมีแผ่น PCB สีเขียวขนาดใหญ่ที่ด้านหลังพร้อมแผ่นรูปว่าวอันโดดเด่น

ไฟล์รูปร่าง PCB (SVG) สร้างด้วย Inkscape และแผนผังและการจัดวางชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์บนบอร์ดทำด้วย Fritzing Fritzing ยังใช้เพื่อส่งออกไฟล์ Gerber ที่จำเป็นสำหรับการผลิต

PCB ถูกผลิตโดย PCBWay

PCB มีตัวเชื่อมต่อสามตัวสำหรับเซอร์โวมอเตอร์และส่วนหัวสำหรับบอร์ด Arduino Nano และโมดูล NRF24L01 นอกจากนี้ยังมีขั้วต่อสำหรับแหล่งจ่ายไฟ ทุกอย่างถูกบัดกรีด้วยการบัดกรีไร้สารตะกั่ว

ตัวจ่ายไฟทำจากแบตเตอรี่ LiPo สองก้อนที่ต่อแบบอนุกรม ดังนั้นฉันจึงมี 7.4V แต่เซอร์โวมอเตอร์ยอมรับสูงสุด 6 โวลต์ ดังนั้นจึงมีโมดูล LM2596 แบบสเต็ปดาวน์เพื่อให้แรงดันไฟที่ถูกต้องและไม่ทำให้เซอร์โวมอเตอร์ไหม้

รายการวัสดุสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์:

• Arduino นาโน R3;
• โมดูล NRF24L01;
• หัวเข็มมุมฉาก;
• ส่วนหัวหญิง;
• แบตเตอรี่ LiPo 3.7V 2000 mAh (2x);
• ลวดบัดกรีไร้สารตะกั่ว
• LM2596 สเต็ปดาวน์ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า;
• ฟลักซ์ประสาน

ขั้นตอนที่ 4: การเขียนโปรแกรม

การเขียนโปรแกรมของ STEGObot นั้นง่ายมาก เนื่องจากมีเซอร์โวมอเตอร์เพียงสามตัว และสร้างขึ้นด้วย Arduino IDE

โดยพื้นฐานแล้ว เราต้องขยับเซอร์โวมอเตอร์ตรงกลางเพื่อเอียงด้านหน้าของบอดี้และหมุนเซอร์โวของขาหน้า (ขาหลังจะหมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามพร้อมกัน) ดังนั้นมันจึงดึงหุ่นยนต์ไปข้างหน้า

ขั้นตอนที่ 5: มีความสนุกสนาน

STEGObot สามารถเดินหน้า ถอยหลัง และเลี้ยวซ้ายและขวาได้ มันถูกควบคุมจากระยะไกลด้วยรีโมตแบบกำหนดเองที่ฉันทำเพื่อควบคุมหุ่นยนต์ทั้งหมดของฉัน