Joy Robot (โรโบ ดา อาเลเกรีย) - Open Source 3D Printed, Arduino Powered Robot!: 18 Steps (พร้อมรูปภาพ)

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

โดย IgorF2ติดตามเพิ่มเติมโดยผู้เขียน:

เกี่ยวกับ: ผู้ผลิต วิศวกร นักวิทยาศาสตร์บ้า และนักประดิษฐ์ ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ IgorF2 »

รางวัลที่หนึ่งในการประกวด Instructables Wheels รางวัลที่สองในการประกวด Instructables Arduino และรองชนะเลิศในการแข่งขัน Design for Kids ขอบคุณทุกคนที่โหวตให้เรา !!!

หุ่นยนต์ได้รับทุกที่ ตั้งแต่งานอุตสาหกรรมไปจนถึงการสำรวจใต้น้ำและอวกาศ แต่ที่ฉันชอบคืออันที่ใช้เพื่อความสนุกสนานและความบันเทิง! ในโครงการนี้ หุ่นยนต์ DIY ได้รับการออกแบบเพื่อใช้สำหรับความบันเทิงในโรงพยาบาลเด็ก นำความสนุกสนานมาสู่เด็กๆ โครงการมุ่งเน้นไปที่การแบ่งปันความรู้และส่งเสริมนวัตกรรมทางเทคโนโลยีเพื่อช่วยเหลือองค์กรพัฒนาเอกชนที่ดำเนินการการกุศลในโรงพยาบาลเด็ก

คำแนะนำนี้แสดงวิธีการออกแบบหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ที่ทำงานจากระยะไกล ควบคุมผ่านเครือข่าย Wi-Fi โดยใช้ Arduino Uno ที่เชื่อมต่อกับโมดูล Wi-Fi ESP8266 มันใช้เซอร์โวมอเตอร์บางตัวในการเคลื่อนที่ของหัวและแขน, มอเตอร์ DC บางตัวสำหรับการเคลื่อนที่ในระยะทางสั้นๆ และใบหน้าที่ทำจากเมทริกซ์ LED หุ่นยนต์สามารถควบคุมได้จากอินเทอร์เน็ตเบราว์เซอร์ทั่วไป โดยใช้อินเทอร์เฟซที่ออกแบบด้วย HTML สมาร์ทโฟน Android ใช้เพื่อออกอากาศวิดีโอและเสียงจากหุ่นยนต์ไปยังส่วนต่อประสานการควบคุมของผู้ปฏิบัติงาน

บทช่วยสอนนี้แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างของหุ่นยนต์ถูกพิมพ์และประกอบ 3 มิติอย่างไร มีการอธิบายวงจรอิเล็กทรอนิกส์และรหัส Arduino มีรายละเอียดเพื่อให้ทุกคนสามารถจำลองหุ่นยนต์ได้

เทคนิคบางอย่างที่ใช้สำหรับหุ่นยนต์นี้ได้รับการเผยแพร่แล้วใน Instructables โปรดดูบทช่วยสอนต่อไปนี้:

www.instructables.com/id/WiDC-Wi-Fi-Controlled-FPV-Robot-with-Arduino-ESP82/

www.instructables.com/id/Controlling-a-LED-Matrix-Array-With-Arduino-Uno/

www.instructables.com/id/Wi-Servo-Wi-fi-Browser-Controlled-Servomotors-with/

ขอขอบคุณเป็นพิเศษสำหรับสมาชิกในทีมคนอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับโปรเจ็กต์ที่กล่าวถึงข้างต้น ซึ่งรับผิดชอบโค้ดเวอร์ชันแรกที่นำเสนอในบทช่วยสอนนี้:

• ติอาโก้ ฟาโรเช่
• ดิเอโก้ ออกุสตุส
• หยาน คริสเตียน
• ฮีลัม โมเรรา
• เปาโล เดอ อาเซเบโด จูเนียร์
• Guilherme Pupo
• ริคาร์โด้ แคสปิโร
• ASEB

ค้นหาเพิ่มเติมเกี่ยวกับโครงการ:

hackaday.io/project/12873-rob-da-alegria-joy-robot

www.hackster.io/igorF2/robo-da-alegria-joy-robot-85e178

www.facebook.com/robodaalegria/

คุณช่วยได้อย่างไร?

โครงการนี้ได้รับทุนจากสมาชิกในทีมและการบริจาคเล็กน้อยจากบางองค์กร หากคุณชอบ คุณสามารถช่วยเราได้หลายวิธี:

• การบริจาค: คุณสามารถส่งคำแนะนำให้เราได้หากต้องการสนับสนุนการสร้างหุ่นยนต์และการปรับปรุงในอนาคต คำแนะนำจะใช้ในการซื้ออุปกรณ์ (อิเล็กทรอนิกส์ การพิมพ์ 3 มิติ เส้นใย ฯลฯ) และเพื่อช่วยส่งเสริมการแทรกแซงของเราในโรงพยาบาลเด็ก ชื่อของคุณจะถูกเพิ่มลงในเครดิตของโครงการ! คุณสามารถส่งคำแนะนำจากการออกแบบของเราในแพลตฟอร์ม Thingiverse:
• ชอบ: แสดงให้เราเห็นว่าคุณชื่นชมโครงการของเรามากแค่ไหน ให้ "ไลค์" บนแพลตฟอร์มที่เราจัดทำเอกสารโครงการของเรา (Facebook, Hackster, Hackaday, Maker Share, Thingiverse…)
• แชร์: แชร์โปรเจ็กต์บนเว็บไซต์โซเชียลมีเดียที่คุณชื่นชอบ เพื่อให้เราเข้าถึงผู้คนได้มากขึ้น และสร้างแรงบันดาลใจให้กับผู้สร้างมากขึ้นทั่วโลก

คุณรู้หรือไม่ว่าคุณสามารถซื้อ Anet A8 ได้ในราคาเพียง 169.99 ดอลลาร์ คลิกที่นี่และรับของคุณ

ขั้นตอนที่ 1: ประวัติศาสตร์เล็กน้อย…

โครงการ 'Robô da Alegria' ('Joy Robot') ถือกำเนิดขึ้นในปี 2016 ในเขต Baixada Santista (บราซิล) โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีและดึงดูดชุมชนให้เข้ามามีส่วนร่วมกับการเคลื่อนไหวของผู้สร้าง โดยได้รับแรงบันดาลใจจากโครงการอาสาสมัครที่ดำเนินการโดย NGO ในโรงพยาบาลเด็ก โครงการนี้พยายามที่จะพัฒนาหุ่นยนต์โดยใช้ฮาร์ดแวร์แบบเปิดและเครื่องมือซอฟต์แวร์ apen ที่สามารถนำความสนุกสนานเล็กๆ น้อยๆ มาสู่สภาพแวดล้อมของโรงพยาบาลเด็กและสนับสนุนงานขององค์กรอื่นๆ

เมล็ดพันธุ์ของโครงการถูกปลูกไว้เมื่อปลายปี 2015 หลังจากการพูดคุยเกี่ยวกับการสร้างและการพัฒนาเทคโนโลยีที่สนับสนุนโดย Association of Startups of Baixadas Santista (ASEBS) มันเป็นโครงการในอุดมคติที่ไม่มีรางวัลเป็นเงิน แต่นั่นเป็นหัวข้อที่ผู้คนจะเข้ามามีส่วนร่วมในทางที่เห็นแก่ผู้อื่นโดยมีเป้าหมายในการช่วยเหลือผู้อื่น

หุ่นยนต์ได้รับการเปลี่ยนแปลงที่หลากหลายตั้งแต่เริ่มปฏิสนธิจนถึงสถานะปัจจุบัน จากหัวเพียงข้างเดียวที่มีตาและคิ้วกล จนถึงรูปแบบมนุษย์ในปัจจุบัน มีการทำซ้ำหลายครั้ง โดยทดสอบวัสดุก่อสร้างและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ จากต้นแบบอะคริลิกและ MDF ตัดด้วยเลเซอร์ เราย้ายไปยังตัวพิมพ์ 3 มิติ จากอินเทอร์เฟซธรรมดาที่มีเซอร์โวมอเตอร์สองตัวที่ควบคุมโดย Bluetooth ไปจนถึงตัวเครื่องที่ประกอบด้วยเซอร์โวมอเตอร์ 6 ตัวและคำสั่ง DC มอเตอร์ 2 ตัวโดยเว็บอินเตอร์เฟสโดยใช้เครือข่าย Wi-Fi

โครงสร้างหุ่นยนต์ถูกผลิตขึ้นทั้งหมดด้วยการพิมพ์ 3 มิติโดยใช้ Fusion 360 เพื่อให้สามารถผลิตหุ่นยนต์จำลองในพื้นที่ผู้ผลิตหรือห้องปฏิบัติการ fab ซึ่งเวลาสูงสุดในการใช้งานเครื่องพิมพ์เป็นสิ่งสำคัญ การออกแบบหุ่นยนต์จึงถูกแบ่งออกเป็นชิ้นๆ การพิมพ์แต่ละครั้งน้อยกว่าสามชั่วโมง ชุดชิ้นส่วนติดกาวหรือยึดด้วยสลักเกลียวสำหรับติดตั้งกับตัวรถ

ใบหน้าที่ประกอบขึ้นจากอาร์เรย์ LED ทำให้หุ่นยนต์สามารถแสดงอารมณ์ได้ แขนและคอที่ขับเคลื่อนด้วยเซอร์โวมอเตอร์ช่วยให้หุ่นยนต์ขนาดเล็กมีความคล่องตัวที่จำเป็นสำหรับการโต้ตอบกับผู้ใช้ ในศูนย์ควบคุมของหุ่นยนต์ Arduino Uno จะเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ต่อพ่วงทั้งหมด รวมถึงการสื่อสารกับโมดูล ESP8266 ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้สามารถสั่งการนิพจน์และการเคลื่อนไหวผ่านอุปกรณ์ใดๆ ที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย Wi-Fi เดียวกัน

หุ่นยนต์ยังมีสมาร์ทโฟนติดตั้งอยู่ที่หน้าอก ซึ่งใช้สำหรับส่งสัญญาณเสียงและวิดีโอระหว่างผู้ควบคุมหุ่นยนต์กับเด็ก หน้าจออุปกรณ์ยังคงสามารถใช้สำหรับการโต้ตอบกับเกมและแอพพลิเคชั่นอื่น ๆ ที่ออกแบบมาเพื่อโต้ตอบกับตัวหุ่นยนต์

ขั้นตอนที่ 2: เครื่องมือและวัสดุ

เครื่องมือและวัสดุต่อไปนี้ถูกใช้สำหรับโครงการนี้:

เครื่องมือ:

• เครื่องพิมพ์ 3 มิติ - ร่างกายของหุ่นยนต์เป็นแบบ 3 มิติ ต้องใช้เวลาหลายชั่วโมงในการพิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้างโครงสร้างทั้งหมด
• ฟิลาเมนต์ PLA - ฟิลาเมนต์ PLA สีขาวและดำที่ใช้สำหรับการพิมพ์ตัวกล้อง
• ตัวขับสกรู - ชิ้นส่วนส่วนใหญ่เชื่อมต่อโดยใช้สลักเกลียว
• กาวซุปเปอร์ - บางส่วนติดกาวซุปเปอร์
• คีมและคัตเตอร์
• บัดกรีเหล็กและลวด

อิเล็กทรอนิกส์

• Arduino Uno (ลิงค์ / ลิงค์) - ใช้เป็นตัวควบคุมหลักของหุ่นยนต์ ส่งสัญญาณไปยังมอเตอร์และสื่อสารกับโมดูล WiFi
• ESP8266-01 (ลิงก์ / ลิงก์)- ใช้เป็น 'โมเด็ม WiFi' รับสัญญาณจากอินเทอร์เฟซควบคุมที่จะดำเนินการโดย Arduino Uno;
• SG90 เซอร์โวมอเตอร์ (x6) (ลิงค์ / ลิงค์) - ใช้เซอร์โวสี่ตัวสำหรับแขนและสองตัวสำหรับการเคลื่อนไหวของศีรษะ
• มอเตอร์กระแสตรงพร้อมตัวลดขนาดและล้อยาง (x2) (ลิงค์ / ลิงค์) - ช่วยให้หุ่นยนต์เดินทางในระยะทางเล็ก ๆ
• L298N dual channel H-bridge (x1) (ลิงค์ / ลิงค์) - แปลงเอาต์พุตดิจิตอล Arduino เป็นแรงดันไฟฟ้าให้กับมอเตอร์
• 16 ช่องเซอร์โวคอนโทรลเลอร์ (ลิงค์ / ลิงค์) - ด้วยบอร์ดนี้คุณสามารถควบคุมเซอร์โวมอเตอร์หลายตัวโดยใช้เอาต์พุต Arduino เพียงสองตัว
• MAX7219 8x8 จอแสดงผล LED (x4) (ลิงค์ / ลิงค์) - ใช้เป็นใบหน้าของหุ่นยนต์
• สายไมโคร USB - ใช้สำหรับอัปโหลดรหัส
• สายจัมเปอร์หญิง-หญิง (บางส่วน);
• สายจัมเปอร์ชาย-หญิง (บางส่วน);
• สมาร์ทโฟน - ใช้สมาร์ทโฟน Motorola 4.3" Moto E รุ่นอื่นๆ ที่มีขนาดใกล้เคียงกันอาจใช้ได้เช่นกัน
• แบตเตอรี่ 18650 (x2) (ลิงก์) - ใช้เพื่อจ่ายไฟให้กับ Arduino และอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่น ๆ
• ที่ใส่แบตเตอรี่ 18650 (x1) (ลิงค์ / ลิงค์) - ยึดแบตเตอรี่ให้เข้าที่
• ไดโอด 1N4001 (x2)
• ตัวต้านทาน 10 kohm (x3)
• สวิตช์เปิด/ปิด 20 มม. (x1)
• Protoshield (ลิงค์) - ช่วยเดินสายไฟให้กับวงจร

กลศาสตร์:

• ลูกล้อ (x2)
• สลักเกลียว M2x6mm (+-70)
• สลักเกลียว M2x10mm (+-20)
• น็อต M2x1.5mm (x10)
• สลักเกลียว M3x40mm (x4)
• น็อต M3x1.5mm (x4)

ลิงก์ด้านบนนี้เป็นคำแนะนำว่าคุณสามารถหารายการต่างๆ ที่ใช้ในบทช่วยสอนนี้ได้ที่ไหนและสนับสนุนการพัฒนาโครงการนี้ อย่าลังเลที่จะค้นหาจากที่อื่นและซื้อที่ร้านค้าในพื้นที่หรือร้านค้าออนไลน์ที่คุณชื่นชอบ

คุณรู้หรือไม่ว่าคุณสามารถซื้อ Anet A8 ได้ในราคาเพียง 169.99 ดอลลาร์ที่ Gearbest รับของคุณ:

ขั้นตอนที่ 3: การพิมพ์ 3 มิติ

โครงสร้างหุ่นยนต์ถูกสร้างขึ้นด้วยการพิมพ์ 3 มิติทั้งหมดโดยใช้ Autodesk Fusion 360 เพื่อให้สามารถผลิตแบบจำลองหุ่นยนต์ในพื้นที่ผู้ผลิตหรือห้องปฏิบัติการ fab ซึ่งเวลาสูงสุดในการใช้งานเครื่องพิมพ์เป็นสิ่งสำคัญ การออกแบบหุ่นยนต์จึงถูกแบ่งออกเป็นชิ้นๆ การพิมพ์แต่ละครั้งน้อยกว่าสามชั่วโมง ชุดชิ้นส่วนติดกาวหรือยึดด้วยสลักเกลียวสำหรับติดตั้งกับตัวรถ

แบบจำลองประกอบด้วย 36 ส่วนที่แตกต่างกัน ส่วนใหญ่พิมพ์โดยไม่มีส่วนรองรับ โดยมีการเติม 10%

• หัวด้านบน (ขวา/ซ้าย)
• หัวล่าง (ขวา/ซ้าย)
• ฝาครอบหัวท้าย (ขวา/ซ้าย)
• แผ่นปิดหน้า
• จานหน้า
• แกนคอ 1
• แกนคอ2
• แกนคอ3
• ศูนย์คอ
• แขน (ขวา/ซ้าย)
• ไหล่ (ขวา/ซ้าย)
• ถ้วยไหล่ (ขวา/ซ้าย)
• ฝาปิดไหล่ (ขวา/ซ้าย)
• แกนแขน (ขวา/ซ้าย)
• หน้าอก (ขวา/ซ้าย)
• อก (ขวา/ซ้าย/หน้า)
• ล้อ (ขวา/ซ้าย)
• ฐาน
• ที่วางโทรศัพท์
• กลับ (ขวา/ซ้าย)
• ลูกบิด (ขวา/ซ้าย)
• ล็อกเกอร์ (ขวา/ซ้าย)

ขั้นตอนการสั่งปิดหุ่นยนต์ได้อธิบายไว้ในขั้นตอนต่อไปนี้

คุณสามารถดาวน์โหลดไฟล์ stl ทั้งหมดได้จากเว็บไซต์ต่อไปนี้:

• https://www.thingiverse.com/thing:2765192
• https://pinshape.com/items/42221-3d-printed-joy-robot-robo-da-alegria
• https://www.youmagine.com/designs/joy-robot-robo-da-alegri
• https://cults3d.com/th/3d-model/gadget/joy-robot-robo-da-alegria
• https://www.myminifactory.com/object/55782

นี่คือตัวอย่างทดลอง บางส่วนต้องมีการปรับปรุง (สำหรับการปรับปรุงในภายหลังของโครงการ) มีปัญหาที่ทราบบางประการ:

• การรบกวนระหว่างการเดินสายของเซอร์โวบางตัวและไหล่
• การเสียดสีระหว่างศีรษะและหน้าอก
• แรงเสียดทานระหว่างล้อกับโครงสร้าง
• รูสำหรับสกรูบางตัวแน่นเกินไป และจำเป็นต้องขยายด้วยดอกสว่านหรือมีดสำหรับงานอดิเรก

หากคุณไม่มีเครื่องพิมพ์ 3 มิติ คุณสามารถทำสิ่งต่อไปนี้ได้:

• ขอให้เพื่อนพิมพ์ให้คุณ
• ค้นหาพื้นที่แฮ็กเกอร์/ผู้ผลิตในบริเวณใกล้เคียง แบบจำลองถูกแบ่งออกเป็นหลายส่วน เพื่อให้แต่ละส่วนใช้เวลาพิมพ์น้อยกว่าสี่ชั่วโมง พื้นที่แฮ็กเกอร์/ผู้สร้างบางแห่งจะเรียกเก็บเงินจากคุณสำหรับวัสดุที่ใช้เท่านั้น
• ซื้อเครื่องพิมพ์ 3 มิติของคุณเอง คุณสามารถหา Anet A8 ได้ในราคาเพียง 169.99 ดอลลาร์ที่ Gearbest รับของคุณ:
• สนใจซื้อชุด DIY หรือไม่? หากมีคนสนใจมากพอ ฉันอาจจะนำเสนอชุดอุปกรณ์ DIY บน Tindie.com ถ้าคุณต้องการอย่างใดอย่างหนึ่ง ส่งข้อความ

ขั้นตอนที่ 4: ภาพรวมของวงจร

หุ่นยนต์ถูกควบคุมโดยใช้ Arduino Uno ที่เป็นแกนหลัก Arduino เชื่อมต่อกับโมดูล ESP8266-01 ซึ่งใช้เพื่อควบคุมหุ่นยนต์จากระยะไกลผ่านเครือข่าย Wi-Fi

คอนโทรลเลอร์เซอร์โว 16 ช่องเชื่อมต่อกับ Arduino โดยใช้การสื่อสาร I2C และควบคุมเซอร์โวมอเตอร์ 6 ตัว (สองตัวสำหรับคอและสองตัวสำหรับแขนแต่ละข้าง) อาร์เรย์ของเมทริกซ์ LED 8x8 จำนวน 5 ชุดขับเคลื่อนและควบคุมโดย Arduino ดิจิตอลเอาท์พุตของ Arduino สี่ตัวใช้สำหรับควบคุมมอเตอร์ DC สองตัว โดยใช้ h-bridge

วงจรนี้ใช้พลังงานจากแบตสำรอง USB สองชุด: ชุดหนึ่งสำหรับมอเตอร์และอีกชุดสำหรับ Arduino ฉันพยายามเพิ่มพลังให้หุ่นยนต์ทั้งหมดโดยใช้ชุดจ่ายไฟ signle แต่ ESP8266 เคยสูญเสียการเชื่อมต่อเนื่องจากมีการกระตุกเมื่อเปิด/ปิดมอเตอร์กระแสตรง

หน้าอกของหุ่นยนต์มีสมาร์ทโฟน ใช้เพื่อออกอากาศวิดีโอและเสียงไปยัง/จากอินเทอร์เฟซการควบคุม ซึ่งโฮสต์บนคอมพิวเตอร์ทั่วไป นอกจากนี้ยังสามารถส่งคำสั่งไปยัง ESP6288 เพื่อควบคุมร่างกายของหุ่นยนต์เอง

บางคนอาจสังเกตเห็นว่าส่วนประกอบที่ใช้ในที่นี้อาจไม่ได้รับการปรับให้เหมาะสมตามวัตถุประสงค์ อาจใช้ NodeMCU แทนชุดค่าผสม Arduino + ESP8266 เป็นต้น Rapsberry Pi ที่มีกล้องจะเข้ามาแทนที่สมาร์ทโฟนและควบคุมมอเตอร์ด้วย คุณสามารถใช้สมาร์ทโฟน Android เป็น "สมอง" สำหรับหุ่นยนต์ของคุณได้ด้วยซ้ำ จริงสิ… เลือก Arduino Uno เพราะเข้าถึงได้ง่ายมากและใช้งานง่ายสำหรับทุกคน ตอนที่เราเริ่มโครงการนี้ บอร์ด ESP และ Raspberry Pi ซึ่งยังค่อนข้างแพงในที่ที่เราอาศัยอยู่… เมื่อเราต้องการสร้างหุ่นยนต์ราคาไม่แพง บอร์ด Arduino เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดในขณะนั้น

ขั้นตอนที่ 5: การประกอบใบหน้า

ใช้เมทริกซ์ LED 8x8 สี่ตัวบนใบหน้าของหุ่นยนต์

โครงสร้างถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน (แผ่นหลังและแผ่นด้านหน้า) พิมพ์ 3 มิติโดยใช้ PLA สีดำ ฉันใช้เวลาประมาณ 2.5 ชั่วโมงในการพิมพ์ 3D โดยมีการเติม 10% และไม่รองรับ

เนื่องจากข้อจำกัดด้านพื้นที่ คอนเนคเตอร์ของเมทริกซ์ LED จึงต้องถูกถอดออกและเปลี่ยนตำแหน่งตามที่อธิบายไว้ด้านล่าง:

1. ลบเมทริกซ์ LED;
2. ตัวเชื่อมต่ออินพุตและเอาต์พุต Dessolder;
3. บัดกรีอีกด้านของแผงวงจรโดยให้หมุดชี้ไปที่กึ่งกลางของบอร์ด

คุณสามารถเห็นผลสุดท้ายในภาพ

จากนั้นนำเมทริกซ์ LED สี่ตัวมาต่อเข้ากับแผ่นรองด้านหลัง โดยใช้สลักเกลียวขนาด 16 M2x6mm หมุดถูกเชื่อมต่อตามแผนผัง

เมทริกซ์แรกเชื่อมต่อโดยใช้จัมเปอร์ชาย-หญิง 5 สาย ต่อมาปลายชายเชื่อมต่อกับหมุด Arduino ปลายตัวเมียเชื่อมต่อกับหมุดอินพุตเมทริกซ์ เอาต์พุตของแต่ละเมทริกซ์เชื่อมต่อกับอินพุตของเมทริกซ์ถัดไปโดยใช้จัมเปอร์หญิง-หญิง

หลังจากเชื่อมต่อเมทริกซ์แล้ว แผ่นด้านหน้าจะถูกติดตั้งโดยใช้สลักเกลียว M2 สี่ตัว พันจัมเปอร์รอบแผงด้านหลังและด้านหน้าเพื่อไม่ให้สายไฟหลวม

โมดูลใบหน้าได้รับการติดตั้งในภายหลังในหัวของหุ่นยนต์ ดังจะอธิบายในขั้นตอนต่อไป

ขั้นตอนที่ 6: การติดตั้งส่วนหัว

ส่วนหัวของหุ่นยนต์ถูกแบ่งออกเป็นส่วนที่แปดของการพิมพ์ 3 มิติ โดยทั้งหมดพิมพ์ด้วย PLA สีขาวที่มีความละเอียด 0.2 มม. เติม 10% และไม่มีส่วนรองรับ:

• หัวด้านบน (ขวาและซ้าย)
• หัวด้านล่าง (ขวาและซ้าย)
• ที่ครอบศีรษะ (ขวาและซ้าย)
• แกนคอ 1
• แกนคอ2

ฉันใช้เวลาเกือบ 18 ชั่วโมงในการพิมพ์โครงสร้างเส้นผ่านศูนย์กลาง 130 มม.

ส่วนบนและส่วนล่างของศีรษะแบ่งออกเป็นสองส่วน พวกเขาติดกาวเข้าด้วยกันโดยใช้ซุปเปอร์กลู ทากาวแล้วพักไว้สักชั่วโมง

ฝาครอบด้านข้างจะติดตั้งโดยใช้สลักเกลียวที่ด้านข้างของด้านบนและด้านล่างของศีรษะ วิธีนี้จะทำให้ถอดหัวออกเพื่อซ่อมแซมได้โดยการถอดสกรูที่ติดอยู่กับส่วนบนของศีรษะออก ก่อนปิดศีรษะ ให้ประกอบใบหน้าของหุ่นยนต์ (อธิบายในขั้นตอนก่อนหน้า) และหน้าอก (อธิบายในขั้นตอนต่อไป)

ติดเซอร์โวมอเตอร์ #5 เข้ากับแกนคอ 1 ฉันวางเซอร์โวไว้ที่กึ่งกลางของแกน จากนั้นติดแตรและใช้สกรูเพื่อล็อคตำแหน่ง ฉันใช้สลักเกลียว M2x6mm สองตัวเพื่อยึดแกนคอ 2 บนเซอร์โวมอเตอร์นั้น เซอร์โวมอเตอร์ #6 ติดอยู่กับแกนคอ 2 ในลักษณะเดียวกัน

ต่อมาแกนคอ 2 เชื่อมต่อกับศูนย์กลางคอ ตามที่แสดงในขั้นตอนต่อไป

โมดูลใบหน้าติดตั้งอยู่ภายในศีรษะ

ขั้นตอนที่ 7: การประกอบระเบิดและไหล่

หน้าอกและไหล่ใช้เวลาประมาณ 12 ชั่วโมงในการพิมพ์

ส่วนนี้ประกอบด้วยห้าส่วนที่แตกต่างกัน:

• หน้าอก (ขวา/ซ้าย)
• ไหล่ (ขวา/ซ้าย)
• ศูนย์คอ
• แกนคอ3

ส่วนหน้าอกติดกาวโดยใช้ superglue ไหล่ติดด้านข้างโดยใช้สลักเกลียว M2x10mm และติดตั้งเซอร์โวมอเตอร์ (Servomotor #2 และ #4) ในแต่ละด้าน พวกเขาผ่านรูสี่เหลี่ยมบนไหล่แต่ละข้าง (จริง ๆ แล้วลวดผ่านค่อนข้างยาก) และติดโดยใช้สลักเกลียวและน็อต M2x10mm

คอกลางมีรูสี่เหลี่ยมซึ่งสอดส่วนแกนคอ 3 เข้าไป ใช้สลักเกลียว M2x6mm สี่ตัวเพื่อเชื่อมสองส่วนนั้น หลังจากนั้นคอกลางก็แนบกับไหล่ ใช้สลักเกลียวแบบเดียวกับที่ใช้ยึดไหล่กับหน้าอก ใช้น็อต M2x1 ขนาด 5 มม. สี่ตัวเพื่อล็อคตำแหน่ง

เซอร์โวมอเตอร์ #6 เชื่อมต่อกับแกนคอ 3 โดยใช้สกรูสองตัว จากนั้นฉันติดตั้งแกนคอ 3 ภายในรูสี่เหลี่ยมตรงกลางคอ และใช้สลักเกลียว M2x6mm สี่ตัวเพื่อล็อคตำแหน่ง

ขั้นตอนที่ 8: การประกอบอาวุธ

ฉันใช้เวลาประมาณ 5 ชั่วโมงในการพิมพ์แขนแต่ละข้าง

แขนแต่ละข้างประกอบด้วยสี่ชิ้น:

• ถ้วยไหล่
• หมวกคลุมไหล่
• แกนแขน
• แขน

แกนแขนถูกรวมศูนย์และติดตั้งบนแขนโดยใช้สลักเกลียว M2x6mm สามตัว เซอร์โวฮอร์นติดอยู่ที่ปลายอีกด้านของแกน

เซอร์โวมอเตอร์ (#1 และ #3) ติดตั้งอยู่ภายในบ่าไหล่โดยใช้สกรูบางตัว จากนั้นจึงติดตั้งแตร (อันที่ติดอยู่กับแกนแขน) มีรูบนถ้วยสำหรับติดตั้งแตรอื่นๆ ซึ่งติดอยู่กับเซอร์โว (#2 และ #4) ที่ติดตั้งบนไหล่แล้ว ดังที่แสดงในขั้นตอนที่แล้ว

มีรูอีกรูบนถ้วย (และบนไหล่) สำหรับส่งสายเคเบิลของเซอร์โว หลังจากนั้น หมวกจะถูกติดตั้งเพื่อปิดบ่าของหุ่นยนต์ด้วยสลักเกลียว M2x6mm สองตัว

ขั้นตอนที่ 9: ติดตั้งหน้าอก

หน้าอกเป็นส่วนที่เชื่อมโยงหน้าอกกับด้านล่าง (ล้อและฐาน) ของหุ่นยนต์ มันทำจากสองส่วนเท่านั้น (ส่วนขวาและซ้าย. ฉันพิมพ์มันใน 4 ชั่วโมง.

ไหล่ของหุ่นยนต์พอดีกับส่วนบนของหน้าอก มีรูสำหรับสลักเกลียวที่ช่วยจัดตำแหน่งและยึดชิ้นส่วนเหล่านั้น แม้ว่าจะแนะนำให้ทากาวสองส่วนนั้น

ด้านล่างของชิ้นส่วนนี้มีหกรูซึ่งใช้สำหรับเชื่อมต่อกับล้อดังที่จะแสดงให้เห็นในภายหลัง

ณ จุดนี้ฉันติดสติกเกอร์เซอร์โวมอเตอร์เพื่อให้การเชื่อมต่อของวงจรง่ายขึ้น

ขั้นตอนที่ 10: การประกอบล้อ

ล้อของหุ่นยนต์ใช้ชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติสามส่วน:

• ล้อ (ซ้าย/ขวา)
• ด้านหน้า

ฉันใช้เวลาประมาณ 10 ชั่วโมงในการพิมพ์ชิ้นส่วนเหล่านั้น

ฉันทำตามขั้นตอนต่อไปนี้เพื่อประกอบล้อ:

• ก่อนอื่นฉันต้องบัดกรีสายไฟบางตัวเข้ากับขั้วต่อมอเตอร์กระแสตรง ต่อมาสายไฟเหล่านี้ใช้สำหรับจ่ายไฟให้กับมอเตอร์โดยใช้วงจร H-bridge;
• จากนั้นต่อมอเตอร์เข้ากับโครงสร้างโดยใช้สลักเกลียวและน็อต M3x40 สองตัวสำหรับแต่ละตัว อันที่จริงอาจใช้โบลต์ที่สั้นกว่า (แต่ฉันไม่พบทางออนไลน์);
• หลังจากนั้นฉันก็ติดแผงด้านหน้าซึ่งเชื่อมส่วนอื่น ๆ ของโครงสร้าง
• ส่วนนี้มีรูอยู่ด้านบน ใช้สำหรับยึดติดกับหน้าอกดังที่แสดงไว้ก่อนหน้านี้ใช้สลักเกลียว M2x6mm หกตัวสำหรับเชื่อมต่อทั้งสองส่วน

ขั้นตอนที่ 11: ที่วางโทรศัพท์

ที่วางโทรศัพท์เป็นชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติชิ้นเดียว และใช้เวลาในการพิมพ์ประมาณ 1 ชั่วโมง

หุ่นยนต์มีสมาร์ทโฟนอยู่ที่ท้อง ได้รับการออกแบบมาสำหรับ Motorola Moto E โดยมีหน้าจอ 4.3 นิ้ว สมาร์ทโฟนเครื่องอื่นๆ ที่มีขนาดใกล้เคียงกันก็อาจใส่ได้เช่นกัน

ส่วนที่วางโทรศัพท์ใช้สำหรับถือสมาร์ทโฟนในตำแหน่งที่ต้องการ ขั้นแรกให้วางสมาร์ทโฟนไว้ในตำแหน่ง จากนั้นจึงกดเข้ากับตัวหุ่นยนต์โดยใช้ที่วางโทรศัพท์และสลักเกลียว M2x6mm สี่ตัว

สิ่งสำคัญคือต้องเชื่อมต่อสาย USB กับสมาร์ทโฟนก่อนที่จะขันน็อตให้แน่น มิฉะนั้นจะเชื่อมต่อในภายหลังได้ยาก เสียดายที่เนื้อที่จำกัดมาก เลยต้องตัดขั้วต่อ USB บางส่วนออก…:/

ขั้นตอนที่ 12: การติดตั้งฐาน

ฐานมีชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติเพียงส่วนเดียว ฉันใช้เวลาประมาณ 4 ชั่วโมงในการพิมพ์ส่วนนั้น

มีรูหลายรูสำหรับติดตั้งส่วนประกอบอื่นๆ เช่น บอลวีล และแผงวงจร เป็นต้น ขั้นตอนต่อไปนี้ใช้สำหรับประกอบฐาน:

• ติดตั้งตัวควบคุมเซอร์โว 16 ช่องโดยใช้สลักเกลียว M2x6mm สี่ตัว
• ติดตั้งวงจรบริดจ์ L298N โดยใช้สลักเกลียว M2x6mm สี่ตัว
• ติดตั้ง Arduino Uno โดยใช้สลักเกลียว M2x6mm สี่ตัว
• ติดตั้ง protoshield ที่ด้านบนของหุ่นยนต์
• ต่อวงจร (ตามที่อธิบายไว้สองสามขั้นตอนในภายหลัง);
• ติดตั้งลูกล้อโดยใช้สกรูสองตัวสำหรับแต่ละอัน สายไฟถูกจัดเรียงเพื่อให้ติดอยู่ระหว่างฐานกับสกรูที่ใช้ในการติดตั้งล้อ
• ฐานยึดกับส่วนล้อโดยใช้สกรูบางตัว

ขั้นตอนที่ 13: Back และ Power Pack

ฝาหลังของหุ่นยนต์ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้สามารถเปิดเพื่อเข้าถึงวงจร ชาร์จแบตเตอรี่ หรือเปิด/ปิดสมาร์ทโฟนได้อย่างง่ายดาย

มันทำจากชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติหกชิ้น:

• ด้านหลัง (ซ้าย/ขวา)
• ลูกบิด (x2)
• ล็อค (ซ้าย/ขวา)

ฉันใช้เวลาประมาณ 5h30 ในการพิมพ์ชิ้นส่วน ส่วนหลังด้านขวาและด้านซ้ายติดกาวโดยใช้ superglue รอจนกว่ากาวจะแห้งสนิท ไม่เช่นนั้นฝาครอบจะแตกง่าย

ชุดไฟประกอบด้วยแบตเตอรี่ 18650 สองก้อนและที่ใส่แบตเตอรี่ ฉันต้องบัดกรีสายไฟ (ระหว่างขั้วลบของแบตเตอรี่ #1 และขั้วบวกของแบตเตอรี่ #2) ขั้วลบของชุดจ่ายไฟเชื่อมต่อกับ Arduinos GND (โดยใช้สายไฟและจัมเปอร์) มีการติดตั้งสวิตช์เปิด/ปิดระหว่างขั้วบวกและอินพุต Vin ของ Arduino

สวิตช์เปิด/ปิดติดอยู่กับชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติด้านหลังโดยใช้สลักเกลียว M2x6mm และน็อต M2x1.5mm ที่ใส่แบตเตอรี่ติดกับด้านหลังโดยใช้สลักเกลียว M2x6mm สี่ตัว

ส่วนที่เป็นทรงกระบอกของล็อคต้องขัดด้วยกระดาษทรายเพื่อให้กระชับยิ่งขึ้น พวกเขาผ่านรูบนหน้าปก ลูกบิดเชื่อมต่อและติดกาวที่อีกด้านหนึ่ง

ฝาครอบพอดีกับด้านหลังของหุ่นยนต์ สามารถหมุนลูกบิดเพื่อล็อคฝา ปกป้องภายในของหุ่นยนต์

ขั้นตอนที่ 14: การเดินสายวงจร

วงจรถูกต่อสายตามแผนผัง

Arduino:

• Arduino พิน D2 => L298N พิน IN4
• Arduino พิน D3 => L298N พิน IN3
• ขา Arduino D6 => L298N ขา IN2
• ขา Arduino D7 => L298N ขา IN1
• Arduino พิน D9 => MAX7219 พิน DIN
• Arduino พิน D10 => MAX7219 พิน CS
• Arduino พิน D11 => MAX7219 พิน CLK
• พิน Arduino D4 => ESP8266 RXD
• พิน Arduino D5 => ESP8266 TXD
• Arduino ขา A4 => SDA
• Arduino ขา A5 => SCL
• Arduino pin Vin => Battery V+ (ก่อนไดโอด)
• Arduino pin gnd => แบตเตอรี่ V-

ESP8266-01

• ESP8266 พิน RXD => พิน Arduino D4
• ESP8266 พิน TXD => Arduino พิน D5
• ESP8266 pin gnd => Arduino pin gnd
• ESP8266 พิน Vcc => Arduino พิน 3V3
• ESP8266 พิน CH_PD => Arduino พิน 3V3

L298N h-สะพาน

• L298N ขา IN1 => Arduino ขา D7
• L298N ขา IN2 => Arduino ขา D6
• L298N พิน IN3 => Arduino พิน D3
• L298N พิน IN4 => Arduino พิน D2
• L298N ขา +12V => แบตเตอรี่ V+ (หลังไดโอด)
• L298N พิน gnd => Arduino gnd
• L298N OUT1 => มอเตอร์ 1
• L298N OUT2 => มอเตอร์ 2

MAX7219 (เมทริกซ์แรก)

• MAX7219 พิน DIN => Arduino พิน D9
• MAX7219 พิน CS => Arduino พิน D10
• MAX7219 พิน CLK => Arduino พิน D11
• MAX7219 พิน Vcc => Arduino พิน 5V
• MAX7219 พิน gnd => Arduino พิน gnd

MAX7219 (เมทริกซ์อื่นๆ)

• MAX7219 พิน DIN => MAX7219 พิน DOUT (เมทริกซ์ก่อนหน้า)
• MAX7219 พิน CS => MAX7219 พิน CS (เมทริกซ์ก่อนหน้า)
• MAX7219 พิน CLK => MAX7219 พิน CLK (เมทริกซ์ก่อนหน้า)
• MAX7219 พิน Vcc => MAX7219 พิน VCC (เมทริกซ์ก่อนหน้า)
• MAX7219 pin gnd =: MAX7219 pin gnd (เมทริกซ์ก่อนหน้า)

คอนโทรลเลอร์เซอร์โว 16 ช่อง

• เซอร์โวคอนโทรลเลอร์พิน SCL => Arduino พิน A5
• เซอร์โวคอนโทรลเลอร์พิน SDA => Arduino พิน A4
• เซอร์โวคอนโทรลเลอร์พิน Vcc => Arduino พิน 5V
• ขาควบคุมเซอร์โว gnd => Arduino ขา gnd
• ขาควบคุมเซอร์โว V+ => แบตเตอรี่ V+ (หลังไดโอด)
• ขาควบคุมเซอร์โว gnd => Arduino pin gnd

บางคนบอกว่าเซอร์โว Sg90 สามารถขับเคลื่อนระหว่าง 3.0 ถึง 6.0V ส่วนอื่น ๆ ระหว่าง 4.0 ถึง 7.2V เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหา ฉันตัดสินใจใส่ไดโอดสองตัวในอนุกรมหลังจากแบตเตอรี่ ด้วยวิธีนี้ แรงดันไฟฟ้าสำหรับเซอร์โวคือ 2*3.7 - 2*0.7 = 6.0V เช่นเดียวกับมอเตอร์กระแสตรง

สังเกตว่านี่ไม่ใช่วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุด แต่ได้ผลสำหรับฉัน

ขั้นตอนที่ 15: รหัส Arduino

ติดตั้ง Arduino IDE ล่าสุด ไม่จำเป็นต้องใช้ไลบรารีสำหรับการสื่อสารกับโมดูล ESP-8266 หรือการควบคุมมอเตอร์กระแสตรง

ฉันจะต้องเพิ่มไลบรารีต่อไปนี้:

• LedControl.h: ไลบรารีที่ใช้ในการควบคุมเมทริกซ์ LED;
• Adafruit_PWMServoDriver.h: ห้องสมุดที่ใช้ควบคุมเซอร์โวมอเตอร์

รหัส Arduino แบ่งออกเป็น 9 ส่วน:

• RobodaAlegria.ino: นี่คือภาพร่างหลัก และเรียกส่วนอื่นๆ ห้องสมุดนำเข้าที่นี่ นอกจากนี้ยังกำหนดและเริ่มต้นตัวแปรส่วนกลาง
• _05_Def_Olhos.ino: นี่คือจุดกำหนดของเมทริกซ์สำหรับดวงตาแต่ละข้าง ตาแต่ละข้างจะแสดงด้วยเมทริกซ์ขนาด 8x8 และ 9 ตัวเลือกตามที่กำหนดไว้: เป็นกลาง ตากว้าง ปิดขึ้น ปิดลง โกรธ เบื่อ เศร้า มีความรัก และตาตาย มีเมทริกซ์ที่แตกต่างกันสำหรับตาขวาและซ้าย
• _06_Def_Boca.ino: นี่คือจุดที่กำหนดเมทริกซ์สำหรับปาก ปากแสดงด้วยเมทริกซ์ขนาด 16x8 และ 9 ตัวเลือกที่กำหนด: มีความสุข เศร้า มีความสุขมาก เศร้ามาก เป็นกลาง พูดไม่ออก เปิดกว้าง เปิดกว้าง และรังเกียจปาก
• _10_Bracos.ino: การเคลื่อนไหวที่กำหนดไว้ล่วงหน้าสำหรับแขนและคอถูกกำหนดไว้ในไฟล์นี้ เก้าการเคลื่อนไหว mov1() ถึง mov9() ได้รับการกำหนดค่า;
• _12_Rosto.ino: ในไฟล์นี้มีฟังก์ชันบางอย่างสำหรับการอัปเดตใบหน้าของหุ่นยนต์ การรวมเมทริกซ์ที่กำหนดไว้ใน _05_Def_Olhos.ino และ _06_Def_Boca.ino
• _13_Motores_DC: กำหนดฟังก์ชันสำหรับมอเตอร์กระแสตรง
• _20_Comunicacao.ino: มีการกำหนดฟังก์ชันสำหรับส่งข้อมูลไปยัง ESP8266 ในไฟล์นี้
• _80_Setup.ino: ทำงานโดยเปิดเครื่อง Arduino มันกำหนดหน้า inicial และตำแหน่งของมอเตอร์ของหุ่นยนต์ นอกจากนี้ยังส่งคำสั่งสำหรับการเชื่อมต่อกับเครือข่าย Wi-Fi ที่กำหนด
• _90_Loop: ลูปหลัก ค้นหาคำสั่งที่เข้ามาจาก ESP8266 และเรียกใช้ฟังก์ชันเฉพาะเพื่อควบคุมเอาต์พุต

ดาวน์โหลดรหัส Arduino แทนที่ XXXXX ด้วย SSID ของเราเตอร์ไร้สายและ YYYYY ด้วยรหัสผ่านเราเตอร์บน '_80_Setup.ino' โปรดตรวจสอบ Baudrate ของคุณ ESP8266 และตั้งค่าอย่างถูกต้องในรหัส ('_80_Setup.ino') เชื่อมต่อบอร์ด Arduino เข้ากับพอร์ต USB ของคอมพิวเตอร์และอัปโหลดโค้ด

ขั้นตอนที่ 16: แอพ Android

มีการใช้สมาร์ทโฟน Android เพื่อถ่ายทอดวิดีโอและเสียงจากหุ่นยนต์ไปยังส่วนต่อประสานการควบคุม คุณสามารถค้นหาแอปที่ฉันใช้ใน Google Play สโตร์ (https://play.google.com/store/apps/details?id=com.pas.webcam)

หน้าจอของสมาร์ทโฟนอาจถูกส่งไปยังอินเทอร์เฟซการควบคุม เพื่อให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถมองเห็นสิ่งที่อยู่บนหน้าจอได้ คุณยังสามารถค้นหาแอปที่ฉันใช้สะท้อนหน้าจอบน Google Play store (https://play.google.com/store/apps/details?id=com.ajungg.screenmirror)

วิดีโอเกม Android ได้รับการออกแบบเพื่อโต้ตอบกับหุ่นยนต์ด้วย มันยังไม่เสถียรมาก ดังนั้นจึงไม่สามารถดาวน์โหลดได้

ขั้นตอนที่ 17: อินเทอร์เฟซการควบคุม

"loading="lazy" Prize in the Wheels Contest 2017

รองชนะเลิศการแข่งขัน Design For Kids Challenge

รางวัลที่สองในการประกวด Arduino 2017