หุ่นซูโม่ 1KG: 6 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

คำแนะนำนี้จะแนะนำคุณตลอดขั้นตอนการออกแบบและสร้างซูโม่บอท 1 กิโลกรัม

แต่ก่อนอื่น ขอทราบเบื้องหลังเล็กน้อยว่าเหตุใดฉันจึงตัดสินใจเขียนเรื่องนี้ ฉันกำลังจะซ่อมซูโม่เก่าของฉันเพื่อการแข่งขันเมื่อฉันรู้ว่าฉันไม่เคยสร้างคำแนะนำเกี่ยวกับวิธีการสร้างซูโม่บอท ฉันเงียบใน Instructables ในปีที่ผ่านมา ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจว่าจะกลับมาพร้อมคำแนะนำเกี่ยวกับวิธีการสร้างซูโม่บอท 1KG

ก่อนอื่น หลายๆ คนคงสงสัยว่า Sumobot คืออะไร?

โดยพื้นฐานแล้ว ซูโม่บ็อตเป็นหุ่นยนต์ชนิดหนึ่งที่ใช้ในการแข่งขันซูโม่บ็อตหรือหุ่นยนต์ซูโม่ ตามชื่อของมัน เป้าหมายคือการผลักกันออกจากสังเวียน คล้ายกับมวยปล้ำซูโม่ ซูโม่บ็อตได้รับการออกแบบโดยมีวัตถุประสงค์เพียงเพื่อผลักซูโม่บ็อตอีกตัวออกจากวงแหวน ซูโม่ในคำสั่งนี้คือ 1 กิโลกรัม อย่างไรก็ตาม มีคลาสน้ำหนักอื่นๆ เช่น 500 กรัมและ 3 กิโลกรัม

ทักษะที่จำเป็น:

• คุ้นเคยกับ CAD (การออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย)
• บัดกรี
• การเขียนโปรแกรมใน Arduino

โครงการนี้ไม่จำเป็นต้องใช้ทักษะมากนัก เพียงแค่ใช้ CAD, การบัดกรี และการเขียนโปรแกรมก็ช่วยได้มาก อย่าวิตกกังวลกับความซับซ้อนของการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย Autodesk มีบทช่วยสอนที่ครอบคลุมฟรีเกี่ยวกับซอฟต์แวร์ของตัวเอง (ฉันใช้ Fusion 360 ด้วยตัวเอง) และมีประโยชน์อย่างมากสำหรับผู้เริ่มต้นเรียนรู้เชือก สำหรับฉันสิ่งที่สำคัญกว่าคือความเต็มใจและพร้อมที่จะเรียนรู้และแน่นอนว่าต้องสนุกไปพร้อมกัน

ด้วยวิธีนี้เรามาเริ่มกันเลย

ป.ล. ฉันกำลังเข้าร่วมการแข่งขัน Instructable นี้ในการประกวด Make it Move หากคุณพบว่าคำแนะนำนี้ยอดเยี่ยมโปรดลงคะแนนให้ฉันด้วย (ฉันต้องการเสื้อยืด มันดูเท่จริงๆ:))

ขั้นตอนที่ 1: รายการชิ้นส่วน

ส่วนรายการ:

0.090” 6061 Aluminium Sheet - 12” x 12” (หรือ 0.090”/2.2mm aluminium sheet that can be CNC’d. ฉันเลือก 6061 เนื่องจากจะใช้สำหรับ main body และ 6061 มีความแข็งแรงพอสมควร)

แผ่นอลูมิเนียม 0.5 มม. - 12” x 12” (โลหะผสมใดๆ ก็ตามที่ใช้ได้ นี่เป็นเพียงฝาครอบด้านบนและใบมีดเท่านั้น ฉันใช้เศษอะลูมิเนียมสำรอง)

แผ่นอลูมิเนียม 5 มม. (อีกครั้งโลหะผสมใด ๆ ก็ใช้ได้ ของฉันเป็นเศษอลูมิเนียม 7075)

มอเตอร์แรงบิดสูง DC 2 x 12V (มอเตอร์แรงบิดสูงใด ๆ ก็ใช้งานได้ เช่นมอเตอร์นี้จาก Amazon)

2 x ขอบล้อ (ขอบล้อไหนก็ใช้ได้ ขึ้นอยู่กับมอเตอร์ของคุณ ถ้าคุณมีเพลามอเตอร์ 5 มม. ล้อพวกนี้ก็ใช้งานได้ดี ของผมเป็นล้อซิลิโคนเก่าๆ ที่ผมมี)

เซ็นเซอร์ระยะ IR 4 ตัว (ฉันใช้เซ็นเซอร์ระยะ IR ของ Sharp ซึ่งสามารถหาซื้อได้จากร้านค้าหลายแห่ง เช่น จาก Pololu และจาก Sparkfun)

เซ็นเซอร์ IR 2 ตัว (ฉันได้รับบางส่วนจาก Sparkfun อีกครั้ง)

1 บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ (ฉันใช้ ATX2 เพียงเพราะจำเป็นต้องใช้ Arduino Uno ปกติจะดีกว่าเพราะใช้งานง่าย)

แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ 1 3S (LiPo. 3S LiPos คือ 12 โวลต์ ความจุที่ใดก็ได้ตั้งแต่ 800 ถึง 1400 mAh จะใช้งานได้)

1 ตัวขับมอเตอร์ (ซึ่งขึ้นอยู่กับว่ามอเตอร์ของคุณสามารถดึงพลังงานได้มากเพียงใด สิ่งนี้จะไปอยู่บน Arduino Uno โดยตรงและสามารถจ่ายกระแสไฟได้ถึง 5A)

สายไฟ สายเคเบิล และขั้วต่อ (เพื่อเชื่อมต่อเซ็นเซอร์กับบอร์ด และเพื่อเชื่อมต่อกับแล็ปท็อป)

สกรูและน็อต M3

อีพ็อกซี่

กระดาษแข็ง

แล็ปท็อป (เพื่อตั้งโปรแกรมบอร์ด)

เครื่องมือต่างๆ เช่น กรรไกร คีมปอกสายไฟ และหัวแร้ง

ขั้นตอนที่ 2: การประกอบแชสซี

ฉันใช้ Fusion 360 ซึ่งเป็นซอฟต์แวร์ 3D CAD/CAM ที่ทำงานบนระบบคลาวด์แบบครบวงจรเพื่อออกแบบแชสซี Autodesk มีบทช่วยสอนที่สวยงามที่นี่ ฉันเรียนรู้จากการดูวิดีโอเป็นส่วนใหญ่แล้วพยายามทำเอง ฉันจะไม่พยายามสอนวิธีใช้ Fusion 360 ให้คุณ ฉันจะให้มืออาชีพทำสิ่งที่พวกเขา

การออกแบบประกอบด้วยฐานหลัก 1 ฐาน ใบมีด 1 อัน ฝาครอบด้านบน 1 อัน ตัวยึดมอเตอร์ 2 อัน และเหล็กจัดฟันแบบพิมพ์ 3 มิติ 2 อัน (หรือสี่ชิ้น) ฐานหลักเป็นอะลูมิเนียม 2.2 มม. ขายึดมอเตอร์เป็นอะลูมิเนียม 5 มม. ใบมีดเป็นอะลูมิเนียม 0.5 มม. ในขณะที่ฝาครอบด้านบนอาจเป็นอะลูมิเนียม 0.5 มม. หรือกระดาษแข็งธรรมดาก็ได้ ฉันใช้กระดาษแข็งเพราะอะลูมิเนียมมีน้ำหนักมากกว่าสองสามกรัม และน้ำหนักเกินกำหนด 1 กิโลกรัม 10 กรัม ในทางกลับกัน การจัดฟันแบบพิมพ์ 3 มิตินั้นพิมพ์ด้วย ABS บนวัสดุเติม 50%

การออกแบบที่เรียกอะลูมิเนียมถูกส่งออกไปเป็นไฟล์.dxf และส่งไปยังบริษัทตัดด้วยเลเซอร์ในฟิลิปปินส์ ชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วย 3D ได้ถูกส่งออกไปยัง STL และส่งไปยังบริษัทการพิมพ์ 3 มิติในท้องถิ่นอีกครั้ง

ข้อจำกัดความรับผิดชอบ: ฉันนำซูโม่บอทเก่าของฉันกลับมาใช้ใหม่ซึ่งใช้งานไม่ได้แล้ว แต่ใช้การออกแบบนี้ ดังนั้นชิ้นส่วนบางส่วนจึงประกอบอยู่ในรูปถ่ายแล้ว อย่างไรก็ตาม ฉันจะแนะนำคุณตลอดขั้นตอนการประกอบชิ้นส่วนทั้งหมดเข้าด้วยกัน

เมื่อตัดชิ้นส่วนแล้ว คุณอาจเริ่มด้วยฝาครอบด้านบน ค้ำยันและใบมีด หรือโครงยึดมอเตอร์

ฝาปิดด้านบนในดีไซน์ทำจากอะลูมิเนียม แต่เนื่องจากข้อจำกัดด้านน้ำหนัก ฉันจึงใช้กระดาษแข็ง ฉันตัดกระดาษแข็งในข้อกำหนดเดียวกันกับในการออกแบบ

เหล็กค้ำยันที่พิมพ์ 3 มิติถูกยึดไว้ด้านหน้าโดยใช้สกรู และใช้เพื่อค้ำยันใบมีดอย่างแท้จริง ใบมีดติดกับฐานโดยใช้อีพ็อกซี่ ใช้รูสกรูในใบมีดและฐานหลักเพื่อกำหนดตำแหน่งและตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้เชื่อมต่อเข้าด้วยกันอย่างถูกต้อง มีรูกลมบนฐานหลักซึ่งคุณสามารถเติมอีพ็อกซี่เพื่อติดใบมีดกับฐานหลัก พื้นที่ผิวขนาดใหญ่ของรูช่วยให้อีพ็อกซี่จับใบมีดได้ดีขึ้นและป้องกันไม่ให้หลุดออกจากฐาน เซ็นเซอร์ IR สามารถติดที่ด้านล่างของใบมีดโดยใช้อีพ็อกซี่ได้ เช่นเดียวกับในภาพ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าด้านล่างของเซ็นเซอร์ตั้งฉากกับพื้น

ในการติดตั้งมอเตอร์เข้ากับฐาน ขั้นแรกให้ขันมอเตอร์เข้ากับโครงยึดมอเตอร์ อย่างไรก็ตาม ก่อนอื่นคุณต้องบัดกรีสายไฟเข้ากับมอเตอร์ เนื่องจากสายนำจะอยู่ที่ด้านหลังของมอเตอร์ และจะเข้าถึงได้ยากเมื่อต่อเข้ากับฐาน มอเตอร์เข้ากับโครงยึดมอเตอร์และยึดด้วยสกรู นั่นคือถ้าคุณมีมอเตอร์ที่ฉันรวมอยู่ในรายการชิ้นส่วน ถ้าไม่เช่นนั้น คุณอาจปรับเปลี่ยนการออกแบบให้พอดีกับมอเตอร์ของคุณได้ ณ จุดนี้ คุณสามารถติดขอบล้อเข้ากับมอเตอร์ได้ จากนั้นโครงยึดมอเตอร์จะขันสกรูเข้ากับรูด้านหลังของฐานหลัก

หากคุณใช้ตัวขับมอเตอร์ที่ไม่สามารถต่อเข้ากับ Arduino ได้ หรือด้วยเหตุผลใดก็ตามที่ตัวขับมอเตอร์ต้องมีพื้นที่เป็นของตัวเอง จะมีที่ว่างระหว่างมอเตอร์และใบมีดสำหรับมัน พื้นที่นี้จัดสรรไว้สำหรับแบตเตอรี่ lipo และตัวขับมอเตอร์ ในกรณีที่คุณต้องการพื้นที่เพิ่มเติม เนื่องจากเรากำลังดำเนินการกับส่วนล่างของหุ่นยนต์อยู่แล้ว และเมื่อติดตั้งฝาครอบด้านบนแล้วจะเข้าถึงได้ยากในภายหลัง คุณอาจวางไดรเวอร์มอเตอร์ไว้ระหว่างใบมีดและมอเตอร์ เช่นเดียวกับในภาพ เทปกาวสองหน้าอาจช่วยในการติดเข้ากับฐาน

ขั้นตอนที่ 3: อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ถัดมาคืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น เซ็นเซอร์ ไดรเวอร์มอเตอร์ และบอร์ด

หากคุณใช้ไดรเวอร์มอเตอร์ที่ไม่ได้อยู่บน Arduino ให้เริ่มต่อสายไฟที่จำเป็นในการเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ สำหรับตัวขับมอเตอร์ของฉัน สิ่งที่ฉันต้องการคือสายสัญญาณ (สีน้ำเงิน) และสายกราวด์ (สีดำ) ขึ้นอยู่กับคนขับเอง สิ่งที่ไดรเวอร์ทั้งหมดต้องมีคือสายไฟเพื่อเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่หรือแหล่งพลังงาน ลีดที่ต่อกับ XT-60 ของฉัน (ปลั๊กตัวเดียวกันกับแบตเตอรี่ lipo ส่วนใหญ่) นั้นหนาเกินไป ดังนั้นฉันจึงต้องตัดมันลงเพื่อให้พอดีกับบล็อคคอนเนคเตอร์ที่แคบ

ไมโครคอนโทรลเลอร์ของฉันยังใช้แหล่งพลังงานเดียวกันกับตัวขับมอเตอร์ ดังนั้นฉันจึงต้องบัดกรีสายไฟโดยตรงกับสายนำของคอนเน็กเตอร์ XT-60 บนไดรเวอร์มอเตอร์

เซ็นเซอร์วัดระยะอินฟราเรดเองอาจต้องมีหมุดส่วนหัวที่บัดกรีไว้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเซ็นเซอร์ที่คุณได้รับ โดยทั่วไปแล้วจะรวมบางส่วนไว้ในแพ็คเกจหากคุณซื้อดังนั้นเพียงแค่บัดกรีตามความจำเป็น

คุณอาจต้องประสานสายไฟเข้าด้วยกันเพื่อเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอร์กับเซ็นเซอร์ เช่นเดียวกับฉัน เซ็นเซอร์มีขั้วต่อของตัวเอง บางคนใช้ JST ในขณะที่บางคนใช้ส่วนหัวของเซอร์โว ด้วย Arduino ปกติ คุณสามารถติดสายจัมเปอร์เข้ากับ Arduino แล้วบัดกรีปลายอีกด้านของสายเคเบิลเข้ากับสายเคเบิลที่ออกมาจากเซ็นเซอร์ กระบวนการทำงานในลักษณะเดียวกันกับไมโครคอนโทรลเลอร์อื่นๆ สายไฟที่มาจากไมโครคอนโทรลเลอร์จะถูกบัดกรีไปยังสายไฟที่มาจากเซนเซอร์

ขั้นตอนที่ 4: ประกอบชิ้นส่วนทั้งหมดเข้าด้วยกัน

เซ็นเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์อยู่ที่แผ่นด้านบน ฉันติดตั้งเซ็นเซอร์วัดระยะอินฟราเรดบนกระดาษแข็งพวงหนึ่งเพื่อยกขึ้นเหนือไมโครคอนโทรลเลอร์ เนื่องจากสายไฟด้านหลังเซ็นเซอร์ชนกับไมโครคอนโทรลเลอร์ สังเกตว่าในภาพมีเพียงสามเซ็นเซอร์เท่านั้น ในนาทีสุดท้ายที่ฉันตัดสินใจเพิ่มเซ็นเซอร์ระยะที่สี่ที่ด้านหลังของหุ่นยนต์ น่าเสียดายที่ไม่มีพื้นที่เหลือแล้ว ฉันจึงต้องติดตั้งบนฐานหลักด้านหลังมอเตอร์

จากนั้นไมโครคอนโทรลเลอร์จะต่อเข้ากับเพลทด้านบน ไม่มีอะไรยากเกินไป ฉันเพิ่งเจาะรูบนกระดาษแข็งแล้วขันกระดานทั้งหมดบนแผ่นด้านบน หากคุณกำลังใช้อลูมิเนียม สว่านมือจะเป็นสิ่งจำเป็น

หลังจากที่ทุกอย่างถูกยึดบนเพลทด้านบนแล้ว ให้ใช้เทปสองด้านติดเข้ากับส่วนบนของมอเตอร์

ณ จุดนี้ คุณสามารถเริ่มเชื่อมต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดเข้าด้วยกัน เช่น การเชื่อมต่อเซ็นเซอร์และไดรเวอร์มอเตอร์กับไมโครคอนโทรลเลอร์ หากคุณกำลังใช้ไดรเวอร์มอเตอร์ที่ติดอยู่ที่ด้านบนของ Arduino ก็ไม่มีปัญหาสำหรับคุณ ถ้าไม่เช่นนั้นคุณจะต้องต่อสายตามข้อกำหนดของไดรเวอร์กับบอร์ดเหมือนกับที่ฉันทำ

เมื่อทุกอย่างต่อสายแล้ว ให้วาง lipo ลงในช่องว่างด้านล่างระหว่างมอเตอร์กับใบมีด จากนั้นเปิดไมโครคอนโทรลเลอร์และไดรเวอร์ของคุณเพื่อให้ไฟสว่างขึ้นเป็นครั้งแรก

ขั้นตอนที่ 5: การเขียนโปรแกรม

เมื่อประกอบทุกอย่างเรียบร้อยแล้ว สิ่งสุดท้ายที่ต้องทำคือ: ตั้งโปรแกรมหุ่นยนต์ของคุณ

การเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์ของคุณขึ้นอยู่กับกลยุทธ์ที่คุณต้องการ ฉันถือว่าคุณมีความสามารถในการเขียนโปรแกรม เนื่องจากไดรเวอร์มอเตอร์ของฉันใช้การสื่อสารแบบซีเรียล (UART) และด้วยเหตุนี้โปรแกรมของฉันจะไม่ทำงานสำหรับไดรเวอร์มอเตอร์อื่นๆ ท้ายที่สุดแล้ว ไม่มีขนาดใดที่เหมาะกับทุกคนในการเขียนโปรแกรม

เพื่อช่วยคุณ นี่คือผังงานพื้นฐานของโปรแกรมของฉัน

ถ้ามีคนอยู่ข้างหน้ามาก ให้เต็มกำลัง ถ้าเซ็นเซอร์สีซ้ายหรือขวาตรวจพบเส้นสีขาว ให้หันหลังกลับ หากเซ็นเซอร์ระยะซ้ายหรือขวาตรวจพบบางสิ่ง ให้เลี้ยวไปทางนั้นหากเซ็นเซอร์ด้านหลังตรวจพบบางสิ่ง ให้หันไปทางนั้นหากใครอยู่ ไปข้างหน้าไปข้างหน้าไปข้างหน้าต่อไป

นี่คือโปรแกรมทั้งหมดหากคุณอยากรู้:

#รวม

// A5 - เซ็นเซอร์สีด้านซ้าย // A4 - เซ็นเซอร์สีด้านขวา // A6 - เซ็นเซอร์ระยะด้านหลัง // A2 - เซ็นเซอร์ระยะด้านซ้าย // A3 - เซ็นเซอร์ระยะด้านขวา // A1 - เซ็นเซอร์ระยะด้านหน้า // มอเตอร์ 1 - ขวา // มอเตอร์ 2 - การตั้งค่าโมฆะด้านซ้าย () { uart1_set_baud (9600); Serial1.write(64);Serial1.write(192); อนุกรม1.เขียน(64);อนุกรม1.เขียน(192); ตกลง(); เสียงบี๊บ(2); setTextColor(GLCD_BLUE); glcd(1, 0, "เริ่มต้น"); ล่าช้า(4900); }

วงเป็นโมฆะ () {

int frontDistanceValue = analogRead (A1); int leftDistanceValue = อนาล็อกอ่าน (A2); int rightDistanceValue = analogRead (A3); int rearDistanceValue = analogRead (A6); int leftColorValue = digitalRead (A5); int rightColorValue = digitalRead (A4); if (frontDistanceValue > 250) { // คนที่อยู่ข้างหน้า กำลังสูงสุด Serial1.write (127); Serial1.write (128); } else if (leftColorValue == 0) { // แตะขอบ // ย้อนกลับ Serial1.write (1); Serial1.write(255); ล่าช้า (400); Serial1.write(1); Serial1.write (128); ล่าช้า (300); } else if (rightColorValue == 0) { // แตะขอบ // ย้อนกลับ Serial1.write (1); Serial1.write(255); ล่าช้า (400); Serial1.write(127); Serial1.write(255); ล่าช้า (300); } else if (frontDistanceValue > 230) { // ค่อนข้างไกล Serial1.write (127); Serial1.write (128); } else if (leftDistanceValue > 250) { // เลี้ยวซ้าย Serial1.write (127); Serial1.write(255); ล่าช้า (450); } else if (rightDistanceValue > 250) { // เลี้ยวขวา Serial1.write (1); Serial1.write (128); ล่าช้า (450); } else if (rearDistanceValue > 150) { // ใกล้ด้านหลัง Serial1.write (1); Serial1.write (128); ล่าช้า(1050); } else if (frontDistanceValue > 180) { // อยู่ข้างหน้า Serial1.write (127); Serial1.write (128); } อื่น ๆ { Serial1.write (100); Serial1.write(155); } }

ขั้นตอนที่ 6: ภาพถ่าย

แสดงให้เห็นภาพถ่ายบางส่วนของซูโม่ที่เสร็จแล้ว

หวังว่าคุณจะได้เรียนรู้บางสิ่งจากคำแนะนำนี้ หากคุณชอบคำแนะนำนี้ โปรดโหวตให้ฉันในการแข่งขัน Make it Move ถ้าไม่ ฉันยินดีที่จะแก้ไขสิ่งที่ทำให้คู่มือนี้ดีขึ้น

มีความสุขในการเรียนรู้!