หุ่นยนต์ที่สอนได้พร้อมคุณสมบัติมากมาย: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

สวัสดีเพื่อน ๆ ในคำแนะนำนี้ฉันจะแนะนำหุ่นยนต์ที่ยอดเยี่ยมที่สามารถทำงานต่อไปนี้:

1- มันสามารถเคลื่อนไหวและการควบคุมการเคลื่อนไหวของมันทำได้โดย Bluetooth

2- สามารถทำความสะอาดเป็นเครื่องดูดฝุ่นได้

3- สามารถเล่นเพลงด้วย Bluetooth

4- มันสามารถเปลี่ยนสถานะของตาและปากของมันโดย Arduino

5- มีไฟ LED กะพริบ

6- คิ้วและขอบกระโปรงทำด้วยแถบ LED

ดังนั้นคำสั่งสอนพิเศษนี้จึงเป็นคลาสที่ดีมากสำหรับผู้ที่ต้องการหุ่นยนต์ที่เรียบง่ายแต่ใช้งานได้หลากหลาย

ฉันต้องเพิ่ม คุณสมบัติหลายอย่างของหุ่นยนต์นี้นำมาจากบทความในไซต์ Instructables และฉันกำลังรับทราบโดยอ้างอิงบทความในทุกส่วนที่เกี่ยวข้อง

ขั้นตอนที่ 1: ขนาดและคุณสมบัติ

1- ขนาดทั่วไปของหุ่นยนต์:

- ขนาดฐาน: 50 * 50 ซม. สูงจากพื้น 20 ซม. รวมล้อ

- ขนาดล้อ: เส้นผ่านศูนย์กลางล้อหน้า: 5 ซม., ล้อหลัง 12 ซม.

- ขนาดถังเก็บฝุ่น: 20 *20 * 15 ซม.

- เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ: 35 mm

- ขนาดช่องใส่แบตเตอรี่: 20 * 20 * 15 ซม.

- ขนาดหุ่นยนต์ Istructables: 45 * 65 * 20 ซม

คุณสมบัติ:

- การเคลื่อนที่ด้วยมอเตอร์สองตัวที่หมุนล้อหลังและล้อหน้าสองล้อโดยไม่มีกำลัง การหมุนของมอเตอร์จะถูกควบคุมโดยหน่วยที่ควบคุมโดย Bluetooth และซอฟต์แวร์ที่สามารถติดตั้งในสมาร์ทโฟนได้

- ฟังก์ชั่นดูดฝุ่นพร้อมสวิตช์

- แถบไฟ LED กระพริบสีแดงและสีน้ำเงิน

- เปลี่ยนสถานะตาและปากทุก 10 วินาที

- คิ้วและขอบกระโปรงของหุ่นยนต์ LED สีแดงพร้อมไฟคงที่สามารถเปิด-ปิดได้

-เปิด-ปิดลำโพงบลูทูธบนตัวหุ่นยนต์และสามารถใช้งานโดยสมาร์ทโฟน Android ผ่านบลูทูธได้

ขั้นตอนที่ 2: รายการวัสดุ โมดูล และส่วนประกอบ

วัสดุ โมดูล และส่วนประกอบที่ใช้ในหุ่นยนต์นี้มีดังต่อไปนี้:

1- สองมอเตอร์-เกียร์ ZGA28 (รูปที่ 1):

Model - ZGA28RO (RPM) 50, ผู้ผลิต: ZHENG, Shaft เส้นผ่านศูนย์กลาง: 4 mm, Voltage: 12 V, ความยาวเพลา 11.80 mm, No load current: 0.45 A, gearbox เส้นผ่านศูนย์กลาง: 27.90 mm, max. แรงบิด: 1.7 กก.ซม. ความสูงของกระปุกเกียร์: 62.5 มม. แรงบิดคงที่: 1.7 กก.ซม. ความยาว: 83 มม. อัตราความเร็ว: 174 เส้นผ่านศูนย์กลาง: 27.67 มม.

2- One Bluetooth Driver สำหรับมอเตอร์หุ่นยนต์ (รูปที่ 2):

BlueCar v1.00 ติดตั้งโมดูล Bluetooth HC-O5 (รูปที่ 3)

ซอฟต์แวร์ Android ที่เรียกว่า BlueCar v1.00 สามารถติดตั้งในสมาร์ทโฟน Android และควบคุมการเคลื่อนไหวของมอเตอร์ได้อย่างง่ายดาย

ซอฟต์แวร์ Android แสดงในรูป (4-1, 4-2, 4-3, 4-4, 4-5) และสามารถดาวน์โหลดได้

3- แบตเตอรี่ตะกั่วกรด 12 V, 4.5 A-h หนึ่งก้อน (รูปที่ 5)

4- ตัวยึดมอเตอร์สองตัว 28 * 23 * 32 มม. (รูปที่ 6, รูปที่ 7)

5- ข้อต่อมอเตอร์สองตัว 10*10*(4-6) มม. (รูปที่ 8)

6- เพลามอเตอร์สองอัน เส้นผ่านศูนย์กลาง 6 มม. * ยาว 100 มม.

7- ล้อหลังขับเคลื่อนสองล้อแต่ละเส้นผ่านศูนย์กลาง 12 ซม. (รูปที่ 9)

8- ล้อหน้าสองล้อ เส้นผ่านศูนย์กลาง 5 ซม. แต่ละล้อ (รูปที่ 10)

9- A 50 ซม. * 50 ซม. แผ่น PC (โพลีคาร์บอเนต) สี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีความหนา 6 มม

10- ท่อไฟฟ้าทำจาก PVC ใช้สำหรับเสริมและเสริมฐานฐาน ขนาด 3*3 cm

11- ท่อพีวีซีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 35 มม. สำหรับท่อดูดฝุ่น (รวมศอก)

12- ถังหรือภาชนะเครื่องดูดฝุ่นเป็นภาชนะพลาสติกที่ฉันมีในเศษของฉันที่มีขนาด 20* 20* 15 ซม.

13 - มอเตอร์พัดลมดูดฝุ่น, มอเตอร์ 12 V พร้อมพัดลมแบบแรงเหวี่ยงติดโดยตรง

14- สวิตช์โยกหกตัว

15- โมดูล Arduino Uno หนึ่งโมดูล

16- หนึ่งโมดูลแอมพลิฟายเออร์สีเขียว PAM8403

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

17- ลำโพงสองตัวตัวละ 8 โอห์ม 3 W

18- โมดูลดอทเมทริกซ์ 8 * 8 ห้าตัวพร้อมชิป Max7219 และตัวเชื่อมต่อ SPI (รูปที่ 12)

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

19- ทรานซิสเตอร์กำลังสองตัว 7805

20- สองไดโอด 1N4004

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

21- ตัวเก็บประจุสองตัว 3.3 uF

22- ตัวเก็บประจุสองตัว 100 uF

23- ทรานซิสเตอร์สองตัว BC547

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

24- ตัวต้านทานสองตัว 100Ohm

25- ตัวต้านทานสองตัว 100 kOhm

26- ตัวเก็บประจุสองตัว 10 uF

27- กระดานโครงการสามแผ่น 6*4 ซม.

28- สายเขียงหั่นขนมเพียงพอและสายแกนเดี่ยว 1 มม

29- ขั้วต่อ USB ตัวเมียหนึ่งตัว (ฉันใช้ฮับ USB ที่เบิร์นแล้วและถอด USB ตัวเมียตัวใดตัวหนึ่งออก!)

30- เครื่องรับ Bluetooth หนึ่งเครื่อง BT163

31- ท่อร้อยสายไฟ PVC 1*1 cm

32- สกรู

33- ขั้วแปดออนบอร์ด

ขั้นตอนที่ 3: เครื่องมือที่จำเป็น

1- เครื่องตัด

2- เลื่อยมือ

3- หัวแร้ง

4- คีม

5- เครื่องตัดลวด

6- สว่านขนาดเล็กที่มีหัวต่างกัน (ดอกสว่าน - เครื่องบด, ใบมีด)

7- ไม้บรรทัด

8- ประสาน

9- ซุปเปอร์กาว

ตัวขับสกรูขนาดเล็กและขนาดกลาง 10 ตัว

ขั้นตอนที่ 4: การปรับขนาดมอเตอร์ไดรฟ์

ในการปรับขนาดมอเตอร์ขับเคลื่อน ฉันใช้เครื่องมือปรับขนาดไดรฟ์ที่ไซต์ต่อไปนี้:

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

พื้นฐานมีดังนี้:

Drive Motor Sizing Tool มีวัตถุประสงค์เพื่อให้แนวคิดเกี่ยวกับประเภทของมอเตอร์ขับเคลื่อนที่จำเป็นสำหรับหุ่นยนต์เฉพาะของคุณโดยนำค่าที่ทราบและคำนวณค่าที่จำเป็นในการค้นหามอเตอร์ โดยทั่วไปแล้ว มอเตอร์กระแสตรงจะใช้สำหรับระบบขับเคลื่อนการหมุนแบบต่อเนื่อง แต่สามารถใช้สำหรับการหมุนบางส่วน (จากมุมหนึ่งไปอีกมุม) ได้เช่นกัน พวกมันมาในความเร็วและแรงบิดที่หลากหลายแทบนับไม่ถ้วนเพื่อให้เหมาะกับทุกความต้องการ หากไม่มีเกียร์ดาวน์ มอเตอร์กระแสตรงจะหมุนเร็วมาก (รอบต่อนาทีเป็นพันรอบ (รอบต่อนาที)) แต่มีแรงบิดเพียงเล็กน้อย หากต้องการทราบผลป้อนกลับของมุมหรือความเร็วของมอเตอร์ ให้พิจารณามอเตอร์ที่มีตัวเลือกตัวเข้ารหัส มอเตอร์เกียร์เป็นมอเตอร์กระแสตรงที่มีเกียร์ดาวน์เพิ่มเติม การเพิ่มเกียร์ลงจะลดความเร็วและเพิ่มแรงบิด ตัวอย่างเช่น มอเตอร์กระแสตรงที่ไม่ได้บรรจุอาจหมุนที่ 12000 รอบต่อนาที และให้แรงบิด 0.1 กก.-ซม. เพิ่มเกียร์ลง 225:1 เพื่อลดความเร็วตามสัดส่วนและเพิ่มแรงบิด: 12000 รอบต่อนาที / 225 = 53.3 รอบต่อนาที และ 0.1 x 225 = 22.5 กก.-ซม. ตอนนี้มอเตอร์จะสามารถเคลื่อนที่น้ำหนักได้มากขึ้นอย่างเห็นได้ชัดด้วยความเร็วที่เหมาะสมมากขึ้น หากคุณไม่แน่ใจว่าควรป้อนค่าใด ให้ลองเดา "อย่างมีการศึกษา" ให้ดี คลิกแต่ละลิงก์เพื่อดูคำอธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลกระทบของค่าอินพุตแต่ละค่า นอกจากนี้ คุณยังควรดูบทแนะนำการปรับขนาดมอเตอร์ไดรฟ์ ซึ่งคุณจะพบกับสมการทั้งหมดที่ใช้ในเครื่องมือนี้พร้อมคำอธิบายประกอบ

ดังนั้นอินพุตของฉันไปยังเครื่องมือจะแสดงในรูปที่ 1

และผลลัพธ์ที่ได้จะแสดงในรูปที่ 2

เหตุผลในการเลือกของฉันคือ ประการแรก ความพร้อมใช้งานและราคาที่สอง ดังนั้นฉันจึงต้องปรับการออกแบบของฉันให้เข้ากับสิ่งที่มี ดังนั้นฉันจึงต้องประนีประนอมหลายอย่างรวมถึงมุมเอียง ความเร็ว และ RPM ดังนั้นถึงแม้จะมีค่า 80 RPM ก็ตาม เครื่องมือที่เสนอ ฉันเลือกมอเตอร์ที่มี 50 รอบต่อนาที

คุณสามารถพบไซต์มากมายในอินเทอร์เน็ตซึ่งได้รับการจัดสรรให้ขับเคลื่อนการเลือกมอเตอร์ในไซต์ต่อไปนี้ มีคำแนะนำที่ดีมากในรูปแบบ pdf ที่ให้คำแนะนำอันทรงคุณค่าเกี่ยวกับการเลือกมอเตอร์หุ่นยนต์เคลื่อนที่:

www.servomagazine.com/uploads/issue_downloa…

ขั้นตอนที่ 5: วิธีทำชิ้นส่วนเครื่องจักรกล

การทำชิ้นส่วนเครื่องจักรกลสามารถทำได้ดังนี้

1- การสร้างฐาน: ตัดแผ่นพีซีขนาด 50*50 ซม. (โพลีคาร์บอเนต) ที่มีความหนา 6 มม. และใช้ท่อไฟฟ้า 3*3 เพื่อเสริมความแข็งแรงทั้งเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าและค้ำยันไขว้สองอันเพื่อเพิ่มความแข็งแรง

2- การติดส่วนแนวตั้งสองส่วนจากท่อไฟฟ้าเข้ากับฐานและทำให้แข็งแรงเพียงพอสำหรับล้อขับเคลื่อน ทำให้เป็นช่องสำหรับขับมอเตอร์และยึดสิ่งเหล่านี้เข้ากับฐานด้วยสกรูเพื่อสร้างโครงสร้างที่แข็งแรงสำหรับรับน้ำหนักบรรทุกและรองรับล้อ

3- ต่อสายไฟที่ยาวพอที่จะต่อมอเตอร์และบัดกรี และต่อมอเตอร์ด้วยขายึดกับช่องมอเตอร์

4- เชื่อมต่อล้อกับเพลาด้วยสกรูและกาวเพื่อให้ส่วนประกอบเหล่านี้แข็งแรงเพียงพอที่รับน้ำหนักและความเร็ว และหลังจากใส่เพลาเข้าไปในรูที่จัดไว้ให้ในชิ้นส่วนแนวตั้ง (ดูข้อ 2) แล้วเพิ่มแหวนรองพลาสติกสองอันที่ทั้งสองด้านเพื่อทำ ตลับลูกปืนสำหรับหมุนเพลา ต่อเพลากับข้อต่อของมอเตอร์ และใช้สกรูยึดเพื่อสร้างการเชื่อมต่อที่แน่นหนา มิฉะนั้น เพลาอาจหลุดออกจากมอเตอร์และทำให้ชีวิตยากขึ้นสำหรับคุณ การจัดตำแหน่งมอเตอร์มีความสำคัญและต้องการงานอย่างระมัดระวังและแม่นยำ และความอดทนเพียงพอที่จะทำให้ไดรฟ์แข็งแรงและเคลื่อนไหวได้อย่างอิสระ

5- เชื่อมต่อล้อหน้า (ในกรณีของฉันคือลูกกลิ้งชนิดหนึ่งที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายเก้าอี้) กับฐานขนาดเล็กและขันฐานเข้ากับท่อพีวีซีขนาด 35 มม. ในแนวตั้งเพื่อให้หมุนได้อย่างอิสระโดยไม่มีสิ่งกีดขวางและจับใด ๆ จะดีกว่า ให้ใช้น้ำมันซิลิโคนเล็กน้อยสำหรับลูกปืนทุกล้อที่มีรูและบนล้อเลื่อนเพื่อให้วิ่งได้อิสระด้วยความเร็ว

6- การเชื่อมต่อช่องใส่แบตเตอรี่ซึ่งทำจากแผ่นโพลีคาร์บอเนตและขันช่องใส่แบตเตอรี่เข้ากับฐานและใส่แบตเตอรี่ลงในช่องใส่แบตเตอรี่พร้อมสำหรับการเชื่อมต่อในภายหลัง

7- ต่อถังเครื่องดูดฝุ่นเข้ากับฐานด้วยกาวและสกรูและต่อท่อเข้ากับถัง ฉันได้ใช้ข้อศอกและทำทีด้วยท่อ ซึ่งถูกตัดอย่างเหมาะสมเพื่อใช้เป็นช่องดูดสำหรับทำความสะอาดเครื่องดูดฝุ่น นอกจากนี้ ยังเชื่อมต่อส่วนประกอบมอเตอร์-พัดลมสำหรับการทำความสะอาดด้วยเครื่องดูดฝุ่น (ควรต่อขั้วมอเตอร์กับสายไฟให้นานพอสำหรับการทำงานในภายหลัง นอกจากนี้ สายไฟจะต้องมีขนาดอย่างน้อย 0.5 มม.^2 สำหรับการดึงกระแสไฟสูงโดยมอเตอร์เครื่องดูดฝุ่น) ไปที่ด้านบนของ ถัง.

8- ในขั้นตอนนี้ หุ่นยนต์สั่งสอนจะถูกตัดจากแผ่นโพลีคาร์บอเนต (ความหนา 6 มม.) และเชื่อมต่อกับฐานเพื่อให้ถังเครื่องดูดฝุ่นตั้งอยู่ภายในและส่วนหัวของหุ่นยนต์ซึ่งจัดสรรลูกบาศก์ 20*20*20 ลูกบาศก์ ไปจนถึงชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และโมดูล ควรทำสามรูสำหรับสวิตช์โยกในด้านหน้าของหุ่นยนต์

ขั้นตอนที่ 6: วิธีทำชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์:

การทำชิ้นส่วนอิเล็คทรอนิคส์มีขั้นตอนดังนี้

1- ทำให้ LED กระพริบ

วงจรและส่วนประกอบของส่วนนี้นำมาจากคำสั่งก่อนหน้าของฉันดังนี้:

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

2- การสร้างเมทริกซ์ดอท LED สำหรับสถานะของดวงตาและปาก:

สิ่งที่ฉันทำทั้งหมดในขั้นตอนนี้นำมาจากคำแนะนำต่อไปนี้:

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

ยกเว้นว่าฉันได้เปลี่ยนซอฟต์แวร์และแทนที่จะควบคุมผ่านจอภาพแบบอนุกรม ฉันได้เพิ่มรหัสบางอย่างเพื่อเปลี่ยนสถานะของตาและปากทุกๆ 10 วินาที ในส่วนซอฟต์แวร์ ฉันจะอธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้และรวมซอฟต์แวร์สำหรับดาวน์โหลด ฉันได้รวมวงจรขนาดเล็กสำหรับแปลงแรงดันแบตเตอรี่ 12 V เป็น 5 โวลต์สำหรับการเชื่อมต่ออินพุต Arduino UNO รายละเอียดของวงจรดังกล่าวอยู่ในคำสั่งก่อนหน้าของฉันดังนี้:

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

3- การสร้างมอเตอร์ขับบลูทู ธ

การเชื่อมต่อของมอเตอร์กับโมดูลมอเตอร์ขับเคลื่อน Bluetooth (รูปที่ 3) ทำได้ง่ายและตามรูปด้านบน กล่าวคือ ขั้วต่อมอเตอร์ด้านขวากับขั้วต่อด้านขวาของไดรเวอร์ และขั้วต่อมอเตอร์ด้านซ้ายกับขั้วต่อด้านซ้ายของไดรเวอร์ และพลังงานจากแบตเตอรี่ไปยังขั้วไฟฟ้าและกราวด์ของไดรเวอร์ซึ่งมีการติดตั้งสวิตช์โยกบนช่องใส่แบตเตอรี่สำหรับเปิด-ปิด ซอฟต์แวร์ของส่วนนี้จะอธิบายในส่วนซอฟต์แวร์

4- การทำลำโพงบลูทูธ

ส่วนนี้เป็นเรื่องง่ายและนำมาจากคำแนะนำต่อไปนี้:

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

มีข้อยกเว้นสองข้อ อย่างแรก ฉันไม่ได้ฉีกตัวรับสัญญาณ Bluetooth และฉันใช้ USB ตัวเมียเพื่อเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟของฉัน (เหมือนกับข้อ 2 ด้านบน เช่น วงจร 12 V/ 5 V) และแจ็คตัวเมียเพื่อเชื่อมต่อ ไปยังโมดูลเครื่องขยายเสียงของฉัน ประการที่สอง ฉันใช้โมดูลแอมพลิฟายเออร์ PAM8403 สีเขียว (https://www.win-source.net/en/search?q=PAM8403), 3 W (รูปที่ 11) แทนแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้ในคำสั่งนั้นและฉันเชื่อมต่อ ลำโพงซ้ายของฉันไปที่ขั้วซ้ายของ PAM8403 และเชื่อมต่อลำโพงขวากับขั้วขวาของ PAM8403(https://www.win-source.net/en/search?q=PAM8403) โดยคำนึงถึงขั้วฉัน ใช้อินพุต 5V จากแหล่งจ่ายไฟเดียวกันด้านบนและฉันได้เชื่อมต่อขั้วทั้งสามของ PAM8403 เข้ากับแจ็คเอาท์พุตของเครื่องรับ Bluetooth ตามรูป

ขั้นตอนที่ 7: ซอฟต์แวร์

มีซอฟต์แวร์สองตัวในคำแนะนำนี้ 1- สำหรับไดรเวอร์มอเตอร์ Bluetooth และ 2) สำหรับดวงตาและปาก Dot-matrix

- ซอฟต์แวร์สำหรับไดรเวอร์มอเตอร์มีให้ดาวน์โหลดที่นี่ คุณสามารถติดตั้ง apk นี้ในสมาร์ทโฟนของคุณและควบคุมหุ่นยนต์ด้วยซอฟต์แวร์ผ่านบลูทูธ

- ซอฟต์แวร์สำหรับ Arduino เหมือนกับซอฟต์แวร์ที่รวมอยู่ในข้างต้นกล่าวว่าสามารถสั่งเปลี่ยนสถานะตาและปากได้โดยใช้ Dot-Matrix LED-s แต่ฉันได้เปลี่ยนรหัสบางส่วนเพื่อให้ Arduino เปลี่ยนสถานะใน ทุกๆ 10 วินาที และซอฟต์แวร์นี้รวมอยู่ที่นี่สำหรับการดาวน์โหลดด้วย

ขั้นตอนที่ 8: สรุป:

ในที่สุด ฉันหวังว่าคุณสามารถสร้างหุ่นยนต์ของคุณเองและสนุกกับมันเหมือนฉันเมื่อฉันเห็นหุ่นยนต์ผู้สั่งสอนของฉันทำงานที่ยอดเยี่ยมทุกวัน และมันเตือนฉันว่าฉันเป็นส่วนหนึ่งของชุมชนสร้างสรรค์ที่เรียกว่า INSTRUCTABLES