mielenkiintoista

Rakenna Kickassin robottivarsi: Täydellinen Arduino-projekti aloittelijoille

Arduino on halpa, hauska tapa päästä oman elektroniikan rakentamiseen. Se voi myös olla pelottava aloittaminen. Täällä me osoitamme sinulle, kuinka saada Arduino-alusta alusta loppuun tappajaprojektilla: makean robottivarren rakentaminen.

Tässä oppaassa aiomme esitellä sinulle Arduinoa käyttämällä meArm-robottivarsiprojektia oppaana monenlaisille taitoille. MeArm on avoimen lähdekoodin pakkaus, joka sisältää kaikki tarvitsemasi osat pienen, Arduino-käyttöisen robottivarren rakentamiseksi. Voit tilata valmiiden sarjojen kaupoista, kuten Hackaday, tai ladata suunnitelmia Thingiversesta ja leikata ne itse. Voit käyttää laserleikkuria, 3D-tulostinta tai jopa veistää osia puusta. Paketit ovat suhteellisen halpoja (sain kaivokseni noin 50 dollaria), joten ne ovat aika saatavilla.

Miksi robottivarsi?

Kaikkien uusien taitojen oppiminen on aina haaste. Arduino voi olla erityisen pelottava, koska opit olennaisesti rakentamaan kokonaisia ​​elektronisia laitteita tyhjästä. Se vaatii useiden uusien taitojen oppimisen kerralla: sähkö, leipälauta, koodaus, anturit, servit, kaukosäätimet, kokoonpano ja paljon muuta.

Kaikkia näistä taidoista voi olla vaikea oppia yksinään. Vaikka verkossa on paljon opetusohjelmia, on tärkeää, että sinulla on yksi kattava tavoite, johon voit pyrkiä. Tiedämme myös, että aivosi oppivat paremmin, kun jaat oppimistasi ajan myötä. Jos sinulla on jotain innoissasi, se ei voi satuttaa.

Robottivarren rakentaminen on pitkäaikainen projekti, joka voi kattaa kaikki nämä tarpeet kerralla. Olen henkilökohtaisesti yrittänyt oppia Arduino-projekteja kokonaan viimeisen yhdeksän kuukauden ajan, ja tuona aikana robottivarsi on ollut paras oppimiskokemukseni, etenkin koska:

  • Se on kattava: Ensimmäisen projektin löytäminen on vaikeaa. Vielä vaikeampaa on löytää sellainen, joka todella opettaa sinulle jotain. Voit rakentaa LED-piirin melko helposti, mutta silloin sinulla on vain LED-piiri. Robottivarren rakentamisen oppiminen opettaa sinulle piirin lentämisen, Arduinon ohjelmoinnin ja liikkuvien osien kanssa työskentelyn. Loppujen lopuksi sinulla on todellinen, fyysinen asia, joka tekee sen, mitä ohjelmoit sen tekevän. Ei vain konseptivalo, joka syttyy, kun painat painiketta.
  • Se on laajennettavissa: Jos Iron Manin 45 erilaista pukua opetti meille mitään, on mahdollista, että voit aina parantaa robottia. Tämä robottivarsivaruste alkaa joillakin perustaidoista, mutta voit rakentaa siihen monenlaisilla laajennuksilla. Voit lisätä kaukosäätimiä (kuten infrapuna tai Bluetooth) ja oppia jopa laajentamaan Arduinon ominaisuuksia lisäsuojailla. Kysy vain “Mitä muuta voin saada tämän tekemään?”, Ja voit löytää kaikenlaisia ​​uusia taitoja oppiaksesi aloittamatta uutta projektia tyhjästä.
  • Se on hienoa: Mahdollisuudet ovat, jos luet edes niin pitkälle, se johtuu siitä, että ajatus omasta robotistasi innostaa sinua. Robotit ovat viileitä. He voivat myös tuntea olevansa futuristisia ja saavuttamattomia. Jos oppiminen on parempaa, kun olet innoissasi siitä, mitä opit, silloin on vaikea lyödä robottivartta murtautuaksesi arduinon maailmaan.

Kaiken kaikkiaan tämä ei kuitenkaan välttämättä tarkoita, että tämän pitäisi olla projekti. Se voi olla! Mutta jos et ole koskaan koskenut piirilevyä, kannattaa ottaa se hitaasti. Älä ajattele robottivartta ensimmäisenä askeleena. Ajattele sitä loppukokeena. Heti kun saat hyvän Arduino-aloituspakkauksen, sinun tulisi kokeilla pari perustoimenpidettä, kuten kytkeä LED leipälautaan tai ohjata sitä painikkeella, jotta vain hankat sen. Voit kuitenkin ohittaa Love-O-Meter -projektin.

Mikä tärkeintä, Google kaikkea . Muista, että tämä on pitkäaikainen projekti. Emme aio käydä läpi joka askeleen, mutta osoitamme sinulle rakennuspalikat, jotka tarvitset sinne pääsemiseksi. Älä odota aloittavansa ilman kokemusta perjantaina ja lopeta kauko-ohjauksella, herkällä robotilla sunnuntaina. Meillä on runsaasti linkkejä oppaisiin läpi tämän artikkelin, ja odotamme täysin, että lähdet tänne, seuraat näitä oppaita muutama tunti ja palaat takaisin. Ajattele tätä vähemmän kuin askel askeleelta käsikirja ja enemmän kuin kartta. Jos kadotat matkan varrella, älä pelkää pysähtyä ja kysyä ohjeita.

Mitä tarvitset

Tämä opas jaetaan kahteen pääosaan. Ensimmäinen on robotin perusvarren rakentaminen ja toimintakunto. Toinen näyttää sinulle joitain valinnaisia ​​projekteja, joiden avulla voit laajentaa sen ominaisuuksia. Tarvitset seuraavat asiat ensimmäisen osan läpi:

  • Arduino-aloitussarja: Suurimpaan osaan Arduino-aloitussarjoja sisältyy peruskomponentit, joita tarvitset tähän projektiin (kuten monet muutkin). Tarvitset Arduinon (käytämme Uno R3: ta), eripituisia johtoja, USB-kaapelin tietokoneeseen kytkemistä varten ja leipäpöydän sekä potentiometrin, jota voidaan käyttää nupina robotin hallitsemiseksi myöhemmin päällä. Adafruit tarjoaa täällä valikoiman muutamia aloituspaketteja vaihteleville hintaluokille. Tämä pakkaus sisältää erityisesti kaiken, joka on lueteltu yllä 65 dollarilla. Tarvitset myöhemmin myös 470uf-kondensaattorin, jonka voit noutaa RadioShackista likaa varten.
  • MeArm-paketti: Yksinkertaisuuden vuoksi voit ostaa kokonaisen sarjan täältä. Tämä sisältää kaiken mitä tarvitset itse varren rakentamiseen. Voit myös ladata suunnitelmat täältä ja tehdä ne itse. Suunnitelmat vaativat erittäin tarkkoja kokoja, joten käytä tätä vaihtoehtoa vain, jos sinulla on työkaluja, jotka voivat leikata (tai 3D-tulostaa) palat oikein.
  • Arduino IDE: IDE (tai integroitu kehitysympäristö) on ohjelma, jota käytät kirjoittamaan ja lähettämään ohjelmistoja, nimeltään “luonnoksia” Arduinoon. Voit ladata virallisen Arduino IDE: n täältä. Henkilökohtaisessa kokemuksessani huomasin, että aiemmin käsitelty CodeBender on erinomainen, selainpohjainen vaihtoehto, joka tallentaa luonnoksesi verkossa helposti käytettäväksi.

Näiden avulla pääset alkuun ja kerrotaan perusteet. Se on myös paljon ostaa kaikki kerralla, joten älä tunne pahaa, jos et halua mennä pidemmälle kuin tämä. Ajan myötä voit lisätä uusia työkaluja ja laitteita arsenaalisi.

Mitä tämä projekti tarkoittaa

Oletetaan, että olet hankkinut kaiken yllä olevan osan ensimmäisestä luetteloista ja olet valmis laittamaan robotin yhteen. Emme tarkenna jokaista askelta, kun muut, enemmän viralliset oppaat tekevät jo, mutta opastamme sinut projektin eri vaiheissa. Voit ottaa tämän haluamassasi tahdissa, mutta hajotamme sen palasiksi, joihin voit puuttua useiden viikonloppujen aikana.

Vaihe yksi: rakentaminen

Mitä se tarkoittaa: Tässä vaiheessa aiot koota robottivarsi. Se ei tee vielä mitään, mutta näyttää hyvältä. Pakkauksen takana olevalla yrityksellä on yksityiskohtaiset ohjeet täältä. Pakkauksesi mukana tulee sarja erilaisia ​​muoviosia, joitain ruuveja ja neljä servoa. Jos et ole koskaan käyttänyt servoa aiemmin, se on pieni, pienitehoinen moottori, joka tehostaa robotin liikettä. Tämä sarja käyttää yhtä rungossa, kahta varren kummallakin puolella ja yhtä tarttuimessa. Jos olet koskaan rakentanut pala IKEA-huonekalua, sen ei pitäisi olla liian monimutkaista. Seuraa vain ohjeita tarkasti . Robotti on herkempi kuin sohvapöytäsi, ja ruuvin liiallinen kiristäminen täällä tai väärän kappaleen käyttäminen voi aiheuttaa sinulle päänsärkyä. Onneksi yllä olevat ohjeet ovat erittäin yksityiskohtaisia ​​ja varoittavat toistuvasti, ennen kuin voit tehdä jotain, joka hämmentää sinua, joten olet hyvissä käsissä.

Mitä opit: Henkilökohtaisesti tämä on suosikkini, koska opit jotain, jonka suurin osa projektiopetuksista laiminlyö:. Monet projektit esittävät konseptin ollessa kiinnitetty leipätauluun, mutta älä koskaan siirrä sitä johonkin todelliseen. Täältä opit kuinka kiinnittää servot valmiiden projektien työosiin. Opit myös herkän taiteen työskennellä pienten liikkuvien osien kanssa.

Vaadittava aika: Tässä rakennusosa voidaan tehdä vain muutamassa tunnissa. Suosittelen kuitenkin, että annat työsi uppoaa hiukan. Jos et ole koskaan työskennellyt robotiikan kanssa aiemmin, tämä on hyvä aika tutkia, kuinka robotti on koottu, miten se voi liikkua, ja alkaa miettiä, miten saatat kiinnittää Arduinon myöhemmin. Seuraava vaihe voi alkaa tulla monimutkaiseksi, joten älä kiirehdi siihen. Voit siirtää robottivarren osia manuaalisesti manuaalisesti pelataksesi sen kanssa. Älä kuitenkaan pakota sitä liikaa, koska voit vahingoittaa servoja.

Vaihe 2: leipälauta

Mitä se tarkoittaa: Seuraava vaihe on kytkeä yksi servoistasi Arduino-laitteeseesi. Voit suorittaa tämän käyttämällä leipälautaa. Leipälauta on yksinkertainen työkalu, joka mahdollistaa elektronisten piirien prototyypin laatimisen ennen niiden kokoamista kokonaan, juottamista ei tarvita. Adafruudella on tässä erinomainen opetusohjelma, joka opastaa vaiheet yhdistämään servo suoraan Arduinoon ja lisäämään potentiometrin myöhemmissä vaiheissa, jota voit käyttää nupina ohjataksesi liikettä manuaalisesti.

Jos tuo kappale oli hiukan ylivoimainen, niin tämä on hyvä aika varmuuskopioida ja oppia kuinka leipälauta toimii. Sparkfunilla on täällä erinomainen opas, joka selittää kuinka leipälautaa käytetään ja mitä voit tehdä sillä. Tutsplus on loistava opetusohjelma LED-merkkivalon kytkemiseen virtalähteeseen ja painikkeen lisäämiseen. Ota aikaa kokoamiseksi ja ymmärrä juuri kokoamasi piiri. Kun olet ymmärtänyt kuinka sähkö virtaa yksinkertaisen piirin läpi, sinun pitäisi olla valmis kytkemään yksi robotin servoista. Henkilökohtaisesta kokemuksesta tämä osa voi tuntua pelottavalta. Osien kokoaminen ja ohjeiden noudattaminen on kuitenkin helppoa. Ymmärtää, miten se kaikki toimii, on vaikea osa, mutta se vie vain aikaa.

Mitä opit: Leipälautailu on useimpien harrastaja-elektroniikan prototyyppien perusta. Jos noudatit kaikkia yllä olevia oppaita, opit kuinka kytkeä LEDit, painikkeet, vastukset, potentiometrit ja servot joko virtalähteeseen tai Arduinoon. Vain näillä komponenteilla voit jo tehdä paljon hauskoja juttuja. Kun olet saanut perusasiat alas, on helpompaa rakentaa sitä oppimalla erityyppisistä komponenteista, kuinka ne toimivat ja kuinka integroida ne projektiisi (lisätietoja alla olevista laajennusosista).

Vaadittava aika: Jos olet jo perehtynyt leipälautailuun, servon kytkeminen kestää noin viisi minuuttia., jos et ole koskaan koskenut elektroniikkaa aikaisemmin, anna itsellesi päivä tai kaksi lukea yllä olevia oppaita, viilata eri piireillä ja saada tuntea, kuinka ne toimivat. Suosittelisin jopa viikon käsittelyäsi oppimillasi. Leipälautapiirit ovat yksinkertaisia, mutta niiden käsitys voi olla vaikea. Eikä se ole jotain, minkä haluat läpi, etenkin kun otetaan huomioon kuinka monimutkainen seuraava osa voi tulla.

Vaihe 3: Ohjelmointi

Mitä se tarkoittaa: Kun olet saanut kaiken kiinni, on aika ottaa se käyttöön. Sitä varten sinun on oltava Arduino IDE -asennus ja kytketty paneeliin. Jos haluat käyttää CodeBenderiä kuten minäkin, voit seurata Aloitusopasta täällä. Vaihtoehtoisesti voit seurata Adafruitin virallisen IDE-oppaan täältä.

Kun ympäristösi on valmis, alat myös ohjelmoida asia. Adafruit-oppaassa on yksinkertainen servoesitys, jonka avulla voit saada robotin liikkumaan. Suosittelen käyttämään perusservoa (pohjassa olevaa) tähän, koska se on ainoa robotissasi, jolla on täysi 180 asteen liike. Voit vaurioittaa joitain muita servoja pakottamalla ne fyysisten rajojensa ulkopuolelle, jos yrität tätä luonnosta muiden servojen kanssa. Kun kuitenkin ymmärrät tämän luonnoksen toiminnan, voit yrittää muokata sitä toimimaan yhdessä muiden kanssa!

Mitä opit: Tässä vaiheessa kaikki tulee yhteen. Opit vähän siitä, kuinka servoliike toimii, ja kuinka ohjelmoida Arduino. Jos et ole koskaan tapannut ohjelmoida aiemmin, voit pudottaa pyyhkäisyluonnoksen IDE: hen ja se toimii, mutta suosittelen, että tutustu joihinkin aikaisempiin oppaisiin, jotka koskevat koodin oppimista. Arduinon kielellä on paljon syntaksia C / C ++: n ja Java: n kanssa, joten jos sinulla on kokemusta niistä, sinun pitäisi tuntea olosi mukavaksi. Voit myös tarkistaa Arduinon referenssikirjaston täältä.

Vaadittava aika: Vaikka sinulla olisi ohjelmointikokemusta, suosittelen ottamaan toisen viikonlopun oppiaksesi Arduino IDE: n perustamista. Koodien oppiminen on elinikäinen taito, joten älä pelkää työskennellä tässä vaiheessa muutama viikko. Voit rakentaa tätä mukana toimitetulla nuppi-luonnoksella Adafruit, jonka avulla voit hallita robottia manuaalisesti. Älä pelkää sotkea. Voit myös kokeilla joitain logiikan perusrakenteita tässä vaiheessa.

Onnittelut! Teit juuri robotin

Jos olet käynyt läpi kaiken tämän, opit vain joukon taitoja yhdessä pitkässä projektissa. Kun kootin ensimmäisen kerran tämän robottin, huomasin sen olevan yllättävän yksinkertainen huolimatta siitä, että se oli johdanto monille monimutkaisille aiheille. Kun olet tehnyt sen loppuun, suurin osa elektroniikkaprojekteista - kuten sellaisia, joita me säännöllisesti esittelemme - eivät näytä enää enää niin pelottavilta.

Tästä lähtien voit alkaa laajentaa mitä sinulla on. Jos sinusta tuntuu, että olet juuri saanut tämän läpi, kokeile yksinkertaisia ​​lisäyksiä, kuten lisäämällä LED-valo osoittamaan, kun moottori kääntyy, tai nappia liikkeen kytkemiseksi päälle ja pois. Pelaa vähän ohjelmistolla ja katso miten se reagoi. Jos kierrät jotain ohjelmistoa ja käännät servon, voit tilata erittäin halpoja varaosia verkosta.

Rakenna tietoosi näiden laajennusprojektien avulla

Olet rakentanut robotin. Mitä nyt? No, jos se ei ole osoittanut tunteellisuutta ja yrittänyt tappaa ihmiskuntaa, voit toteuttaa useita projekteja, jotka voivat rakentua olemassa olevaan projektiisi yhdestä kappaleesta kerrallaan. Emme käy läpi kaikkia yksityiskohtia, mutta annamme sinulle linkkejä aloittamiseen:

Hallitse useita servoja kerralla

Tilasin rakennukseksi tämän mikrokontrollerin, joka voi hallita jopa kuuttatoista servosta yksinään (joka kotona laskeville lisäisi jopa neljä meArm-robottia ... suloinen). Sarjaa ei ole valmiiksi koottu, mikä tarkoittaa, että se vaatisi joitain juotostöitä. Voit saada muita tämänkaltaisia ​​ohjaimia, jotka on esiasennettu, mutta monet maksavat enemmän ja tekevät vähemmän. Henkilökohtaisesti olen sitä mieltä, että 15 dollarin ohjain on kunnollinen tapa harjoittaa juottamista riskiin liikaa, jos pilaat sen, mutta jos et halua käyttää tätä mahdollisuutta, harjoittele juottamalla ensin pari johtoa yhteen. Tässä on joitain oppaita, jotka opastavat sinua prosessin läpi:

  • Adafruit 16-kanavainen servo-ohjain Arduinon kanssa
  • Adafruit-opas erinomaiseen juottamiseen
  • Kuinka Servos toimii?

Lisää infrapunakaukosäädin

Infrapunakaukosäätimet ovat harhaanjohtavia (ja voivat olla kätevä lisä melkein mihin tahansa Arduino-projektiin). Tarvitset vain anturin ja kaukosäätimen. Kaukosäädin lähettää koodit Arduino-laitteeseesi, jota voit sitten käyttää komentojen käynnistämiseen. Tässä tapauksessa voit ohjelmoida robotin aloittamaan liikkumisen, lopettamaan liikkumisen tai menemään tiettyyn esiohjelmoituun asentoon. Siellä on jo joukko aika hienoja koodeja, joita voit käyttää projekteissasi. Hauskanpitoa varten luet jopa televisiosi kaukosäätimen koodit, jos haluat esimerkiksi saada robotin elämään aina, kun joku vaihtaa kanavaa. Tässä on joitain resursseja, jotka sinun täytyy aloittaa:

  • Kuinka käyttää IR-kaukosäätimiä Arduinon kanssa
  • Arduino Infrapuna-etäopetusohjelma
  • shirriff / Arduino-IRremote -kirjasto

Käytä Wii Nunchuk -laitetta hallitaksesi kuolemasi laitetta

Okei, haluatko todella hulluksi? Katso yllä oleva video, jossa näkyy robottivarsi - sama malli, jonka rakenit! - jota hallitsee Wii Nunchuk. Se käyttää tätä breakout-sovitinta (johon voit kytkeä nunchukin suoraan) ja tarjoaa täyden ohjaussauvan hallinnan, mikä tarkoittaa, että voit saada sen liikkumaan mihin tahansa suuntaan haluat, kuten futuristinen nukke. Jos olet saavuttanut pisteen, jossa olet valmis aloittamaan tämän projektin tämän oppaan avulla, olet todennäköisesti palannut kymmenennen kerran, joten tervetuloa takaisin. Tämä on edistynein lisäosa, jonka olemme sisällyttäneet tähän artikkeliin, joten älä tunne pahasti, jos se on vähän pään päällä. Se on kuitenkin todella siisti. Tässä on joitain lähteitä lukemiseen:

  • Phenoptix meArm-ohjaussauvan hallinta käänteisellä kinematiikalla
  • Wii Nunchuk Breakout -sovitin
  • Kinematiikan käänteinen ohjauskirjasto Phenoptix meArm: lle

Kuten voitte kertoa, robottivarsihanke kattaa joukon konsepteja ja taitoja Arduinon hakkerointipaikalla. Jos pystyt selviytymään tämän projektin kautta turhautumatta tai luopumatta, voit todennäköisesti puuttua useimpiin Arduino-hankkeisiin, joita esitämme säännöllisesti. Aloittaminen voi tuntua pelottavalta, mutta jos lisäät tietosi ja kokemuksesi pala kerrallaan, voit rakentaa jotain aika mahtavaa.

Avata