Autor Instructables pod pseudonimem droiddexter stworzył dość skomplikowane samobieżne model. Jest robotktóre można kontrolować z laptopa. Do sterowania ruchem platformy używana jest klawiatura, a operator może wydawać polecenia do ramienia manipulatora za pomocą joysticka podłączonego do tego samego laptopa. Joystick jest używany jak Logitech Attack 3, ale zrobi to inny podobny. Płyty typu breadboard i zworki ze złączami DuPont (chociaż inne firmy obecnie je produkują) pozwalają szybko zmienić konfigurację i modyfikację projektu robota, a także jego składu.
Aplikacja działająca na laptopie powtarza na ekranie w trójwymiarowej formie bieżącą pozycję ramienia manipulatora, a także wyświetla informacje o wszystkich jego ruchach w konsoli tekstowej. Program napisany jest w C ++ i ma prostą architekturę zdarzeń.
Jako zastosowany droiddexter domowej roboty wiele szczegółów od metalowego konstruktora (Meccano lub jego klonu), dołączył ilustrację z listą tych części i ich alfanumerycznych oznaczeń. Na zdjęciach węzłów robota przyniósł wraz ze szczegółami od projektanta odpowiednie oznaczenia z tej listy.
Urządzenie wykorzystuje jednocześnie dwie płyty Arduino: jedno Uno (w robocie) i jedno Nano (podłączone do laptopa). Każda z tych płyt jest połączona przez moduł NRF24L01 2,4 GHz za pośrednictwem standardowych adapterów z wbudowanymi stabilizatorami 3,3 V i kondensatorami blokującymi. Zasadniczo istnieje pięć źródeł zasilania: dwa akumulatory 12-woltowe, dwa akumulatory 9-woltowe i jeden akumulator litowo-polimerowy 8,8 woltów. W tak dziwny sposób droiddexter przywołał BigTrak, znany tutaj jako Elektronika IM-11. To prawda, że są tylko dwa źródła zasilania. Typ skoczka DuPont master wziął 120 - 40 sztuk każdego z trzech typów. Serwa - dwa typy: TowerPro MG995 - cztery sztuki, TowerPro SG90 - jedna sztuka. Nadal potrzebny: pięciowoltowy stabilizator (dowolny, nawet 7805, ale lepszy impuls) i dwa silniki kolektorów przy 500 obr./min z przekładniami.
Po droiddexter przechodzi do wyboru elementów mechanicznych. Bierze dwa drewniane pręty o długości 540 mm, głębokości 60 mm i szerokości 25 mm, z włókna szklanego (wymagają obróbki rąk i narządów oddechowych podczas przetwarzania), wspomnianego wyżej metalowego konstruktora (zajęło dwa zestawy), cztery koła o średnicy 100 mm i grubość 20 mm, obliczona na wale 6 mm,dwa uchwyty z łożyskami i wałkami dla kół, które obracają się swobodnie, a nie napędzane silnikami elektrycznymi, sześć uchwytów serwa i dwa uchwyty silnika z zębatką dla pozostałych dwóch kół.
Konstrukcja robota droiddexter podzielona na duże moduły. Każdy z nich można usunąć, a następnie ponownie skonfigurować, naprawić (co jest bardzo wygodne - nie należy stawiać całego modelu na stole) lub zastąpić go innym, który pełni inną funkcję.
W tej chwili w robocie znajdują się cztery moduły, które pokazano na rysunku A. Trzeci i czwarty moduł obsługują przednie i tylne koła, a także zespół przekładni kierowniczej. Pierwszy i drugi moduł łączą trzeci i czwarty ze sobą, drugi moduł zawiera także dwa 12-woltowe akumulatory zasilające silniki napędzające koła i serwomotory. Baterie są przyklejone klejem do drewna.
Inną funkcją pierwszego modułu jest dodatkowe wsparcie zespołu przekładni kierowniczej. W przeciwnym razie pod wpływem dość silnych obciążeń ulega deformacji. Dlatego pierwszy moduł zawiera wystający do przodu drewniany klocek, a drugi jest luźno połączony z przekładnią kierowniczą - za pomocą dwóch sprężyn i zawiasu.
Aby zwiększyć wytrzymałość, droiddexter racjonalnie zastosował części wykonane z włókna szklanego i stali w mechanizmie kierowniczym.
Rysunek A1 pokazuje duży widok z góry modułu 4. Węzeł A1: 1 przenosi elektroniczną część robota. Prototypowa płytka i Arduino są zamocowane na kawałku włókna szklanego, a reszta elektroniki droiddexter jest przymocowana bezpośrednio do A1: 1. Aby to zrobić, wziął zacisk w kształcie litery L i dwie części AB-7, przymocowane za pomocą śrub i nakrętek.
Węzeł A1: 2 posiada napęd na tylne koła.
Węzeł A1: 3 składa się z dwóch drewnianych klocków, które droiddexter przykleił do ramy za pomocą kleju do drewna, dzięki czemu moduły 1 i 2 przenoszą wszystkie części robota.
Węzeł A1: 4 przenosi dodatkową elektronikę do sterowania silnikami ruchu robota.
Spójrzmy teraz na moduł 4 od dołu - rys. A2 Węzeł A2: 1 jest głównym serwomechanizmem sterującym. Dwa z trzech serwomechanizmów robota są odpowiedzialne za kołowanie. Zostały one umieszczone przez droiddextera na kartce twardego kartonu i przymocowane od dołu do przodu modułów 3 i 4, przybite do ramy.
Węzeł A2: 2 jest jedną z części mechanizmu sterującego, którą droiddexter podłącza do serwomechanizmów, a także do modułu 4. Ponadto znajdują się na nim przednie koła robota.
Rysunki od A3 do A6 pokazują odpowiednio węzeł A1: 3, moduł 4, węzeł A1: 1 i węzeł A2: 2, odpowiednio przekładnię kierowniczą.
Ten mechanizm z kolei składa się z trzech głównych elementów: samej części mechanicznej, która zmienia położenie przednich kół, samych serwomechanizmów, a także sprężyn, które wspierają to wszystko w pozycji pionowej pod wpływem serwomechanizmów. Rysunek B0 pokazuje ten system sprężyn. Początkowo droiddexter zbudował przekładnię kierowniczą bez nośnika z włókna szklanego. Okazało się to kruche. Podczas jazdy z dużą prędkością mechanizm zepsuł się, a metal zgiął się. W przypadku włókna szklanego wytrzymałość wzrosła, a sprężyny nadają projektowi elastyczność, przyjmując siły, które mogłyby go zniszczyć. Kołowanie staje się płynniejsze, a podczas kolizji nie dochodzi do przeniesienia siły niszczącej na serwomechanizmy. Dodając uchwyty sprężyn do zestawu B0: 1, droiddexter zdecydował, że zawiasy można naprawić w ten sam sposób.
Na ryc. B1 pokazano tak samo, ale pod innym kątem. Dodatkowe mocowania z włókna szklanego zostały dodane po pierwszych testach prowadzących do awarii. Do szczegółów A-11, A-7, A-5 droiddexter dodał podobieństwa do usztywnień. Węzeł B1: 3 jest uchwytem koła z osią i łożyskiem połączonym z zaciskiem w kształcie litery L; te koła kołują. B1: 2 - jedno z kół, są bardzo trwałe i zapewniają wystarczający prześwit.
Węzeł B2: 1 jest częścią A-5 połączoną z serwonapędem za pomocą dwóch śrub i nakrętek. Podkładki są wymagane. B2: 2 i B2: 3 - metalowe paski wzmocnione żebrami usztywniającymi. B2: 4 - zawias, do którego dodano podkładki i części TW-1 dla zapewnienia niezawodności.
Z poniższych rysunków B3 do B14:
B5: 1 - rowek wykonany w taki sposób, aby podczas pokonywania zakrętów pod dużym kątem mechanizm kierowniczy nie opierał się o blok. Jako B5: 3 można stosować tylko wysokiej jakości zaciski typu L. W nich droiddexter wykonał dwie dziury do przymocowania do drzewa.Ustawił zaciski dokładnie równolegle do reszty detali. B5: 2 to stos kwadratów z włókna szklanego po każdej stronie zacisku w kształcie litery L.
Kolejność komponentów jest następująca. Jeśli policzysz od góry: R-8, mała sprężyna, PY-2 z przymocowanym do niej T-1, trzy warstwy włókna szklanego, zacisk w kształcie litery L, trzy kolejne warstwy, kolejne PY-2, plastikowy uchwyt, kolejny PY-2 z T- 1, następnie przekładnia kierownicza, a następnie R-8.
W zespole B7: 1 część AUB-5 zapobiega poluzowaniu połączenia śrubowego. Węzły B7: 2 do B7: 6 to znane nam już wielowarstwowe stosy z włókna szklanego. W węźle B7: 7 droiddexter zastosował krótkie śruby, aby nie uderzyły w obracające się części. B7: 8, B7: 9 - otwory z włókna szklanego na części SH-2 (80 mm) i R-8. Węzeł B7: 10 zapobiega zginaniu metalowej taśmy, ponieważ części SQ-25 i A-11 razem tworzą zawias.
Przegubowe ramię może poruszać łącznikiem końcowym w górę, w dół, w lewo i w prawo, nawet jeśli platforma jest nieruchoma. Aby poruszać się wzdłuż osi Y, część SH-4 o długości 127 mm przepuszczono przez drewniany klocek. Aby poruszać się wzdłuż osi X, część SQ-25 jest przymocowana bezpośrednio do serwonapędu (rys. C0 do C9).
Aby kontrolować prędkość silnika, droiddexter zastosował tranzystor kompozytowy TIP122, do którego sygnał PWM pochodzi z Arduino. Aby zmienić kierunek obrotów silnika, droiddexter wykonał oryginalny mechaniczny perpolator z małego serwonapędu. Wcześniej próbował mostka H, ale okazało się, że jest zbyt słaby. Co uniemożliwiło użycie prostego przekaźnika, nie jest jasne. Silniki są zasilane przez dwa 12-woltowe akumulatory połączone równolegle.
Na zdjęciu bardzo wyraźnie widać, jak odwracacz polaryzacji jest ustawiony i działa, ale tłumacz połączyłby ruchome styki nie bezpośrednimi, lecz spiralnymi drutami.
W celu szybkiej rekonfiguracji wszystkie połączenia są wykonywane na płycie typu breadboard. Antena droiddextera znajduje się z boku i jest wystarczająco wysoka. Silniki ruchu robota, jak opisano powyżej, są zasilane dwoma akumulatorami 12 V, ponieważ odpowiednie dla parametrów parametry akumulatorów litowo-polimerowych okazały się zbyt kosztowne dla urządzenia nadrzędnego. Serwomotor urządzenia odwracającego polaryzację jest zasilany przez nie, ale przez pięciowoltowy stabilizator. Ośmio woltowe akumulatory litowo-polimerowe o mniejszej pojemności okazały się być bardziej przystępne dla mistrza, zasilił je wszystkimi serwo - zarówno tymi używanymi do kołowania, jak i tymi, które są zainstalowane w manipulatorze. Napędy te zaczynają ulegać awarii, jeśli nośność źródła zasilania jest zbyt mała lub podłączonych jest do niego wiele innych obciążeń.
Arduino jest zasilany osobną 9-woltową baterią przez stabilizator nominalnie zainstalowany na płycie.
Oczywiście „zoo” źródeł zasilania, z których niektóre trzeba zmienić, inne naładować, jest niewygodne, ale wystarczy na prototyp.
Moduł 2,4 GHz, jak opisano powyżej, jest zasilany przez Arduino poprzez specjalnie zaprojektowany adapter ze stabilizatorem. Więc działa bardziej stabilnie niż gdy jest zasilany przez sam stabilizator Arduino.
Wnioski z Arduino stosuje się w następujący sposób: 6 i 7 - sterowanie serwonapędami mechanizmu kierowniczego, 2 i 3 - manipulatora, 5 - urządzenie odwracania polaryzacji, 8 - PWM dla silników kolektorowych, 2, a także od 9 do 13 - wymiana informacji z 2,4 GHz moduł
Wszystko razem wygląda następująco:
Od strony laptopa wszystko jest dość proste: Arduino Nano, ten sam adapter ze stabilizatorem i ten sam moduł 2,4 GHz. Zasilany baterią 9 V. Korpus wykonany jest z włókna szklanego i części metalowych.
Oprogramowanie nie jest jeszcze gotowe, autor udostępni je, gdy zarówno oprogramowanie, jak i części sprzętu opuszczą etap prototypu. Jest napisany w C ++ za pomocą SDL i zapewnia trójwymiarowe wyświetlanie aktualnej pozycji manipulatora, przesuwanie platformy za pomocą poleceń z klawiszy strzałek, a manipulator za pomocą poleceń z joysticka i zmienianie prędkości za pomocą poleceń z koła na joysticku. Aby reakcja na polecenia z joysticka nie była zbyt ostra, zastosowano wygładzanie oprogramowania. Joystick przesyła dane o pozycji osi w zakresie 0 - 32767, są one programowo konwertowane na zakres 0 - 180 - w tym formacie akceptują polecenia serwo. Informacje są przesyłane w pakietach, z których każdy składa się z pięciu liczb całkowitych z danymi o wymaganych pozycjach wszystkich siłowników.
Kontrolując robota, użytkownik może jednocześnie podziwiać tak piękną rzecz:
Po wyjściu z etapu prototypu wszystko zostanie przeniesione z płyty tekturowej na płytkę drukowaną. Tranzystory kompozytowe dość się nagrzewają, przede wszystkim wymagają płytki drukowanej i dobrych radiatorów.
Fakt, że podczas przetwarzania włókna szklanego jest konieczne do ochrony rąk i narządów oddechowych, droiddexter był przekonany na podstawie własnego doświadczenia i nie będzie już dłużej pracował z tym materiałem bez osobistego wyposażenia ochronnego!
Wbijanie gwoździ jest lepsze przy dużej liczbie słabych uderzeń niż na odwrót. Wybierz moc wiertła w zależności od średnicy otworu i materiału - tak, potrzebujesz dwóch lub trzech wierteł, ale zaoszczędzisz więcej nerwów. Aby zapobiec poruszeniu się otworu, najpierw mocno dociśnij wiertło do punktu wiercenia, a dopiero potem włącz wiertło i stopniowo zwiększaj prędkość. Podczas pracy z narzędziami noś rękawice. Kiedy przykładasz siłę do śrubokręta, upewnij się, że jej żądło nie ześlizguje się na drugą rękę. Nie tnij niczego nożem do siebie, tylko z dala od ciebie. Nie należy zwierać zasilaczy.
A potem użyjesz dowolnego ze swoich domowych produktów bez bandaży, klejów i gipsu!