įdomus

Sukurkite „Kickass“ roboto ranką: puikus „Arduino“ projektas pradedantiesiems

„Arduino“ yra pigus, įdomus būdas kurti savo elektroniką. Pradėti taip pat gali būti baugu. Čia mes jums parodysime, kaip gauti „Arduino“ gruntą pradedant nuo pabaigos su žudiko projektu: statant saldaus roboto ranką.

Šiame vadove mes supažindinsime jus su Arduino naudojant roboto rankos projektą „meArm“ kaip įvairių įgūdžių vadovą. „MeArm“ yra atvirojo kodo rinkinys su visomis dalimis, kurių reikia norint sukurti mažą, Arduino varomą robotinę ranką. Galite užsisakyti gatavą rinkinį iš parduotuvių, tokių kaip „Hackaday“, arba atsisiųsti planus iš „Thingiverse“ ir patys juos iškirpti. Galite naudoti lazerinį pjaustytuvą, 3D spausdintuvą ar net išpjaustyti dalis iš medžio. Rinkiniai yra palyginti pigūs (gavau už maždaug 50 USD), todėl jie gana prieinami.

Kodėl robotas?

Išmokti bet kokius naujus įgūdžius visada yra iššūkis. „Arduino“ gali būti ypač bauginantis, nes jūs iš esmės mokote, kaip nuo nulio kurti visus elektroninius prietaisus. Tam reikia išmokti kelis naujus įgūdžius vienu metu: elektrą, lentų lentą, kodavimą, jutiklius, servo, nuotolinio valdymo pultelius, surinkimą ir dar daugiau.

Bet kurį iš šių įgūdžių gali būti sunku išmokti savarankiškai. Nors internete yra daugybė vadovėlių, svarbu turėti vieną bendrą tikslą, kurio galite siekti. Mes taip pat žinome, kad jūsų smegenys geriau mokosi, kai laikui bėgant paskirstote savo mokymąsi. Turėti tai, kuo džiaugiesi, negalėjo pakenkti.

Roboto rankos statyba yra ilgalaikis projektas, galintis patenkinti visus šiuos poreikius vienu metu. Aš asmeniškai bandžiau išmokti „Arduino“ projektus maždaug per pastaruosius devynis mėnesius ir per tą laiką roboto rankena buvo geriausia mokymosi patirtis, visų pirma todėl:

  • Tai yra išsami: sunku rasti pirmąjį projektą. Dar sunkiau rasti tą, kuris iš tikrųjų kažko išmokys. Galite gana lengvai sukurti LED grandinę, tačiau tada jūs turite tik LED grandinę. Išmokdami sukurti roboto ranką, jūs išmokysite, kaip nubrėžti grandinę, kaip suprogramuoti „Arduino“ ir kaip dirbti su judančiomis dalimis. Galų gale jūs turėsite tikrą fizinį dalyką, kuris padarys tai, ką jūs jį užprogramuojate. Ne tik koncepcijos įrodymo lemputė, kuri įsijungia paspaudus mygtuką.
  • Tai plečiama: jei 45 skirtingi „Iron Man“ kostiumai mus išmokė ko nors, tai visada galite patobulinti robotą. Šis roboto rankos rinkinys prasideda nuo keleto pagrindinių įgūdžių, tačiau jūs galite jį kurti naudodamiesi daugybe išplėtimų. Galite pridėti nuotolinio valdymo pultus (pvz., Infraraudonųjų spindulių ar „Bluetooth“) ir net išmokti išplėsti „Arduino“ galimybes papildomais skydais. Tiesiog paklauskite „Ką dar galiu priversti tai padaryti?“, Ir jūs galite rasti įvairių naujų įgūdžių, kurių reikia išmokti, nepradėjus naujo projekto nuo nulio.
  • Tai nuostabu: tikėtina, kad net jei taip ilgai skaitote, tikėtina, kad mintis turėti savo robotą jus jaudina. Robotai šaunūs. Jie taip pat gali jaustis futuristiški ir neprieinami. Jei mokymasis yra geresnis, kai jaudinatės, ko mokotės, tada sunku įveikti roboto ranką, kad įsiveržtumėte į Arduino pasaulį.

Visa tai sakant, tai nebūtinai reiškia, kad tai turėtų būti jūsų projektas. Gali būti! Bet jei jūs niekada nelietėte grandinės plokštės, galite ją naudoti lėtai. Negalvok apie roboto ranką kaip savo pirmąjį žingsnį. Pagalvokite apie tai kaip apie savo baigiamąjį egzaminą. Kai tik gausite gerą „Arduino“ pradedančiųjų rinkinį, turėtumėte išbandyti keletą pagrindinių dalykų, pavyzdžiui, įjungti šviesos diodą į duonos lentelę arba valdyti jį mygtuku, kad tik jį pakabintumėte. Vis dėlto tikriausiai galite praleisti „Love-O-Meter“ projektą.

Svarbiausia, kad viskas būtų „Google“ . Atminkite, kad tai yra ilgalaikis projektas. Mes neketiname jūsų apžvelgti kiekviename žingsnyje, tačiau parodysime jums reikalingus elementus, kad galėtumėte ten patekti. Nesitikėkite, kad penktadienį pradėsite be patirties, o iki sekmadienio baigsitės nuotoliniu būdu valdomu robotu. Šiame straipsnyje turėsime daugybę nuorodų į vadovus ir visiškai tikimės, kad jūs čia paliksite, kelias valandas laikysitės tų vadovų ir grįšite dar kartą. Pagalvokite apie tai ne taip kaip apie nuoseklų vadovą ir daugiau kaip apie žemėlapį. Jei pakeliui šiek tiek pasiklydote, nebijokite sustoti ir paprašykite nurodymų.

Ko jums reikės

Šis vadovas bus padalytas į du pagrindinius skyrius. Pirmiausia bus galima sukonstruoti ir eksploatuoti pagrindinę roboto ranką. Antrame parodomi keli pasirenkami projektai, kuriuos galite naudoti norėdami išplėsti jo galimybes. Norėdami patekti į pirmą skyrių, štai ko jums reikės:

  • „Arduino“ pradinis rinkinys: daugumoje „Arduino“ starterių rinkinių bus pagrindiniai komponentai, kurių jums reikės šiam projektui (kaip ir daugeliui kitų). Jums reikės „Arduino“ (naudosime „Uno R3“), įvairaus ilgio laido, USB laido, kad prisijungtumėte prie kompiuterio, ir lentos, bei potenciometro, kuris vėliau gali būti naudojamas kaip rankenėlė valdyti jūsų robotą vėliau apie. „Adafruit“ čia yra keletas pradinių rinkinių, skirtų įvairiems kainų diapazonams. Į šį rinkinį visų pirma įeina viskas, kas aukščiau išvardinta už 65 USD. Vėliau jums taip pat gali prireikti 470uf kondensatoriaus, kurį pigiau galite pasiimti „RadioShack“.
  • „MeArm“ rinkinys: paprastumo sumetimais čia galite nusipirkti visą komplektą. Tai apima viską, ko reikia pačiai rankai pastatyti. Jei norite, galite čia atsisiųsti planus ir patys juos pasidaryti. Planuose reikalaujama labai tikslių dydžių, todėl naudokite šią parinktį tik tada, jei turite prieigą prie įrankių, kurie gali tinkamai iškirpti (arba 3D spausdinti) gabalus.
  • „Arduino IDE“: IDE (arba integruota kūrimo aplinka) yra programa, kurią naudosite rašydami ir įkeldami programinę įrangą, vadinamą „eskizais“, savo „Arduino“. Čia galite atsisiųsti oficialų „Arduino IDE“. Asmeniškai patyręs atradau, kad anksčiau apimtas „CodeBender“ yra puiki, naršyklės pagrindu sukurta alternatyva, sauganti eskizus internete, kad būtų galima lengvai prieiti.

Tai padės jums pradėti ir apims pagrindus. Taip pat labai daug ką pirkti vienu metu, todėl nesijauskite blogai, jei nenorite eiti toliau. Laikui bėgant, savo arsenale galite pridėti daugiau įrankių ir įrangos.

Ką reiškia šis projektas

Mes manysime, kad viską įsigijote pirmiau pateiktame skyriuje pateiktame pirmame sąraše su brūkšneliais ir esate pasirengęs sudėti savo robotą. Mes nedetalizuosime kiekvieno žingsnio, kai tai jau daro kiti, daugiau oficialūs vadovai, tačiau mes pateiksime jums informaciją apie skirtingus projekto etapus. Galite vartoti tai bet kokiu tempu, kuris jums tinka, tačiau mes jį suskaidysime į dalis, kurias galite išspręsti per kelis savaitgalius.

Pirmasis etapas: Statyba

Ką tai reiškia: Šiame etape jūs ketinate surinkti savo roboto ranką. Tai dar nieko nepadarys, bet atrodys šauniai. Komplektą teikianti įmonė čia pateikia išsamias instrukcijas. Jūsų rinkinyje turėtų būti įvairių plastikinių detalių rinkinys, kai kurie varžtai ir keturios servos. Jei niekada anksčiau nenaudojote servo, tai yra mažas, mažos galios variklis, kuris sustiprins jūsų roboto judėjimą. Šiame komplekte yra vienas pagrindas, du - abiejose rankos pusėse, o vienas - griebtuve. Jei kada nors sukūrėte IKEA baldą, tai neturėtų būti per daug sudėtinga. Tiesiog tiksliai vykdykite instrukcijas. Robotas yra subtilesnis nei jūsų kavos staliukas, o per didelis varžto priveržimas arba netinkamo gabalo panaudojimas gali sukelti galvos skausmą. Laimei, aukščiau pateiktos instrukcijos yra labai išsamios ir pakartotinai įspės jus, kad galėtumėte padaryti tai, kas jus sujauktų, taigi esate gerose rankose.

Ką jūs išmoksite: Asmeniškai tai yra mano mėgstamiausia dalis, nes jūs išmokstate tai, ko dauguma projekto vadovėlių nepaiso:. Daugelis projektų parodo jums koncepciją, kai ji pritvirtinta prie lentos, bet niekada neperkelkite jos prie kažko tikro. Čia sužinosite, kaip pritvirtinti servas prie darbinių dalių prie gatavo projekto. Taip pat išmoksite subtilaus meno, dirbant su mažytėmis judančiomis dalimis, meno.

Reikalingas laikas: Statybos dalis čia gali būti padaryta per kelias valandas. Vis dėlto patariu leisti jūsų darbui truputį pasinerti. Jei niekada anksčiau nebendradarbiavote su robotika, tai yra tinkamas laikas ištirti, kaip buvo sudėtas jūsų robotas, kaip jis gali judėti, ir pradėti galvoti apie tai, kaip galbūt vėliau sumontuoti „Arduino“. Kitas žingsnis gali tapti sudėtingas, todėl neskubėkite į jį. Galite rankiniu būdu pajudinti savo roboto rankos dalis, kad galėtumėte su ja žaisti. Vis dėlto nereikia per daug jėgos, nes galite sugadinti servas.

Antrasis etapas: lenktynių lenta

Ką tai reiškia: Kitas žingsnis yra prijungti vieną iš savo servų prie savo Arduino. Jūs tai padarysite naudodami lentą. Duonkepis yra paprastas įrankis, leidžiantis modeliuoti elektronines grandines prieš jas visiškai surenkant, nereikia litavimo. „Adafruit“ čia pateikia puikų vadovėlį, kuris paaiškins jus, kaip sujungti savo servo jungtį tiesiai prie Arduino, taip pat pridės potenciometrą vėlesniais etapais, kurį galėsite naudoti kaip rankenėlę rankiniu būdu valdyti judesį.

Jei ta pastraipa buvo šiek tiek stulbinanti, tai dabar yra tinkamas laikas sukurti atsarginę kopiją ir sužinoti, kaip veikia lentų lentos. „Sparkfun“ čia yra puikus vadovas, kuriame paaiškinta, kaip naudoti duonos lentelę ir ką su ja galite padaryti. „Tutsplus“ yra puiki instrukcija, kaip prijungti šviesos diodą prie maitinimo šaltinio ir pridėti mygtuką. Skirkite laiko tai surinkti ir suprasti ką tik surinktą grandinę. Suvokę, kaip elektra teka per paprastą grandinę, turėtumėte būti pasirengę prijungti vieną iš savo roboto serbų. Remiantis asmenine patirtimi, ši dalis gali atrodyti bauginanti. Vis dėlto nesunku surinkti dalis ir vykdyti instrukcijas. Suprasti, kaip visa tai veikia, yra sunki dalis, tačiau tam tiesiog reikia laiko.

Ką sužinosite: „ Breadboarding“ yra daugumos mėgėjų elektronikos prototipų kūrimo pagrindas. Jei atlikote visus aukščiau pateiktus vadovus, sužinosite, kaip prijungti šviesos diodus, mygtukus, rezistorius, potenciometrus ir servo generatorius prie maitinimo šaltinio arba „Arduino“. Turėdami tik tuos komponentus, jūs jau galite padaryti daug linksmų dalykų. Suradę pagrindus, galėsite lengviau jais remtis sužinoję apie įvairių tipų komponentus, kaip jie veikia ir kaip juos integruoti į savo projektus (plačiau apie kai kuriuos būdus tai padaryti toliau pateiktame išplėtimo skyriuje).

Reikalingas laikas: jei jau esate susipažinęs su lentos lentele, servo prijungimas turėtų užtrukti maždaug penkias minutes., Jei niekada anksčiau nebuvote palietęs elektronikos, duokite sau dieną ar dvi perskaityti aukščiau pateiktus vadovus, pasivaikščioti įvairiomis grandinėmis ir pasijusti, kaip jos veikia. Aš net patarčiau skirti savaitę išmoktų pamokų apdorojimui. „Breadboarding“ grandinės yra paprastos, tačiau jas suvokti gali būti sunku. Ir tai nėra kažkas, ko norite skubėti, ypač turint omenyje, koks sudėtingas gali būti kitas skyrius.

Trečias etapas: programavimas

Ką tai reiškia: Kai viską susitvarkysite, pats laikas tai įjungti. Tam jums reikės turėti „Arduino IDE“ sąranką ir prijungti prie plokštės. Jei norite naudoti „CodeBender“ kaip ir aš, čia galite vadovautis Darbo pradžios vadovu. Arba galite sekti Adafruit oficialiojo IDE vadovą čia.

Kai jūsų aplinka bus sukurta, jūs taip pat pradėsite programuoti dalyką. „Adafruit“ vadove yra paprastas servo eskizas, kurį galite naudoti norėdami priversti robotą judėti. Aš patarčiau tam naudoti pagrindinį servo elementą (tą, kuris yra apačioje), nes tai vienintelis jūsų robotas, judantis visu 180 laipsnių kampu. Pabandžius šį eskizą su kitomis servomis, jūs galite sugadinti kai kurias kitas servas, priversdami jas peržengti savo fizines ribas. Tačiau supratę, kaip šis eskizas veikia, galite pabandyti jį modifikuoti, kad jis veiktų kartu su kitais!

Ką jūs išmoksite: tai yra etapas, kai viskas susideda. Šiek tiek sužinosite apie tai, kaip veikia „servo“ judėjimas ir kaip suprogramuoti „Arduino“. Jei niekada anksčiau nesutikote programuoti, galite mesti nurašymo eskizą į IDE ir jis veiks, tačiau patarčiau perskaityti kai kuriuos ankstesnius mūsų vadovus, kaip išmokti koduoti. Arduino kalba dalijasi daugybe sintaksės su C / C ++ ir Java, taigi, jei turite su jais patirties, turėtumėte jaustis patogiai. Čia taip pat galite patikrinti „Arduino“ nuorodų biblioteką.

Reikalingas laikas: Net jei turite tam tikrą programavimo patirtį, patarčiau dar vieną savaitgalį išmokti nustatyti Arduino IDE. Išmokti koduoti yra visą gyvenimą trunkantis įgūdis, todėl nebijokite keletą savaičių dirbti šiame etape. Galite remtis tuo, pateikdami rankenėlės eskizą „Adafruit“, kuris leis rankiniu būdu valdyti robotą. Nebijokite suglumti. Šiame etape taip pat galite eksperimentuoti su kai kuriomis pagrindinėmis logikos struktūromis.

Sveikiname! Jūs ką tik sukūrėte robotą

Jei jūs tai padarėte per visa tai, tada jūs tiesiog išmokote daugybę įgūdžių viename ilgame projekte. Kai pirmą kartą sukūriau šį robotą, manau, kad jis buvo stebėtinai paprastas, nepaisant to, kad tai įvadas į daugybę sudėtingų temų. Tačiau kai tik tai padarysite iki galo, dauguma elektronikos projektų, tokių kaip tokie, kokius mes reguliariai demonstruojame, nebeatrodo tokie baisūs.

Nuo čia galite pradėti plėsti tai, ką turite. Jei jaučiate, kad vos nepajutote to, išbandykite paprastus papildymus, pavyzdžiui, pridėkite šviesos diodą, kuris parodytų, kada variklis sukasi, arba mygtuką, norėdami įjungti ir išjungti judesį. Truputį pažaisk su programine įranga ir pažiūrėk, kaip ji reaguoja. Jei įsukote kokią nors programinę įrangą ir pakeisite servą, internetu galėsite užsisakyti nepaprastai pigių pakaitalų.

Remkitės savo žiniomis naudodamiesi šiais plėtros projektais

Jūs sukūrėte robotą. Kas dabar? Na, darant prielaidą, kad tai netapo jautriu ir bandė nužudyti žmoniją, yra keletas projektų, kuriuos galite tęsti ir kurie gali remtis jūsų esamu projektu po vieną gabalą. Mes nenagrinėsime kiekvienos detalės, tačiau pateiksime keletą nuorodų, kad galėtumėte pradėti:

Valdykite kelis „Servos“ vienu metu

Savo konstrukcijai aš užsisakiau šį mikrovaldiklį, kuris gali valdyti iki šešiolikos servo bankomatų (kuris tiems, kurie skaičiuoja namuose, galėtų pridėti iki keturių „meArm“ robotų ... mielas). Komplektas nėra iš anksto surinktas, vadinasi, jam prireiks šiek tiek litavimo darbų. Galite gauti ir kitų iš anksto surinktų valdiklių, tokių kaip šis, tačiau daugelis kainuoja daugiau ir daro mažiau. Asmeniškai manau, kad 15 USD valdiklis yra tinkamas būdas mokytis litavimo, nerizikuojant per daug, jei jį sugadinsite, tačiau jei nenorite pasinaudoti šia proga, atlikite praktiką pirmiausia suklijuodami porą laidų. Čia pateikiami keli vadovai, kurie gali padėti jums sužinoti apie procesą:

  • „Adafruit“ 16 kanalų servovariklis su „Arduino“
  • „Adafruit“ vadovas, skirtas puikiam litavimui
  • Kaip veikia „Servos“?

Pridėkite infraraudonųjų spindulių nuotolinio valdymo pultą

Infraraudonųjų spindulių (IR) nuotolinio valdymo pultai yra apgaulingai paprasti (ir gali būti patogus priedas prie beveik bet kokio Arduino projekto). Viskas ko jums reikia yra jutiklis ir nuotolinio valdymo pultas. Nuotolinio valdymo pultas nusiųs kodus į jūsų Arduino, kuriuos galėsite panaudoti komandoms suaktyvinti. Tokiu atveju jūs galite užprogramuoti robotą pradėti judėti, nustoti judėti arba eiti į tam tikrą iš anksto užprogramuotą padėtį. Čia jau yra nemažai puikaus kodo, kurį galite naudoti savo projektuose. Pramogos dėka jūs netgi skaitote kodus savo televizoriaus nuotolinio valdymo pulte, jei norite, tarkime, priversti robotą atgyjant bet kada, kai kas nors pakeičia kanalą. Štai keli šaltiniai, kurių jums reikės norint pradėti:

  • Kaip naudotis IR nuotolinio valdymo pultais su Arduino
  • „Arduino“ infraraudonųjų spindulių nuotolinio mokymo programa
  • „shirriff“ / „Arduino-IRremote“ biblioteka

Norėdami valdyti savo mirties mašiną, naudokite „Wii Nunchuk“

Gerai, kad norite iš tikrųjų išprotėti? Peržiūrėkite aukščiau pateiktą vaizdo įrašą, kuriame pavaizduota roboto rankena - tas pats modelis, kurį sukūrėte! - valdomas „Wii Nunchuk“. Jis naudoja šį „breakout“ adapterį (kurį galite tiesiogiai prijungti „nunchuk“) ir suteikia visišką vairasvirtės valdymą, o tai reiškia, kad galite priversti jį judėti bet kuria norima kryptimi, kaip futuristinė lėlė. Jei pasiekėte tą vietą, kur esate pasirengęs imtis šio projekto naudodamiesi šiuo vadovu, tikriausiai jau grįžote dešimtą kartą, todėl laukiame vėl. Tai yra pažangiausias priedas, kurį įtraukėme į šį straipsnį, todėl nesijauskite blogai, jei tai šiek tiek virš jūsų galvos. Vis dėlto tai tikrai šaunu. Čia yra keletas šaltinių tolesniam skaitymui:

  • „Phenoptix meArm“ vairasvirtės valdymas naudojant atvirkštinę kinetiką
  • „Wii Nunchuk Breakout Adapter“
  • Phenoptix meArm atvirkštinės kinematikos kontrolės biblioteka

Kaip jūs galite pasakyti, roboto rankos projektas apima daugybę koncepcijų ir įgūdžių Arduino įsilaužimo scenoje. Jei galite tai padaryti per šį projektą nesivargindami ar nepasidavę, tikriausiai galite susidoroti su dauguma Arduino projektų, kuriuos demonstruojame reguliariai. Pradėti gali atrodyti bauginanti, bet jei jūs pridedate savo žinias ir patirtį po gabalą, galite sukurti ką nors nuostabaus.

Atviras