Come costruire il robot più semplice del mondo

La robotica è un campo intimidatorio . Per essere veramente bravi, si deve possedere una comprensione superiore alla media di fisica, informatica, ingegneria meccanica, ingegneria elettrica, ingegneria dei sistemi e matematica avanzata. Ma cosa succede se hai solo alcune, o peggio ancora nessuna, di quelle conoscenze e vuoi ancora conoscere il campo? Bene, dobbiamo cominciare da qualche parte e questa guida è progettata per demistificare la robotica insegnando a chiunque abbia anche una modesta capacità di usare strumenti manuali per costruire il proprio robot incredibilmente semplice.

Il robot che costruirai qui è un robot nel senso più semplice. Si muoverà e reagirà agli ostacoli nel suo ambiente, invertendo i motori e circumnavigandoli quando necessario da solo. Probabilmente non dovrai automatizzare alcuna linea industriale o esplorare crateri lunari solo perché hai costruito il robot più semplice del mondo, ma è una buona introduzione al campo della robotica e un progetto divertente per una sera dopo il lavoro o un pomeriggio del fine settimana . All-in, costa circa 50 dollari da costruire e il divertimento vale l'investimento.

Questo robot è modulare e ti darà un punto di partenza da cui puoi modificare la tua macchina per eseguire attività più complesse o progettare il tuo prossimo robot con qualche obiettivo in mente. Se hai figli, potresti volerli coinvolgere in questo progetto. Se riscontri problemi seguendo i passaggi indicati nella guida, desideri assistenza per personalizzare il tuo robot per un comportamento più complesso, oppure desideri commissionare o costruire una macchina che esca notevolmente dallo scopo di questo articolo, inviami un messaggio. Sono sempre felice di discutere idee e aiutare le persone a costruire le macchine dei loro sogni per una varietà di applicazioni.

Passaggio 1: ottenere insieme gli strumenti e i materiali necessari

Bene, ho capito. Vuoi costruire qualcosa.

Questa guida originariamente includeva collegamenti a strumenti e parti su un popolare sito di shopping online per semplificare l'ordine di tutto il necessario per iniziare. Ho avuto dei problemi con i termini di servizio di quel sito. Al fine di porre rimedio a tali problemi, ho invece pubblicato i link qui .

Detto questo, se hai cose simili in giro per casa o preferisci personalizzare la tua macchina un po 'di più, puoi comunque costruire qualcosa di eccezionale usando parti diverse rispetto a quelle esatte che collego e probabilmente risparmierai un po' di soldi se salvi le parti da elettronica rotta o negozi in eccedenza. Questa guida è progettata per essere remixata e sono felice di rispondere a qualsiasi domanda sull'utilizzo di parti diverse da quelle che consiglio direttamente.


Strumenti necessari

Cacciavite - per il montaggio del kit del telaio del robot se utilizzato. Il kit utilizza anche dadi, quindi possono essere utili anche pinze o chiavi a bussola, ma puoi cavartela usando le dita e / o le pinze ad ago.

Pinze ad ago, pinze o pinzette

Spelafili (puoi sostituire le forbici, ma potresti finire per odiare te stesso)

Saldatore (opzionale / alcune abilità richieste)

Saldatura (opzionale / saldatore e capacità richiesta)

Pistola per colla a caldo

Più leggero (Prendi un bic più leggero se stai usando il termoretraibile ma non hai una pistola termica. Questa è un'opzione considerevolmente meno costosa se non hai mai usato un tubo termorestringente prima e vuoi provarlo senza impegnarti in nuovi strumenti )

I prezzi dei pezzi necessari sono approssimativi

1x - 400 taglierini a cravatta - $ 6

1x - Kit telaio robot a 2 ruote motrici - $ 20

2x - SPDT Microlever Switch - $ 10

1x - Jumper maschio a maschio porta confezione da 40 - $ 5

1x - 4 porta batterie AA - $ 6, 50

4x - batterie AA - $ 3, 50

1x - Interruttore di alimentazione (opzionale - per contenere i costi, spiegherò come fare a meno di questo nella guida) - $ 2

2x - Graffette per prolungare baffi

Da 1 a 3 pollici di tubo termorestringente per rendere i baffi più ordinati (opzionale)

Passaggio 2: assemblare il telaio

Uno chassis è lo "scheletro" che tiene insieme un robot. Per il robot più semplice del mio mondo, ho acquistato il kit telaio a cui ero collegato nell'ultimo passaggio e l'ho assemblato secondo le istruzioni del produttore. Ci sono alcune diverse configurazioni nel manuale e raccomando le due ruote, una con ruota- mostrata sopra.

In alternativa, è possibile progettare il proprio telaio, purché soddisfi i seguenti criteri:

  • Trasmissione differenziale (una ruota per lato, entrambe le ruote sono parallele l'una rispetto all'altra rispetto al punto in cui toccano il suolo ma possono essere incurvate o sganciate)
  • La breadboard deve adattarsi al robot.
  • Il pacco batteria deve adattarsi allo spazio delle foglie del robot per i baffi dell'interruttore a micro leva
  • Probabilmente dovrebbe essere lasciato spazio aggiuntivo per un Arduino o un altro microcontrollore se si desidera utilizzarlo come piattaforma per progetti robotici più avanzati che vanno avanti.
  • Lasciare spazio per un interruttore di alimentazione, se in uso.

Passaggio 3: costruisci e monta i baffi

Il robot più semplice del mondo utilizza 2 microinterruttori come vibratori per far sapere al robot quando sta guidando qualcosa sulla sua sinistra o destra e invertire il motore sul lato opposto per allontanarsi dall'ostacolo.

Costruisci i sensori Whisker (fallo due volte)

Piega una graffetta per formare un baffo curvo

Colla a caldo il baffo all'estremità del microinterruttore a leva, sovrapponendosi al braccio della leva e facendo attenzione a non bloccare o inceppare l'azione degli interruttori.

Rafforzare la connessione tra la graffetta e l'interruttore aggiungendo nastro o tubo termorestringente sulla colla a caldo. Se stai usando un tubo termorestringente, dovrai attivarlo tenendo un accendino (in modo mobile) sotto di esso. È importante mantenere l'accendino in movimento perché se lo si tiene in uno spazio troppo a lungo si potrebbe bruciare o fondere il tubo e / o l'alloggiamento in plastica dell'interruttore.


Aggiungi cavi agli switch

Tagliare un'estremità di un ponticello e rimuovere circa mezzo pollice di isolamento dall'estremità tagliata, esponendo il rame nudo. Fallo sei volte, poiché ogni interruttore richiederà 3 di questi cavi. Non preoccuparti se sbagli e tagli un po 'di filo invece di spogliarlo. Dovresti avere un sacco di jumper extra se hai acquistato il pacchetto da 40 che ho collegato.

Infilare il filo spelato attraverso il foro su un terminale sull'interruttore e avvolgerlo indietro, quindi ruotarlo fino a quando non è aderente. Se hai un saldatore e sai come usarlo, consiglierei di saldare su questa connessione come ho fatto io. Fallo per tutti e 3 i terminali su entrambi gli interruttori.

Montare i baffi

Volete avere un baffo per percepire gli ostacoli a sinistra e un altro baffo per la destra. Puoi sovrapporli come ho fatto io o puoi scegliere di non sovrapporli (questo è meno confuso, ma con il potenziale per un punto cieco che potrebbe bloccare il tuo robot se guida in un angolo o qualcosa che è più stretto dello spazio tra i baffi). Se sovrapponi i baffi, assicurati di mettere un distanziatore di qualche tipo sotto uno in modo che non si sfreghino l'uno contro l'altro: ho usato 2 dadi M8 che ho incollato in posizione.

Tieni presente che qualsiasi lato della parte anteriore del robot su cui è posizionata la parte del baffo che viene toccato è opposto al lato del motore, dovrebbe invertire in caso di colpo. Gioca con le posizioni dei baffi finché non sei soddisfatto di loro e incollali a caldo sul telaio.

Passaggio 4: montare la breadboard

Usa colla a caldo o nastro biadesivo per montare la breadboard all'incirca al centro del telaio. Tutto viene collegato tramite la breadboard, quindi è importante che tutti i cavi possano raggiungerlo. Da quando ho montato i miei baffi piuttosto lontano, ho rimosso una delle intestazioni sulla mia breadboard per adattarla. Potresti anche montarlo sopra l'incantatore usando un distanziatore se preferisci mantenere entrambe le intestazioni e stai affrontando un problema immobiliare simile.

Passaggio 5: modificare e montare il portabatteria

Modifica il portabatteria

Dovrai aggiungere un "tocco" di alimentazione al portabatteria per semplificare il cablaggio per invertire il robot. Per fare ciò, tagliare un'estremità di un ponticello e rimuovere circa mezzo pollice di isolamento dall'estremità tagliata, esponendo il rame nudo. Ruota il rame esposto attorno al pezzo di metallo nel portabatteria che collega le due batterie centrali tra loro. Saldalo sul posto se sai come fare.

Montare il portabatteria

Colla o nastro biadesivo il portabatteria in posizione. Il portabatteria può essere montato sul lato inferiore del robot o accanto alla breadboard a seconda della quantità di spazio disponibile disponibile sul telaio e della lunghezza dei cavi che escono dal pacco, nonché della posizione preferita. Ho incollato il mio sul lato inferiore dei motori in modo da avere spazio per montare un microcontrollore sul lato superiore in seguito. Se usi una posizione di montaggio simile, assicurati che non blocchi le ruote dal contatto con il pavimento e sappi che renderà più difficile la sostituzione dei motori in futuro se uno di essi si rompe o desideri cambiare il design.

Passaggio 6: montare l'interruttore di alimentazione se si utilizza uno

Incolla l'interruttore di alimentazione da qualche parte dove puoi facilmente raggiungerlo e non verrà urtato dal normale funzionamento del robot. Assicurati che ci sia abbastanza lunghezza sui fili per raggiungere la breadboard.

Se non si utilizza un interruttore, è possibile utilizzare uno dei jumper maschio-maschio come "collegamento rimovibile". Il collegamento rimovibile funziona collegando e scollegando il ponticello in cui l'interruttore sarebbe collegato sulla breadboard per accendere e spegnere il robot.

Passaggio 7: cablarlo

A cosa serve la breadboard?

La breadboard che hai montato in precedenza è un buon modo per formare connessioni elettriche se vuoi poterle cambiare in seguito. Le breadboard sono comunemente utilizzate per testare i circuiti prima di collegarli a perfboard o circuiti stampati. Le breadboard sono costituite da binari che formano connessioni come mostrato nell'immagine.


Come posso collegare la breadboard?

Per fare in modo che il robot superi gli ostacoli, cablare la breadboard come indicato nelle foto o in modo elettricamente equivalente. Non includerò qui uno schema tradizionale poiché questa guida è rivolta ai principianti, ma posso ottenere richieste sufficienti nei commenti.

Modificando il cablaggio del robot, è possibile modificarne il comportamento. Se ricevo abbastanza richieste, posso provare ad aggiungere alcuni modi diversi per collegare il robot più semplice del mondo a comportamenti diversi.

Passaggio 8: accenderlo e risolvere eventuali problemi

Dagli un po 'di succo

Inserire le batterie e accendere l'interruttore di alimentazione se ne si utilizza uno. Se non si utilizza un interruttore di alimentazione, posizionare uno dei cavi jumper in cui l'interruttore è collegato nell'ultimo passaggio, trattando entrambe le estremità del jumper (ovvero il collegamento rimovibile) come uno dei due fili che fuoriescono dall'interruttore. Collegando e scollegando questo cavo, è possibile aggirare utilizzando un interruttore reale. Assicurati solo di collegarlo nei posti giusti.

Risoluzione dei problemi

Ecco alcuni suggerimenti per riparare il tuo robot se non funziona come dovrebbe.

  • Se il robot decolla immediatamente al contrario, scambia i fili rosso e nero da ciascuno dei motori.
  • Se il robot gira in posizione, scambia i fili rosso e nero sul lato che va al contrario (a sinistra se in senso antiorario, a destra se in senso orario).
  • A questo punto, il tuo robot dovrebbe correre attorno a una scrivania o un pavimento piano e urtare gli ostacoli sul suo cammino.
  • Se i baffi del tuo robot si bloccano sulle cose, prova a piegarle verso l'interno o a tagliarle più corte per renderle più difficili da afferrare.
  • Se hai un problema e non riesci a capire come risolverlo, inviami un messaggio e sarò felice di aiutarti quando avrò tempo libero.

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