Nach der ersten Lektion (Wie man einen Roboter baut - Einführung) haben Sie nun Grundkenntnisse darüber, was ein Arduino-Roboter ist, was Sie zum Bauen eines Roboters benötigen und wie Sie die Werkzeuge verwenden. Jetzt ist es Zeit zu machen!
In diesem zweiten Tutorial lernen Sie, einen grundlegenden Arduino-Roboter zu bauen. Damit dieses Tutorial einfach zu befolgen ist, wird hier als Beispiel ein Arduino Robot Kit (Pirat: 4WD Arduino Mobile Robot Kit mit Bluetooth 4.0) verwendet.
Unterrichtsmenü:
Lektion 1: Einführung
Lektion 2: Erstellen Sie einen einfachen Arduino Robo
Lektion 3: Erstellen Sie einen Line Tracking-Arduino-Roboter
Lektion 4: Bauen Sie einen Arduino-Roboter, der Hindernisse ausweichen kann
Lektion 5: Bauen Sie einen Arduino-Roboter mit Licht- und Soundeffekten
Lektion 6: Erstellen Sie einen Arduino-Roboter, der die Umgebung überwachen kann
Lektion 7: Bauen Sie einen Bluetooth-gesteuerten Arduino-Roboter
Montageanleitungen
SCHRITT 1: Bauen Sie Ihren eigenen Motor zusammen
Suchen Sie in Ihrem Teilebeutel nach acht langen Schrauben. Diese dienen zur Fixierung und Sicherung der Motoren. Platzieren Sie die Motoren in der richtigen Ausrichtung und schrauben Sie sie wie in der Abbildung unten gezeigt fest.
Bitte beachten Sie, dass auch Unterlegscheiben und Dichtungen im Teilebeutel enthalten sind. Unterlegscheiben können verwendet werden, um die Reibung zu erhöhen und die Motoren an ihrem Platz zu befestigen. Die Dichtungen verhindern, dass sich die Schraubenmuttern aufgrund von Bewegungen und Kollisionen Ihres Roboters lösen und abfallen.
Zubehör:
Schritt 1:
SCHRITT 2: Löten der Kabel
Nehmen Sie die schwarzen und roten Drähte aus dem Teilebeutel. Schließen Sie an jeden Motor (insgesamt 4 Motoren) ein schwarzes und ein rotes Kabel (15 cm lang) an. Verwenden Sie dann Ihren Abisolierer, um die Isolierung an beiden Enden der Drähte abzuisolieren (achten Sie darauf, dass Sie nicht zu viel abisolieren - siehe Abbildungen unten). Löten Sie anschließend die Drähte auf die Stifte, die an den Motoren befestigt sind. Wiederholen Sie den Lötvorgang für alle vier Motoren.
HINWEIS: Achten Sie beim Löten auf die richtige Position der roten und schwarzen Drähte. Bitte konsultieren Sie die folgenden Fotos für Details.
Schritt 2:
SCHRITT 3: Bauen Sie den Romeo BLE-Controller zusammen
Suchen Sie in Ihrem Teilebeutel nach drei Kupferstützen. Diese 1 cm langen Halterungen dienen zur Befestigung der Romeo-Steuerplatine. Wie in der folgenden Abbildung gezeigt, befinden sich drei Löcher in der Controller-Platine. Setzen Sie die drei Kupferstützen in die Löcher ein und befestigen Sie sie mit den entsprechenden Schrauben.
Schritt 3:
SCHRITT 4: Bauen Sie den Batteriekasten zusammen
Nehmen Sie zwei Senkschrauben heraus (die Köpfe sind flach). Befolgen Sie dann die Schritte in der Abbildung unten und befestigen Sie die Batterie an der Fahrzeugbasis.
Schritt 4:
SCHRITT 5: Herstellen des Netzschalters
Batterien sind das Lebenselixier von Robotern. Um den Stromverbrauch zu steuern, müssen wir einen Netzschalter verwenden: Der Schalter schaltet den Strom aus, wenn er nicht verwendet wird, wodurch Strom und Batterielebensdauer erhalten bleiben. Beachten Sie das folgende Bild, bevor Sie den Netzschalter montieren und installieren.
Bitte achten Sie bei der Montage des Schalters auf die Reihenfolge der Dichtungen und Schraubenmuttern.
Schritt 5:
Nach dem Zusammenbau des Schalters möchten wir mit dem Löten der Drähte beginnen. Nehmen Sie etwas von dem verbleibenden Draht, den Sie zuvor übrig hatten. Die Kabel an beiden Enden abisolieren, so dass die Innenseite des Kabels frei liegt (der gleiche Vorgang wie bei den Motoren zuvor). Wir wollen das freiliegende Ende der Drähte an die Stifte des Schalters löten. Beim Löten ist es sehr wichtig, dass wir die Position der Stifte des Schalters notieren.
Schritt 6:
Lassen Sie uns dies Schritt für Schritt tun.
a) Schließen Sie den Schalter an das Ladegerät an. Achten Sie auf die genaue Position beider Teile.
Schritt 7:
b) Löten Sie die roten Kabel, die den Schalter mit dem Ladegerät verbinden, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
Schritt 8:
Hier ist ein weiteres Bild, um die Dinge klarer zu machen.
c) Nehmen Sie zum Schluss ein rotes und ein schwarzes Kabel. Schließen Sie ein Ende eines Kabels an den Minuspol des Ladegeräts und ein Ende des anderen Kabels an den Pluspol des Ladegeräts an. Schließen Sie dann die anderen Enden beider Kabel an den Romeo BLE-Controller an.
Schritt 9:
c) Nehmen Sie zum Schluss ein rotes und ein schwarzes Kabel. Schließen Sie ein Ende eines Kabels an den Minuspol des Ladegeräts und ein Ende des anderen Kabels an den Pluspol des Ladegeräts an. Schließen Sie dann die anderen Enden beider Kabel an den Romeo BLE-Controller an.
Schritt 10:
Wenn Sie sich dieses vergrößerte Bild ansehen, erhalten Sie eine bessere Vorstellung davon, wie die Drähte angeschlossen werden sollten. Überprüfen Sie nach dem Löten, ob die Verkabelung zwischen Akku und Romeo-Controller von Anfang bis Ende übereinstimmt und mit den obigen Abbildungen übereinstimmt.
SCHRITT 6: Montieren Sie die Fahrzeugbasis
Befestigen Sie die Seitenbleche mit acht M3x6mm-Schrauben an den vorderen und hinteren Stoßstangenblechen, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.
HINWEIS: Wenn Sie die Schrauben während dieses Schritts festziehen, stellen Sie sicher, dass Sie die Schrauben zuerst nicht vollständig festziehen. Auf diese Weise können Sie die obere Platte in späteren Schritten leicht abnehmen, falls Sie Anpassungen vornehmen müssen.
Schritt 11:
Befestigen Sie dann die Grundplatte wieder an der Karosserie des Fahrzeugs, wie in der Abbildung unten gezeigt.
Schritt 12:
** So sollte die Fahrzeugbasis nach dem Zusammenbau aussehen - denken Sie daran, den Akku einzubauen!
SCHRITT 7: Verbinden Sie die Motoren mit der Mikrocontroller-Platine
Nun müssen wir die Motoren mit der Mikrocontrollerplatine verbinden. Befolgen Sie sorgfältig die folgende Abbildung: Die roten und schwarzen Drähte des linken Motors sollten in M2 eingelötet werden. Die roten und schwarzen Drähte des rechten Motors sollten an M1 angelötet werden. Achten Sie besonders auf das Akkupack: Das schwarze Kabel sollte an den mit GND bezeichneten Kabelanschluss gelötet werden, während das rote Kabel an den mit VND bezeichneten Kabelanschluss gelötet werden sollte. Lösen und ziehen Sie die Kabelanschlüsse mit Ihrem Schraubendreher fest. Stellen Sie sicher, dass diese Anschlüsse nach dem Einführen der Kabel gut befestigt sind.
HINWEIS: Stellen Sie sicher, dass die Drähte eines Motors (d. H. Des linken Motors) in den Motoranschluss eingelötet sind. (d. h. der M2-Anschluss in der folgenden Abbildung - Löten Sie nicht die Drähte eines Motors in zwei separate Anschlüsse.)
Schritt 13:
Nachdem Sie die Motorkabel an die Mikrocontroller-Platine gelötet haben, können Sie die obere Platte an der Fahrzeugbasis befestigen.
Bevor wir die obere Platte anbringen, haben Sie die Möglichkeit, eine Sensorplatte anzubringen (siehe Abbildung unten). Wenn Sie noch keine Sensoren verwenden möchten, können Sie diesen zusätzlichen Schritt überspringen.
Schritt 14:
Nach dem Anbringen der Oberseite der Plattform sollte Ihre Roboterplattform der Abbildung unten ähneln.
Schritt 15:
SCHRITT 8: Befestigen Sie eine zusätzliche Ebene an Ihrem Roboter
Suchen Sie die vier Löcher in der oberen Platte der Basis. Schrauben Sie die vier M3x60mm Kupferabstandshalter ein und befestigen Sie die zusätzliche obere Platte wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Befestigen Sie die Platte mit M3x6mm Schrauben an den Kupferabstandshaltern.
Schritt 16:
Werfen Sie ein paar Räder auf Ihre Roboterplattform und lassen Sie sie los!
Schritt 17:
CODIEREN
Nach dem Zusammenbau ist es Zeit, Code auf den Mikrocontroller hochzuladen und Ihren Arduino-Roboter in Bewegung zu setzen. Der Roboter verfügt über alle Komponenten zum Bewegen, sobald er zusammengebaut ist. Durchsuchen Sie die Beispielcodes für die Arduino-Datei mit dem Titel "MotorTest.ino".
Beispielcode MotorTest ：
#umfassen
DFMobile Robot (4,5,7,6); // Den Motorstift einleiten
void setup () {
Robot.Direction (LOW, HIGH); // die positive Richtung einleiten
}
void loop () {
Robot.Speed (255,255); //Nach vorne
Verzögerung (1000);
Robot.Speed (-255, -255); //Zurück
Verzögerung (2000);
}
Laden Sie den Code herunter und laden Sie ihn dann auf Ihren Mikrocontroller hoch. Die Motoren und Räder sollten in Eile lebendig werden. Ist dies nicht der Fall, überprüfen Sie, ob die Batterien und der Netzschalter richtig eingelegt sind. Sobald die Motoren laufen, herzlichen Glückwunsch! Sie haben einen großen Schritt getan - es ist fast Zeit, unser Gummi auf die Straße zu bringen.
Beobachten Sie dann Ihr Roboterauto und prüfen Sie, ob es sich innerhalb von 1 Sekunde vorwärts und innerhalb von 1 Sekunde zurückbewegen kann. Wenn dies der Fall ist, VIEL GLÜCK. Sie müssen die Komponenten nicht anpassen. Wenn Sie Änderungen an der Fahrzeugbasis oder den Motoren vornehmen müssen, finden Sie die folgenden Informationen zur Bewegung des Roboters.
Überprüfen Sie, ob Ihre Roboterplattform dem oben gezeigten Code entspricht: Sie sollte sich 1 Sekunde vorwärts und dann 1 Sekunde rückwärts bewegen. Wenn dies der Fall ist, überfliegen Sie einfach den folgenden Inhalt und schon kann es losgehen!
Die meisten Menschen müssen jedoch Anpassungen an ihren Motoren vornehmen. Bevor wir dies tun, wollen wir kurz untersuchen, wie die Motorfunktion und der Code unseres Roboters funktionieren.
Wie Sie den Roboter vorwärts bewegen Um diese Frage zu verstehen, untersuchen wir zunächst die Vorwärtsbewegung unseres Roboters.
Das folgende Diagramm veranschaulicht diese Vorwärtsbewegung.
Schritt 18:
Der rote Pfeil oben zeigt die Richtung der Räder an. Wie in der obigen Karte gezeigt, kann sich das Auto nur vorwärts bewegen, wenn sich sowohl das linke als auch das rechte Rad / der rechte Motor vorwärts bewegen. Wie oben gezeigt, bewegt sich der Arduino-Roboter nur vorwärts, wenn sich sowohl der linke als auch der rechte Motor und die Räder vorwärts bewegen.
Code-Übersicht
Die erste Codezeile lautet:
#include // Bibliothek aufrufen
Wir müssen nicht zu viel über diese Linie nachdenken. Wir rufen lediglich eine Reihe von Funktionen - die DFMobile-Bibliothek - auf, die außerhalb des Grundgerüsts von Arduino existieren. Weitere Informationen zu Arduino-Bibliotheken finden Sie auf der Arduino-Website.
Die nächste Codezeile lautet:
DFMobile Robot (4,5,7,6); // Den Motorstift einleiten
Diese Funktion stammt aus der DFMobile-Bibliothek (das heißt, sie ist keine universelle Arduino-Funktion).Wir verwenden es hier, um die Motorstifte (4, 5, 7, 6) auf dem Mikrocontroller zu initialisieren - ohne dies werden die Motoren nicht starten.
Diese Funktion wird auch später verwendet.
Schauen Sie sich die folgende Funktion an:
DFMobile Robot
(EnLeftPin, LeftSpeedPin, EnRightPin, RightSpeedPin);
Diese Funktion dient zur Initialisierung der vier Motorstifte (4, 5, 7, 6) und ist in vier separate Parameter unterteilt:
EnLeftPin: Stift, der die Richtung des linken Motors steuert
LeftSpeedPin: Stift, der die Drehzahl des linken Motors steuert
EnRightPin: Stift, der die Richtung des rechten Motors steuert
RightSpeedPin: Stift, der die Drehzahl des rechten Motors steuert
Bitte beachten Sie, dass die Motoren des Roboters ohne diese Funktion nicht laufen. Diese Funktion muss auch im Feld void setup () in Ihrer Arduino-Skizze platziert werden.
Beim Testen der Vorwärtsbewegung Ihres Roboters sind wir möglicherweise auf ein bestimmtes Problem gestoßen: Das Auto beginnt zu driften, ändert die Richtung und folgt nicht ganz dem Code, den wir ihm gegeben haben. Dies liegt daran, dass die Motorkabel nicht richtig an die Batterien gelötet wurden.
Keine Sorge - wir können dies durch Code korrigieren. Durch die Verwendung von LOW / HIGH-Werten können wir die Richtung der Kurven des Autos anpassen.
Wie man die gerade Richtung für das Roboterauto justiert?
Um die Richtung der Motoren und Räder anzupassen, benötigen wir die folgende Codezeile:
Robot.Direction (LOW, HIGH);
Die Funktion ist wie folgt:
Robot.Direction (LeftDirection, RightDirection);
Mit dieser Funktion bewegen sich die Motoren vorwärts. Die Funktion ist in zwei Parameter unterteilt: LeftDirection und RightDirection, die im Arduino-Code als LOW oder HIGH geschrieben sind.
Zuvor haben wir kurz erläutert, wie der Arduino-Roboter in Vorwärtsrichtung bewegt werden kann. In diesem Beispiel korrigieren wir die Vorwärtsbewegung des Roboters mit LOW / HIGH. Beispielsweise ist LeftDirection im Beispielcode auf LOW eingestellt. Die linken Räder des Roboterautos können sich jedoch rückwärts drehen, anstatt sich vorwärts zu drehen. Jetzt müssen Sie nur noch die LeftDirection von LOW auf HIGH ändern. Die gleichen Methoden würden auf die rechten Räder zutreffen.
Beispiel: In diesem Beispielcode ist LeftDirection als LOW konfiguriert. Angenommen, Ihre linken Räder bewegen sich nicht vorwärts, wie sie sollten, sondern rückwärts. Ändern Sie in diesem Fall die Konfiguration von LeftDirection von LOW auf HIGH. Laden Sie Ihren Code erneut hoch, sobald Sie ihn auf HIGH ändern. Sie sollten feststellen, dass sich Ihr linkes Rad jetzt vorwärts statt rückwärts bewegt. Wenn diese Einstellung funktioniert, machen Sie dasselbe für RightDirection (LOW to HIGH oder umgekehrt).
Sobald Sie die Richtung Ihres Arduino-Roboters erfolgreich angepasst haben, sind Sie bereit! Herzlichen Glückwunsch - Sie können jetzt alle Grundfunktionen des Roboters nutzen. Es lohnt sich jedoch, kurz auf die Robot.Speed () -Funktion einzugehen, bevor Sie fertig sind.
Nehmen Sie einen Blick auf die folgende Funktion:
Robot.Speed (LeftSpeed, RightSpeed);
Diese Funktion mit zwei Elementen (LeftSpeed und RightSpeed) dient zur Einstellung der Motordrehzahl. Sie können eine Zahl zwischen -255 und 255 eingeben. 255 ist die maximale Zahl und das Minuszeichen steht für die Richtung.
Diese Funktion dient zur Konfiguration der Drehzahl der Motoren. Die Funktion ist in zwei Parameter unterteilt: LeftSpeed & RightSpeed. Diese Parameter werden in Arduino-Code als ein Wert zwischen -255 und 255 geschrieben. 255 ist die schnellste Geschwindigkeit, die sich vorwärts bewegt; -255 ist die schnellste Geschwindigkeit, die sich rückwärts bewegt (dh rückwärts).
Wir haben die Geschwindigkeit des Roboters bereits im void setup () Teil unseres Codes konfiguriert. Jetzt können wir die speed () -Funktion verwenden, um die Fahrzeuggeschwindigkeit und sogar die Vorwärts- / Rückwärtsrichtung zu steuern.
Überprüfen Sie, ob Sie die folgenden beiden Zeilen verstehen können:
Robot.Speed (255,255);
Robot.Speed (-255, -255);
Die erste Zeile zeigt, wie sich das Auto mit voller Geschwindigkeit vorwärts bewegt - mit voller Geschwindigkeit voraus, wenn Sie so wollen (ja ja, Kapitän). Die zweite Linie zeigt, wie sich das Auto mit voller Geschwindigkeit rückwärts (rückwärts) bewegt.
In diesem Sinne ist speed () eine unverzichtbare Funktion. Als nächstes sehen wir uns unseren letzten Abschnitt an: die Prinzipien, wie sich der Roboter bewegt und dreht.
Wie sich der Roboter bewegt und dreht
Die Karte unten zeigt einige normale Bewegungsabläufe für das Roboterauto. Wenn zum Beispiel die Geschwindigkeit der linken Richtung Null ist, würde der Roboter nach links abbiegen, wenn Sie den rechten Rädern etwas Kraft zum Vorwärtsbewegen geben.
Das folgende Diagramm zeigt eine Reihe von Möglichkeiten, wie sich der Arduino-Roboter bewegen und drehen kann. Wenn beispielsweise die Geschwindigkeit der linken Räder auf 0 eingestellt ist, bewegen sich die rechten Räder vorwärts - der Arduino-Roboter würde sich also nach links drehen.
Schritt 19:
Zu bedenken: Wie können wir Ihren Roboter im Stillstand im Kreis drehen lassen?
Zuletzt: Wenn Sie möchten, können Sie weiteren Code ausführen, um die Bewegung Ihres eigenen Roboters zu testen und zu kalibrieren. Öffnen Sie die Datei "MotorTest2.ino". Dieser Code soll Ihnen helfen, die Möglichkeiten der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung zusätzlich zu Links- und Rechtskurven besser zu verstehen und einzuschätzen. In diesem Sinne sollten Sie die Reifen auf die Straße (oder auf den Teppich) stellen und loslegen!
Herzlichen Glückwunsch, jetzt haben Sie Ihren ersten Roboter gebaut! Es hat Bacis-Funktionen, die vorwärts, rückwärts, links und rechts drehen können.
Aufgeregt sein? In den nächsten Tutorials lernen Sie, wie Sie einen fortschrittlicheren Roboter bauen, der beispielsweise Hindernissen aus dem Weg gehen und die Linie verfolgen kann.
