Robot Arduino RC : 11 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

La description

Un robot basé sur Arduino durable, imprimé en 3D et télécommandé avec une portée de plusieurs centaines de mètres. Un schéma de moteur modulaire à connexion rapide vous permet de prototyper rapidement différentes conceptions de robots sans aucun outil. Parfait pour l'enseignement de la robotique pour les enfants.

De quoi s'agit-il?

Vous venez donc de commencer à apprendre Arduino, ou peut-être l'impression 3D et vous êtes prêt à créer quelque chose de cool. Vous voulez construire quelque chose de significatif, pratique, mais amusant… Vous êtes prêt à construire l'OmniBot. Si l'Arduino est le couteau suisse de l'électronique, alors l'OmniBot est le couteau suisse de la robotique ! L'OmniBot est le résultat d'un projet de plusieurs mois de la Bolts and Bytes Maker Academy qui visait à concevoir un kit robotique télécommandé polyvalent et facile à utiliser. Et maintenant, tout est open source ! L'OmniBot est alimenté par batterie, peut piloter jusqu'à quatre canaux de moteur à courant continu, deux servomoteurs et a une portée télécommandée de plusieurs centaines de mètres ! Et tout cela tient dans un élégant boîtier imprimé en 3D, fonctionnant, vous l'aurez deviné, sur un cerveau Arduino Uno.

D'accord, mais pourquoi ?

Nous voulions vraiment qu'il soit très facile pour les jeunes enfants de ramasser du carton et de la colle et de se retrouver avec un robot personnalisé fonctionnel. Avec les kits de robots traditionnels que vous pourriez acheter en ligne, vous êtes obligé de faire face à de nombreux câbles de démarrage en désordre, d'écrire votre propre code et - oh oui… vous ne pouvez presque jamais les contrôler à distance. Ils exécutent simplement le même code en boucle. Avec l'OmniBot, il vous suffit de brancher une batterie, de brancher un moteur et de le coller ou de le coller où vous voulez, et - boom. robot. Tout le code que nous avons écrit fonctionne comme par magie avec le même contrôleur que vous pourriez utiliser pour un drone ou un avion RC. C'est le kit parfait pour le prototypage rapide de robots prêts pour le terrain. Lorsque vous avez terminé de créer votre plate-forme OmniBot, vous ne faites que commencer. En dix petites minutes, vous pouvez passer d'un robot de désamorçage de bombes à mission critique à un robot de football de style Rocket League, et c'est ce qui rend OmniBot puissant. Alors, commençons!

Niveaux de compétence recommandés:

• Ce projet comprend quelques soudures légères, il est assez gérable pour les débutants.
• Compréhension générale d'Arduino et comment travailler dans l'IDE Arduino en téléchargeant des croquis et en ajoutant des bibliothèques. Aucun codage n'est requis, mais les utilisateurs avancés peuvent personnaliser leur code s'ils le souhaitent.
• Certains matériels légers fonctionnent avec des tournevis et des coupe-fils/dénudeurs. Supervision d'un adulte recommandée pour les jeunes enfants. (Le produit final convient à tous les âges !)

Fournitures

Outils requis:

• Fer à souder et soudure
• Clé Allen/clé ou tournevis à tête hexagonale
• Tournevis cruciforme ou à tête plate (selon les borniers du blindage moteur)
• Pistolet à colle chaude et bâtons de colle chaude (non requis mais fortement recommandés !)
• Pince coupante (les pinces coupantes sont recommandées car elles peuvent être utilisées dans d'autres étapes)
• Pince à dénuder
• Pince à bec effilé (pas nécessaire mais cela rend le nettoyage de l'impression 3D beaucoup plus facile)
• Accès à une imprimante 3D (si vous n'en avez pas, demandez à votre espace maker local, école, laboratoire ou bibliothèque !)
• Un ordinateur avec le logiciel Arduino IDE

Nomenclature:

Les articles et liens suivants proviennent d'Amazon (tous ou la plupart sont des articles Amazon Prime), mais il convient de noter que la plupart, sinon tous, peuvent être trouvés pour beaucoup moins cher sur des sites Web comme Banggood et AliExpress si vous êtes prêt à attendre un quelques semaines pour l'expédition. Cela peut en fait réduire de moitié le coût du projet si vous avez l'air assez bien.

1. Microcontrôleur Arduino Uno (le type avec la puce de montage en surface fonctionne mieux pour cela)
2. Bouclier moteur Arduino V1
3. Émetteur Turnigy Evo (mode 2) (celui-ci est livré avec le récepteur mais la plupart des récepteurs avec communication iBus devraient fonctionner)
4. Bouchons JST mâles et femelles (je recommande fortement le type avec du silicone car ils sont plus flexibles)
5. Interrupteur à bascule 13,5 mm x 9 mm
6. Vis à tête fraisée M3x6mm (seulement 6 vis sont réellement nécessaires)
7. Batterie Lipo 2S (celle-ci peut être remplacée par une batterie non rechargeable entre 7 et 12 volts)
8. Chargeur Lipo 2S (nécessaire uniquement si vous utilisez une batterie lipo)
9. Filament d'imprimante 3D PETG (le PLA peut être utilisé mais le PETG est plus durable et résistant à la chaleur à la colle chaude)
10. Moteurs et roues TT
11. Servomoteurs (des servomoteurs plus gros peuvent également être utilisés)

Si vous avez tous vos outils et pièces, suivez-moi ! Nous avons des robots à construire…

Étape 1: Impression 3D de votre châssis de robot

Pour cette étape, vous aurez besoin de:

Une imprimante 3D avec un volume de construction minimum de 4,5"X x 4,5"Y x 1,5"Z

La bonne nouvelle, c'est que je l'ai déjà conçu pour vous ! Les fichiers STL 3D sont tous juste ci-dessous. Mais d'abord, voici quelques notes.

L'impression est constituée de trois modèles solides distincts, la section supérieure, la section inférieure et la porte de la batterie. La section inférieure nécessite des matériaux de support, mais uniquement sous la section où le commutateur sera installé.

La section inférieure et la porte de la batterie peuvent être imprimées en une seule fois en tant que modèle « impression sur place », ce qui signifie que vous pouvez la retirer directement de l'imprimante une fois terminée et que la porte fonctionnera immédiatement sans installation. Certaines imprimantes de qualité inférieure peuvent cependant avoir des difficultés avec les tolérances et faire fondre ces deux parties ensemble, j'ai donc également inclus des fichiers d'impression séparés pour chaque porte de batterie et section inférieure afin que vous puissiez les imprimer individuellement et les assembler ensuite.

Étape 2: Nettoyage de l'impression 3D

Pour cette étape, vous aurez besoin de:

• Une paire de pinces à bec effilé
• Un couteau de loisir

Retirez délicatement votre impression de la plaque de construction. Si vous avez tout imprimé d'un seul coup comme je l'ai fait, vous devrez peut-être éliminer quelques fils entre les parties. À l'aide d'une paire de pinces, retirez le matériau de support par le trou où ira l'interrupteur. Sur certaines imprimantes, la première couche ou les deux premières couches de la porte de la batterie peuvent être fusionnées avec la partie inférieure, si tel est le cas, vous pouvez utiliser un couteau pour découper la porte. Si la fusion est trop mauvaise, vous devrez peut-être imprimer la porte et la partie inférieure séparément et les assembler par la suite.

Étape 3: Préparation de votre Arduino Uno

Pour cette étape, vous aurez besoin de:

• Un Arduino Uno
• Un ordinateur avec l'IDE Arduino installé (vous pouvez installer l'IDE à partir d'ici)
• Un câble de programmation USB

Le code OmniBot dépend de quelques bibliothèques différentes.

1. "Servo.h" (ceci est intégré à l'IDE et ne devrait pas avoir besoin d'être téléchargé)
2. "AFMotor.h" (cette grande bibliothèque d'Adafruit, ainsi que le guide pour son installation peuvent être trouvés ici)
3. "OmniBot.h" (Suivez les instructions ci-dessous pour installer cette bibliothèque)

Pour installer la bibliothèque OmniBot, localisez votre dossier Bibliothèques Arduino (généralement sous Documents> Arduino> Bibliothèques) et créez un nouveau dossier nommé OmniBot. Collez les fichiers OmniBot.h, OmniBot.cpp et keywords.txt dans ce nouveau dossier. Fermez et redémarrez l'IDE Arduino pour terminer l'installation. Si vous avez réussi, vous devriez maintenant voir la bibliothèque OmniBot en accédant à Sketch > Inclure la bibliothèque, dans l'IDE.

Une fois les bibliothèques installées, branchez simplement l'Arduino Uno, choisissez la bonne carte sous Outils > Carte: > Arduino/Genuino Uno, sélectionnez le port COM actif, puis téléchargez le croquis !

Étape 4: Préparation de votre récepteur Robots

Pour cette étape, vous aurez besoin de:

• fer à souder et soudure
• pinces coupantes
• pinces à dénuder
• Arduino Uno
• Module récepteur IBus (de préférence celui fourni avec l'émetteur recommandé mais d'autres récepteurs iBus peuvent fonctionner)

1. Commencez par localiser les câbles d'embase fournis avec votre module récepteur. Ce devrait être un brin de quatre. Le fil jaune correspondant au PPM sur notre module n'est pas nécessaire et peut être retiré ou coupé du groupe d'en-tête.
2. Coupez le connecteur femelle individuel à l'extrémité des fils et dénudez environ 1 cm d'isolant.
3. Astuce de pro: torsadez le fil toronné exposé pour éviter qu'il ne s'effiloche et étamez les extrémités avec de la soudure.
4. Localisez les trous Gnd, Vcc et Rx disponibles sur votre Arduino. (si vous utilisez l'Arduino recommandé, ils peuvent être trouvés tous proches les uns des autres juste en dessous des broches ICSP.)
5. Insérez les fils étamés dans leurs trous respectifs et soudez à l'arrière. Blanc à RX, rouge à 5V, noir à GND.
6. Coupez le fil restant à l'arrière pour éviter les courts-circuits.
7. Branchez l'embase quad femelle dans le module récepteur rouge vers VCC, noir vers GND et blanc vers S. BUS
8. Rentrez le module récepteur dans l'Arduino. J'ai trouvé que le mien s'insère parfaitement entre les condensateurs et le cristal par le port USB.

Étape 5: Préparation du blindage du pilote de moteur

Pour cette étape, vous aurez besoin de:

• Une paire de couteaux ou de couteaux affleurants.
• Un petit tournevis à tête plate ou cruciforme (selon les borniers de votre blindage moteur)
• Sept (7) adaptateurs de câbles JST femelles.

1. Essayez d'appuyer sur le blindage du moteur sur l'Arduino avec le récepteur pris en sandwich entre les deux.
2. Si les broches du blindage du moteur ne s'enfoncent pas complètement dans les broches femelles de l'Arduino, il peut y avoir de longues broches sur la face inférieure du blindage du moteur qui s'enfoncent dans le récepteur pour empêcher cela. Ceux-ci peuvent être coupés avec des couteaux affleurants ou des pinces, comme le montre la photo 2.
3. Lorsque l'Arduino, Motor Shield, sandwich récepteur a été fabriqué (appelons cela la "pile"), commencez à visser les adaptateurs de câble JST sur les borniers comme le montrent les images. Les fils rouges des câbles se trouvent tous à l'extrémité de la plupart des positions des borniers et les fils noirs sont au centre. (notez que les bornes M1 et M2 sur le blindage doivent avoir deux câbles JST chacune, M3 et M4 doivent en avoir chacun un, la borne de la batterie doit en avoir un)
4. Faites très attention à la borne de la batterie sur le blindage du moteur. Attacher un câble JST à celui-ci dans le mauvais sens peut faire frire votre pile lorsqu'une batterie est branchée. N'oubliez pas que le rouge va à M+, le noir va à GND.
5. Assurez-vous qu'il y a un cavalier jaune reliant les broches "PWR" à droite du bornier de la batterie. Cela fournit de l'énergie aux parties inférieures de la pile.
6. Conseil de pro: lorsque tous les câbles sont vissés, tirez légèrement sur chaque fil pour vous assurer qu'il est bien fixé et qu'il ne tombera pas.

Pendant que nous étions ici, laissez-moi vous dire à quoi ces connecteurs se rapportent. Les borniers M1 et M2 (chacun étant un ensemble de deux prises individuelles) sont respectivement destinés aux moteurs d'entraînement droit et gauche du robot. Il y a une cinquième prise au milieu de la rangée qui, je pense, est connectée à la terre et, pour nos besoins, ne sera pas utilisée. Les borniers M3 et M4 seront des "moteurs auxiliaires" répartis à l'avant de l'OmniBot pour toutes les fonctionnalités générales du moteur dont vous avez besoin. Le moteur auxiliaire M3 peut être réglé entre 0% et 100% de vitesse de rotation dans un sens et est contrôlé par le mouvement de haut en bas du joystick gauche. Le moteur M4 peut tourner à 100% dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, contrôlé par les manettes gauche et droite. Cet axe de joystick dispose d'un ressort de "retour au centre" qui règlera naturellement la vitesse des moteurs à 0%.

Étape 6: Montage de la pile Arduino sur la section inférieure du châssis

Pour cette étape, vous aurez besoin de:

• La pile terminée des étapes précédentes.
• La partie inférieure du châssis imprimée en 3D
• Deux (2) vis à métaux M3 de 6 mm
• Une clé/clé Allen ou un tournevis hexagonal long.

1. Disposez les connecteurs JST de telle sorte que les fils du bornier M1 atteignent le côté droit, les fils du bornier M2 atteignent le côté gauche et les fils des borniers M3 et M4 se bouclent sous la pile vers l'avant. (l'antenne du récepteur peut également être bouclée sous la pile)
2. En vous assurant que le logo JST est orienté vers le haut sur le corps du connecteur rouge, enfoncez les têtes de connecteur JST dans leurs prises respectives sur la section inférieure imprimée. L'ordre des câbles du côté droit n'a pas d'importance car ils vont tous les deux au bornier M1. Il en est de même pour les connecteurs du côté gauche du bornier M2.
3. Les câbles M3 et M4 doivent passer directement sous la pile et se brancher dans la prise dont ils se trouvent sur le côté.
4. À l'aide d'une clé Allen et de vis M3, boulonnez la pile aux entretoises de vis de la section inférieure. Il peut être utile de trouver une vis avec un diamètre de tête plus petit, car l'une des vis mordra probablement dans l'embase femelle de l'Arduino. Ne vous inquiétez pas d'endommager cet en-tête car nous ne l'utilisons pour rien.
5. Rentrez tout le câblage lâche sous la pile si possible pour réduire l'encombrement.

Étape 7: Installation et soudure dans l'interrupteur d'alimentation

Pour cette étape, vous aurez besoin de:

• Un fer à souder et de la soudure
• pinces coupantes
• pinces à dénuder
• Interrupteur à bascule 13,5 mm x 9 mm

1. Poussez l'interrupteur à bascule dans son trou depuis le dessous de la section inférieure jusqu'à ce qu'il s'enclenche. Assurez-vous que le | le symbole fait face à l'avant et le symbole 0 fait face à l'arrière vers la baie de batterie.
2. Tendez le fil JST noir de la borne de la batterie à la borne du commutateur et coupez-le en vous assurant qu'il y a suffisamment de fil noir allant de la borne GND pour atteindre confortablement la borne du commutateur.
3. Dénudez et étamez les deux extrémités du fil coupé.
4. Soudez chaque extrémité coupée du fil noir à chaque borne de commutateur comme indiqué sur les images. (veillez à ne pas maintenir le fer à souder sur la borne du commutateur trop longtemps car la chaleur peut facilement se transférer et commencer à faire fondre le corps en plastique du commutateur !)
5. Enroulez l'extrémité du connecteur du câble de la borne de batterie sur l'encoche de la baie de batterie vers le couvercle de la batterie.

Étape 8: fermeture du châssis

Pour cette étape, vous aurez besoin de:

• Clé Allen ou tournevis à tête hexagonale.
• Quatre (4) vis à tête fraisée M3 de 6 mm

1. Placez soigneusement la section supérieure imprimée sur la section inférieure en vous assurant que les fils sont maintenant pincés entre les deux sections. Si nécessaire, revenez en arrière et placez un peu plus de fil sous la pile pour les écarter.
2. Enfoncez les quatre vis par le bas. Conseil de pro: vissez le tout à fond avant de visser l'un d'entre eux à fond. Cela permet d'atténuer la pression sur les pièces imprimées. Serrez chaque vis de plus en plus, en alternant dans les coins jusqu'à ce que toutes les vis soient au même niveau.

Étape 9: Construire les moteurs à connexion rapide

Pour cette étape, vous aurez besoin de:

• Quatre (4) motoréducteurs TT
• Quatre (4) câbles de connecteur JST mâles
• Un fer à souder et de la soudure
• Le pistolet à colle chaude et la colle sont fortement recommandés mais pas nécessaires

1. Soudez un câble de connecteur JST mâle au moteur TT de la même manière que sur les photos. Conseil de pro: étant donné que ces moteurs fonctionnent à la fois dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse, la polarité des fils n'a pas d'importance, mais vous devez assurer l'uniformité entre tous les moteurs afin qu'ils fonctionnent tous de la même manière lorsqu'ils sont branchés. les fils noirs devraient maintenant être les mêmes que vous soudez chaque moteur !)
2. Astuce de pro: ajoutez une boule de colle chaude sur le joint de soudure de ces moteurs pour augmenter considérablement leur durée de vie ! Ces moteurs ont des languettes en cuivre quelque peu fragiles sur lesquelles vous êtes censés souder et si elles se plient trop, elles peuvent fatiguer et se casser, rendant votre moteur inutile. La colle chaude empêche cette flexion !
3. Lorsque vous branchez votre moteur dans l'OmniBot, les deux contacts métalliques doivent être orientés vers le haut. Ils peuvent être un peu difficiles à brancher les premières fois car la partie inférieure du châssis peut serrer un peu les connecteurs JST femelles.

Étape 10: Votre premier OmniBot

Pour cette étape, vous aurez besoin de:

• Certains moteurs TT à connexion rapide avec roues
• Du ruban adhésif double dos est préférable, mais vous pouvez également utiliser de la colle chaude ou du ruban adhésif ordinaire.
• Votre contrôleur d'émetteur
• Une batterie (7V à 12V fonctionnera, mais de préférence les batteries Lipo 2S 7.4V dans la liste des matériaux)

Ouvrez d'abord le compartiment de la batterie à l'aide d'une clé Allen ou d'un petit tournevis, branchez votre batterie et refermez-la. Après cela, il n'y a vraiment plus de règles pour la construction autre que: les moteurs d'entraînement gauches sont branchés sur le côté gauche, les moteurs d'entraînement droits sont branchés sur le côté droit et le fil marron/arrière des servomoteurs fait face à l'OmniBot. A part ça, faites-en le vôtre !

Vous pouvez diffuser mes images pour avoir une idée de la façon dont j'ai construit les miennes. Je recommanderais également d'utiliser des matériaux de construction tels que des bâtons de Popsicle, de la colle chaude et du carton pour d'autres composants de la carrosserie ou d'étendre la taille du châssis.

Étape 11: Contrôler votre OmniBot

Pour cette étape, vous aurez besoin de:

• Votre OmniBot terminé
• Votre contrôleur

Je ne saurais trop recommander l'émetteur Turnigy Evo de Hobby King. C'est un excellent émetteur numérique 2,4 GHz avec saut de fréquence automatique et de nombreuses fonctionnalités, notamment un écran tactile ! C'est ce que nous utilisons à la Bolts and Bytes Maker Academy et cela nous a bien servi. Si vous l'utilisez également, assurez-vous d'exécuter une mise à jour du micrologiciel afin d'utiliser le dernier micrologiciel. Un lien pour cela peut être trouvé sur la page du produit sur Hobby King.

Pour faire bouger votre OmniBot, cliquez sur la boîte à outils du contrôleur Turnigy Evo et appuyez sur RX Bind, puis éteignez puis rallumez votre OmniBot à partir du commutateur. Le contrôleur doit émettre un son indiquant qu'il s'est connecté au récepteur à l'intérieur de l'OmniBot.

Conduisez maintenant ! Tout le code doit fonctionner de manière transparente.

Vous constaterez que les fonctionnalités du contrôleur Turnigy Evo contrôlent l'OmniBot des manières suivantes:

• Stick droit vertical et horizontal > Ports gauche (2) et ports droit (2) des OmniBots pour les moteurs d'entraînement.
• Joystick gauche horizontal > Port moteur avant 1, vitesse du moteur -100 % à 100 % et port servo 1
• Stick gauche vertical > Port moteur avant 2, vitesse du moteur 0% à 100% et port servo 2
• Bouton central > Ajuster la vitesse d'entraînement maximale de l'OmniBot
• Commutateur central > Changer le schéma de mixage de disque en tirant sur le stick droit (il y a beaucoup à déballer car le mixage de disque est un sujet complexe, je garderai une explication si quelqu'un le veut vraiment !)
• Interrupteur gauche > UP: permet de contrôler les moteurs avant et les servomoteurs, MID: permet de contrôler uniquement les servomoteurs, DOWN: permet de contrôler uniquement les moteurs avant. (c'est utile si vous avez besoin d'un servo pour vous déplacer mais pas d'un moteur avant en même temps)
• Interrupteur droit > actuellement inutilisé

Vous trouverez également dans le menu du contrôleur des fonctionnalités pour les « points de terminaison », « reverse » et « trim », mais il y a beaucoup à dire sur chacun d'entre eux et je les laisserai pour un autre guide. Si vous êtes intéressé par l'un d'entre eux, une recherche YouTube sur ces termes devrait révéler des dizaines de vidéos utiles.

Votre tout est fait

Si vous êtes arrivé jusqu'ici, félicitations, je sais que c'était long.

J'ai hâte de voir ce que la communauté fait avec l'OmniBot. Je serai certainement impatient de répondre à toute question et j'aimerais entendre vos commentaires. Restez à l'écoute pour une version plus légère de l'OmniBot dans un futur guide Instructables !