Arduino के लिए ड्राइंग रोबोट: 18 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

नोट: मेरे पास इस रोबोट का एक नया संस्करण है जो एक मुद्रित सर्किट बोर्ड का उपयोग करता है, इसे बनाना आसान है, और इसमें IR बाधा का पता लगाना है! इसे https://bit.ly/OSTurtle. पर देखें

मैंने इस परियोजना को ChickTech.org के लिए 10 घंटे की कार्यशाला के लिए डिज़ाइन किया है जिसका लक्ष्य किशोर महिलाओं को एसटीईएम विषयों से परिचित कराना है। इस परियोजना के लक्ष्य थे:

• निर्माण करने में आसान।
• प्रोग्राम करने में आसान।
• कुछ दिलचस्प किया।
• कम लागत ताकि प्रतिभागी इसे घर ले जा सकें और सीखना जारी रख सकें।

उन लक्ष्यों को ध्यान में रखते हुए, यहाँ कुछ डिज़ाइन विकल्प दिए गए थे:

• प्रोग्रामिंग में आसानी के लिए संगत Arduino।
• लागत और उपलब्धता के लिए एए बैटरी पावर।
• सटीक गति के लिए स्टेपर मोटर्स।
• अनुकूलन में आसानी के लिए 3डी प्रिंटेड।
• दिलचस्प आउटपुट के लिए टर्टल ग्राफिक्स के साथ पेन प्लॉटिंग।
• ओपन सोर्स ताकि आप अपना खुद का बना सकें!

यहाँ वह रोबोट है जो मैं जो करना चाहता था उसके सबसे करीब आया: https://mirobot.io। मेरे पास लेजर कटर नहीं है और इंग्लैंड से शिपिंग निषेधात्मक था। मेरे पास एक 3D प्रिंटर है, इसलिए मुझे लगता है कि आप देख सकते हैं कि यह कहाँ जा रहा है।..

3D प्रिंटर की कमी को आप पर हावी न होने दें। आप www.3dhubs.com. पर आपकी मदद करने के इच्छुक स्थानीय शौकियों का पता लगा सकते हैं

इसमें बहुत काम हुआ, लेकिन मैं खुश हूं कि यह कैसे निकला। और, मैंने इस प्रक्रिया में काफी कुछ सीखा। आप क्या सोचते हैं मुझे बताओ!

चरण 1: भाग

रोबोट को चलाने, चलाने और नियंत्रित करने के कई तरीके हैं। आपके हाथ में अलग-अलग हिस्से हो सकते हैं जो काम करेंगे, लेकिन ये वे हैं जिन्हें मैंने आजमाया है और अच्छी तरह से काम किया है:

इलेक्ट्रॉनिक्स:

• 1- Arduino UNO या समकक्ष- adafruit.com/products/50

  Adafruit अब असली Arduinos के लिए US निर्माण है! उन्हें स्रोत से प्राप्त करें।

• 2- गियर वाला 5V स्टेपर- adafruit.com/products/858
• 1- ULN2803 डार्लिंगटन ड्राइवर - adafruit.com/products/970
• 1- आधा आकार का ब्रेडबोर्ड- adafruit.com/products/64

• 12- पुरुष-पुरुष कूदने वाले- adafruit.com/products/1956

  कम से कम दो 6" होने चाहिए, बाकी 3" हो सकते हैं।

• 1- माइक्रो सर्वो- adafruit.com/products/169
• 1- पुरुष पिन हेडर- digikey.com/short/t93cbd
• 1- 2 x AA होल्डर- digikey.com/short/tz5bd1
• 1 -3 एक्स एए धारक- digikey.com/short/t5nw1c
• 1 -470 uF 25V संधारित्र - www.digikey.com/product-detail/en/ECA-1EM471/P5155-ND/245014
• 1-एसपीडीटी स्लाइड स्विच - www.digikey.com/product-detail/en/EG1218/EG1903-ND/101726
• 1- यूएसबी माइक्रो केबल
• 5 - एए बैटरी

हार्डवेयर:

• 2- 1 7/8 "आईडी x 1/8" ओ-रिंग- mcmaster.com/#9452K96
• 1- ढलाईकार 5/8" असर- mcmaster.com/#96455k58/=yskbki
• 10- M3 x 8mm पैन हेड स्क्रू- mcmaster.com/#92005a118/=z80pbr
• 4- M3 x 6mm फ्लैट हेड स्क्रू- mcmaster.com/#91420a116/=yskru0
• १२- एम३ नट- mcmaster.com/#90591a250/=yskc6u3D
• 2 - 1/4" धागे से 4-20 स्क्रू बनते हैं

मुद्रित भाग (यदि आपके पास प्रिंटर तक पहुंच नहीं है तो www.3dhubs.com देखें):

• https://www.thingiverse.com/thing:1091401

  • 1 एक्स बॉल बेयरिंग कॉस्टर
  • 1 एक्स चेसिस
  • 2 एक्स पहिए
  • 2 एक्स स्टेपर ब्रैकेट
  • 1 एक्स पेन होल्डर / सर्वो ब्रैकेट
  • 1 एक्स पेन कॉलर
• मैं कम-रिज़ॉल्यूशन, 100% भरण, और कोई समर्थन नहीं का उपयोग करता हूं। यह लगभग 4 घंटे की छपाई के लायक है।

आपूर्ति:

• फिलिप्स पेचकश
• गर्म गोंद वाली बंदूक
• डिज़िटल मल्टीमीटर
• तेज चाकू
• क्रायोला रंगीन मार्कर

चरण 2: फर्मवेयर फ्लैश करें

इससे पहले कि हम निर्माण में बहुत आगे बढ़ें, परीक्षण फर्मवेयर को माइक्रोकंट्रोलर पर लोड करने दें। परीक्षण कार्यक्रम सिर्फ बक्से के लिए आकर्षित करता है ताकि हम उचित दिशा और आयाम की जांच कर सकें।

1. Arduino सॉफ़्टवेयर को www.arduino.cc/en/Main/Software से डाउनलोड करें
2. Arduino सॉफ़्टवेयर खोलें।

3. संलग्न ज़िप फ़ाइल डाउनलोड करें और इसे Arduino स्केचबुक स्थान पर अनज़िप करें।

   आप Arduino IDE में इस स्थान को ढूंढ सकते हैं (या बदल सकते हैं): [फ़ाइल] -> [वरीयताएँ] -> "स्केचबुक स्थान"।

4. परीक्षण स्केच लोड करें: [फ़ाइल] -> [स्केचबुक] -> [TIRL_Arduino_TEST]
5. USB केबल के साथ अपने Arduino को अपने कंप्यूटर से अटैच करें।

6. Arduino IDE में:

   1. आपको बोर्ड प्रकार सेट करें: [टूल्स] -> [बोर्ड] -> आपका बोर्ड प्रकार।
   2. अपना सीरियल पोर्ट सेट करें: [टूल्स] -> [पोर्ट] -> आमतौर पर अंतिम सूचीबद्ध।
7. तीर आइकन का उपयोग करके स्केच अपलोड करें।

यदि आपको कोई समस्या है, तो सहायता के लिए www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting देखें।

चरण 3: पेन होल्डर और बैटरी होल्डर

1. चेसिस के ऊपर की तरफ नट डालें (छवि 1)। आपको उन्हें अंदर दबाना पड़ सकता है।
2. चेसिस के शीर्ष पर सर्वो ब्रैकेट के साथ पेन होल्डर स्थापित करें (छवि 2 और 3)।

3. 3Mx6mm फ्लैट-हेड स्क्रू (छवि 4) का उपयोग करके चेसिस के नीचे बैटरी धारकों को संलग्न करें

   • अपने ऑनबोर्ड नियामक के माध्यम से एक Arduino को ठीक से बिजली देने के लिए आपको कम से कम 5xAA की आवश्यकता है। छह भी काम करेंगे, इसलिए मैंने दोनों तरफ किसी भी आकार के छेद शामिल किए हैं।
   • आप चाहते हैं कि वजन ढलाईकार की ओर स्थानांतरित हो जाए, इसलिए 3xAA को पीछे की ओर रखें।
   • धारकों को ओरिएंट करें ताकि लीड आयताकार केबल रन के सबसे करीब हों।
4. आयताकार केबल रन के माध्यम से बैटरी को थ्रेड करें (छवि 4)।
5. अन्य बैटरी धारक के लिए दोहराएं।

नोट: जब तक निर्दिष्ट न हो, शेष स्क्रू 3Mx8mm पैन हेड स्क्रू हैं

चरण 4: स्टेपर बैकेट्स

1. स्टेपर ब्रैकेट में एक नट डालें और उन्हें एक स्क्रू (छवि 1) के साथ चेसिस के शीर्ष पर संलग्न करें।
2. स्टेपर को ब्रैकेट में डालें और स्क्रू और नट्स के साथ संलग्न करें।
3. दूसरे ब्रैकेट के लिए दोहराएं।

चरण 5: ढलाईकार

1. बॉल बेयरिंग को कॉस्टर में डालें।

   इसे जबरदस्ती अंदर न डालें या यह टूट जाएगा। यदि आवश्यक हो तो सामग्री को नरम करने के लिए हेयर-ड्रायर या हॉट एयर गन का उपयोग करें।

2. कैस्टर को बैटरी होल्डर के सामने चेसिस के नीचे की तरफ लगा दें।

मैंने पत्थर जैसी अन्य गोल वस्तुओं की कोशिश की है, लेकिन चिकनी और भारी अच्छी तरह से काम करने लगती है। यदि आपको एक अलग व्यास की आवश्यकता है, तो आप जो कुछ भी हाथ में है उसे फिट करने के लिए आप ओपनस्केड फ़ाइल (https://www.thingiverse.com/thing:1052674) को संपादित कर सकते हैं।

चरण 6: ब्रेडबोर्ड और दिमाग

1. एक तेज चाकू का उपयोग करके पावर रेल में से एक को हटा दें, नीचे के चिपकने वाले (छवि 1) के माध्यम से काट लें।

   एक रेल में बाहरी किनारे पर शक्ति (लाल) होती है, वे दूसरी नकारात्मक (नीली) होती हैं। मैं पहले संलग्न रख रहा हूं, और यह योजनाबद्ध और तस्वीरों से मेल खाएगा। यदि आप दूसरे का उपयोग करते हैं, तो बस उसी के अनुसार तारों को समायोजित करें।

2. ब्रेडबोर्ड को चेसिस रेल के ऊपर रखते हुए, चिह्नित करें कि वे किनारे को कहाँ काटते हैं (चित्र 2)।
3. एक सीधे किनारे (हटाए गए पावर रेल की तरह) का उपयोग करके, लाइनों को चिह्नित करें और बैकिंग के माध्यम से काट लें (छवि 3)।
4. ब्रेडबोर्ड को हवाई जहाज़ के पहिये पर रखें, जिसमें रेलिंग उजागर चिपकने वाले (छवि 4) को छूती है।
5. 4-20 स्क्रू (छवि 5) का उपयोग करके चेसिस के दूसरी तरफ Arduino संलग्न करें।

चरण 7: कैपेसिटर और पार्ट प्लेसमेंट

1. डार्लिंगटन ड्राइवर और पावर स्विच को ब्रेड बोर्ड पर रखें (छवि 1)।

   • मैंने निम्नलिखित को चिह्नित करने के लिए दृश्यता के लिए नारंगी बिंदु जोड़े हैं:

     • डार्लिंगटन ड्राइवर का पिन १
     • माइक्रोट्रोलर का बैटरी पिन। पावर स्विच "चालू" स्थिति।
2. यदि आवश्यक हो तो संधारित्र लीड को ट्रिम करें (लंबे समय तक नकारात्मक है) (छवि 2)।
3. ब्रेडबोर्ड के शीर्ष पर संधारित्र को सही रेल में डालें (छवि 3)।

चरण 8: शक्ति

1. दाहिने हाथ की बैटरी लीड के साथ: लाल रेखा को पावर स्विच के पहले पिन से कनेक्ट करें (छवि 1)।
2. ब्लैक लीड को माइक्रोकंट्रोलर और डार्लिंगटन चिप (छवि 1) के बीच एक खाली पंक्ति से कनेक्ट करें।
3. बाएं हाथ की बैटरी लीड के साथ: लाल रेखा को दूसरी बैटरी के ब्लैक लेड के समान पंक्ति से कनेक्ट करें (छवि 2)।
4. ब्लैक लाइन को ब्रेडबोर्ड की नेगेटिव रेल से कनेक्ट करें (इमेज 2)।

5. माइक्रोकंट्रोलर से पावर कनेक्ट करें:

   1. सकारात्मक रेल से बैटरी पिन तक लाल जम्पर (नारंगी बिंदु, चित्र 3)।
   2. ब्लैक जम्पर नेगेटिव रेल से पिन पर "जी" (छवि 4) के रूप में चिह्नित किया गया है।
6. बैटरी स्थापित करें और बिजली चालू करें (छवि 5)।
7. आपको नियंत्रक की हरी और लाल बत्तियाँ दिखाई देनी चाहिए (चित्र 6)।

समस्या निवारण:

• यदि माइक्रोकंट्रोलर रोशनी नहीं आती है, तो तुरंत बिजली बंद करें और समस्या निवारण करें:

  • बैटरियों को सही अभिविन्यास में स्थापित किया गया है?
  • डबल चेक बैटरी लीड पोजीशनिंग।
  • डबल चेक स्विच पोजिशनिंग का नेतृत्व करता है।
  • बैटरियों के वोल्टेज की जांच के लिए मल्टी-मीटर का उपयोग करें।
  • पावर रेल वोल्टेज की जांच के लिए मल्टी-मीटर का उपयोग करें।

चरण 9: स्टेपर पावर

अब जब आपको माइक्रोकंट्रोलर की शक्ति मिल गई है, तो स्टेपर्स को वायरिंग पावर समाप्त करें:

1. एक ब्लैक जम्पर को ऊपरी बाएं डार्लिंगटन पिन से पावर रेल के नकारात्मक पक्ष से कनेक्ट करें (छवि 1)।
2. निचले बाएं डार्लिंगटन पिन से एक लाल जम्पर को पावर रेल के सकारात्मक पक्ष से कनेक्ट करें (छवि 1)।
3. डार्लिंगटन के निचले बाएँ डार्लिंगटन पिन से एक लाल जम्पर को डार्लिंगटन की दाईं ओर एक पंक्ति से कनेक्ट करें (चित्र 2)।
4. स्टेपर के सफेद JST कनेक्टर्स के लिए पिन हेडर डालें (छवि 2)।

चरण 10: स्टेपर कंट्रोल सिग्नल

माइक्रोकंट्रोलर डार्लिंगटन एरे को 5 वोल्ट सिग्नल प्रदान करता है जो बदले में स्टेपर कॉइल को वीसीसी प्रदान करता है:

1. डार्लिंगटन ड्राइवर पर ग्राउंड पिन के बगल में पिन से शुरू करें, और उस क्रम में नारंगी, पीले, हरे और नीले तारों को स्थापित करें (छवि 1)।

2. जंपर्स को निम्नलिखित आर्डिनो पिन से संलग्न करें (छवि 2):

   1. नारंगी - डिजिटल पिन 4
   2. पीला - डिजिटल पिन 5
   3. हरा - डिजिटल पिन 6
   4. नीला - डिजिटल पिन 7

3. डार्लिंगटन पर वापस, दूसरे स्टेपर के लिए दूसरों के विपरीत जम्पर जारी रखें:

   नीला, हरा, पीला और नारंगी (छवि 3)।

4. जंपर्स को निम्नलिखित आर्डिनो पिन से संलग्न करें (छवि 4):

   1. नीला - डिजिटल पिन 9 (सर्वो के लिए बाद में इस्तेमाल किया गया पिन 8)।
   2. हरा - डिजिटल पिन 10
   3. पीला - डिजिटल पिन 11
   4. नारंगी - डिजिटल पिन 12

चरण 11: स्टेपर कॉइल कनेक्शन

स्टेपर के सफेद जेएसटी कनेक्टर पिन हेडर से जुड़ते हैं। लाल लीड शक्ति है, और हमारे द्वारा पहले स्थापित किए गए लाल पावर जंपर्स से मेल खाना चाहिए (छवि 1)।

हरे रंग के अपवाद के साथ, सभी रंगों को डार्लिंगटन के विपरीत दिशा में माइक्रोकंट्रोलर जंपर्स से मेल खाना चाहिए, जो स्टेपर के गुलाबी तार से मेल खाता है (छवि 2)।

चरण 12: सर्वो

1. सर्वो हॉर्न को स्टॉप पर दक्षिणावर्त घुमाए गए सर्वो और हॉरिजॉन्टल हॉर्न (छवि 1) के साथ स्थापित करें।
2. धारक को सर्वो संलग्न करें, और सींग दाहिने स्टेपर पक्ष की ओर इशारा करता है (छवि 1)।
3. सर्वो वायर रंगों (छवि 2) से मेल खाते हुए, सर्वो कनेक्टर में भूरा (जमीन), लाल (5V शक्ति), और सफेद (सिग्नल) जंपर्स संलग्न करें।
4. जमीन पर पावर और ग्राउंड जंपर्स और Arduino पर 5V हेडर संलग्न करें (छवि 3)।
5. सफेद सिग्नल तार को Arduino के डिजिटल पिन 8 (छवि 4) से कनेक्ट करें।

चरण 13: पहिए

1. रबर ओ-रिंग को पहिये के किनारे पर रखें (चित्र 1)।

2. यदि धुरी पर हब का फिट ढीला है, तो आप इसे रखने के लिए 3M स्क्रू का उपयोग कर सकते हैं (चित्र 2)।

   इसे ज्यादा टाइट न करें नहीं तो आप प्लास्टिक स्ट्रिप कर देंगे।

चरण 14: परीक्षण

उम्मीद है कि आपने पहले ही चरण 2 में फर्मवेयर अपलोड कर दिया है। यदि नहीं, तो अभी करें।

परीक्षण फर्मवेयर बार-बार एक वर्ग खींचता है ताकि हम दिशा और सटीकता की जांच कर सकें।

1. अपने रोबोट को एक चिकनी, सपाट, खुली सतह पर रखें।
2. बिजली चालू करें।
3. अपने रोबोट को वर्ग बनाते हुए देखें।

यदि आप माइक्रोकंट्रोलर पर रोशनी नहीं देख रहे हैं, तो वापस जाएं और चरण 8 की तरह बिजली की समस्या का निवारण करें।

यदि आपका रोबोट नहीं चल रहा है, तो चरण 9 में डार्लिंगटन ड्राइवर के बिजली कनेक्शन की दोबारा जांच करें।

यदि आपका रोबोट गलत तरीके से चल रहा है, तो चरण 10 में माइक्रोकंट्रोलर और डार्लिंगटन ड्राइवर के लिए पिन कनेक्शन की दोबारा जांच करें।

चरण 15: अंशांकन

यदि आपका रोबोट लगभग एक वर्ग में घूम रहा है, तो समय आ गया है कि कुछ कागज नीचे रखें और उसमें एक पेन डालें।

अपने पहिया व्यास (छवि 1) और पहिया आधार (छवि 2) को मिलीमीटर में मापें।

कोड में आपकी अंशांकन सेटिंग्स हैं:

फ्लोट व्हील_डिया = 63; // मिमी (वृद्धि = सर्पिल बाहर)

फ्लोट व्हील_बेस = 109; // मिमी (वृद्धि = सर्पिल में) int steps_rev=128; // 16x गियरबॉक्स के लिए 128, 64x गियरबॉक्स के लिए 512

मैंने ६५ मिमी के मापा पहिया व्यास के साथ शुरुआत की और आप प्रत्येक चरण में बक्से को बाहर की ओर या दक्षिणावर्त घूमते हुए देख सकते हैं (छवि ३)।

मैं अंततः 63 मिमी (छवि 4) के मूल्य पर पहुंचा। आप देख सकते हैं कि गियर लैश आदि के कारण अभी भी कुछ अंतर्निहित त्रुटि है। कुछ दिलचस्प करने के लिए काफी करीब!

चरण 16: पेन को ऊपर उठाना और नीचे करना

हमने एक सर्वो जोड़ा है, लेकिन इसके साथ कुछ नहीं किया है। यह आपको पेन को ऊपर उठाने और कम करने की अनुमति देता है ताकि रोबोट बिना ड्राइंग के चल सके।

1. पेन कॉलर को पेन पर रखें (छवि 1)।

   यदि यह ढीला है, तो इसे जगह में टेप करें।

2. जाँच करें कि सर्वो आर्म नीचे होने पर यह कागज को छूएगा।
3. जांच लें कि ऊपर उठाने पर यह कागज को नहीं छुएगा।

सर्वो कोणों को या तो हॉर्न को हटाकर और इसे फिर से पोजिशन करके या सॉफ्टवेयर के माध्यम से समायोजित किया जा सकता है:

इंट PEN_DOWN = 20; // पेन डाउन होने पर सर्वो का कोण

इंट PEN_UP = 80; // पेन ऊपर होने पर सर्वो का कोण

पेन कमांड हैं:

पेनअप ();

पेंडडाउन ();

यदि आप अलग-अलग पेन साइज का उपयोग करना चाहते हैं, तो आपको पेन होल्डर (www.thingiverse.com/thing:1052725) और पेन कॉलर (www.thingiverse.com/thing:1053273) को सही व्यास के साथ संशोधित करना होगा।

चरण 17: मज़े करो

मुझे आशा है कि आपने बहुत अधिक अभिशाप शब्दों के बिना इतना दूर बनाया है। मुझे बताएं कि आपने किसके साथ संघर्ष किया ताकि मैं निर्देशों में सुधार कर सकूं।

अब यह पता लगाने का समय है। यदि आप परीक्षण स्केच को देखते हैं, तो आप देखेंगे कि मैंने आपको कुछ मानक "कछुए" आदेश प्रदान किए हैं:

आगे (दूरी); // मिलीमीटर

पिछड़ा (दूरी); बाएं (कोण); // डिग्री सही (कोण); पेनअप (); पेंडडाउन (); किया हुआ(); // बैटरी बचाने के लिए स्टेपर छोड़ें

इन आदेशों का उपयोग करते हुए, आपको बर्फ के टुकड़े खींचने या अपना नाम लिखने से लेकर कुछ भी करने में सक्षम होना चाहिए। यदि आपको आरंभ करने में कुछ सहायता चाहिए, तो देखें:

• https://code.org/learn
• https://codecombat.com/

चरण 18: अन्य प्लेटफार्म

क्या यह रोबोट एक के साथ किया जा सकता है?

हां! यह प्लेटफॉर्म बहुत लचीला है। आपको मुख्य रूप से केवल चेसिस को संशोधित करने की आवश्यकता होगी।

मैंने इसे रास्पबेरी पाई (छवि 1) और एक एडफ्रूट ट्रिंकेट (www.instructables.com/id/Low-Cost-Arduino-Compatible-Drawing-Robot/) (छवि 2) के साथ किया है।

मुझे जानने दें कि आपने क्या जुटाया है!