簡易Arduino機器人製作

四月 23, 2014
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這個教學指南教你如何又快又簡單製作一台Arduino機器人。機器人是一項有趣又讓人愛不釋手的嗜好,而且到了近幾年,花費也變得不難負擔。在幾十年前,想玩機器人得花不少錢,初學者也不得其門而入。但到了今日,自己打造一台機器人可說花費輕鬆又簡單容易,重點是超級好玩!
零件

Arduino-Compatible UNO R3
Arduino是機器人的大腦,而Arduino 最重要的零件就是ATmega328微控制器。微控制器就像臺迷你電腦,我們可以下載程式到微控制器裡,操控機器人。

SpringRC SM-S4303R連續轉動伺服機 2
我們會用兩臺連續轉動伺服機作為機器人的動力。連續轉動伺服機就像一般的DC無刷馬達,只是多了內建速度控制。馬達的速度會透過PWM加以控制,不需要操心太多,Arduino會顧好所有細節。

車輪 2
我們用品質優良車輪的搭配我們的伺服機。輪子的外圍有橡皮套包覆,因此可形成很大的摩擦力。

腳輪 1
我們把腳輪裝在機器人前面,轉圈的動作會變得容易許多。

小麵包板 1
麵包板是架構電路原型的一個很棒的方法,而且可以省去麻煩的焊接過程。我們會用麵包板作出外部的電路系統。

迷你按壓開關 (1)
迷你按壓開關超強大!它們體積很小、不佔空間,但高度又夠所以很好按,而且還很便宜!如果想要在專題加入使用者輸入的功能,按壓開關是個很棒的做法。



超級耐用雙面膠 16
在教學指南中,我們會使用雙面膠把機器人的各個部位黏貼在一塊,很耐用而且效果很好!

10 kΩ碳膜電阻器 1
就是電阻器,沒什麼好說的 

長型易拆式接頭 1易拆式接頭是一條一條的排針,可以拆解成任何長度。我們會在教學中用3 pin的接頭連接馬達和麵包板。長型易拆式接頭除了長度較長,其他部分就像一般的接頭。使用麵包板時,長型易拆式接頭會比一般長度的接頭好用很多。

6×2A電池座搭配直流電插座 9V 1
Arduino的運作需要9V的直流電輸入,這個電池組接上Arduino可發揮最完美的功效! 

4英吋尼龍束帶 1 
束帶(又稱紮線帶)就是好用到沒話說,相信我,你會用到很多條。


教學指南裡使用到的各種元件只要購買FunDuino UNO Robotics Kit就可以一次備齊,但如果你有其他類似的元件也很OK
請記得,教學指南裡告訴你的只是製作機器人的其中一種方式,如果你有更多預算或亟欲發揮的想像力,想多買一個感測器、更高級的底盤,別猶豫儘管去吧!接下來的整個製作過程可能會花上一兩個小時,準備好了我們就來找點樂子吧!
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步驟1:製作底盤

  • 電池組朝下擺放,並調整方向使電線朝向自己。
  • 在伺服機較長的邊分別黏上雙面膠,並確定兩台伺服機的底部並列。
  • 撕掉雙面膠,把伺服機緊緊黏在電池組上。

注意:確定伺服機有黏在電池組的電線出口上,調整方向讓兩個軸朝向電池組的底部。
注意:確定兩個伺服機有牢固黏住,而且位在電池組的中央。

最好用的方法是先雙面膠條撕掉,一手拿一個伺服機把它們緊緊貼牢,同時將兩個伺服機黏到電池組上。

步驟2:麵包板&Arduino

  • 把麵包板固定在電池組上方,你可以使用麵包板本身的泡棉或自己貼雙面膠,我建議後者。
  • 在這項機器人設計當中,Arduino會搭在伺服機的上方。剪下一段比Aruino寬度稍短的雙面膠帶,貼在伺服機上。
  • Arduino和伺服機黏合在一起。




注意:
避免讓
Arduino超出麵包板太多。

步驟3:車輪&腳輪

  • 把車輪牢牢地嵌在伺服機上。車輪和伺服機需緊密結合,所以需要花點力氣!
  • 最後一個組裝步驟是把腳輪裝在機器人前面。如你所見,約0.25英吋的腳輪長度不夠,所以我們要找些東西填補腳輪和麵包板之間的空隙。
  • 用木屑和膠帶搭起一個用來增大腳輪空隙的襯墊。調整襯墊為正確大小後,用雙面膠把襯墊牢牢固定在麵包板和腳輪之間。

步驟4:伺服機接線

  • 從可拆式排針上拆下23針腳。接頭上的黑色塑膠部分可能會歪掉,用老虎鉗仔細調整黑色塑膠到金屬針腳的中心。
  • 把接頭壓進麵包板,然後把伺服機的電纜接到兩個接頭上,黑色電線的位置在電纜左方。
  • 把伺服機上的紅色電線接到麵包板的正極電源區域,並把黑色電線接到GND電源區域,白色電線則接到Arduino的腳位1213


注意:
麵包板電源區域和
Arduino要盡量貼近,如此可讓你的電路外觀保持整齊。見圖三

步驟5:加上感測器

  • 插入超音波感測器,讓感測器面向機器人的前方,
  • 注意:感測器的電源並不是接到麵包板的電源區域,而是接到麵包板本身。順帶一提,束帶很好用,可以讓你幫機器人好好整理電線。
  • 連接超音波感測器,如此VCC腳位可以接線到麵包板的正極電源區域。不是負極!用一條黑色電線連接感測器的GND腳位和麵包板的GND電源區域。最後,用白色電線分別連接TrigEchoArduino腳位8腳位9

步驟6:連接電源I

  • 伺服機不能用Arduino5V腳位連接電源,因為伺服機會引來比Arduino所能提供的更大量的電流。直接從電池組取得電力才是伺服機供電的正確方法。你可以選擇用同一個電池組,同時供電給Arduino,或者另一個更好的作法——用不同的電池組供電。
  • 42A電池可以供應伺服機4.8V6V的電流,不同的電池種類可提供伺服機不同電量。我找到的最簡易作法是:把紅電線接到電池組的左邊第二個彈簧,黑電線則接到右邊最後一個彈簧。

注意:要非常小心上圖的電池組方向。請確定在你把紅電線接到「左邊的二個彈簧」時,電池組的電纜正位於底部左側。如果你有萬用表,最好拿出來核對電線是否接到正確的位置。

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步驟7:連接電源II

  • 把剛剛接上電池彈簧的紅色和黑色電線插到麵包板的負極電源區域也就是插上伺服機的那塊
  • 用一條黑色電線連接ArduinoGND腳位和麵包板負極的GND電源區域,然後用另一條黑色電線連接麵包板上的兩個GND電源區域。不要接成正極電源區域!
  • 現在,拿一條紅色電線連接Arduino5V腳位和正極電源區域。不是負極!

步驟8:加上停機開關

  • 最後在機器人身上加上停機開關,這樣就算不拔掉電源,也能讓機器人停止動作。
  • 把一個按壓開關放在麵包板中間的溝槽,然後用紅色電線連接開關的其中一邊和正極電源區域。接下來,用10 電阻器連接開關的另一邊和GND電源區域,再用白色電線連接有電阻器的那一邊開關和Arduino的腳位2
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步驟9:為你的機器人設計程式

  • 現在機器人完成了,你會想要寫些程式設計它的動作。試試這臺機器人的指令碼,或是參考我的教學指南,裡面會告訴你如何寫出屬於自己的程式。


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NATHEN HOUSE

目前就讀大三,主修電氣工程,興趣是電子學和機器人學的教學,也因此開創了一間小型的業餘電子公司FoxyTronics


(譯:王婉倩)

[原文]

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