ربات حضور مجازی با آردوینو – بخش اول: شاسی حرکتی

چون این پروژه دو بخش داره، لیست تمام قطعاتی که برای کل کار نیاز داری رو همینجا آوردیم. قطعات اصلی شامل: دو تا سروو موتور با چرخش پیوسته (Continuous)، یک سروو موتور استاندارد، یک برد آردوینو، جا باتری چهارتایی و دوتایی (برای باتری قلمی)، شش عدد باتری قلمی، فیش تغذیه آداپتوری، دو تا چرخ هرزگرد (کاستر) و یک ظرف پلاستیکی دردار (مثل ظرف غذا) برای بدنه ربات می‌شه.

علاوه بر این‌ها، یک مونوپاد عکاسی (پایه سلفی)، یه تیکه چوب لباسی فلزی، فلنج پایه، پیچ و مهره‌های سایز مناسب برای ایجاد تعادل (اسلایدر)، وارنیش حرارتی تو سایزهای مختلف و چند تا بست کمربندی هم باید دم دستت باشه تا کار مونتاژ رو راحت‌تر پیش ببری.

اول از همه باید بازوهای پلاستیکی (هورن) دو تا سروو موتوری که چرخش پیوسته دارن رو آماده کنی. سوراخ‌های انتهایی این بازوها رو با یک مته کوچیک (حدود 3 میلی‌متری) کمی گشاد کن تا بعدا بتونیم راحت‌تر چرخ‌ها رو بهشون وصل کنیم.

حالا بازوی سروو رو دقیقا وسط توپی چرخ قرار بده و از سوراخ‌هایی که تو مرحله قبل گشاد کردی، جای اون‌ها رو روی چرخ علامت بزن. بعد با همون مته جای علامت‌ها رو سوراخ کن. این کار رو برای چرخ دوم هم دقیقا به همین شکل تکرار کن.

+1

بریم سراغ وصل کردن چرخ‌ها. با استفاده از چند تا بست کمربندی، چرخ‌ها رو محکم به بازوی سروو موتورها ببند. بعد از اینکه خیالت از محکم بودنشون راحت شد، اضافه بست‌ها رو با سیم‌چین ببر تا کارت تمیز دربیاد.

دو تا سروو موتور رو پشت به پشت هم قرار بده (به صورت قرینه) و با استفاده از سوراخ‌های نصب خود موتور و چند تا بست کمربندی، اون‌ها رو سفت به هم بچسبون. این ترکیب شاید خیلی ساده به نظر برسه، اما یه سیستم حرکتی فوق‌العاده محکم و جون‌دار برای رباتمون می‌سازه.

+2

ما باید دو تا مستطیل وسط در ظرف پلاستیکی دربیاریم تا چرخ‌ها ازش بیرون بزنن. برای پیدا کردن مرکز در، یه ضربدر از گوشه‌ها به هم بکش؛ نقطه تقاطع می‌شه مرکز دقیق در ظرف. حالا از مرکز حدود 3 سانتی‌متر به سمت یکی از لبه‌های طولانی برو و یه علامت بزن. همین کار رو برای سمت مقابل هم انجام بده. بعد از نقطه مرکز، حدود 4 سانتی‌متر به بالا و پایین برو و علامت بزن.

در نهایت، از علامت‌های داخلی دوباره به سمت لبه‌ها اندازه بگیر تا محدوده برش کاملا مشخص بشه. شکل نهایی که کشیدی باید شبیه دو تا مستطیل کوچیک باشه. این دو تا کادر، دقیقا همون جایی هستن که چرخ‌های موتور باید ازشون رد بشن و به زمین برسن.

با کمک یک کاتر تیز یا چاقوی موکت‌بری، دقیقا روی خطوطی که کشیدی رو برش بزن تا اون دو تا مستطیل از در ظرف جدا بشن و جای چرخ‌ها کاملا باز بشه.

مجموعه موتورهایی که به هم بستی رو دقیقا وسط در ظرف قرار بده. چرخ‌ها باید جوری داخل مستطیل‌هایی که بریدی قرار بگیرن که اصلا به لبه‌ها گیر نکنن. وقتی جای دقیقشون رو پیدا کردی، دو طرف هر کدوم از موتورها رو روی پلاستیک علامت بزن.

این علامت‌ها برای رد کردن بست کمربندی و محکم کردن موتورها روی در ظرف هستن. حالا با یه مته مناسب، جاهایی که علامت زدی رو سوراخ کن.

موتورها رو سر جاشون بذار و با رد کردن بست‌های کمربندی از سوراخ‌هایی که زدی، اون‌ها رو حسابی روی در ظرف سفت کن و اضافه‌های بست رو ببر. با نصب موتورها تو مرکز ربات، ما یه سیستم حرکتی عالی ساختیم که می‌تونه به جلو، عقب، چپ و راست حرکت کنه.

جالبیش اینجاست که با تغییر سرعت موتورها، ربات می‌تونه مسیرش رو کج کنه یا حتی با چرخش معکوس موتورها، دقیقا سر جای خودش دور بزنه! این قابلیت باعث می‌شه ربات بتونه تو فضاهای خیلی تنگ هم به راحتی جابه‌جا بشه.

برای اینکه رباتمون موقع حرکت کله نکنه، به پایه‌های تعادل یا همون اسلایدر نیاز داریم. چند تا پیچ بلند بردار و مهره‌ها رو تا نیمه روی اون‌ها ببند. از این پیچ‌ها برای تنظیم ارتفاع و حفظ تعادل ربات استفاده می‌کنیم تا بدون لرزش و افتادن حرکت کنه.

+2

حدود 4 سانتی‌متر از لبه‌های عرضی (کوتاه) در ظرف به سمت داخل بیا و وسط رو علامت بزن. این نقاط رو سوراخ کن و پیچ‌های اسلایدر رو ازش رد کن؛ بعد با مهره حسابی سفتشون کن. این پایه‌ها حکم چرخ‌های کمکی رو دارن تا ربات نیفته.

دقت کن که این پایه‌ها نباید اونقدر بلند باشن که چرخ‌های اصلی از زمین جدا بشن، و نه اونقدر کوتاه باشن که ربات مدام لق بزنه. بعدا که ربات راه افتاد، می‌تونی ارتفاع این مهره‌ها رو دقیق‌تر تنظیم کنی تا حرکتش کاملا نرم بشه.

مدار این پروژه نسبتا ساده‌ست. قطعاتی که داریم دو تا سروو موتور با چرخش پیوسته، یه سروو استاندارد، آردوینو و منبع تغذیه 9 ولت هستن. اما بخش جالب ماجرا همین منبع تغذیه‌ست. به جای یک باتری 9 ولت، ما یه جا باتری 6 ولت (چهارتایی) و یه 3 ولت (دوتایی) رو با هم سری کردیم.

دلیل این کار اینه که سروو موتورها به 6 ولت نیاز دارن ولی آردوینو با 9 ولت کار می‌کنه. برای حل این مشکل، یه سیم از نقطه اتصال باتری 6 ولت و 3 ولت می‌گیریم تا برق موتورها رو تامین کنه. سیم قرمز اصلی (مجموع 9 ولت) هم می‌ره برای روشن کردن آردوینو.

همه قطعات هم یه اتصال زمین (GND) مشترک دارن. شاید تو نگاه اول یکم گیج‌کننده باشه، اما اگه قدم‌به‌قدم پیش بری می‌بینی که چقدر منطقی و راحته.

+10

تو مدار ما، برق 6 ولت باید به سه جا تقسیم بشه و سیم زمین هم به چهار جا بره. برای این کار، سه تا سیم مفتولی قرمز رو به یه سیم قرمز متصل می‌کنیم و می‌لحیمیم. همین کار رو با یک سیم مشکی و چهار تا سیم مشکی دیگه انجام می‌دیم تا دسته‌سیم زمین (GND) آماده بشه. دلیل استفاده از سیم مفتولی اینه که راحت‌تر تو سوکت سروو موتورها فرو بره.

اول سیم‌ها رو تو اندازه‌های مناسب ببر و یکم از روکش سرشون رو لخت کن. سر لخت‌شده سیم‌ها رو محکم به هم بپیچون تا یه دست بشن. حالا با هویه و قلع، این اتصالات رو حسابی لحیم کن تا محکم بشن.

در نهایت، یه تیکه وارنیش حرارتی روی قسمت‌های لحیم‌شده بکش و با حرارت جمعش کن تا اتصال کوتاه پیش نیاد. با این کار، دو تا دسته‌سیم خیلی تمیز برای تغذیه و زمین آماده کردی.

+2

سیم قرمز جا باتری چهارتایی رو با سیم مشکی جا باتری دوتایی و سیم تک قرمز دسته‌سیمی که درست کردی، به هم لحیم کن و وارنیش بکش. این نقطه دقیقا همون خروجی 6 ولت برای موتورهاست. بعد سیم مشکی جا باتری چهارتایی رو به سیم تک مشکی دسته‌سیم زمین لحیم کن. روی این قسمت هم وارنیش بکش تا عایق بشه. این بخش قراره اتصال زمین (GND) کل مدار ربات رو تامین کنه.

قاب پلاستیکی روی فیش تغذیه رو باز کن و اون رو روی یکی از سیم‌های مشکی دسته‌سیم زمین بنداز تا بعد از لحیم‌کاری بتونی روش بکشی. سیم مشکی رو به پایه بیرونی (بدنه) فیش لحیم کن. یه سیم قرمز مفتولی حدود 15 سانتی‌متری هم به پایه وسطی فیش لحیم کن. در آخر قاب پلاستیکی رو ببند تا اتصالات محکم و عایق بشن.

حالا اون سر سیم قرمزی که به فیش تغذیه وصل کردی رو به سیم قرمز جا باتری دوتایی لحیم کن. حتما روی این اتصال هم وارنیش بکش. با این کار تغذیه 9 ولت آردوینو هم آماده شد.

+2

جا باتری‌ها رو یک طرف در ظرف پلاستیکی قرار بده و جای سوراخ‌های نصبشون رو با ماژیک علامت بزن. با مته مناسب این نقاط رو سوراخ کن و جا باتری‌ها رو با پیچ و مهره‌های کوچیک محکم سر جاشون ببند.

برای برنامه‌نویسی اولیه، یک کد ساده روی آردوینو آپلود کن تا ربات رو تست کنی. این برنامه فقط برای تست عملکرد موتورهاست و به ربات دستور می‌ده که به جلو، عقب، چپ و راست حرکت کنه. تو بخش‌های بعدی پروژه، این کد رو خیلی کامل‌تر و پیشرفته‌تر می‌کنیم.

+2

آردوینو رو می‌تونی هر جای کف ظرف پلاستیکی (بخش گود ظرف) قرار بدی. جای سوراخ‌های برد رو علامت بزن و دو تا سوراخ هم کمی بیرون‌تر از لبه‌های برد بزن تا بتونی با بست کمربندی برد رو محکم به کف ظرف ببندی. بعد از بستن آردوینو، اضافه بست‌ها رو مثل همیشه قیچی کن تا فضای کارت تمیز بمونه.

حالا وقتشه همه چی رو به هم وصل کنیم. سیم‌های قرمز 6 ولت رو به سوکت سیم قرمز موتورها وصل کن. سیم‌های مشکی زمین رو هم به سوکت سیم مشکی موتورها بزن.

دو تا سیم مفتولی سبز بردار و یک سرشون رو به جایگاه سیم سفید تو سوکت موتورها وصل کن. سر دیگه این سیم‌های سبز رو به ترتیب به پین 6 و 7 آردوینو متصل کن. دست آخر، فیش تغذیه 9 ولت رو بزن تو جک آداپتور آردوینو.

باتری‌ها رو داخل جا باتری قرار بده. حواست باشه که به محض گذاشتن باتری‌ها، چرخ‌های ربات شروع می‌کنن به چرخیدن، پس بهتره ربات رو تو دستت نگه داری تا فرار نکنه!

در ظرف که قطعات روش سوار شده رو روی بدنه اصلی بذار و چفتش کن. به همین راحتی یه پلتفرم حرکتی ساده ساختی که می‌تونه تو چهار جهت حرکت کنه. تو قسمت‌های بعدی این ربات رو خیلی حرفه‌ای‌تر می‌کنیم.

اگه دیدی ربات حرکت نمی‌کنه، اول از همه سیم‌کشی‌ها رو با دقت چک کن. اگه درست بود، کد رو دوباره آپلود کن. اگه بازم مشکل داشت، ببین چراغ سبز روی برد آردوینو روشن می‌شه یا نه.

اگه روشن نمی‌شد، یعنی باتری‌ها ضعیفن و باید عوض بشن. اما اگه ربات کار می‌کنه ولی بین حرکت‌ها کاملا متوقف نمی‌شه، یعنی موتورها نیاز به کالیبره دارن. این یعنی نقطه صفر موتورها دقیق تنظیم نشده و تو حالت توقف کامل قرار نمی‌گیرن.

برای حل این مشکل، یه پیچ تنظیم کوچیک پشت سروو موتور هست؛ با یه پیچ‌گوشتی خیلی آروم اون رو بچرخون تا زمانی که موتور تو حالت توقف برنامه، واقعا بایسته و صدایی نده.

تا همینجا یه شاسی متحرک عالی با آردوینو ساختی. تو آموزش بعدی آیسی‌مدار، قراره یه نگهدارنده موبایل متحرک روی این شاسی سوار کنیم تا ربات حضور مجازی ما کامل بشه. منتظر بخش دوم باش و حتما این آموزش رو برای دوستای علاقه‌مند به رباتیکت بفرست!