Cara Membuat Robot Mod SMARS Spider - Dengan WiFi dan Kontrol Suara

 

     SMARS adalah singkatan dari "Screwless/Screwed Modular Assemblable Robotic System". Kedengarannya panjang, ya. Ini adalah robot sederhana yang dirancang untuk bidang pendidikan, dengan jumlah komponen yang lebih sedikit, kemungkinan untuk memasangnya tanpa sekrup/penyolderan bagian apa pun - pembuatannya sangat murah.

Ada banyak modifikasi untuk SMARS, salah satu yang menonjol bagi saya adalah SMARS Quad Mod (tautan proyek asli). Mod ini mengubah mobil kotak menjadi robot laba-laba kotak. Namun, yang membuat saya tidak puas, sangat sulit untuk menemukan petunjuk lengkap dan pasti tentang cara membuatnya, sebagian besar bahan yang tersedia tidak lengkap (kabel, tetapi tidak ada kode ATAU beberapa kode, tetapi tidak ada kabel, dll.) atau sudah ketinggalan zaman.

Jadi saya memutuskan untuk membuatnya sendiri, memikirkan semuanya, memperbaruinya dengan Arduino RP2040 dan membagikan hasil kerja saya di sini.

Perlengkapan

Hal pertama yang harus dilakukan, berikut adalah bagian-bagian yang dibutuhkan:

8x servo SG90

1x modul step-down 3A

2 baterai 18650 ( sudah diuji | lebih murah, tapi belum diuji )

1x saklar

1x konektor daya

1x Modul Pengukur Jarak Ultrasonik HC-SR04  (Opsional)

Untuk papan kontrol dan pelindung ekspansi saya menggunakan:

Arduino RP2040 Hubungkan

Modul Papan Ekstensi I/O untuk Arduino Nano

Dalam video tersebut saya menyebutkan beberapa pilihan berbeda yang tersedia untuk papan kontrol dan pelindung:

Opsi A (Papan RP2040 + Kamera ESP32) - kemungkinan untuk menambahkan streaming video, tanpa kontrol suara

Arduino Raspberry PI UNO RP2040

ESP32-CAM

Opsi B (papan ESP32 + Pelindung Sensor ESP32) - opsi termurah, tanpa kontrol suara

ESP32-RUANG-32S

Papan Pengembangan Ekspansi ESP32-WROOM-32

Kami akan fokus pada Arduino RP2040 Connect, untuk membuat tutorial yang jelas dan ringkas, tetapi jangan ragu untuk bertanya di sini atau di saluran YouTube saya.

Anda juga memerlukan filamen pencetakan 3D - Saya sarankan menggunakan eSUN ABS+ , yang merupakan bahan yang saya gunakan sendiri untuk mencetak komponen. Anda juga dapat memilih PLA, tetapi cenderung lebih rapuh daripada ABS.

Terakhir, Anda memerlukan beberapa alat:

jelas merupakan printer 3D. Semua komponennya cukup kecil, jadi printer desktop kecil pun bisa digunakan.

besi solder. Sementara SMARS asli dimaksudkan untuk dirakit tanpa penyolderan, di sini kita perlu menyolder sirkuit PSU (unit catu daya).

peralatan lain-lain (lem tembak, tang kecil, obeng, kabel, (dll)

Langkah 1: Cetak Bagian-bagiannya

Unduh file build dari thingiverse.com . Terima kasih kepada Kevin Thomas yang telah menciptakan SMARS dan SMARS Quad Mod. Percabangan desain asli saya pada dasarnya menyatukan semua file yang diperlukan (file-file tersebut tersebar di beberapa proyek yang berbeda) dan memodifikasi beberapa bagian. Modifikasi dijelaskan secara rinci di thingiverse.com.

Daftar Komponen Cetak 3D:

1. 1x penutup baterai.stl
2. 1x bingkai_quad.stl
3. 2x kaki.stl
4. 2x foot_m.stl - orientasikan dengan cara yang sama seperti foot.stl (lihat gambar dengan bagian yang sudah jadi)
5. 4x servo_kotak.stl
6. 4x casing servo_m.stl
7. 4x servo_lengan.stl
8. 1x sasis_quad.stl
9. 1x pemegang psu.stl
10. 1x ultrasonik_1.stl (opsional)
11. 1x ultrasonik_2a_V2.stl (opsional)

Untuk mencetak komponen, saya menggunakan Printer 3D Wanhao Duplicator 4S dengan resolusi: 0,2, infill 20%, dukungan diaktifkan (Touching Buildplate). Hampir semua komponen dicetak dalam orientasi aslinya, kecuali kompartemen baterai dan foot_m - butuh beberapa kali percobaan untuk mengetahui orientasi terbaik untuk kompartemen baterai, Anda dapat melihatnya pada gambar di atas. Saya menggunakan plugin Orientasi Otomatis untuk Cura.

Dari segi pasca-pemrosesan, saya melepas penyangga dan melakukan sedikit pengamplasan, meskipun yang terakhir bersifat opsional, murni untuk estetika.

Langkah 2: Merakit Kaki

Pasang servo ke dalam casing servo. Servo standar 6g harus pas di dalam casing. Dorong kabel servo ke dalam celah khusus.

Dorong rangka pada bagian atas sasis.

Kemudian pasang casing servo ke rangka - lihat gambar dengan tanda panah untuk memastikan Anda memasangnya dengan benar. Jika Anda melihat casing masih agak longgar pada rangka, gunakan sedikit lem dari lem tembak.

Langkah 3: Hubungkan Papan Utama

Pengkabelan merupakan masalah besar bagi saya untuk mencari tahu, jadi saya meninggalkan gambar terperinci untuk Anda. Dan Anda selalu dapat memeriksa kodenya

pinggul_kiri_depan.lampirkan(A1, DENYUT_MIN, DENYUT_MAKS);

lutut_kiri_depan.pasang(A0, DENYUT_MIN, DENYUT_MAKS);

belakang_pinggul_kiri.lampirkan(A3, DENYUT_MIN, DENYUT_MAKS);

belakang_lutut_kiri.pasang(A2, DENYUT_MIN, DENYUT_MAKS);

pinggul_depan_kanan.lampirkan(D4, DENYUT_MIN, DENYUT_MAKS);

lutut_depan_kanan.pasang(D5, DENYUT_MIN, DENYUT_MAKS);

belakang_pinggul_kanan.lampirkan(D2, DENYUT_MIN, DENYUT_MAKS);

belakang_lutut_kanan.pasang(D3, DENYUT_MIN, DENYUT_MAKS);

Pastikan Anda menghubungkan servo SEBELUM memasang lengan servo, karena servo perlu dipusatkan.

Langkah 4: Bangun PSU

Jika Anda memiliki catu daya yang sesuai (5V dan minimal 3A dengan konektor jack barel), Anda dapat merakit PSU (unit catu daya) nanti. Ini adalah bagian yang agak rumit, yang melibatkan cukup banyak kabel dan penyolderan.

Saya berasumsi Anda tidak memiliki catu daya yang sesuai, jadi Anda perlu membangun PSU sebelum Anda dapat memasang lengan servo.

Klik pada gambar pertama di atas untuk melihat kabelnya, untuk melihat gambar lengkapnya. Dua baterai 18650 dihubungkan secara seri, sehingga tegangannya naik menjadi 3,7*2=7,4V. Kabel positif dari baterai melalui sakelar ke input positif modul step-down DC-DC. Kabel negatif (ground) dari baterai ke input negatif (ground) modul step-down DC-DC.

SEBELUM Anda menyambungkan PSU ke papan ekspansi, Anda perlu memastikan bahwa outputnya adalah 5V. Gunakan multimeter untuk itu - terus putar potensiometer pada modul step-down BERLAWANAN ARAH JARUM JAM hingga tegangan pada multimeter menunjukkan tepat 5V.

Terakhir, matikan PSU dengan sakelar dan solder input dan output modul step-down ke papan ekspansi. Lihat gambar kedua di atas. Anda juga perlu menyambungkan kabel positif (kabel merah) dengan pin 5V pada papan ekspansi, ini akan memberikan daya ke Arduino RP2040 Connect.

Oke, itu tidak mudah, tetapi sekarang kita harus memiliki kedua servo dan Arduino RP2040 Connect yang menyala.

Langkah 5: Unggah Sketsa

Hubungkan papan utama Anda (dalam hal ini Arduino RP2040 Connect) ke PC dengan kabel micro-USB. Unduh sketsa dari repositori Github .

Buka smars_spider_serial.ino di Arduino IDE.

Instal Earle F. Philhower, inti Arduino III RP2040 (diuji dengan versi 3.9.5, versi lain TIDAK dijamin berfungsi), ikuti petunjuk di sini .

Unggah sketsa sambil memasukkan Arduino RP2040 Connect ke papan ekspansi dan menyambungkan papan ekspansi ke PSU. Jika semuanya benar, pengunggahan akan berhasil dan Anda akan mendengar bunyi dengungan servo yang terhubung bergerak ke posisi default.

Langkah 6: Pasang Lengan Servo

Catatan: Anda dapat melihat bahwa saya menggunakan catu daya barrel jack 5V untuk langkah ini guna menyediakan daya ke servo dan papan utama.

Pasang komponen lengan servo cetak 3D ke servo dalam casing yang terpasang pada rangka. Setelah itu pasang lengan servo putih kecil. Pastikan lengan servo terpasang pada sudut 90 derajat ke rangka (tegak lurus, seperti pada gambar pertama). Mungkin ada penyimpangan 3-5 derajat, tetapi tidak boleh lebih dari itu.

Langkah 7: Pasang Kaki

Dengan cara yang sama, pasang kaki-kakinya. Jadi, pasang dulu bagian-bagian yang dicetak, lalu pasang lengan servo putih kecil. Lengan servo putih harus sejajar dengan permukaan (lihat gambar).

Pasang sekrup di dalam lengan servo plastik kecil, baik untuk pinggul maupun kaki. Jangan mengencangkannya terlalu kencang! Jika tidak, servo dapat patah.

Pada titik ini Anda dapat melakukan uji coba cepat - dengan papan yang terhubung ke komputer Anda, kirimkan beberapa perintah kepadanya, misalnya S untuk berdiri atau F untuk berjalan maju. Anda dapat menemukan daftar lengkap perintah di bagian bawah sketsa smars_spider_serial.ino.

Langkah 8: Selesaikan

Untuk perakitan, sebagian besarnya itu saja!

Sebelum Anda menyelesaikan robot, sebaiknya unggah sketsa akhir, karena menghubungkan ke papan utama tidak mudah jika penutup robot tertutup. Anda dapat memilih:

1. Sketsa kontrol WiFi (smars_spider_wifi.ino)
2. Sketsa kontrol suara (smars_spider_voice.ino)

Dengan sketsa kontrol WiFi, robot membuat jaringan WiFi baru, smars_spider. Hubungkan dengan perangkat seluler Anda dan buka aplikasi Arduino Car . Tekan tombol roda gigi dan atur konfigurasi seperti pada gambar di atas.

Untuk sketsa kontrol suara, Anda perlu mengunduh model deteksi kata kunci dari Edge Impulse - atau buat sendiri. Berikut adalah versi publik dari proyek tersebut. Buka deployment, lalu pilih pustaka Arduino sebagai jenis deployment. Unduh dan ekstrak, lalu tempel ke lokasi pustaka Arduino Anda. Unggah sketsa tersebut. Robot akan bereaksi terhadap kata-kata: maju, mundur, kiri, dan kanan.

Semoga Anda bersenang-senang membuatnya - dan beri tahu saya masalah apa yang Anda alami, sehingga saya dapat memperbaiki panduannya.

PS Ingatlah bahwa untuk papan kontrol lain selain Arduino RP2040, kode Connect Anda mungkin berbeda.