2015年2月4日 星期三

3DP : Arduino : 藍牙遙控履帶車

肖想一臺履帶車很久了,一月初去松山工農參加3D列印機組裝及調校研習,帶回了一臺 Prusa i3 3D列印機,一邊調校,一邊列印,就這麼印完一臺履帶車所需的履帶元件。原本想利用之前拆解2.5吋軟磁機,閒置一旁許久的金屬殼當車身,不過履帶一直「勞鏈」,試過很多方法都沒解決問題,最後還是決定用 PLA 材料印了原設計裡的車身來搭配。整臺車都印完了,這履帶車該順利上路了吧?!哈~哪有那麼輕鬆,還是「勞鏈」連連啦!沒關係,試了幾天,我研究出不「勞鏈」的組合方法了,順便加上藍牙遙控的功能,終於完成了第一臺 3DP 藍牙遙控履帶車。


來看一下它在「棉被山」上翻山越嶺的樣子:

材料清單

  • 列印履帶車的零件:圖檔網址如下
    http://www.thingiverse.com/thing:228426
  • 360度連續旋轉伺服馬達 x 2 (可自行用 SG90 改裝)
  • Arduino x 1
  • 藍牙模組 x 1 (文中使用的是 HC-05)。
  • 細竹籤(2mm 的水果叉)多支。
  • 橡皮圈數條
  • 壓舌板或冰棒棍 x 2
  • 50mm長的厚頭螺絲(外徑3mm以內) x 2
  • 華司 x 2
  • 彈簧 x 2

組裝履帶

這一臺車最關鍵的當然是履帶,作者的原始設計應該是要用 3mm 的「鉚釘」來串接履帶,由於不想再列印,試過 2mm 的銅線(我家後陽台找到的廢電線),因為太鬆,組合完的履帶較容易左右偏擺。後來用 3DP 印列,印單支還好,直又強固,但是印多支就列印失敗或不堪使用(我跟 3DP 還是於陌生狀態啦!)。最後用了我家老婆拿出來的一包約 2mm 粗的「水果叉」,大小剛好 (哈~3DP 印出來的履帶元件,插鉚釘的孔不是應該有 3mm 嗎?2mm 粗怎麼剛好?!)。

老婆的愛心,2mm 粗的竹籤
履帶一節節串好,一條共有 24 節,當鉚釘的竹籤可以用熱熔膠在兩端固定。不過,如果全部都用竹籤來當鉚釘,履帶會變得「鋼性」十足,後來我將四支竹籤換成橡皮筋,讓履帶可以有彈性緩衝,較不易「勞鏈」。組好的履帶如下面這樣:

紅色箭頭處為橡皮筋,讓履帶有一點彈性

組裝輪子

輪子的部份,前輪固定在伺服馬達的搖臂上,後輪則必須要能自由轉動。試了很多組裝的方式,終於找到解決容易「勞鏈」關鍵:
  • 避免輪子往外偏擺:在外側鎖一片壓舌板(冰棒棍),讓前後輪一致。
  • 避免輪子往內偏擺:後輪的螺絲套入華司及彈簧,既可讓它不會往內偏擺,也能保持有一點緊,又不會太緊的狀態。
  • 讓輪子的齒更容易滑入履帶的「溝」:以打火機在輪子的「齒」上稍微加熱後,邊緣輕壓,讓它變得稍圓一點,更容易滑入履帶的洞洞中。
華司及彈簧既鋼又柔
稍微修飾過的「齒」,尖變圓

電子控制

MCU 的部份我先使用 Arduino UNO,以後再使用其它 MCU 來最小化。由於這臺車是使用可 360度連續旋轉的伺服馬達,因此,一顆馬達只需佔用 Arduino 一個腳位來控制,接線的方式如下圖:


搭配上述電路的 Arduino 程式(tank_bluetooth.ino)放在底下的網址中:

Arduino 程式中的變數裡,「rightStopAngle」及「leftStopAngle」是伺服馬達在哪一個角度下代表停止不動,這部份得自己去試後修改,像我改裝的兩顆 SG90,它們停止不動的值就不同,要是設錯了,馬達就不會依指令停下來或反轉。

遙控的部份我是使用 HC-05 的藍牙模組,遙控的 Android APP 則偷懶,使用我之前為 MeArm 寫的那支,可以參考「雄 : Arduino : MeArm 藍牙遙控自走車」一文。

App Inventor 2 的 source (MeArm_BlueTooth_Car.aia) 放在底下的網址中:
一支 App 可以多用途,哈~多環保啊!


紅外線遙控

試著用 IRLib ,以紅外線遙控器來操控履帶車。不過,建議在正負極加上一顆 104電容,不然,紅外線解碼的成功率不高。加入紅外線遙控的  Arduino 程式碼 source (tank_ir_bluetooth.ino) :
記得要先下載 IRLib 的 source (github頁面右側的「Download ZIP」):
將它解壓縮後,加入 Arduino 的「libraries」目錄中,這樣子,在開啟 Arduino IDE 界面時才能找得到它。

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11 則留言:

  1. 雄哥!有多一定要給我一台,給兒子玩,哈哈!

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  2. 哇! 原來有這麼多眉角,
    不看雄哥指導文的,氣死活該!

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  3. 不好意思
    想參考您的Arduino程式但打不開

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    1. 您好:
      謝謝提醒, 已更新連結。

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    2. AppInventer似乎也打不開

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    3. 您好:
      上次就都更新連結了哦~我用不同帳號試,可以開啟的。
      您可能要自己再試試。

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    4. 大哥請問一下,你的履帶我有點看不懂

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  4. 請問彈簧的長度大概要多少?
    華司的規格多少? 謝謝

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    1. 您好:
      當初沒有特別去注意規格,華司應該要搭配螺絲粗細,基本上是手邊有什麼就拿什麼來試的,只是玩一玩,並沒有SOP的。

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  5. 那螺絲是鎖在有兩個小洞還是沒有小洞的輪子呢?,因為螺絲一個可以直接穿進去一個還要用轉的才能進去

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