手把手教您3D列印一個自動寫字機器人

2021-01-05 中關村在線

1手把手教您3D列印自動寫字機器人

    【中關村在線辦公列印頻道原創】近日，在DIY熱站Instructions上，一名網名為MakersBox的用戶共享了一個非常有趣的3D印表機器人，這個小巧的機器人使用的是Arduino晶片，具有自動繪圖、寫字的能力。


手把手教您3D列印一個自動寫字機器人

    這個機器人，只需要將一支鋼筆插在它身體中央，它就能依靠輪子左右移動從而在底層之上繪製出各種形狀。該機器人使用了一塊Adafruit Pro Trinket 3V，並用Arduino IDE編寫代碼。


這個機器人通過插在身體中央的鋼筆，輪子的左右移動來繪製圖形

    這個3D列印繪圖機器人的靈感來自龜機器人的設計，龜機器人最早出現在20世紀40年代，後經logo程式語言的發明人Seymour Papert進行了完善。Papert的龜機器人用logo語言編程，並配備了一支筆，能夠根據一套相對位置的指令在表面上繪製出複雜的「海龜圖形」。


3D列印繪圖機器人的傑作：「ROBOTS ROCK」字樣

    這位名為Makersbox的網友決定採用這種烏龜機器人的創意，並將其與3D列印技術相結合，以此來激發那些女程式設計師和工程師們的想像力。為此，Makersbox選擇了Arduino平臺，因為它具有方便的集成開發環境和代碼編輯器。

2製作自動寫字機器人的具體步驟

    具體來說，在製作之前您需要準備的零部件包括：一塊Adafruit Pro Trinket、一對步進電機（及驅動器）、一個4×AA電池的電源、外加一堆電線、螺絲等，這個機器人的3D列印部件一共有8個，包括底盤、車輪等。


自動寫字機器人所需要的3D列印部件


一個直流電機的安裝（參考圖）


一小塊麵包板（參考圖） 


4節5號或7號電池盒及電池（參考圖）


一個6V直流電機（參考圖）


一把公對公跳線（參考圖）

    這個機器人通過一套編程的指令來定位它在一張紙上的相對位置，Adafruit Pro Trinket通過編程控制機器人向後和向前、向各個方向旋轉、提起和放下筆等等。因此，您可以通過編碼控制機器人在紙上寫一行字、畫一朵兒雪花等等。


電路板示意圖（此圖僅供參考）


繪圖機器人線路圖（圖片來自Instructables，僅供參考）

    雖然目前這個機器人使用的是微型的Adafruit Trinket，不過Makersbox建議，如果您設計的是更大的底盤的話，可以使用常規的Arduino(甚至是樹莓派)，這將為您提供進一步的創造空間。


樹莓派（參考圖）

    下面我們就一起來看看，這款自動寫字機器人是怎麼製作出來的：

    第一步：組件準備

    繪圖機器人涉及到很多不同的運動控制單元，以下是您需要的組件清單：

    電子組件：

    AdafruitProTrinket3V（也可以使用Arduino）
    2個Geared5V步進電機
    ULN2803達林頓驅動器
    麵包板
    16個母口對母口跳線
    微型伺服電機
    母口引腳頭
    2個2xAA電池盒
    USB線
    4顆AA電池


製作繪圖機器人所需要的電子組件和結構件

    結構件：

    2個7/8"IDx3/16'O型圈
    5/8"腳輪軸承
    10顆M3x8毫米盤頭螺釘
    4顆M3×6平頭螺絲
    12顆M3螺母


繪圖機器人所需的組件


    3D列印組件：

    滾珠軸承腳輪
    機箱
    2個車輪
    2個步進電機支架
    伺服電機支架
    套圈

3自動寫字機器人最後的拼裝

    第二步：配置開發環境並寫入固件

    配置開發環境：驅動安裝和相關配置方法具體參考：http://www.adafruit.com/

    將固件TIRL_Trinket_TEST.ino寫入到Trinket板中，另外值得一提的是，該固件和Arduino也是兼容的。

    第三步：硬體拼裝

    雖然理論上只要各個部件按照適當順序連接起來就能用，但是，如果要保證繪圖機器人寫出來的東西跟計劃的一模一樣，還需要控制好各個組件的安裝位置。


安裝電池殼


拼裝輪子


安裝步進電機


安裝腳輪

    接下來就開始安裝電子控制部件了，這裡有很多接線，注意不要弄錯順序和位置！


安裝電子控制部件

    首先將微控制器、開關等組件安裝到麵包板上，按照圖示進行連接，連接好之後，裝上電池並打開開關，可以看到板上的LED燈開始發光。

    下一步安裝接線頭並連接電機。


安裝接線頭並連接電機

    裝上畫筆，筆的位置調整可以通過手動完成，也可以在軟體上進行調整。


裝上畫筆，完成安裝

    第四步：安裝完成


樹莓派版本的繪圖小車


Arduino版本的繪圖小車

    安裝好了以後就可以測試了。利用其它開發平臺也能打造出類似的繪圖小車，該創客就基於不同的平臺打造了不同的版本，如上圖所示。如果您對於上述製作感興趣的話，不妨自己動手DIY一個吧。（註：文中部分圖片來自3ders.org）

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