Делаем игрушку «Божья Коровка» с управлением через смартфон

В очередном нашем уроке мы создадим управляемого жука Божью коровку, которого заставим двигаться с помощью команд со смартфона. В итоге мы получим устройство дистанционного управления с поддержкой Wi-Fi, которое обеспечивает как движение, так и простоту управления. Жук будет использовать смартфон на iOS, заблокированный в портретном режиме (мы тестировали только на устройствах iOS, см. раздел «Программное обеспечение» ниже), а для управления нужно будет просто перетаскивать красный курсор-кнопку.

Также мы включили исходный код в виде эскиза Arduino для Adafruit Feather Huzzah ESP8266 (плата от компании Adafruit), если вы захотите изменить его для использования с другими устройствами. Кроме того, вам понадобятся навыки пайки и паяльное оборудование, провод и все части, перечисленные на первом шаге, плюс система Arduino IDE с соответствующими библиотеками.

Игрушка разработана с использованием Autodesk Fusion 360, нарезана с использованием Cura 3.0.4 и напечатана (PLA) на Ultimaker 2+ Extended и Ultimaker 3 Extended.

Шаг 1: Комплектующие

Мы приложили файл PDF (в архиве), содержащий две таблицы. Первая таблица содержит список трехмерных печатных деталей с настройками и цветами, которые мы использовали. Вторая таблица содержит список приобретенных деталей.

Обратите внимание, что тело (либо «Body.3mf», либо «Body.stl») должно быть напечатано с помощью опоры из-за того, что 4 монтажные башни внутри корпуса на 2 мм выше, чем у корпуса. Также обратите внимание, что Cura 3.0.4 не будет размещать «Body.3mf» на строительной пластине, поэтому пришлось отключить настройку «Automatically drop models to the build plate», а затем вручную опустить корпус до тех пор, пока он не соприкоснется со сборной пластиной.

Скачать архив

Шаг 2: Электроника

Осторожно отрежьте положительный (красный) провод на батарее посередине, а затем зачистите как показано на рисунке. Припаяйте часть красного провода, идущего от батареи, к центру двумя клеммами переключателя.

Припаяйте красный провод между внешними парами контактов переключателя, как показано на рисунке. Припаяйте часть красного провода, идущего от разъема к любому из двух внешних контактов переключателя.

Для питания сервоприводов оба сервоположительных (красных) провода припаиваются к контакту «BAT» на лицевой панели платы Feather Huzzah, а оба серво-отрицательных (коричневых) провода припаиваются к контакту «GND» (земля).

Для управления сервоприводами левый сервосигнал (оранжевый) провод припаивается к контакту «12 / MISO» на лицевой панели Feather Huzzah, а провод сигнала с сервоприводом (оранжевый) прикрепляется к контакту «13 / MOSI».

Шаг 3: Программное обеспечение

Наше устройство использует элемент html «canvas» для графики, а также события холста «touchstart», «touchmove» и «touchhend» для управления (см. Https://www.w3schools.com/graphics/canvas_intro.asp). Мы полагаем, что программное обеспечение должно работать на устройствах с сенсорным экраном отличных от iOS, но из-за нехватки времени не смогли подтвердить.

Мы разработали программное обеспечение для работы в беспроводных режимах AP (точка доступа) и станции (Wi-Fi-маршрутизатор). Если вы решили управлять Жуком в режиме AP, беспроводной маршрутизатор не требуется, так как ваше устройство iOS напрямую связывается с игрушкой. Чтобы работать в этом режиме, вы перейдете на настройки Wi-Fi на устройстве iOS и выберите сеть «LadyBuggy». После подключения откройте веб-браузер на устройстве iOS и введите IP-адрес «192.128.20.20» в поле url.

Если вы решите управлять игрушкой в режиме станции, вы будете общаться с ней через беспроводной маршрутизатор и, следовательно, вам нужно будет изменить программное обеспечение, чтобы установить «sSsid =» на ваш беспроводной маршрутизатор ssid и «sPassword =» к вашему паролю беспроводного маршрутизатора.

Вам нужно будет изменить эти параметры, используя редактор IDE Arduino, прежде чем компилировать и загружать его в вашу игрушку. Обратите внимание, что при использовании режима станции мы также включили поддержку MDNS, которая позволяет вам общаться с Жуком по ip-адресу ladybug.local, поэтому физический IP-адрес не требуется. Однако, если вы хотите использовать физический IP-адрес, назначенный вашим беспроводным маршрутизатором, вам нужно будет подключиться к серийному монитору Arduino при включении Жука (убедитесь, что «#define USE_SERIAL 1» находится в верхней части исходного кода файл перед компиляцией и отправкой кода), чтобы просмотреть IP-адрес, назначенный устройству вашим беспроводным маршрутизатором.

После того, как вы решите, в каком режиме вы будете управлять своей игрушкой и внесете необходимые изменения в программное обеспечение, соедините USB компьютера и micro usb на игрушке, используйте ползунковый переключатель для питания на Божьей коровке, затем скомпилируйте и загрузите программное обеспечение в неё.

Шаг 4: Сборка

Процесс сборки показан на рисунках выше. Прикрепите два каждого из уплотнительных колец к каждому из «Gear Wheel.stl», как показано на рисунке. Прикрепите один узел шестерни («Gear Wheel.stl» плюс два O-образных кольца) к «Chassis.stl», используя один «Axle Gear Wheel.stl». Повторите процесс с оставшимся узлом шестерни и осью.

Прикрепите один «Gear Servo.stl» к одному из сервоприводов с помощью винта, поставляемого с сервомеханизмом. Эта сборка должна оставаться герметичной, поэтому при необходимости используйте свой любимый клей. Повторите процесс с помощью оставшегося сервопривода. Вставьте левый сервопривод в левый слот сервопривода в корпусе, как показано на рисунке. Вставьте правый сервопривод в правый слот сервопривода в корпусе.

Поместите батарею в отсек аккумулятора шасси. Закрепите скользящий переключатель на шасси с помощью небольших винтов или клея.Поместите «Battery Cover.stl» на аккумулятор, как показано на рисунке. Оберните проволочный пучок между сервоприводами и платой с помощью электрической ленты, затем поместите микроконтроллер в крышку батарейного отсека.

Поместите шарикоподшипник в шасси и зафиксируйте его с помощью «Шарикоподшипника Cap.stl». Не затягивайте, так как шаровой подшипник должен легко вращаться в шасси. Прикрепите штекер удлинителя кабеля micro usb в Huzzah ESP8266, как показано на рисунке. Закрепите конец шасси с помощью прилагаемых винтов. Используя четыре «Bolt.stl», прикрепите корпус Божьей коровки к шасси.

Шаг 5: Результат

Включите игрушку, используя переключатель. Переключатель, который мы использовали, является центральным выключателем, поэтому его перемещение в любое из положений включает игрушку.

Подключитесь к LadyBuggy с помощью устройства iOS и выбранного вами метода, как описано на шаге "Программное обеспечение".

На дисплее iOS сдвиньте красную кнопку в направлении верхней части дисплея для движения вперед, в направлении нижней части дисплея для обратного движения и влево или вправо для перемещения влево или вправо. Надеемся, вам понравится!

Шаг 6: Итоговое видео

Что у нас получилось и процесс управления вы можете посмотреть на видео ниже.