Sześcionóg DIY: 6 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

W tej instrukcji przedstawię Ci krok po kroku, jak stworzyć zdalnie sterowany sześciokąt Bluetooth.

Po pierwsze, jest to duży heksapod, a do jego przeniesienia potrzebujesz 12 silnych silników Servo (MG995), a do obsługi takiej ilości sygnałów PWM (do sterowania każdym silnikiem) najłatwiej to zrobić za pomocą Arduino Mega 2560 Należy zauważyć, że zastosowano dodatkowe wyposażenie, takie jak drukarki 3D i maszynę do cięcia WaterFlow. Teraz znajdziesz wszystkie użyte materiały i kroki potrzebne do zbudowania jednego z tych robotów.

Krok 1: Czego będziesz potrzebować

Ekwipunek

Lutownica, maszyna do druku 3D, maszyna do cięcia strumieniem wody.

Materiał

• Włókno do drukowania 3D PLA
• krzem,
• stalowy spacerowicz
• Śruby M3X20
• Śruby M3X10
• Nakrętki M3
• Podkładki M3
• Łożyska kulkowe 623zz
• Oprogramowanie CAD

składniki

• (12) Serwosilniki MG995
• (2) baterie 9 V
• (1) bateria 6 V, 7 amperów
• Kamera GoPro
• Arduino MEGA
• Arduino NANO
• (2) Joysticki
• (2) moduł Bluetooth HC-05
• (1) potencjometr 10 K

Krok 2: Mechanika i projektowanie potrzebnych części

Konstrukcja mechaniczna

Projekt mechaniczny zaczyna się od liczby serwonapędów, które mają być użyte na nogę. W tym projekcie zdecydowano się na użycie 2 serwomechanizmów na nogę, co nadało jej większą liczbę stopni swobody i nadało jej niezwykłej naturalności. Oczywiste jest, że w każdym typie mechanizmów, maszyn czy robotów im więcej masz stopni swobody, tym większa naturalność twoich ruchów i działań. W ramach planu dla tego projektu, wymagań i ograniczeń, do zastosowania jest 12 siłowników, po 2 na nogę. Jak wspomniano, serwomotory będą głównymi elementami nóg, powiedzmy, że są to te punkty, które reprezentują stawy robota. Poprzez które wyzwalane są różne ruchy maszyny, które razem symulują ruch, który powoduje jej chodzenie. Na podstawie wymiarów wcześniej wspomnianych siłowników projektuje się obudowę, w której montowany jest ten typ siłownika. Wymiary tego są punktami odniesienia do zaprojektowania systemu mocowania elementów nośnych i łączników tworzących nogę jako całość. Jeden z serwomotorów jest ustawiony pionowo, a drugi poziomo, wynika to głównie z kierunku, w którym obraca się jego wał i aktywuje element, do którego jest przykręcony, a tym samym rozwija ruch w osi x lub y, niezbędny do chodzenia sześcionóg. Patrząc na figury i obrazy, można zobaczyć punkty, w których są one połączone z główną podstawą, którą są płyty robota. Jeśli spojrzysz na serwomotor w pozycji pionowej, zobaczysz, że znajduje się między obiema płytami. Jeden z nich przykręcany w górnej części, a drugi w dolnej. Stamtąd łączniki i belki ułatwią podparcie drugiego siłownika w pozycji poziomej, z którego działają 4 różne typy łączników jako część nogi. Umożliwiają one ruch mechaniczny, który symuluje i aktywuje podnoszenie i przesuwanie tego elementu; w tym te dwa pręty, które trzymają największy element nogi, na którym spoczywa i pozostawia prawie cały ciężar robota.

Jak wspomniano wcześniej, istnieją ograniczenia, które definiują Twój projekt. Mogą to być różne typy, zarówno mechaniczne, ekonomiczne, jak i inne niezbędne do działania maszyny. Te elementy mechaniczne; w tym przypadku serwomotory ustaliły wymiary robota. Dlatego projekt zaproponowany w tej instrukcji ma takie wymiary, ponieważ zaczynają się głównie od wybranych siłowników i sterownika, do którego później dołączono dużą baterię.

Ważne jest, aby powiedzieć, że projekt mechaniczny nie jest zdefiniowany do powielenia, tak jak jest to proponowane. Można to nawet zoptymalizować poprzez symulacje naprężeń i zmęczenia głównych elementów, prętów i/lub łączników. Biorąc pod uwagę wybraną metodę produkcji, wytwarzanie przyrostowe, możesz maksymalnie wykorzystać projektowanie, symulację i drukowanie bryły, która najlepiej pasuje do Twoich obciążeń i zastosowań. Zawsze biorąc pod uwagę podstawowe elementy podparcia, łączniki i łożyska, do tego, czego potrzebujesz. To zgodnie z rolą, jaką odgrywają w mechanizmie. Należy więc pomyśleć o specyfikacji tych elementów, aby miały odpowiednie miejsce w połączeniu z pozostałymi kawałkami nogi.

Krok 3: Projektowanie elektroniki

2 płytki PCB zostały zaprojektowane dla robota.

1 to płyta główna, która zostanie zamontowana w robocie, a druga to elektronika w pilocie. PCB została zaprojektowana przy użyciu oprogramowania Fritzing, a następnie obrobiona za pomocą routera CNC do grawerowania PCB.

Na głównej płytce drukowanej znajduje się Arduino Mega oraz moduł bluetooth, wszystkie serwa są również połączone i za pomocą dwóch linii zasilania, które pochodzą bezpośrednio z akumulatora do 2 zacisków śrubowych.

Płytka pilota zdalnego sterowania ma więcej elementów, ale jest bardziej kompaktowa, począwszy od montażu Arduino Nano, do której podłączone są dwa joysticki do sterowania kierunkiem i ruchami Hexapod, jeden przycisk z odpowiednim rezystorem 220 omów, potencjometr do regulacji wysokości robota i jego modułu bluetooth HC05. Cała płytka jest zasilana baterią 9V, a elementy na niej są zasilane z wyjścia 5v płytki Arduino.

Po zaprojektowaniu PCB można wyprodukować za pomocą specjalnego narzędzia do obróbki PCB CNC, a następnie można przystąpić do montażu wszystkich komponentów na płytkach.

Krok 4: Krok 4: Montaż

Po przygotowaniu wszystkich drukowanych części, śrub i łożysk oraz narzędzi do montażu robota, można rozpocząć montaż odpowiednich części, biorąc pod uwagę, że podstawy serw pionowych są montowane z płytą górną i dolną, 6 z tych kawałków z wbudowanym serwomotorem. Teraz przykręca się sprzęgło z wałem serwomotoru i do niego dołączony jest element: „JuntaServos”, który w swoim odpowiedniku miałby odpowiednie łożysko ułatwiające obrót pomiędzy obiema częściami. Następnie byłby połączony z drugim serwomechanizmem, poziomym serwomechanizmem i odpowiednim zestawem prętów, które łączą się z pozostałymi 2 segmentami, tworząc bezpośrednie mocowanie do stalowej końcówki. Oba przykręcone wskazanymi śrubami. Aby zakończyć nogę, końcówkę wydrukowaną w PLA wkłada się pod naciskiem.

Tę procedurę należy powtórzyć 6 razy, aby złożyć 6 nóg podtrzymujących i aktywujących robota. Wreszcie; ustawić kamerę na górnej płycie, dostosowując ją zgodnie z życzeniem użytkownika.

Krok 5: Krok 5: Kodowanie

W tej sekcji zostanie trochę opisane, jak działa kod. i będzie podzielony na dwie części, kod pilota zdalnego sterowania i kod heksapodu.

Najpierw kontroler. Chcesz odczytać wartości analogowe potencjometrów w joystickach, Zaleca się aby wartości te były filtrowane i adekwatne do uzyskania wartości tylko wtedy, gdy zmieniają się one poza zakres ustalony w kodzie. W takim przypadku wartość typu tablicy znaków jest wysyłana za pomocą funkcji Arduino Serial.write przez bluetooth, aby wskazać, że jedna z wartości zmieniła to, aby móc coś zrobić, gdy inny moduł bluetooth je otrzyma.

Teraz kod Hexapod można podzielić na 2 części.

Pierwsza część to miejsce, w którym wyznaczane są funkcje, które zostaną wykonane zgodnie z komunikatami otrzymanymi przez bluetooth, a druga część to miejsce, w którym jest to konieczne do tworzenia funkcji wykonywanych przez sześcian, takich jak chodzenie do przodu, do tyłu, skręcanie, innePierwsza rzeczą, którą chcesz zrobić w kodzie, jest wyznaczenie zmiennych niezbędnych do działania zarówno komunikacji bluetooth, jak i funkcji serw i ich ruchów w każdej nodze.

funkcja Serial.readBytesUntil służy do uzyskania całej tablicy znaków, czyli 6, wszystkie polecenia mają 6 znaków, co jest bardzo ważne, aby wziąć pod uwagę. Na forach Arduino można znaleźć referencje o tym, jak dobrać optymalne parametry, aby wiadomość została odebrana poprawnie. Po uzyskaniu całej wiadomości jest ona porównywana z funkcją strcmp(), a zestaw funkcji if, które przypisują wartości do zmiennej, jest następnie używany do przypisania funkcji heksapodu w funkcji przełącznika.

Istnieją dodatkowe funkcje, z których jedna po otrzymaniu komendy „POTVAL” zmienia wysokość robota, inna funkcja zmienia względną wysokość każdej nogi i jej statyczny obrót, osiąga się to za pomocą joysticka, a po naciśnięciu przycisku w sterowaniu komenda „BOTTON” jest odbierana w kodzie heksapodu i zmienia prędkość ruchu heksapodu.

Krok 6: Testowanie

W poniższym filmie pokazano, jak Hexapod ewoluował w czasie i zobaczyć testy i wynik końcowy.