4-nożny chodzik z serwomechanizmem: 12 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:33

Zbuduj własnego (niepotrzebnie technologicznie) napędzanego serwomotorem 4-nożnego robota chodzika! Po pierwsze, ostrzeżenie: ten bot jest w zasadzie mikrokontrolerową wersją klasycznego 4-nożnego chodzika BEAM. BEAM 4-legger może być łatwiejszy do zrobienia, jeśli nie jesteś jeszcze skonfigurowany do programowania mikrokontrolerów i chcesz po prostu zbudować chodzik. Z drugiej strony, jeśli zaczynasz programować mikroprocesor i masz kilka serw kopiąc, oto twój idealny projekt! Możesz bawić się mechaniką chodzika, nie martwiąc się o wybredne podkręcanie analogowego mikrordzenia BEAM. Więc chociaż nie jest to tak naprawdę bot BEAM, poniższe dwie strony internetowe są świetnymi zasobami dla każdego czteronożnego chodzika: Samouczek czteronożnego chodzika Brama van Zoelena zawiera dobry przegląd mechaniki i teorii. website. Witryna o chodzie Chiu-Yuan Fang jest również całkiem dobra dla rzeczy BEAM i niektórych bardziej zaawansowanych projektów chodzików. Skończyłeś czytać? Gotowy do budowania?

Krok 1: Zbierz części, zmierz, zaplanuj trochę

Stworzenie czteronożnego serwwalkera jest dość proste, jeśli chodzi o części. Zasadniczo potrzebne są dwa silniki, nogi, akumulator, coś, co sprawi, że silniki będą się poruszać w tę i z powrotem, oraz rama do ich wszystkich. Lista części: 2x Tower Hobby TS-53 Servos 20in ciężki drut miedziany: 12 cali dla przednich nóg, 8 cali z tyłu. Miałem 10-gauge. 12-gauge powinien działać, ale zgaduję. Akumulator to 3,6 V NiMH, który był sprzedawany tanio przez Internet. Mózg mikrokontrolera to AVR ATMega 8. Rama to Sintra, która jest super. To plastikowa płyta piankowa, która wygina się podczas podgrzewania we wrzącej wodzie. Można go wyciąć, wywiercić, zmatowić nożem, a następnie wygiąć do kształtu. Dostałem swoją w Solarbotics. Inne części:Płytka projektowa nawiercona dla obwoduGniazda zatrzaskowe (męskie i żeńskie) do połączeń serwomechanizmu i akumulatora 28-pinowe gniazdo do kleju ATMegaSuper-duper Lutownica i lut, drutNiektóre małe śruby do przytrzymywania silników onDrillMatte knifeTutaj widzisz, jak odmierzam części, robię szkic do ramy, a następnie chwytam linijkę, aby zrobić papierowy szablon. Użyłem szablonu jako przewodnika do zaznaczenia długopisem miejsc, w których będę wiercić otwory w Sintrze.

Krok 2: Zbuduj ramę, dopasuj silniki

Najpierw wywierciłem otwory w rogach dwóch wycięć silnika, a następnie naciąłem matowym nożem wzdłuż krawędzi linijki od dziurki do dziurki. Potrzeba 20 przejść nożem, aby przejść przez Sintrę. Rozleniwiłem się i trzasnąłem po przecięciu w połowie.

Po wycięciu otworów testuję silniki, aby zobaczyć, jak to działa. (Trochę za szeroka, ale mam odpowiednią długość.)

Krok 3: Zegnij ramę, podłącz silniki

Niestety, nie miałem wystarczająco dużo rąk, aby sfotografować siebie zginającego Sintrę, ale oto jak wypadł:

1) Ugotowany mały garnek z wodą na kuchence 2) Trzymałem Sintrę pod wodą przez minutę lub dwie drewnianą łyżką (Sintra pływa) 3) Wyciągnąłem go i gorącymi rękawicami i czymś płaskim, przytrzymałem go zgiętym pod odpowiednim kątem, aż się schłodzone. W przypadku klasycznej konstrukcji chodzika „Miller” potrzebujesz kąta około 30 stopni na przednich nogach. Wywierciliśmy otwory na śruby i przykręciliśmy silniki.

Krok 4: Przymocuj nogi do rogów serwomotorów w kształcie gwiazdy

Wyciąłem odcinek grubego drutu miedzianego o średnicy 12 cali i 8 cali za pomocą cynowych noży, aby wykonać odpowiednio przednią i tylną nóżkę. Następnie wygiąłem je pod kątem, aby przymocować do rogów serwa.

Klasyczną sztuczką BEAM, gdy trzeba coś przyczepić, jest związanie ich drutem łączącym. W tym przypadku zdjąłem trochę drutu, przeciągnąłem go przez rogi i wokół nóg i mocno go skręciłem. Niektórzy ludzie w tym momencie lutują drut na stałe. Mój nadal trzyma się mocno bez. Możesz odciąć nadmiar i zgiąć skręcone części w dół.

Krok 5: Przymocuj nogi do ciała, zegnij je dokładnie

Przykręć serwa gwiazd (z założonymi nogami) z powrotem do silników, a następnie zginaj.

Kluczowa jest tutaj symetria. Wskazówka, aby zachować równe boki, to zginanie się tylko w jednym kierunku na raz, aby łatwiej było na to spojrzeć, jeśli robisz za dużo z jednej lub drugiej strony. To powiedziawszy, wyginałem się i ponownie wyginałem już wiele razy, i możesz ponownie zacząć od prostej, jeśli później zejdziesz za daleko po tym, jak poprawiłeś go zbyt wiele razy. Pod tym względem miedź jest świetna. Zajrzyj na wymienione przeze mnie strony internetowe, aby uzyskać dalsze wskazówki tutaj, lub po prostu daj się ponieść. Nie sądzę, żeby to było aż tak ważne, przynajmniej jeśli chodzi o to, żeby chodziło. Dostroisz go później. Jedynym krytycznym momentem jest umieszczenie środka ciężkości wystarczająco pośrodku, aby szedł dobrze. W idealnym przypadku, gdy jedna przednia noga jest w powietrzu, obracając się tylnymi nogami, bot przechyli się do przodu na przednią nogę, która następnie wykona chód. Zobaczysz, co mam na myśli w nadchodzącym filmie lub dwóch.

Krok 6: Mózgi

Płytka mózgowa jest dość prosta, więc musisz wybaczyć mój szkicowy schemat obwodu. Ponieważ używa serwomechanizmów, nie ma potrzeby stosowania skomplikowanych sterowników silnika ani tego, co masz. Wystarczy podłączyć +3,6 V i uziemić (prosto z akumulatora), aby uruchomić silniki, i uderzyć je sygnałem z modulacją szerokości impulsu z mikrokontrolera, aby powiedzieć im, gdzie mają się udać. (Zajrzyj na stronę serwomechanizmu w Wikipedii, jeśli nie masz doświadczenia w używaniu serwomotorów.) Pociąłem kawałek wywierconego pustego materiału na płytce drukowanej i przykleiłem do niego super klejone nagłówki. Dwa 3-pinowe złącza dla serw, jedno 2-pinowe dla akumulatora, jedno 5-pinowe dla mojego programisty AVR (które kiedyś powinienem przygotować) i 28-pinowe gniazdo dla układu ATMega 8. Po przyklejeniu wszystkich gniazd i nagłówków, przylutowałem je. Większość okablowania znajduje się na spodzie płytki. To naprawdę tylko kilka przewodów.

Krok 7: Zaprogramuj chip

Programowanie można wykonać przy użyciu tak wyrafinowanej konfiguracji, jak tylko masz. Ja to tylko (na zdjęciu) programista getta -- tylko kilka przewodów przylutowanych do wtyczki portu równoległego. Ta instrukcja zawiera szczegółowe informacje na temat programisty i oprogramowania, którego potrzebujesz, aby wszystko działało. Nie rób! Nie rób! Nie używaj tego kabla do programowania z żadnymi urządzeniami, które nawet zbliżają się do napięć powyżej 5V. Napięcie może wzrosnąć do kabla i usmażyć port równoległy komputera, niszcząc komputer. Bardziej eleganckie konstrukcje mają rezystory ograniczające i/lub diody. W przypadku tego projektu getto jest w porządku. To tylko bateria 3,6 V na pokładzie. Ale bądź ostrożny. Kod, którego używam, jest załączony tutaj. Przeważnie jest to przesada, aby dwa silniki kołysały się tam iz powrotem, ale dobrze się bawiłem. Istotą tego jest to, że serwa potrzebują impulsów co około 20 ms. Długość impulsu mówi serwo, gdzie skręcać nogi. 1,5ms jest wokół środka, a zakres wynosi około 1ms do 2ms. Kod wykorzystuje wbudowany 16-bitowy generator impulsów zarówno dla impulsu sygnału, jak i opóźnienia 20ms, i zapewnia rozdzielczość mikrosekundową przy standardowej prędkości. Rozdzielczość serwa wynosi około 5-10 mikrosekund, więc 16-bitów to dużo. Czy musi istnieć instrukcja programowania mikrokontrolera? Muszę się do tego zabrać. Daj znać w komentarzach.

Krok 8: Pierwsze kroki dziecka

Przednie nogi kołysały się o około 40 stopni w obie strony, a tylne nogi o około 20 stopni. Zobacz pierwszy film, aby zobaczyć przykład chodu od spodu.

(Zwróć uwagę na ładne kilkusekundowe opóźnienie po naciśnięciu przycisku resetowania. Bardzo przydatne podczas przeprogramowywania go, aby pozostawał nieruchomo przez kilka sekund przy włączonym zasilaniu. Ponadto wygodnie jest wyśrodkować nogi, gdy skończysz grasz i chcesz, żeby wstał.) Poszedł za pierwszym razem! Zobacz drugi film. Na filmie obserwuj, jak podnosi się przednia noga, a następnie tylne nogi obracają się, aby opaść do przodu na przednią nogę. To chodzenie! Baw się środkiem ciężkości i zgięciami nóg, aż uzyskasz ten ruch. Zauważyłem, że często obraca się w jedną stronę, chociaż byłem prawie pewien, że wyśrodkowałem silniki mechanicznie i w kodzie. Okazało się, że jest to spowodowane ostrą krawędzią jednej ze stóp. Więc zrobiłem robo-buty. Czy nie ma nic, czego nie mogą zrobić rurki termokurczliwe?!

Krok 9: Poprawianie

Więc chodzi dobrze. Wciąż bawię się chodem, kształtem nóg i wyczuciem czasu, aby zobaczyć, jak szybko uda mi się to zrobić w linii prostej i jak wysoko mogę się wspiąć.

Podczas wspinaczki przednia noga zgina się tuż przed stopami, co pomaga jej nie zaczepiać o krawędzie. Zamiast tego noga unosi się nad przeszkodą, jeśli uderzy poniżej „kolana”. Starałem się, aby stopy uderzały pod mniej więcej tym samym kątem 30 stopni, co rama. Więc jak wysoko może się wspiąć?

Krok 10: Jak wysoko można się wspinać?

Tylko około 1 cala w tej chwili, co przewyższa większość prostych robotów kołowych, jakie stworzyłem, więc nie narzekam. Obejrzyj wideo, aby zobaczyć, jak działa. Nie przeskakuje tak po prostu. To zajmie kilka prób, aby podnieść obie przednie nogi i jeszcze raz. Szczerze mówiąc, wygląda to bardziej na problem z trakcją niż cokolwiek innego. Lub środek ciężkości może być nieco wysoko w przypadku długiego huśtania się na przednich nogach. Widać, że prawie go traci, gdy przednia noga wypycha ciało w powietrze. Wskazówka, co nadejdzie…

Krok 11: Więc co nie może się wspiąć?

Do tej pory nie udało mi się niezawodnie opanować sztuki francuskiego gotowania (tom 2). Wygląda na to, że 1 1/2 cala to obecny limit tego, jak wysoko może dojść. Może pomoże zmniejszenie rotacji przedniej nogi? Może trochę opuszczenie ciała na ziemię? Obejrzyj wideo. Bądź świadkiem agonii porażki. Cholera Julio Dziecko!