GorillaBot 3D -painettu Arduino -itsenäinen sprintin nelijalkainen robotti: 9 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Joka vuosi Toulousessa (Ranska) järjestetään Toulousen robotikisa #TRR2021

Kilpailu koostuu 10 metrin itsenäisestä sprintistä kaksijalkaisille ja nelijalkaisille roboteille.

Nykyinen ennätys, jonka kerään nelijalkaisille, on 42 sekuntia 10 metrin sprintissä.

Joten tämä mielessä minun piti keksiä suunnitelma robotin suunnittelusta, jonka luulin voittavan, jotta voisin tulla uusi hallitseva mestari !!!

Haen inspiraatiota Instructablesin toiselta jäseneltä "jegatheesan.soundarapandian" ja Toulousen robottikilpailun "Oracid 1" viime vuoden voittajalta, jotka molemmat näyttävät rakastavan suunnittelua ja jakamista opetusohjelmista nelijalkojen rakentamisesta. Aloitin pohjimmiltaan kopioida siellä suunnittelua ja tehdä siitä hieman isompaa!

Suunnittelu perustuu viiden tangon kytkentämekanismiin kullekin jalalle. 2 servovirtaa jokaiselle jalalle yhteensä 8 servoa.

Säännöissä todetaan, että robotin on suoritettava startti -signaalin lisäksi koko kilpailu itsenäisesti, joten minun piti keksiä kevyt järjestelmä, joka pitää robotin radalla, tässä tapauksessa käytin QMC5883L -magnetometriä (digitaalinen kompassi), joten se voisi pysyä suunnassaan, HC-SR04-ultraääni-anturi siltä varalta, että robotti todella sotkee ja alkaa lyödä seinää 90 asteen kulmassa ja minä vain käytin askellaskuria koodissa kertomaan kuinka monta askelta sen pitäisi tehdä 10 metriä.

Jos olet kiinnostunut tämän robotin rakentamisesta, älä huoli, että apinalla on kaikki harkittu!

100% tuki ilmainen 3D -tulostettava runko:

Kaikki paitsi elektroniikka ja elektroniikan kiinnitysruuvit ovat 3D -tulostettavia, samoja pieniä poikkiruuvia käytetään vain, tarvitset vain pienen ristipääruuvimeisselin robotin kokoamiseen

Helppo plug and play -elektroniikka:

monimutkaista juottoa ei tarvita

Kohtuullinen tulostusaika:

Hän saattaa näyttää suurelta ja vaikuttavalta, mutta hän on vain 15 tunnin painos (ok joillekin pitkään: D)

Kohtuulliset koontivolyymivaatimukset:

Se voidaan tulostaa suhteellisen pienellä tulostimella, joka vaatii vain L: 150 mm x W: 150 mm x H: 25 mm

Robotin kokonaiskustannukset:

Pelkkä robotti maksaa noin 75 dollaria laturin rakentamiseen

3D -tulostettu ohjain (valinnainen) vaaditaan, jos haluat samat asetukset kuin minulla.

VAROITUS:

Käyttämäni 5V 3A -virtalähde ei ole paras ratkaisu, koska tämän robotin kävelemiseksi kaikkien 8 servon on toimittava samanaikaisesti, joten ne kuluttavat melko paljon virtaa. mutta odota, että tehotransistori lämpenee melko paljon. En suosittele robottia käyttämään yli 2 minuuttia kerrallaan, jotta se jäähtyy ajon välissä, jotta vältetään Servo -kilven ei -toivotut vauriot.

Jos jollakin teistä on ratkaisu tähän ongelmaan, panoksenne olisi erittäin kiitollinen!

Tarvikkeet

ROBOTIN TARVIKKEET:

• 8x Tower Pro MG90S analoginen 180 asteen servo (Aliexpress/Amazon)
• 1x Sunfounderin langaton servo -ohjauskortti (Sunfounder Store/ RobotShop)
• 1x Arduino NANO (Aliexpress/Amazon)
• 1x NRF24L01 lähetinvastaanotinmoduuli (et tarvitse tätä, jos et käytä ohjainta) (Aliexpress/Amazon)
• 1x Magnetometri (digitaalinen kompassi) QMC5883L GY-273 (Aliexpress/Amazon)
• 1x ultraäänianturi HC-SR04 (Aliexpress/Amazon)
• 2x 18650 3,7 V litiumioniakkua (Aliexpress/Amazon)
• 1x 18650 kaksoisakun pidike, jossa on virtakytkin (Aliexpress/Amazon)
• 1x 18650 litiumioniakkulaturi (Aliexpress/Amazon)
• 4x naaras -naaraspuoliset dupont -hyppyjohdot 10 cm pitkät (Aliexpress/Amazon)
• 4 x naaras -naaraspuoliset dupont -hyppyjohdot 20 cm pitkät (Aliexpress/Amazon)
• 10x ruuvit 2mm x 8mm (samat kuin servopaketin ruuvit) (Aliexpress/Amazon)

OHJAIN:

Tämän robotin hallitsemiseksi manuaalisesti tarvitset 3D -tulostetun Arduino -ohjaimen (linkki tästä)

Robotti voi olla myös täysin itsenäinen, joten ohjain ei ole pakollinen.

MUOVIT:

Osat voidaan tulostaa PLA- tai PETG- tai ABS -muodossa.

!! Huomaa, että 500 g: n kela riittää yhden robotin tulostamiseen !!

3D TULOSTIN:

Vaadittava vähimmäisrakennusalusta: P150mm x L150mm x K25mm

Mikä tahansa 3D -tulostin onnistuu. Olen itse tulostanut osat Creality Ender 3 -laitteelle, joka on edullinen 3D -tulostin alle 200 dollaria. Tulosteet onnistuivat täydellisesti.

Vaihe 1: Osien 3D -tulostus

Joten nyt on tulostamisen aika … Jee!

I Suunnittelin huolellisesti kaikki osat 3D -tulostettavaksi ilman tulostusmateriaaleja.

Kaikki osat ovat ladattavissa thingiversesta (linkki tästä)

Kaikki osat on testattu Creality Ender 3 -laitteella

• Materiaali: PETG
• Kerroksen korkeus: 0,3 mm
• Täyte: 15%
• Suuttimen halkaisija: 0,4 mm

Osaluettelo on seuraava:

• 1x PERUSSÄHKÖ
• 1x TAKAISIN
• 1x POHJAN ETU
• 8x YMPYRÄNAPPI L1
• 4x YMPYRÄNAPPI L2
• 4x YMPYRÄNAPPI L3
• 4x YMPYRÄNAPPI L4
• 8x THIGH SERVO
• 8x VAHVA
• 8x CALF EXT
• 8x CALF INT
• 8x JALKA
• 4x SQUARE CLIP
• 44x PYÖRÄPIDIKE

Tiedostot ovat saatavana yksittäisinä osina ja ryhmäosina.

Nopeaa tulostusta varten tulosta jokainen GROUP.stl -tiedosto kerran.

Vaihe 2: GorillaBotin kehon kokoaminen

Kaikki asennusohjeet on kuvattu yllä olevassa kokoonpanovideossa:

1. Aseta YMPYRÄNAPPI L1 vasemman etuosan servopidikkeen BASE FRONT -aukon reikään
2. Vie yhden MG90S -servon kaapeli BASE FRONT vasemman etu servopidikkeen aukon läpi
3. Aseta MG90S -servo paikalleen
4. Kiinnitä MG90S -servo paikalleen kahdella ruuvilla (älä kiristä liikaa, koska se voi vaurioittaa ALUSTA)
5. Toista sama prosessi BASE FRONT -vasemmanpuoleisen etu- ja oikeanpuoleisen servopidikkeen kanssa
6. Toista sama prosessi vasemmanpuoleisen etuosan, vasemman takaosan, oikean etu- ja oikeanpuoleisen servopidikkeen kanssa
7. Kiinnitä paristopidike BASE ELECTRONICS -laitteeseen 2 ruuvilla vinosti tai 4 ruuvilla
8. Kiinnitä langaton servo -ohjauskortti BASE ELECTRONICS -laitteeseen 2 ruuvilla vinosti tai 4 ruuvilla
9. Kiinnitä Arduino nano- ja NRF24L01 -lähetin -vastaanotin langattomaan servo -ohjauskorttiin
10. Liu'uta BASE FRONT -yksikkö BASE ELECTRONICS -laitteeseen 2 neliöreiän USB -portin läpi taaksepäin
11. Kiinnitä paikalleen 2 NELJÄLIITÄNNÄLLÄ
12. Liu'uta BASE BACK takaisin BASE ELECTRONICS -laitteeseen 2 neliöreiän USB -portin kautta taaksepäin
13. Kiinnitä paikalleen 2 NELJÄLIITÄNNÄLLÄ
14. Kiinnitä magneettimittari ALUSTAAN 2 ruuvilla
15. Kiinnitä ultraäänianturi BASE FRONT -osaan
16. Ohjaa servokaapelit kohti langatonta servo -ohjauslevyä kuvan osoittamalla tavalla

Vaihe 3: Kytke elektroniikka

Kaikki liitännät on esitetty yllä olevassa kuvassa:

1. Liitä 4 20 cm: n dupont -kaapelia langattomiin servo -ohjainkorttien ultraäänitappeihin
2. Liitä 4 kaapelin toinen pää ultraäänianturiin (varmista, että ne ovat oikein päin)
3. Liitä 4 10 cm: n dupont -kaapelia langattomiin servo -ohjainkorttien magnetometrin nastoihin
4. Liitä 4 kaapelin toinen pää magneettimittariin (varmista, että ne ovat oikein päin)
5. Liitä kaikki servot langattoman servo -ohjauskortin omiin nastoihin
6. Kierrä akun VIN- ja GND -johdot langattomaan servokorttiin varmistaaksesi oikean napaisuuden

Vaihe 4: GorillaBotin jalkojen kokoaminen

Kaikki kokoonpanovaiheet on kuvattu yllä olevassa kokoonpanovideossa:

1. Liu'uta 1 JALKA 1 YMPYRÄNAPPI L4 päälle
2. Liu'uta 1 CALF EXT paksumpi pää CIRCULAR PIN L4: n päälle siten, että ulompi puoli on poispäin jalasta
3. Liu'uta 2 CALF INT YMPYRÄNAPIN L4 päälle
4. Liu'uta 1 CALF EXT: n paksumpi pää CIRCULAR PIN L4: n päälle siten, että ulompi puoli osoittaa jalkaa kohti
5. Liu'uta 1 JALKA YMPYRÄNAPIN L4 päälle
6. Kiinnitä paikalleen 3 PYÖRÄKLIPPIÄ
7. Liu'uta 1 YMPYRÄNAPPI L3 läpi kootun CALF EXT
8. Liu'uta 1 THIGH SERVO -YMPÄRISTÖNAPPI L3: n päälle ulompi puoli kohti CALF EXT
9. Liu'uta 1 THIGH YMPYRÄNAPIN L3 päälle
10. Liu'uta YMPYRÄNAPPI L3 muiden koottujen CALF EXT
11. Kiinnitä paikalleen 3 PYÖRÄKLIPPIÄ
12. Liu'uta 1 THIGH SERVO 1 YMPYRÄNAPPIN L2 päälle siten, että ulospäin suuntautuva puoli osoittaa CIRCULAR PIN L2: n päätä kohti
13. Liu'uta YMPYRÄNAPPI L2 molempien koottujen VÄLIPESÄJEN läpi
14. Liu'uta 1 THIGH ympyrän PIN L2 läpi
15. Kiinnitä paikalleen 3 PYÖRÄKLIPPIÄ
16. Toista kaikki prosessit jäljellä oleville 3 jalalle paljain mielessä, että kun jalat on koottu robottiin, tapit päät ovat ulospäin ja CALF EXTS ovat CALF INTSin edessä, joten kokoonpano on identtinen edestä taakse, mutta symmetrinen vasemmalta oikealle.

Vaihe 5: Arduinon asennus

GorillaBot käyttää C ++ -ohjelmointia toimiakseen. Ohjelmien lataamiseksi GorillaBotiin käytämme Arduino IDE: tä ja muutamia muita kirjastoja, jotka on asennettava Arduino IDE: hen.

Asenna Arduino IDE tietokoneellesi: Arduino IDE (linkki tästä)

Jos haluat asentaa kirjastot Arduino IDE: hen, sinun on tehtävä kaikki alla olevien linkkien kirjastoilla

1. Napsauta alla olevia linkkejä (tämä vie sinut kirjastojen GitHub -sivulle)
2. Napsauta vihreää painiketta, jossa lukee Koodi
3. Napsauta Lataa ZIP (latauksen pitäisi alkaa selaimessasi)
4. Avaa ladatun kirjaston kansio
5. Pura ladatun kirjaston kansio
6. Kopioi purettu kirjastokansio
7. Liitä purettu kirjastokansio Arduino -kirjastokansioon (C: / Documents / Arduino / libraries)

Kirjastot:

• Varspeedservo -kirjasto (linkki tästä)
• QMC5883L -kirjasto (linkki tähän)
• RF24 -kirjasto (linkki tästä)

Ja meillä on se, sinun pitäisi olla valmis menemään Varmistaaksesi, että olet asentanut Arduino IDE: n oikein, toimi seuraavasti

1. Lataa haluamasi Arduino -koodi alta (GorillaBot Controller & Autonomous.ino)
2. Avaa se Arduino IDE: ssä
3. Valitse Työkalut:
4. Valitse lauta:
5. Valitse Arduino Nano
6. Valitse Työkalut:
7. Valitse suoritin:
8. Valitse ATmega328p tai ATmega328p (vanha käynnistyslatain) sen mukaan, minkä Arduino nanon ostit
9. Napsauta Vahvista -painiketta (rasti -painike) Arduino IDE: n vasemmassa yläkulmassa

Jos kaikki menee hyvin, saat alareunan viestin, jossa kerrotaan, että kokoaminen on valmis.

Vaihe 6: Koodin lataaminen

Nyt on aika ladata koodi GorillaBotin Arduino Nanon aivoihin.

1. Liitä Arduino Nano tietokoneeseen USB -kaapelilla
2. Napsauta latauspainiketta (oikea nuolipainike)

Jos kaikki menee hyvin, saat alareunan viestin, jossa sanotaan Valmis lataaminen.

Vaihe 7: Servojen kalibrointi

Jotta jalat voidaan koota oikein, meidän on asennettava servot perusasentoonsa.

1. Aseta 2 litiumioniakkua paristopidikkeeseen
2. Käynnistä robotti ja odota 5 sekuntia, kunnes servot saavuttavat perusasennon
3. Kytke robotti pois päältä

Vaihe 8: Jalkojen kokoaminen vartaloon

Jalkojen liittäminen servoihin on melko yksinkertaista. Muista vain, että CALF EXT on asetettava CALF INT: n eteen, kun asennustappien päät ovat ulospäin.

1. Liu'uta toisen jalan CALF EXT -puolen THIGH etuosan vasemman etu servopidikkeen CIRCULAR PIN L1 päälle
2. Kiinnitä paikalleen 1 PYÖRÖLIITIN
3. Liu'uta saman jalan CALF EXT -puolen THIGH SERVO vasemman etuosan servopidikkeen servopään päälle (varmista, että THIGH SERVO on 90 asteen kulmassa vartaloon nähden)
4. Kiinnitä THIGH SERVO paikalleen 90 asteen kulmassa runkoon yhdellä käsivarren servosarvella ja pienellä servoruuvilla
5. Toista sama prosessi vasemman etuosan servopidikkeen kanssa jalan jäljellä olevilla THIGH- ja THIGH SERVO -laitteilla
6. Toista kaikki edelliset prosessit jäljellä oleville kolmelle jalalle

Vaihe 9: Valmiina kilpailuun !

Joten sinun pitäisi olla valmis lähtemään !!!

Manuaalitila:

• Kytke robotti ja ohjain päälle ja tarkista, että robotti kulkee kunnolla käyttämällä ohjaussauvan ylös ja alas vasemmalle ja oikealle.
• Paina alas -painiketta ja robotin tulee suorittaa pieni tanssi

Jos kaikki toimii hyvin, servot on kalibroitu hyvin ja voit nyt kokeilla autonomista tilaa.

Autonominen tila

Autonomous Sprint -tila käyttää magnetometriä pitämään robotin jatkuvassa suunnassa 2,5 metriä. Voit ohjelmoida halutun asennon ja halutun korjauskulman säätimellä

1. Kytke robotti ja ohjain päälle
2. Kalibroi magneettimittari 5 sekunnin ajan liikuttamalla robottia kaikkiin suuntiin
3. Aseta robotti maahan haluttuun asentoon, johon haluat hänen menevän
4. Muista otsikko painamalla ylös -painiketta
5. Käännä robottia 30-45 astetta halutun suunnan vasemmalle puolelle
6. Paina vasenta painiketta muistiin
7. Käännä robottia 30-45 astetta halutun suunnan oikealle puolelle
8. Paina oikeaa painiketta muistiin
9. Aseta robotti takaisin haluttuun suuntaan
10. Käynnistä robotti painamalla ohjainpainiketta

Robotti juoksee vakiona 2,5 metriä ja pysähtyy sitten istumaan ja tanssi voitotanssin.

Robotini onnistui tekemään 2,5 metriä 7,5 sekunnissa.

Tämä antaa minulle 10 metrin teoreettisen ajan 30 sekunnissa, mikä toivottavasti riittää antamaan minulle hyvää aikaa Toulousen robottikilpailussa

Toivotan onnea ja niille teistä, jotka päätitte rakentaa tämän robotin, haluaisin kuulla palautteenne ja mahdolliset parannukset, joita voitte mielestäsi tehdä !!!

Toinen sija robottikilpailussa