ARDUINO SPIDER ROBOT (NELJÄSSÄ): 7 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Hei kaverit! Tässä on uusi opetusohjelma, joka opastaa sinua askel askeleelta samalla kun teet tällaisia erittäin hämmästyttäviä elektronisia projekteja, jotka ovat "Indeksointirobotti", joka tunnetaan myös nimellä "Spider Robot" tai "Quadruped robot".

Koska jokainen keho huomasi robotiikkatekniikan nopean kehityksen, päätimme viedä teidät korkeammalle tasolle robotiikassa ja robottien valmistuksessa. Aloitimme jo jonkin aikaa sitten tekemällä joitain elektronisia perusprojekteja ja perusrobotin, kuten PICTO92, linjaseurantarobotin, jotta saisimme sinut hieman tutustumaan sähköisiin asioihin ja keksisit itsellesi mahdollisuuden kehittää omia projekteja.

Siirtymällä toiselle tasolle olemme aloittaneet tällä robotilla, joka on konseptin perusrobotti, mutta siitä tulee hieman monimutkainen, jos syvennät sen ohjelmaa. Ja koska nämä gadgetit ovat niin kalliita verkkokaupassa, tarjoamme tämän vaiheittaisen ohjeen opastaaksesi sinua tekemään oman Spiderbotin.

Tämä projekti on niin kätevä tehdä erityisesti sen jälkeen, kun olemme saaneet räätälöidyn piirilevyn, jonka olemme tilanneet JLCPCB: ltä robotin ulkonäön parantamiseksi, ja myös tässä oppaassa on tarpeeksi asiakirjoja ja koodeja, joiden avulla voit luoda indeksointirobottisi helposti.

Olemme tehneet tämän projektin vain 7 päivässä, vain kaksi päivää laitteiston valmistuksen ja kokoonpanon loppuunsaattamiseksi, sitten viisi päivää koodin ja Android -sovelluksen valmistelemiseksi. hallitakseen robottia sen läpi. Ennen aloittamista katsotaan ensin

Mitä opit tästä opetusohjelmasta:

1. Oikeiden komponenttien valitseminen projektin toimintojen mukaan
2. Piirin tekeminen kaikkien valittujen komponenttien liittämiseksi
3. Kokoa kaikki projektin osat
4. Robottitasapainon skaalaus
5. Android -sovelluksen käyttäminen. muodostaa yhteys Bluetoothin kautta ja aloittaa järjestelmän käsittely

Vaihe 1: Mikä on "hämähäkkirobotti"

Kuten nimemme määrittelee, robotti on perusesitys sipperin liikkeistä, mutta se ei suorita täsmälleen samoja kehon liikkeitä, koska käytämme vain neljää jalkaa kahdeksan jalan sijasta.

Nimetty myös nelijalkarobotiksi, koska sillä on neljä jalkaa ja se tekee liikkeensä näiden jalkojen avulla. Jokaisen jalan liike liittyy muihin jalkoihin, jotta voidaan tunnistaa robottirungon sijainti ja myös hallita robotin kehon tasapainoa.

Jalkarobotit käsittelevät maastoa paremmin kuin pyörillä varustetut kollegansa ja liikkuvat monipuolisesti ja eläimellisesti. Tämä tekee jaloista roboteista monimutkaisempia ja monille valmistajille vähemmän saatavilla. ja myös valmistuskustannukset ja suuret kulut, jotka valmistajan tulisi käyttää koko kehon nelijalkaisuuden luomiseen, koska se perustuu servomoottoreihin tai askelmoottoreihin ja molemmat ovat kalliimpia kuin pyörillä varustetuissa roboteissa käytettävät tasavirtamoottorit.

Edut

Löydät luonnosta runsaasti nelijalkaisia, koska neljä jalkaa mahdollistavat passiivisen vakauden tai kyvyn pysyä pystyssä säätämättä aktiivisesti asentoa. Sama koskee robotteja. Nelijalkainen robotti on halvempi ja yksinkertaisempi kuin robotti, jossa on enemmän jalkoja, mutta se voi silti saavuttaa vakauden.

Vaihe 2: Servomoottorit ovat päätoimilaitteita

Wikipediassa määritelty servomoottori on pyörivä toimilaite tai lineaarinen toimilaite, joka mahdollistaa kulma- tai lineaarisen asennon, nopeuden ja kiihtyvyyden tarkan hallinnan. [1] Se koostuu sopivasta moottorista, joka on kytketty anturiin asennon palautetta varten. Se vaatii myös suhteellisen hienostuneen ohjaimen, usein erillisen moduulin, joka on suunniteltu erityisesti käytettäväksi servomoottoreiden kanssa.

Servomoottorit eivät ole erityinen moottoriluokka, vaikka termiä servomoottori käytetään usein viittaamaan moottoriin, joka soveltuu käytettäväksi suljetun silmukan ohjausjärjestelmässä.

Yleisesti ottaen ohjaussignaali on neliöaaltopulssijuna. Yleiset ohjaussignaalien taajuudet ovat 44 Hz, 50 Hz ja 400 Hz. Positiivinen pulssileveys määrää servoasennon. Positiivinen pulssileveys noin 0,5 ms saa servosarven taipumaan niin paljon kuin se voi vasemmalle (yleensä noin 45-90 astetta riippuen kyseisestä servosta). Positiivinen pulssileveys noin 2,5–3,0 ms saa servon taipumaan oikealle niin pitkälle kuin mahdollista. Noin 1,5 ms: n pulssileveys saa servon pitämään neutraalin asennon 0 asteen kulmassa. Lähtö korkea jännite on yleensä jotain välillä 2,5 volttia ja 10 volttia (3V tyypillinen). Lähtö pienjännite vaihtelee -40mV -0V.

Vaihe 3: Piirilevyjen valmistus (tuottanut JLCPCB)

Tietoja JLCPCB: stä

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.) on Kiinan suurin PCB-prototyyppiyritys ja korkean teknologian valmistaja, joka on erikoistunut nopeaan PCB-prototyyppiin ja pieneräiseen PCB-tuotantoon.

Yli 10 vuoden kokemuksella piirilevyjen valmistuksesta JLCPCB: llä on yli 200 000 asiakasta kotimaassa ja ulkomailla, yli 8 000 online -tilausta PCB -prototyypistä ja pieni määrä PCB -tuotantoa päivässä. Vuotuinen tuotantokapasiteetti on 200 000 neliömetriä. erilaisille 1-, 2-kerroksisille tai monikerroksisille piirilevyille. JLC on ammattimainen piirilevyvalmistaja, jolla on laajamittainen, kaivovarustus, tiukka hallinta ja erinomainen laatu.

Takaisin projektiimme

PCB: n valmistamiseksi olen vertaillut monien PCB -valmistajien hintaa ja valitsin JLCPCB: n parhaiksi PCB -toimittajiksi ja halvimpien PCB -toimittajien tilaamaan tämän piirin. Kaikki mitä minun tarvitsee tehdä, on yksinkertaiset napsautukset ladata Gerber -tiedosto ja asettaa joitakin parametreja, kuten PCB -paksuuden väri ja määrä, sitten olen maksanut vain 2 dollaria saadakseni PCB: n vain viiden päivän kuluttua.

Koska se näyttää kuvan asiaan liittyvästä kaaviosta, olen käyttänyt Arduino Nano -laitetta koko järjestelmän ohjaamiseen. Olen myös suunnitellut robotin hämähäkin muodon parantamaan tätä projektia paljon paremmin.

Saat Circuit (PDF) -tiedoston täältä. Kuten yllä olevista kuvista näkyy, piirilevy on erittäin hyvin valmistettu ja minulla on sama PCB -hämähäkin muoto, jonka olemme suunnitelleet, ja kaikki tarrat ja logot ovat siellä opastamassa minua juotosvaiheissa.

Voit myös ladata tämän piirin Gerber -tiedoston täältä, jos haluat tilata saman piirin.

Vaihe 4: Ainesosat

Tarkastellaan nyt tarvittavia komponentteja, joita tarvitsemme tähän projektiin, joten kuten olen sanonut, käytän Arduino Nano -laitetta ajamaan kaikkia robotin neljän jalan 12 servomoottoria. Projektiin kuuluu myös OLED -näyttö Cozmo -kasvojen näyttämiseksi ja Bluetooth -moduuli robotin ohjaamiseksi Android -sovelluksen kautta.

Tällaisten hankkeiden luomiseksi tarvitsemme:

• - Piirilevy, jonka olemme tilanneet JLCPCB: ltä
• - 12 servomoottoria, kun muistat 3 servoa kummallekin jalalle:
• - Yksi Arduino Nano:
• - HC-06 Bluetooth-moduuli:
• - Yksi OLED -näyttö:
• - 5 mm: n RGB -LEDit:
• - Jotkut otsikkokytkimet:
• - Ja robotin runko rauhoittaa, että sinun täytyy tulostaa ne 3D -tulostimella

Vaihe 5: Robottikokoonpano

Nyt meillä on piirilevy valmiina ja kaikki komponentit on juotettu erittäin hyvin, sen jälkeen meidän on koottava robotin runko, toimenpide on niin helppo, joten seuraa vain näyttämiäni vaiheita, meidän on ensin valmisteltava jokainen jalka sivu ja valmistettava yksi led tarvitsemme kaksi servomoottoria nivelille ja Coxa-, Reisiluun- ja Sääriluun painetut osat tällä pienellä kiinnitysosalla.

Tietoja robotin runko -osista voit ladata sen STL -tiedostot täältä.

Aloita ensimmäisestä servosta, aseta se pistorasiaan ja pidä kiinni ruuveistaan. Käännä sitten servokirves 180 °: een asettamatta kiinnitysruuvia ja siirry seuraavaan osaan, joka on reisiluu ja joka yhdistää sen sääriluun käyttämällä ensimmäistä servokirvestä ja kiinnityskappaletta. Viimeinen vaihe jalkojen suorittamiseksi on toisen nivelen asettaminen, tarkoitan toista servoa, joka pitää jalan kolmannen osan, joka on Coxa -kappale.

Toista nyt sama asia kaikille jaloille saadaksesi neljä jalkaa valmiiksi. Ota sen jälkeen ylempi runko ja aseta loput servot niihin pistorasioihin ja kytke sitten jokainen jalka oikeaan servoon. On vain yksi viimeinen painettu osa, joka on robotin pohja, johon piirikorttimme sijoitetaan

Vaihe 6: Android -sovellus

Puhuminen Androidista sen avulla voit

muodosta yhteys robottiisi Bluetoothin välityksellä ja tee eteen- ja taaksepäin suuntautuvia liikkeitä ja oikeaa vasenta käännöstä. Sen avulla voit myös hallita robotin vaaleaa väriä reaaliajassa valitsemalla haluamasi värin tästä väripyörästä.

Voit ladata Android -sovelluksen ilmaiseksi tästä linkistä: täältä

Vaihe 7: Arduino -koodi ja testivalidointi

Nyt meillä on robotti melkein käyttövalmis, mutta meidän on ensin määritettävä nivelkulmat, joten lataa asennuskoodi, jonka avulla voit laittaa jokaisen servon oikeaan asentoon kiinnittämällä servot 90 asteen kulmaan, älä unohda kytkeä 7 V DC -akku robotin käyttämiseksi.

Seuraavaksi meidän on ladattava pääohjelma robotin ohjaamiseksi Android -sovelluksen avulla. Molemmat ohjelmat voit ladata seuraavista linkeistä:

- Servokoodin skaalaus: latauslinkki- Hämähäkkirobotin pääohjelma: latauslinkki

Koodin lataamisen jälkeen olen liittänyt OLED -näytön näyttääkseni pääkoodissa tekemäni Cozmo -robotin hymyt.

Kuten näet kaverit yllä olevissa kuvissa, robotti noudattaa kaikkia älypuhelimestani lähetettyjä ohjeita ja vielä joitain muita parannuksia, jotta siitä tulee paljon enemmän voita.