Pahvihämähäkki (DIY nelijalkainen): 13 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Hei taas ja tervetuloa uuteen projektiini.

Tässä ohjeessa olen yrittänyt tehdä yksinkertaisen nelijalkaisen materiaalin, joka on kaikkien saatavilla. Tiedän, että hyvännäköisen lopputuotteen saamiseksi tarvitset 3D -tulostimen ja ehkä CNC: n, mutta kaikilla ei ole tätä hienoa laitetta, joten yritin osoittaa, että yksinkertaisella materiaalilla voit silti rakentaa hienoja juttuja.

Joten kuten aiemmin mainittiin, yritämme rakentaa nelijalkaisen. Nelinjalkaisen runko valmistetaan yksinkertaisesti aaltopahvista, joka sisältää jokaisen neljän jalan rungon, reisiluun ja sääriluun.

Vaihe 1: Miksi nelijalkainen ja miten se toimii?

Minun on sanottava, että robotit ovat hauskoja ja mielenkiintoisia. En ole koskaan rakentanut jalkoja robottia, joten ajattelin, että minun pitäisi kokeilla sitä.

Päätin rakentaa ensin nelijalkaisen, koska minulla ei ollut tarpeeksi servoja kuusijalkaan. Olen kuvitellut, että jos pystyt rakentamaan nelijalkaisen, heksapodin rakentaminen on vain askel eteenpäin. Koska tämä on ensimmäinen tämän tyyppinen projektini, en tiennyt tarkalleen mitä odottaa, joten ajattelin, että 4 jalkaa on helpompaa kuin 6, mutta kuten myöhemmin huomasin, tämä ei aina ole totta.

Nelinjalkainen, jolla on vain 4 jalkaa, jotta se ei putoa alas, kun yksi jaloista on nostettu, robotin painopistettä on siirrettävä kolmen muun jalan kärjen väliin muodostetun kolmion sisäpuolelle.

Erittäin mukava kuvaus kaikesta tästä prosessista löytyy täältä:

Jokaisessa nelijalkaisessa jalassa on 3 niveliä säätääkseen jalan kärkeä avaruudessa. Liitokset ovat siis:

- Coxa servo - rungon ja reisiluun välissä

Femur servo - säätää reisiluun jalan

- Sääriluun servo - reisiluun ja sääriluun välillä, jotka säätelevät sääriluuta

Jotta saisimme tietää kunkin servon kulman jalan kärjen tarvittavalle sijainnille, käytämme jotain käänteistä kinematiikkaa. Löydät Internetistä paljon dokumentaatiota tästä ja siitä, miten servojen kulmat lasketaan jalan kärjen eri sijainnille. Mutta minun tapauksessani otin juuri RegisHsu: n luoman Arduino -koodin (löydät hänen yksityiskohtaisen nelijalkaisen ohjeen, jos annat sille haun) ja olen muuttanut robotin ja robotin jalkojen mittoja sopimaan robottiini ja muuttanut myös ohjelma kauko -ohjaimella robotin ohjaamiseen ja siinä kaikki.

Vaihe 2: Miksi käyttää aaltopahvia runkoon ja jaloihin?

Ensinnäkin se on laajalti levinnyt, löydät sen mistä tahansa ja jos haluat ostaa, se on erittäin halpaa. Aaltopahvi on jäykkä, vahva ja kevyt materiaali, joka koostuu kolmesta kerroksesta ruskeaa voimapaperia ja suurin osa pakkauslaatikoista on valmistettu siitä. Joten joitakin on erittäin helppo löytää.

Minun tapauksessani käytin kenkälaatikkoa, jonka olen leikannut ja tehnyt siitä kehyksen. Laatikkoni toimittama laatikko oli 2 mm paksu, joten se on erittäin ohut. Joten jokaiseen kehyksen osaan minun on leikattu kolme identtistä osaa ja liimattava ne yhteen kaksinkertaisella teipillä. Joten itse asiassa meidän on tehtävä 3 kehystä, jotta lopussa on 6 mm paksu laatikko.

Vaihe 3: Vaadittu osa:

Nelinjalkaisille vaadittavat elektroniset osat:

- Arduino Nano -mikro -ohjain;

- Deek Robot Nano V03 Shield - ei välttämätön, mutta se helpottaa kaikkien servojen liittämistä Nano Boardiin.

- 12 kpl Tower Pro Micro Servo 9g SG90 - 4 jalkaa, joissa 3 niveltä;

- LED - valolle (käytin vanhaa palanutta värianturia)

- 1 x NRF24L01 lähetin -vastaanotin

Kaukosäätimeen tarvittavat elektroniset osat

- Arduino Uno -mikro -ohjain;

- 1 x NRF24L01 lähetin -vastaanotin;

- ohjaussauva;

- LED;

- Erilaiset vastukset;

- Paina nappia;

- Jotkut hyppyjohdot;

Kehykselle:

- Aaltopahvilaatikko

- Leikkuri

- Ruuvitaltat

- Kaksinkertainen teippi

- Kolmiot

- Viivotin

- Lyijykynä

Aloitetaan siis rakentaminen.

Vaihe 4: Servojen asettaminen 90 asteeseen

Ennen rungon rakentamisen aloittamista minun oli keskitettävä kaikki servot 90 asteeseen, jotta niitä on helpompi sijoittaa myöhemmin, kun kehys on valmis. Joten olen kiinnittänyt ensin nelijalkaiselle tarkoitetun Arduino Nanon Nano -kilpeen ja sitten kaikki servot kilpeen. Sitten sinun tarvitsee vain ladata koodi ja kaikki servot keskitetään 90 asteen asentoihin.

Koodi löytyy ohjeen viimeisestä vaiheesta.

Vaihe 5: Kehyksen rakentaminen

Kuten edellä mainittiin, runko on rakennettu kengän laatikosta saatavasta aaltopahvista. Kehyksen malli löytyy oheisista kuvista yhdessä kehyksen mittojen kanssa.

Ensin leikkasin pahvilaatikon sivut kehyksen tekemiseksi. Olen saanut kolme hyvää kappaletta, joiden osalta otin huomioon aallotetun kerroksen suunnan siten, että kahdessa kappaleessa on pystysuora aaltopahvi ja yksi vaakasuora.

Kun pahvilaatikko oli valmis, piirrän kehysmallin kartonkiarkkiin, jossa on pystysuora aaltopahvi. Vahvemman ja jäykemmän rakenteen saamiseksi olen leikannut kolme kappaletta liimaamaan ne yhteen lujittamiseksi taivutusta vastaan. Ylemmässä ja alemmassa kartonkilevyssä on pystysuora aallotettu kerros, kun taas voileipäkartonkilevy on vaakasuora aallotettu kerros.

Ennen kuin liimasin kolme runkokappaletta yhteen, valmistelin servomoottorin varren ja piirrän jokaisen coxa -servomoottorin asennon tulevaan oikeaan paikannukseen.

Nyt kun tiedän, mihin coxa -servot on sijoitettava, liimasin kolme kappaletta yhteen.

Nyt kehys on valmis.

Vaihe 6: Coxa Servojen kiinnittäminen runkoon

Kiinnittääkseni servot ensin tein reiän merkittyyn kohtaan niin, että servovarren kiinnitysruuvi kulkee ja kiinnitin servon runkoon.

Servomoottoreiden mukana toimitettujen ruuvien avulla olen kiinnittänyt coxa -servomoottorin varret runkoon. Coxa on muodostettu kahdesta servosta, jotka on liimattu yhteen kaksoisnauhalla ja vahvistettu kuminauhalla joka tapauksessa. Yksi servo on suunnattu alaspäin akselin ollessa pystysuorassa asennossa ja kiinnitetään runkoon, ja toinen on suunnattu akselin ollessa vaakasuorassa asennossa ja kiinnitetään reisiluun sisäpuolelle.

Lopuksi coxa -servo kiinnitetään runkoon kiinnitysruuvilla.

Vaihe 7: Reisiluun rakentaminen

Käytettiin samaa laatikon leikkausmenetelmää. Jokainen reisiluu luodaan kolmesta yhteen liimatusta pahvista. Vaakasuora aaltopahvi kerros asetetaan pystysuoran aaltopahvipakkauksen arkkien väliin.

Vaihe 8: Sääriluun rakentaminen

Leikattiin sääriluuta varten kolme mallia kutakin sääriluuta varten, mutta tällä kertaa aallotetun kerroksen suunta oli pystysuora, jotta sääriluun pituusvoima olisi parempi.

Kun jokainen kolme mallia oli leikattu, liimasin ne yhteen ja tein myös reiän sääriluun servolle.

Kiinnitin servon sääriluun, ja servon varsi kiinnitettiin servoon kiinnitysruuvilla reisiluun tehdyn reiän kautta siten, että reisiliitos yhdistetään sääriluun.

Vaihe 9: Yhdistä kaikki

Nyt kun kaikki runko ja jalat on luotu, liitin ne kaikki yhteen niin, että kokoonpano alkoi näyttää nelijalkaiselta.

Vaihe 10: Elektroniikan asentaminen ja liitäntöjen asettaminen

Ensin Arduino Nano ja Deek Robot Shield on sovitettava runkoon. Tätä varten otin kilven ja iskin runkoon 4 reikää kiinnittääkseni Deek Robot Shieldin runkoon 4 ruuvilla ja mutterilla.

Nyt "aivot ovat kiinni kehossa": D. Seuraavaksi liitin kaikki servot Deek Nano Shieldiin.

Servojen liittäminen on erittäin helppoa, koska kilpeen on erityisesti rakennettu kolme nastaa (Signal, VCC, GND) kullekin Arduino Nano -digitaaliselle ja analogiselle nastalle, mikä mahdollistaa täydellisen ja helpon mikro -servojen liitännän. Normaalisti tarvitsemme moottoriajuria ajamaan servoja Arduinolla, koska se ei kykene käsittelemään moottoreiden vaatimia vahvistimia, mutta minun tapauksessani tämä ei pidä paikkaansa, koska 9 g: n mikro -servot ovat riittävän pieniä Arduino Nanolle.

Jalkojen servot yhdistetään seuraavasti:

Jalka 1: (Eteenpäin vasen jalka)

Coxa - Arduino Nano Digital Pin 4

Reisi - Arduino Nano Digital Pin 2

Sääre - Arduino Nano Digital Pin 3

Jalka 2: (Vasen takaosa)

Coxa - Arduino Nano Analog Pin A3

Reisi - Arduino Nano Analog Pin A5

Sääriluu - Arduino Nano Analog Pin A4

Jalka 3: (Eteenpäin oikea jalka)

Coxa - Arduino Nano Analog Pin 10

Reisi - Arduino Nano Analog Pin 8

Sääriluu - Arduino Nano Analog Pin 9

Jalka 4: (Oikea takajalka)

Coxa - Arduino Nano Digital Pin A1

Reisi - Arduino Nano Digital Pin A0

Sääre - Arduino Nano Digital Pin A2

Liitäntä LED -valoa varten

Ajattelin, että on mukavaa laittaa valoa nelijalkaiselle, joten minulla on vanha värianturi, joka ei enää toimi (onnistuin polttamaan sen pois: D), mutta LEDit toimivat edelleen, koska ne ovat neljä LEDiä päällä pieni levy ja ne ovat erittäin kirkkaita, päätin käyttää värianturia antaakseni nelijalkaiselle jonkinlaisen valotehosteen. Koska se on neljä, se saa sen näyttämään hieman lähempänä hämähäkkiä.

Joten olen liittänyt värianturin VCC: n Arduino Nano Pin D5: een ja anturin GND: n Arduino Nanon GND: hen. Koska pienessä kortissa on jo joitain vastuksia, joita käytetään LED -valossa, minun ei tarvinnut laittaa muita vastuksia sarjaan LED -valon kanssa. Kaikkia muita tappeja ei käytetä, koska anturi on palanut ja käytän vain pienen levyn LED -valoja.

Liitännät NRF24L01 -moduulille.

- Moduulin GND menee Arduino Nano Shieldin GND: hen

- VCC menee Arduino Nano 3V3 -tappiin. Varo liittämästä VCC: tä leipälevyn 5 V: een, koska olet vaarassa tuhota NRF24L01 -moduulin

- CSN -nasta menee Arduino Nano D7: lle;

- CE -nasta menee Arduino Nano D6: een;

- SCK -nasta menee Arduino Nano D13: een;

- MOSI -nasta menee Arduino Nano D11: een;

- MISO -nasta menee Arduino Nano D12: een;

- IRQ -nasta ei ole kytketty. Ole varovainen, jos käytät eri levyä kuin Arduino Nano tai Arduino Uno, SCK-, MOSI- ja MISO -nastat ovat erilaisia.

- Sinun on myös ladattava RF24 -kirjasto tälle moduulille. Löydät sen seuraavalta sivustolta:

Hämähäkin virtalähteenä käytin 5V (1A) seinäadapteria. Minulla ei ole minkäänlaisia akkuja saatavilla, ja tämä oli ainoa saatavilla oleva seinäadapterini, joka on mielestäni parempi, vahvempi vähintään 2 A, mutta minulla ei ole sellaista, joten minun piti käyttää ainoaa. On paljon mukavampaa, jos käytät li-po-akkua, jotta robotti voi olla vapaa ilman kaapelia.

Jotta levyllä olisi vakaampi virtalähde, olen liittänyt 10microF -kondensaattorin Deek Robot Nano Shieldin 5V ja GND -nastojen väliin, koska huomasin, että kun kaikki servot kuormitettuna Arduino Nano käynnistyvät uudelleen, kun taas kondensaattorin lisääminen ratkaisi ongelman.

Vaihe 11: Kannen rakentaminen

Koska halusin, että kansi on mahdollisimman kevyt, olen tehnyt sen vain yhdestä 2 mm: n aaltopahvilevystä, koska se ei tarvitse vahvistusta, koska kuormat eivät vaikuta siihen.

Olen leikannut pahvipakkauksen muotoon ja mitoihin, kuten näet kuvassa, ja olen kiinnittänyt sen runkoon samoilla muttereilla, jotka kiinnittävät Arduino Nano Shield -kehyksen alla. Yläpuolella kaksi kappaletta liimataan päällekkäin kaksoisnauhalla. Olen yrittänyt kääriä kaikki johdot sisään niin, että nelijalkainen näyttää mahdollisimman hyvältä.

Nyt nelijalkainen on valmis. Siirrytään kaukosäätimeen.

Vaihe 12: Kaukosäädin

Kauko -ohjaimessa käytän samaa kauko -ohjainta edellisestä projektistani Maverick -kauko -ohjattavasta autosta, vain minä raivasin kaavion, jota tässä projektissa ei tarvita. Mutta jos unohdit sen rakenteen, kirjoitin sen uudelleen tänne.

Koska käytän ohjaimessa Arduino Unoa, olen liittänyt Unon leipälautaan, jossa on joitain kuminauhoja, jotta se ei liiku.

- Arduino Uno saa 9 V: n akun liittimen kautta;

- Arduino Uno 5V -tappi leipälevyn 5V -kiskoon;

-Arduino Uno GND -tappi leipälevyn GND -kiskoon;

NRF24L01 -moduuli.

- Moduulin GND menee leipälevyn kiskon GND: hen

- VCC menee Arduino Uno 3V3 -tapaan. Varo liittämästä VCC: tä leipälevyn 5 V: een, koska olet vaarassa tuhota NRF24L01 -moduulin

- CSN -nasta menee Arduino Uno D8: een;

- CE -nasta menee Arduino Uno D7: een;

- SCK -nasta menee Arduino Uno D13: een;

- MOSI -nasta menee Arduino Uno D11: een;

- MISO -nasta menee Arduino Uno D12: een;

- IRQ -nasta ei ole kytketty. Ole varovainen, jos käytät eri levyä kuin Arduino Nano tai Arduino Uno, SCK-, MOSI- ja MISO -nastat ovat erilaisia.

Joystick -moduuli

- Joystick -moduuli koostuu kahdesta potentiometristä, joten se on hyvin samanlainen kuin liitännät;

- GND -nasta leipälevyn GND -kiskoon;

- VCC -nasta leipälevyn 5V -kiskoon;

- VRX -nasta Arduino Uno A3 -tappiin;

- VRY -nasta Arduino Uno A2 -tappiin;

LED

- Punainen LED kytketään sarjaan 330Ω: n vastuksella Arduino Uno -tappiin D4;

- Vihreä LED kytketään sarjaan 330Ω: n vastuksella Arduino Uno -tappiin D5;

Painikkeet

- Toista painonappia käytetään nelijalkaisen valon kytkemiseen päälle ja pois päältä, ja toista ei käytetä;

- LIGHT -painike kytketään Arduino Unon nastaan D2. Painike on vedettävä alas 1k tai 10k vastuksella, arvo ei ole tärkeä.

- Jäljellä oleva painike liitetään Arduino Unon nastaan D3. Sama painike tulee vetää alas 1k tai 10k vastuksella. (sitä ei käytetä tähän projektiin)

Siinä kaikki sähköosat.

Vaihe 13: Arduino IDE -koodit

Tässä osassa on muutama koodi, jota olen käyttänyt.

Leg_Initialization - käytettiin servojen keskittämiseen 90 asteen asentoon.

Spider_Test - käytettiin oikeiden toimintojen testaamiseen, kuten kävely eteen, taakse, kääntyminen

Hämähäkki - käytettäväksi hämähäkin kanssa

Hämähäkin kauko -ohjain - käytetään hämähäkin ohjaimessa

Minun on mainittava, että Spider -koodia on muokattu ja muutettu RegisHsu [DIY] SPIDER ROBOTin (QUAD ROBOT, QUADRUPED) koodin jälkeen, ja siksi haluan kiittää RegisHsu hyvästä työstä.

Kaikki sanottuna toivon, että pidit hämähäkistäni.