ICBob - Bobin inspiroima kaksijakoinen robotti: 10 vaihetta (kuvilla)

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

Olemme Teen Imagineering Club Bridgeville Delawaren julkisesta kirjastosta. Teemme hienoja projekteja oppimalla elektroniikkaa, tietokonekoodausta, 3D -suunnittelua ja 3D -tulostusta.

Tämä projekti on meidän mukautuksemme BoB the BiPediin, Arduino -pohjaiseen robottiin. Suunnittelimme rungon uudelleen hyödyntääksemme suosikki Arduinon virtalähteemme, Powerbot -puhelimen virtapankin. Tämä edullinen ladattava 5 voltin virtalähde sopii erinomaisesti Arduino -projektiemme virtalähteeseen ja se ladataan millä tahansa USB -seinälaturilla. Muokkasimme myös Arduped -kaksijalkaisen robotin 3 -varpaiset jalat vain siksi, että ne näyttävät AWESOME: lta. Näytämme sinulle, mistä saat tarvitsemasi osat, kuinka koota robotti ja annamme sinulle jopa helpon Arduino -koodin sen saamiseksi kävelemään. Jatka lukemista, jos haluat oppia tekemään sellaisen itsellesi.

Vaihe 1: Tarvittavat osat ja työkalut

ICBob on suunniteltu seuraaville osille. Vaikka vaihdot ovat mahdollisia, sinun on ehkä muutettava runkoa, jotta ne toimisivat. Suosikkitoimittajamme on Yourduino.com, mutta joillekin tuotteille sinun täytyy mennä Amazoniin tai Ebayhin.

Tuotteen saatavuuden päivitys- Yourduino ei enää kanna Micro Magiciania ja sanoo, että Dagu lopettaa ne. Dagu -verkkosivustolla on niitä edelleen saatavilla https://www.dagurobot.com/goods.php?id=137, ja jos niitä ei ole saatavana, S4A EDU -ohjain on korvaava ja toimii 5 voltilla.

Osat

• 1x- MICRO Magician -ohjain
• 4x- SG 90 servo
• 1x-HC-SR04 Ultraääni-anturi
• 1x- Powerbot-virtapankki 2600mAh (3000mAh Powerbot on halkaisijaltaan suurempi eikä sovi)
• 1x- Naaras MICRO USB- DIP 5-nastainen pinboard
• 1x- 20cm 40-nastainen litteä kaapelin naaraspää
• 1x-10k vastus
• 4x- 2-56 x 3/8 itsekierteittävät ruuvit (vaihtoehtoinen kuuma liima)

3D -tulosteet - Stl -tiedostot ovat saatavilla Thingiverse -sivustossa: 1313344

• 1x- runko
• 1x- kuori
• 2x polvi
• 1x- vasen jalka
• 1x- oikea jalka

Työkalut

• tietokone, jossa on Arduino IDE
• Arduino lisää kirjastoon VarSpeedServo
• MICRO Magician Driver (tarvitaan joissakin käyttöjärjestelmissä)
• 3D -tulostin (tai osien valmistus)
• 3D -osien puhdistustyökalut
• Juotosarja (vain USB -sovittimen nastoille)
• Kuuma liimapistooli
• Pieni Philips -ruuvimeisseli
• usb laturi

Tässä ohjeessa oletetaan, että sinulla on perustiedot Arduinon käytöstä. Jos olet uusi Arduinon käyttäjä, voit lukea lisää osoitteesta

Valitse MICRO Magicianille Board - Arduino Pro tai Pro Mini (3,3 V, 8 MHz) w/ ATmega328

Luonnosten käyttämiseen tarvitset Kormanin VarSpeedServo -kirjaston. Löydät lisää hänen kirjastostaan täältä, mutta käytä alla olevaa lataustamme, joka on yhteensopiva uudemman IDE: n kanssa. Lataa alla oleva VarSpeedServo.zip -tiedosto ja pura se arduino/libraries -kansioon.

Sinun on ehkä asennettava MICRO Magician CP210x -ohjain, jos järjestelmäsi ei tunnista ohjainta. Tämä sivusto voi auttaa ohjaimen asennuksessa

Vaihe 2: Aloitetaan rakentaminen - koota jalat

Tässä vaiheessa tarvitset 2 - 3D -painetut polvet ja 4 servopakettia.

Aloita polvien puhdistamisesta. Kahden servosarven reiän on sovittava yksipuolisille servosarville. Puhdistimme ne kirjaimella L (.290) mitoitetulla poranterällä, jonka yhden saranan reiän on sovittava jalan saranalle. Puhdistimme ne # 2 (.220) kokoisella poranterällä.

Asenna 4 servosarvea polviin. Kiinnitä äänitorvi yhdellä servopaketin mukana toimitetusta suuremmasta ruuvista. Työnnä ruuvi polven puolelta ja kiristä johonkin servosarven pieniin reikiin. Yksi ruuvi on kiristettävä ruuvimeisselillä kulmassa, mutta se on mahdollista. Voit halutessasi leikata ruuvipisteet sivuleikkureilla.

4 servokaraa on keskitettävä ennen kuin ne kiinnitetään polviin. Voit tehdä tämän manuaalisesti siirtämällä karaa varovasti pyörimisen läpi löytääksesi puolivälin. Parempi tapa on liittää servo nastaan 12. Lataa alla oleva icbob_servo_center.zip -tiedosto. Pura Arduino -hakemistoosi. Suorita sitten tämä Arduino -luonnos jokaiselle servolle.

Aloita kokoamalla lonkka (ylempi) servot polville. Kiinnitä lonkkaservo polvea yhdensuuntaisesti polvea liikuttamatta karaa siirtämällä johdot toista servosarvea kohti (edessä). Kiinnitä yhdellä pienellä ruuvilla servopaketista. Toista toiselle polvelle.

Nyt nilkaservot. MUISTA, että sinulla on oikea ja vasen nilkka, joten jalat ovat toistensa peilikuvia. Sinun on levitettävä polvea hieman nilkan servon kokoamiseksi niin, että servo on suunnattu kuten kuvassa ennen sen puristamista sisään. Muista kiertää karaa. Kiinnitä pienellä ruuvilla. Toista toisella polvella, jotta päätät oikealla ja vasemmalla jalalla.

Vaihe 3: Rakentaminen - Kiinnitä jalat runkoon

Tarvitset 2 jalkaa ja 3D -tulostetun pohjan tähän vaiheeseen. Tarvitset myös (4) 2-56x3/8 itsekelausruuvia tai kuumaliimaa.

Jalkakokoonpano kiinnittyy pohjaan lonkkaservojen avulla. Reititä ensin 2 servojohtoa jalustan pohjan läpi. Muista oikeudet ja vasemmisto. Kuten piirustuksessa näkyy, nilkkalanka päätyy puolikuun katkaisuun, mutta nilkkalanka on oltava sisään ennen servon kiinnittämistä. Sinun on kallistettava servoa niin, että lankalanka (missä se tulee servoon) menee ensin suorakulmaisen reiän läpi (eteen). Se on tiukasti istuva, mutta takapään pitäisi vain liukua sisään. Käännä nyt pohja ympäri ja kiinnitä servo 2 ruuvilla tai vaihtoehtoisesti kuumaliiman pitäisi toimia. Toista prosessi toiselle jalalle.

Vaihe 4: Rakentaminen - Kiinnitä jalat

Tätä vaihetta varten tarvitset vasemman ja oikean jalan lisätäksesi kokoonpanoosi. Ne on liimattu kuumaan, joten sytytä liimapistooli.

Varmista, että puhdistat jalkojen raot hyvin. Testaa servo varovasti jalkaan puhdistuksen jälkeen. Varmista, että polven kääntöreikä sopii jalan saranatappiin. On parasta käyttää ohutta ruuvimeisseliä servon ja jalan välissä irrottaaksesi jalkasi takaisin, jos se on tiukka. Kun olet saanut hyvän testisovituksen, aseta jalkaan penis -kokoinen kuuma liima ja paina servo jalkaan. Vältä liiman pääsyä kääntöalueen lähelle. Toista toisella puolella, jotta botti voi seistä omilla jaloillaan.

Vaihe 5: Johdotus - Servot ja virta

Tässä vaiheessa tarvitset MICRO Magician -ohjaimen, mikro -USB -sovitinkortin ja nastatapit, litteän kaapelin ja pysyvän botin. Tässä vaiheessa juotat ja kuumaliimaat, joten pidä työkalut valmiina.

Powerbot -virtapankissa on lyhyt USB -mikro -USB -kaapeli. Akun lataamista varten mikro -USB kytketään akun latauspaikkaan ja USB menee seinälaturiin. Käytät tätä kaapelia uudelleen ICBobin virtalähteeksi. Akun lähtö tapahtuu USB: n kautta, joten yhdistämme mikro -USB -sovitinkortin kautta saadaksemme virran botille.

Ensin asennetaan sovitin. Katso valokuvasta seuraavat vaiheet. Käytät vain kahta ulkopuolista nastaa (gnd ja V+) botin virtalähteeksi. Liu'uta varovasti ylätunnisteen 2 ulkoista tappia niin, että lyhyt sivu ulkonee noin 3/16 tuumaa. Pihdillä taivuta 2 pitkää tappia noin 60 astetta. Taivuta ennen juottamista, koska levyt ovat hauraita. Aseta otsikko kuvan osoittamalla tavalla ja juota kaikki nastat taakse vahvuuden saavuttamiseksi. Leikkaa kaikki käyttämättömät tapit mahdollisimman lyhyiksi sekä edestä että takaa. Ennen kuin liimaamme sovittimen tynnyriin, kiinnitä mikro -USB -kaapeli, jotta saat riittävästi tilaa. Laita suuri pallo kuumaa liimaa sovittimen takaosaan ja aseta se sitten tynnyrissä olevaan kohtaan. Pidä kunnes se kovettuu.

Kiinnitä seuraavaksi 4 servoliitintä ohjaimeen. Pidämme MICRO Magicianista, koska siinä on 3 -nastaiset liittimet, jotka helpottavat servojohdotusta. Tummempi värilanka (ruskea?) Menee levyn reunaa kohti. Mukana tulevissa Arduino -luonnoksissa käytetään seuraavia nastoja.

• Oikea lonkka (RH) - nasta 9
• Oikea nilkka (RA) - nasta 10
• Vasen lonkka (LH) - nasta 11
• Vasen nilkka (LA) - tappi 12

Jos haluat kytkeä kortin virtaliitäntään, vedä pari johtoa litteästä kaapelista. Käytät enemmän tätä litteää kaapelia luotaimen johdotukseen. Liitä parin toinen pää mikro -USB -sovittimeen. Tappi, joka on lähempänä botin etuosaa, on maadoitettu ja toinen V+. Toinen pää kiinnittyy ohjaimeen kytkimen lähellä. V+ -johto kytketään dokumentaatiossa '' Battery IN '' merkittyyn nastaan. Kytke maadoitusjohto gnd -nastaan hieman Battery IN -tapin yläpuolella.

TÄRKEÄ! - D1 -nastasarjan yläpuolella on "V+ select" -hyppy. Tämän hyppääjän on oltava INSIDE -nastasarjassa, tai servot eivät toimi.

Puhdista lopuksi alustan ohjainpaikka siten, että ohjain on tiukasti kiinni. Voit kiinnittää akun ja kytkeä ohjaimen päälle, jotta se käynnistyy.

Vaihe 6: Ohjelmointi - kotikalibrointikoodi

Muutama sana ohjelmointivalinnoistamme

Kun rakensimme tämän projektin prototyypin, käytimme How Make BoB Biped to move -opetusohjelmaa Let's Make Robotsissa. Bob Poser -ohjelmisto oli siisti ja meillä oli hauskaa leikkiä sen kanssa. Ongelmana oli, että navigointiluonnoksessa olevat yli 600 koodiriviä olivat selvästi teini -ikäisten tietotasoa korkeampia. Jotta tästä projektista tulisi heille opettavaisempi kokemus, päätimme kerätä muutamia ideoita Poser -koodista ja aloittaa sitten tyhjällä sivulla. Teini -ikäiset olivat jo käyttäneet VarSpeedServo -kirjastoa oppiessaan servoja Arduino -laboratorioissamme. Päätimme nähdä, kykeneekö VarSpeedServo hoitamaan servojen ajoitus- ja nopeusvelvollisuudet, jotta voimme vain keskittyä asentoihin. Tuloksena oleva koodi toimii hyvin ja koko walk_avoid_turn -luonnoksessa on alle 100 koodiriviä. Ainoat uudet käsitteet, joita teini -ikäisten tarvitsi oppia, olivat 2 -ulotteiset taulukot ja kuinka päästä käsiksi näihin tietoihin koodilla. Nauttia!

Kotikalibrointi

Keskitit servokarat koottaessasi niitä. Nyt näet kuinka lähellä olet ja hienosäädä heidän kotiasentojaan. Varmista, että sinulla on asennettuna vaiheen 1 VarSpeedServo -kirjasto. Lataa alla oleva icbob_home_calibration.zip -tiedosto ja pura se Arduino -hakemistoosi. Avaa luonnos Arduino IDE: ssä. Käynnistä MICRO Magician akulla. Liitä tietokone taululle ja lähetä koodi. Todennäköisesti servokotiasemat eivät ole täydellisiä. Etsi seuraava osa koodista. Jatka säätämistä ja lataamista, kunnes saat sen oikein.

//…………………………………………………….

// Aloita 4 h: n matriisimuistien asetuksella 90 astetta. sitten säädä // näitä asetuksia niin, että polvet ovat suoraan eteenpäin ja jalat ovat litteät int hm [4] = {90, 90, 90, 90}; // matriisi kotiasennon säilyttämiseen kullekin servolle RH, RA, LH, LA // …………………………………………………….

Jos jokin numeroistasi on pienempi kuin 50 tai suurempi kuin 130, sinun on mentävä taaksepäin ja purettava jalat ja saatava karat lähemmäksi keskustaa.

Kun sinulla on hyvä kotiasento, kirjoita numerot ylös. Tarvitset näitä numeroita muihin luonnoksiin.

Vaihe 7: Ohjelmointi - Siirrä generaattorikoodi

Nyt saada botti liikkeelle. Lataa alla oleva icbob_move_generator.zip -tiedosto ja pura se Arduino -hakemistoosi. Avaa luonnos Arduino IDE: ssä. Etsi seuraava koodin osa. Laita luonnokseen botille tallentamasi kotiasennot.

// aseta matriisin hm jäsenet robotin perusasentoihin

// ne löytyvät käyttämällä icbob_home_calibration sketch const int hm [4] = {95, 95, 85, 90}; // matriisi, joka pitää kotiasennon kullekin servolle RH, RA, LH, LA

Seuraava koodiosa sisältää siirtosarjat. Jokaisella rivillä on sijainnit neljälle servolle (RH, RA, LH, LA) suhteessa kotiasentoon.

// mv -taulukkotiedot. Jokainen rivi on kehys tai sijainti 4 servolle

// Useat rivit luovat joukon liikkeitä, jotka voidaan silmukoida // luoda kävely-, kääntymis-, tanssi- tai muita liikkeitä const int mvct = 6; // Määritä tämä luku yhtä suureksi kuin rivin lukumäärä const int mv [mvct] [4] = {{0, -40, 0, -20}, // Näiden esiladattujen numeroiden pitäisi antaa kävellä eteenpäin {30, -40, 30, -20}, {30, 0, 30, 0}, {0, 20, 0, 40}, {-30, 20, -30, 40}, {-30, 0, -30, 0},};

Tämä on koodi, joka muuttaa mv -matriisitiedot servo -hitaiksi siirtoiksi

void loop () // silmukka toistuu ikuisesti

{// Siirrä järjestystä (int x = 0; x <mvct; x ++) {// selaa RH.slowmove -lukumäärää (hm [0]+mv [x] [0], svsp); // rivit 'kehykset' taulukossa RA.slowmove (hm [1] + mv [x] [1], svsp); LH.hidasmove (hm [2] + mv [x] [2], svsp); LA.slowmove (hm [3] + mv [x] [3], svsp); viive (kehysviive); }}

Lataa bottiin. Botti siirtyy perusasentoon 2 sekunniksi ja aloittaa sitten kävelylenkin. Se toimii parhaiten, jos pöytä ei ole liukas.

Kun olet kyllästynyt näkemään hänen kävelevän, voit kokeilla omia liikkeitäsi. Nimeä luonnos uudelleen Tallenna nimellä. Pelaa sitten numeroilla ja katso mitä voit tehdä. Pidä numerot välillä +50 ja -50 tai voit kuormittaa servoja. Muista, jos lisäät tai vähennät rivejä, sinun on muutettava mvct -arvoa vastaamaan muutosta. Pidä hauskaa!

Vaihe 8: Johdotus - HC -SR04 -kaikuluotain (silmät)

Tässä vaiheessa tarvitset icbob_shell 3D-tulostuksen, HC-SR04-ultraäänianturin, naaraskaapelin ja yhden 10 k ohmin vastuksen. Tämän pitäisi viimeistellä luettelossamme olevat osat. Joo!

Puhdista ensin kuoren anturin reiät, jotta ne sopivat tiukasti. Älä paina liikaa painetta anturiin testiasennuksen aikana. Irrota kuori johdotusta varten.

Irrota seuraavaksi 4 säiettä litteästä kaapelista. Kytke 4 johtoa HC-SR04-anturin nastoihin.

MICRO Magician toimii sisäisesti 3,3 voltin jännitteellä ja nastat voivat ottaa vain 3,3 voltin signaalin. Ongelmana on, että HC-SR04 toimii 5 voltilla. Se voi käyttää 3,3 voltin tuloa "laukaisusignaalina", mutta kun se lähettää "kaiku" -signaalin, se on 5 volttia ja vahingoittaa ohjaimen tuloa, jos se kytketään suoraan. Meidän on asetettava 10 k ohmin virranrajoitusvastus `` kaiku '' -johtoon tulon suojaamiseksi.

PÄIVITYS: Vaikka meillä ei ole ollut ongelmia vain 10K -vastuksen kanssa, kommenteissa huomautettiin, että paras käytäntö osoittaa, että tässä on käytettävä jännitteenjakajapiiriä. 10K -vastuksen lisäksi 15K -vastus tulisi sijoittaa "kaiun" ja "maan" väliin.

Katkaise vastusjohtimet.5 tuumaa. Vastus menee litteän kaapelisi 'kaikujohtimeen'. Laitoimme pisaran liimaa liitokseen, jotta se pysyy paikallaan.

Luonnoksessa käytetään nasta 13 liipaisimelle ja nasta 3 kaikua varten. Käytä ohjaimen nastan 13 ryhmää 'gnd', 'vcc', 'trig' siinä järjestyksessä edestakaisin reunasta kohti keskustaa. Sinun täytyy risteyttää joitain johtoja täällä saadaksesi sen oikein. Kaikujohdin vastuksen kanssa kytketään naarasliittimen 3 -pistorasiaan.

Jos haluat tarkistaa anturin ennen kuin siirryt seuraavaan vaiheeseen, voit testata sen tämän sivun ensimmäisen luonnoksen https://arduino-info.wikispaces.com/UltraSonicDistance avulla. Näet etäisyyslukeman sarjamonitorista. Varmista, että olet asettanut luonnoksessa "trigger_pin" arvoon 13 ja "echo_pin" 3.

Paras tapa asentaa anturi vaippaan on, kun nastat osoittavat ylöspäin ja johdot taitetaan ja johdetaan anturin silmien ja kuoren väliin.

Vaihe 9: Ohjelmointi - Walk_Avoid_Turn Code

Kokoaminen yhteen. Kaikki osat on koottu. Olemme valmiita lataamaan koko koodin, laittamaan kuoren päälle ja katsomaan sen tekevän tehtävänsä.

Tiedät rutiinin. Lataa alla oleva icbob_walk_avoid_turn.zip -tiedosto ja pura se Arduino -hakemistoosi. Avaa luonnos Arduino IDE: ssä. Etsi seuraava koodiosa. Laita luonnokseen botille tallentamasi kotiasennot.

// aseta hm -taulukon jäsenet robotin perusasentoihin

// ne löytyvät käyttämällä icbob_home_calibration sketch const int hm [4] = {95, 95, 85, 90}; // matriisi, joka pitää kotiasennon kullekin servolle RH, RA, LH, LA

Tämä luonnos lisää toisen liikkeen matriisin ja toisen hidasliikkeen koodisarjan käännöstä varten.

// välittää matriisitiedot

const int fwdmvct = 6; // Määritä tämä luku yhtä suureksi kuin rivin lukumäärä const int fwdmv [fwdmvct] [4] = {{0, -40, 0, -20}, // kävele eteenpäin liikkuva kehys {30, -40, 30, -20}, {30, 0, 30, 0}, {0, 20, 0, 40}, {-30, 20, -30, 40}, {-30, 0, -30, 0},}; // käännä taulukon tiedot const int trnmvct = 5; // Tee tästä luvusta yhtä suuri kuin rivin lukumäärä const int trnmv [trnmvct] [4] = {{-40, 0, -20, 0}, // käännä siirtokehyksiä {-40, 30, -20, 30}, {0, 30, 0, 30}, {30, 0, 30, 0}, {0, 0, 0, 0},};

Lisäsimme kaikuluotaimen esteiden tunnistuskoodin sekä 'jos' 'muu' -lauseen päättääksemme, menemmekö suoraan vai käännymme.

Lopullinen kokoonpano ja käyttöönotto

Jätä akku pois päältä ja lataa luonnos. Irrota ohjelmointijohto. Varmista, että ohjaimen virtakytkin on alas -on -asennossa. Liu'uta kuori varovasti pohjaan niin, että USB -virtajohto tarttuu yläreiän läpi. Laita akku sisään. Kytke se pistorasiaan. ICBobisi pitäisi alkaa liikkua ja kääntyä välttääksesi esteitä, jotka ovat lähempänä kuin 7 tuumaa.

Vaihe 10: Kokoonpano

Toivomme, että sinulla on yhtä hauskaa ICBobin rakentamisessa kuin meillä. Kerro meille, jos sinulla on kysyttävää tai kommentteja. Jos rakennat sellaisen, kerro siitä meille täällä tai täällä Thingiversessa.