Hexapod: 14 vaihetta (kuvilla)

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

Minua kiinnostaa muutaman vuoden leikkiä ja luoda robotteja, ja Zenta inspiroi minua suuresti, täältä löydät hänen Youtube-kanavansa https://www.youtube.com/channel/UCmCZ-oLEnCgmBs_T ja hänen verkkosivustonsa

Löydät paljon sarjoja monilta eri toimittajilta Internetistä, mutta ne ovat erittäin kalliita, jopa 1 500 dollaria+ 4 DoF: n kuusiolaatikolla, ja kiinalaiset sarjat eivät ole hyvälaatuisia. Joten olen päättänyt luoda hexapodilla omalla tavallani. Zentan kuusiolapsen Phoenixin innoittamana löydät sen hänen Youtube-kanavaltaan (ja paketin, joka löytyy osoitteesta https://www.lynxmotion.com/c-117-phoenix.aspx, olen alkanut luoda omaa alusta alkaen.

Luomiseen, jos asetan seuraavat tavoitteet/vaatimukset omilleni:

1.) Pidä hauskaa ja opi uusia asioita.

2.) Kustannusperusteinen muotoilu (hitto, yritykseni pilaa minut kokonaan)

3.) Osat puusta (koska useimpien ihmisten ja myös minun on helpompi leikata puuta)

4.) Ilmaisten käytettävissä olevien työkalujen (ohjelmisto) käyttäminen

Joten mitä olen käyttänyt tähän mennessä?

a) SketchUp, mekaanista suunnittelua varten.

b) Pyökkirakenteinen puu 4 mm ja 6 mm (1/4 ).

c) Arduino Uno, Mega, IDE.

d) Digitaaliset vakio -servot (löytyy Amazonista hyvään hintaan).

e) Dosuki ja vannesaha, porakone, hiomapaperi ja viila.

Vaihe 1: Jalkojen ja servokannattimien rakentaminen

Ensin tein tutkimusta Internetissä selvittääkseni robotin tekemisen, mutta en onnistunut kovin hyvin löytämään hyviä tietoja mekaanisen suunnittelun tekemisestä. Joten kamppailin paljon ja lopulta olen päättänyt käyttää SketchUpia.

Muutaman tunnin oppimisen jälkeen SketchUpin avulla olen saanut valmiiksi ensimmäisen jalkojeni suunnittelun. Reisiluu on optimoitu käyttämäni servosarvien koon mukaan. Kuten tajusin, alkuperäinen näyttää olevan halkaisijaltaan noin 1 tuumaa, mutta servosarviini ovat 21 mm.

Tulosteen tekeminen oikealla asteikolla ei toiminut oikein SketchUpin avulla tietokoneellani, joten olen tallentanut sen PDF -muotoon, tulostanut 100%, tehnyt jonkin verran mittauksia ja lopulta tulostanut uudelleen oikealla skaalaustekijällä.

Ensimmäiseksi yritin luoda vain taidetta kahdelle jalalle. Tätä varten pinoin kaksi levyä, liimasin (tulosteelle) tulosteen ja leikkasin osat käsityövannesahalla.

Käytetty materiaali: pyökki 6 mm (1/2 )

Tein myöhemmin kokeita, en ole dokumentoinut, ja tein joitain optimointeja. Kuten näette, sääriluu on hieman ylisuuri samoin kuin reisiluut.

Jos haluat asentaa servosarvet reisiluun läpi, 2 mm materiaalia on katkaistava. Tämä voidaan tehdä eri tavoin. Reitittimellä tai Forstner -poralla. Forstnerin halkaisija oli vain 200 mm, joten minun piti tehdä joitakin sodanjälkeisiä käsin taltalla.

Vaihe 2: Reiden ja säären säästäminen

Olen muuttanut muotoilua hieman.

1.) Sääriluu sopii nyt käyttämääni servoon paljon paremmin.

2.) Reisi on nyt hieman pienempi (noin 3 akselilta akselille) ja sopii servosarviin (halkaisija 21 mm).

Käytin kuutta kartonkia 6 mm kerrospuusta ja liimasin ne yhteen kaksipuolisella teipillä. Jos tämä ei ole tarpeeksi vahva, voit porata reiän kaikkien levyjen läpi ja kiinnittää ne ruuvilla. sitten osat leikataan pois samanaikaisesti vannesahalla. Jos olet tarpeeksi kova, voit käyttää myös palapeliä:-)

Vaihe 3: Servokannattimen suunnittelu

Nyt on aika suunnitella servopidike. Tämä on vahvasti suunniteltu käytetyn servon mukaan. Kaikki osat on valmistettu 6 mm pyökistä, katso seuraava vaihe.

Vaihe 4: Servokannattimien leikkaaminen ja kokoaminen

Jälleen leikkasin kuusi osaa samanaikaisesti kaikki vannesahasta. Menetelmä on sama kuin ennenkin.

1.) Liimaa levyt yhteen kaksipuolisella teipillä.

2.) Ruuvit ovat vakaampia leikkaamisen aikana (ei tässä).

Sitten olen käyttänyt jotain käsityöliimaa kiinnittämään ne yhteen ja kaksi SPAX -ruuvia (ei vielä kiinnitetty valokuvaan).

Verrattuna alkuperäiseen kuusiolaatikkoon, en käytä vielä kuulalaakereita, vaan käytän myöhemmin vain 3 mm: n ruuveja, aluslevyjä ja itsekiinnittviä muttereita jalkojen ja rungon/rungon kokoamiseen.

Vaihe 5: Jalkojen kokoaminen ja testi

Kahdessa ensimmäisessä kuvassa näet jalan ensimmäisen version. Seuraavaksi näet vanhojen ja uusien osien vertailun ja uusien osien (versio kaksi) vertailun alkuperäiseen (kuva taustalla).

Lopuksi teet ensimmäisen liikkeen testin.

Vaihe 6: Rungon rakentaminen ja kokoaminen

Ruumis, jonka olen yrittänyt rekonstruoida valokuvista. Vertailuna olen käyttänyt servosarvea, jonka oletin olevan halkaisijaltaan 1 ". Joten etupuolelta tulee leveys 4,5" ja keskimmäinen 6,5 ". Pituudelta oletin 7". Myöhemmin ostin alkuperäisen korisarjan ja vertailin sitä. Olin jo lähellä alkuperäistä. Lopuksi olen tehnyt kolmannen version, joka on 1: 1 kopio alkuperäisestä.

Ensimmäinen runko -osa, jonka olen tehnyt 6 mm: n kerrospuusta, tässä näet toisen version, joka on valmistettu 4 mm: n kerrospuusta, jonka olen huomannut olevan riittävän vahva ja jäykkä. Toisin kuin alkuperäinen sarja, asensin servosarven päälle, vastaavasti. materiaalin läpi (näet tämän myös reisiluun kanssa). Syy on se, etten ole halukas ostamaan kalliita alumiinitorveja, vaan haluan käyttää jo toimitettuja muovisia sarvia. Toinen syy on, että olen lähestymässä servoa, joten leikkausvoimat ovat pienemmät. Tämä tekee yhteyden vakaammaksi.

Muuten, joskus on hyvä olla Ganesh mukana. Kiitos ystävälleni Tejas:-)

Vaihe 7: Ensimmäiset elektroniikkatestit

Kaikki taiteet on nyt koottu yhteen. OK, tiedän, että se ei näytä kovin kauniilta, mutta itse asiassa kokeilen paljon. Videossa voit toistaa yksinkertaisia ennalta määritettyjä sekvenssejä, itse asiassa ei ole käänteistä kinematiikkaa. Ennalta määritetty kävely ei toimi kunnolla, koska se on suunniteltu 2 DoF: lle.

Tässä esimerkissä käytän Lynxmotionin SSC-32U-servo-ohjainta, löydät sen täältä:

Muutama päivä sitten käytin myös toista PWM-ohjainta (Adafruit 16-kanavainen PWM-ohjain, https://www.adafruit.com/product/815), mutta SCC: llä on todella hienoja ominaisuuksia, kuten servojen hidastaminen.

Eli siinä nyt. Seuraavaksi minun on selvitettävä, miten käänteinen kinematiikka (IK) toimii, ehkä ohjelmoin yksinkertaisen kävelyn, kuten SSC -ohjaimessa ennalta määritellyn. Olen jo löytänyt käyttövalmiin esimerkin täältä https://github.com/KurtE/Arduino_Phoenix_Parts, mutta en ole vielä saanut sitä toimimaan. En tiedä miksi, mutta työskentelen.

Tässä siis lyhyt tehtävälista.

1.) Ohjelmoi yksinkertainen kävely, kuten SSC: n sisäänrakentaminen.

2.) Ohjelmoi PS3 -ohjainluokka/kääre Arduino Phoenixille.

3.) Hanki KurtE -koodi käynnissä tai kirjoita oma koodini.

Käyttämäni servot löysin Amazonista https://www.amazon.de/dp/B01N68G6UH/ref=pe_3044161_189395811_TE_dp_1. Hinta on melko hyvä, mutta laatu voisi olla paljon parempi.

Vaihe 8: Ensimmäinen yksinkertainen kävelytesti

Kuten mainitsin viimeisessä vaiheessa, olen yrittänyt ohjelmoida oman kävelykierroni. Tämä on hyvin yksinkertainen, kuten mekaaninen lelu, eikä sitä ole optimoitu vartalolle, jota käytän täällä. Yksinkertainen suora runko olisi paljon parempi.

Joten toivotan teille paljon hauskaa. Täytyy nyt opetella IK;)

Huomautuksia: Kun katsot jalkoja huolellisesti, huomaat, että jotkut servot käyttäytyvät oudosti. Tarkoitan, että ne eivät liiku aina tasaisesti, ehkä minun täytyy korvata ne muilla servoilla.

Vaihe 9: PS3 -ohjaimen siirtäminen

Tänä aamuna olin kirjoittamassa kääriä Phoenix -koodille. Minulla kesti muutama tunti, noin 2-3, tehdä se. koodia ei lopulta korjata ja olen lisännyt ylimääräistä virheenkorjausta konsoliin. Toimi toistaiseksi:-)

Mutta muuten, kun käytin Phoenix -koodia, näyttää siltä, että kaikki servot toimivat käänteisesti (vastakkaiseen suuntaan).

Kun haluat kokeilla itse, tarvitset KurtE -koodin perustaksi https://github.com/KurtE/Arduino_Phoenix_Parts. Asenna koodi noudattamalla ohjeita. Kopioi Phoenix_Input_PS -kansio Arduino -kirjastokansioon (yleensä luonnoskansion alikansio) ja Phoenix_PS3_SSC32 -kansio luonnoskansioosi.

Tiedot: Jos sinulla ei ole kokemusta Arduinon ja työkalujen käytöstä ja sinulla on ongelmia, ota yhteyttä Arduino -yhteisöön (www.arduino.cc). Jos sinulla on ongelmia KurtEn Phoenix -koodin kanssa, ota yhteyttä häneen. Kiitos.

Varoitus: Koodin ymmärtäminen ei mielestäni ole mitään aloittelijoille, joten sinun on oltava hyvin perehtynyt C/C ++ - ohjelmointiin ja algoritmeihin. Koodissa on myös paljon ehdollista koottua koodia, jota #defines ohjaa, mikä vaikeuttaa lukemista ja ymmärtämistä.

Laitteisto:

• Arduino Mega 2560
• USB -isäntäsuoja (Arduinolle)
• PS3 ohjain
• LynxMotion SSC-32U servo-ohjain
• Akku 6 V (lue vaatimukset kaikilta koneilta, muuten voit vahingoittaa sitä)
• Arduino IDE
• Jotkut USB -kaapelit, kytkimet ja muut pienet osat tarpeen mukaan.

Jos pidät PS2 -ohjaimesta, löydät Internetistä paljon tietoa yhteyden muodostamisesta Arduinoon.

Ole siis kärsivällinen. Päivitän tämän vaiheen, kun ohjelmisto toimii oikein.

Vaihe 10: Ensimmäinen IK -testi

Olen löytänyt toisen portin Phoenix -koodista, joka toimii paljon paremmin (https://github.com/davidhend/Hexapod), ehkä minulla on konfiguraatio -ongelma toisen koodin kanssa. Koodi näyttää olevan hieman buginen ja askeleet eivät näytä kovin sileiltä, mutta minulle tämä on iso askel eteenpäin.

Huomaa, että koodi on itse asiassa kokeellinen. Minun on siivottava ja korjattava paljon ja julkaisen päivityksen lähipäivinä. PS3 -portti perustuu jo julkaistuun PS3 -porttiin, ja olen hylännyt PS2- ja XBee -tiedostot.

Vaihe 11: Toinen IK -testi

Ratkaisu oli niin helppo. Minun oli korjattava joitakin kokoonpanoarvoja ja käännettävä kaikki servokulmat. Nyt toimii:-)

Vaihe 12: Sääriluu ja Coxa EV3

En voinut vastustaa, joten olen tehnyt uusia sääriluita ja koksia (servokannattimia). Tämä on nyt kolmas versio, jonka olen tehnyt. Uudet ovat pyöreämpiä ja orgaanisempia/bionisia.

Todellinen tila on siis. Hexapod toimii, mutta silti on ongelmia joidenkin asioiden kanssa.

1.) En ole saanut selville, miksi BT: n viive on 2..3 sekuntia.

2.) Servon laatu on huono.

Asioita tehtävänä:

* Servojen johdotusta on parannettava.

* Tarvitset hyvän paristopidikkeen.

* On löydettävä tapa asentaa elektroniikka.

* Kalibroi servot uudelleen.

* Anturien ja akun jännitemonitorin lisääminen.

Vaihe 13: Sileä muotoinen reisiluu

Muutama päivä sitten olen jo tehnyt uuden reisiluun, koska en ollut täysin tyytyväinen edelliseen. Ensimmäisessä kuvassa näet erot. Vanhojen halkaisija oli 21 mm päissä, uusien halkaisija 1 tuuma. Tein uppoamisreikiä reisiluun jyrsinkoneellani yksinkertaisella apuvälineellä, kuten näet seuraavissa kolmessa kuvassa.

Ennen kuin upotat reisiluuun, on järkevää porata kaikki reiät, muuten siitä voi tulla vaikeaa. Servosarvi sopii erittäin hyvin, seuraava askel, jota ei ole esitetty tässä, antaa reunoille pyöreän muodon. Tätä varten olen käyttänyt jyrsinterää, jonka säde on 3 mm.

Viimeisessä kuvassa näet vertailun vanhasta ja uudesta. En tiedä mitä mieltä olet, mutta pidän uudesta paljon enemmän.

Vaihe 14: Viimeiset vaiheet

Päätän tämän opetusohjelman nyt loppuun, muuten siitä tulee loputon tarina:-).

Videossa näet KurtEn Phoenix -koodin, joka on käynnissä joidenkin muutosten kanssa. Robotti ei liiku täydellisesti, pahoittelut siitä, mutta halvat servot ovat huonolaatuisia. Olen tilannut muita servoja, olen juuri testannut kahta niistä hyvillä tuloksilla ja odotan edelleen toimitusta. Valitettavasti en voi näyttää, kuinka robotti toimii uusien servojen kanssa.

Näkymä takaa: 20 ampeerin virta -anturi, 10 k: n potin vasemmalla puolella. Kun robotti kävelee, se kuluttaa helposti 5 ampeeria. 10 k potin oikealla puolella on OLED 128x64 pikseli, joka näyttää joitakin tilatietoja.

Edestä: Yksinkertainen ultraäänianturi HC-SR04, ei vielä integroitu SW: hen.

Oikea sivukuva: MPU6050-kiihdytin ja giro (6-akseli).

Näkymä vasemmalta: pietsokaiutin.

Mekaaninen suunnittelu on nyt enemmän tai vähemmän tehty, servoja lukuun ottamatta. Joten seuraavat tehtävät on integroida joitain antureita SW: hen. Tätä varten olen luonut käyttämäni SW: n kanssa GitHub -tilin, joka perustuu KurtEn Phoenix SW: n tilannekuvaan.

OLED:

Oma GitHub: