Servopohjainen 4-jalkainen kävelijä: 12 vaihetta (kuvilla)

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

Rakenna oma (tarpeettomasti tekninen) servomoottorikäyttöinen 4-jalkainen kävelijärobotti! Ensinnäkin varoitus: Tämä botti on pohjimmiltaan mikro-ohjaimen aivojen versio klassisesta BEAM-nelijalkaisesta kävelijästä. BEAM 4-jalkainen voi olla helpompi tehdä, jos et ole jo määrittänyt mikro-ohjaimen ohjelmointia ja haluat vain rakentaa kävelylaitteen. potkut, tämä on ihanteellinen projektisi! Pääset leikkimään kävelijöiden mekaniikan kanssa ilman, että sinun tarvitsee huolehtia analogisen BEAM -mikroydinmuutoksen säätämisestä. Vaikka tämä ei todellakaan ole BEAM-botti, seuraavat kaksi verkkosivua ovat loistavia resursseja kaikille 4-jalkaisille kävelijöille: Bram van Zoelenin 4-jalkainen kävelijä -opetusohjelma sisältää hyvän yleiskuvan mekaniikasta ja teoriasta. Chiu-Yuan Fangin kävelysivusto on myös melko hyvä BEAM-tavaralle ja joillekin edistyneemmille kävelijöille. Oletko lukenut? Oletko valmis rakentamaan?

Vaihe 1: Kerää osia, mittaa, suunnittele vähän

Nelijalkaisen servowalkerin tekeminen on osittain viisasta. Periaatteessa tarvitset kaksi moottoria, jalat, akun, jotain, joka saa moottorit kulkemaan edestakaisin, ja kehyksen, joka pitää ne kaikki. Osaluettelo: 2x tornin harrastukset TS-53 Servot taakse. Minulla oli 10-mittari. 12-mittarin pitäisi toimia, mutta veikkaan. Akku on 3,6 voltin NiMH, jota myytiin halvalla verkossa. Mikro -ohjaimen aivot ovat AVR ATMega 8. Kehys on Sintra, joka on helvetin viileä. Se on muovinen vaahtolevy, joka taipuu, kun lämmität sen kiehuvaan veteen. Voit leikata sen, porata sen, matta-veitsen ja taivuttaa sen muotoon. Sain omani Solarboticsista. Muut osat: Porattu piirilevy piirille Snap-off-otsikot (uros ja naaras) servo- ja akkuyhteyksille 28-nastainen pistorasia ATMegaSuper-duper-liimalle Juotin ja juote, lanka Jotkut pienet pultit moottoreiden pitämiseksi onDrillMatte -veitsi Tässä näet minun mittaavan osat, tekemässä luonnoksen kehykselle ja tarttumalla sitten viivaimeen paperimallin tekemiseksi. Käytin mallia oppaana merkitsemään kynällä, missä poraisin reikiä Sintraan.

Vaihe 2: Rakenna runko, asenna moottorit

Porasin ensin reikiä kahden moottorin katkaisun kulmiin ja tein sitten viivaimen reunaa pitkin reiästä reikään mattaveitsellä. Sintran läpi kulkeminen veitsellä kestää 20 kertaa. Olin laiska ja napsautin sen leikkaamisen jälkeen noin 1/2 kautta.

Reikien leikkaamisen jälkeen koestan moottorit vain nähdäkseni, miten se toimi. (Hieman liian leveä, mutta sain sopivan pituuden.)

Vaihe 3: Taivuta runko, kiinnitä moottorit

Valitettavasti minulla ei ollut tarpeeksi käsiä kuvaamaan itseäni taivuttamalla Sintraa, mutta näin se meni alas:

1) Keitetty pieni vesipannu liedellä 2) Sintraa pidetty veden alla minuutin tai kaksi puulusikalla (Sintra kelluu) 3) Vedetty se ulos ja pidetty sitä kuumilla rukkasilla ja jollain litteällä, taivutettuna oikeassa kulmassa, kunnes se jäähdytetty. Klassisessa "Miller" -kävelijämallissa haluat noin 30 asteen kulman etujalkoihin. Porattiin ruuvinreikiä ja pultattiin moottorit.

Vaihe 4: Kiinnitä jalat tähtimuotoisiin servomoottoritorveihin

Leikkasin 12 "ja 8" paksuista kuparilangasta tinsnippejä etu- ja takajalkojen tekemiseksi. Sitten taivutin ne kulmassa kiinnitettäväksi servosarveihin.

Klassinen BEAM -temppu, kun sinun on kiinnitettävä esineitä, on sitoa ne liitäntälangalla. Tässä tapauksessa irrotin jonkin kytkentäjohdon, ajoin sen sarvien ja jalkojen ympärille ja kiertelin sitä paljon. Jotkut juottavat langan kiinteäksi tässä vaiheessa. Omani pitää edelleen tiukasti ilman. Leikkaa ylimääräinen pois ja taivuta kiertyneet osat alas.

Vaihe 5: Kiinnitä jalat runkoon, taivuta ne oikein

Kierrä servotähdet (jalat kiinni) takaisin moottoreihin ja taivuta sitten.

Symmetria on tässä avainasemassa. Vinkki pitää sivut tasaisina on taipua vain yhteen suuntaan kerrallaan, jotta on helpompi silmätä sitä, jos teet liikaa toisella tai toisella puolella. Olen sanonut, että olen taivuttanut ja taivuttanut omani monta kertaa nyt, ja voit aloittaa uudelleen suoraan, jos tulet myöhemmin liian kauas radalta myöhemmin sen säätämisen jälkeen liian monta kertaa. Kupari on hieno näin. Katso luetteloimiani verkkosivuja saadaksesi lisää vinkkejä täältä tai vain siivota se. En usko, että se on oikeastaan niin kriittistä ainakaan sen saamisen kannalta. Virität sen myöhemmin. Ainoa kriittinen bitti on saada painopiste tarpeeksi keskelle, jotta se kulkee oikein. Ihannetapauksessa, kun yksi etujalka on ilmassa, takajalat kääntyvät kääntämällä botin eteenpäin korkealle/eteenpäin etujalalle, joka sitten tekee kävelyn. Näet mitä tarkoitan tulevassa videossa tai kahdessa.

Vaihe 6: Aivot

Aivotaulu on melko yksinkertainen, joten sinun on annettava anteeksi piirretty piirikaavioni, koska se käyttää servoja, ei tarvita monimutkaisia moottoriajureita tai mitä olet. Liitä vain +3,6 volttia ja maadoita (suoraan akusta) moottorien käynnistämiseksi ja lyö niitä mikrokontrollerin pulssileveysmoduloidulla signaalilla kertomaan heille, minne mennä. (Katso wikipedian servosivu, jos et ole vielä käyttänyt servomoottoreita.) Leikkasin palan porattuja tyhjiä piirilevyjä ja siihen liimattuja otsikoita. Kaksi 3-nastaista otsikkoa servoille, yksi 2-nastainen otsikko akulle, yksi 5-nastainen otsikko AVR-ohjelmoijalleni (jonka minun pitäisi tehdä ohjeeksi jonain päivänä) ja 28-nastainen liitin ATMega 8 -piirille. Kun kaikki pistorasiat ja otsikot oli liimattu, juotin ne. Suurin osa johdotuksista on levyn alapuolella. Se on oikeastaan vain muutama johto.

Vaihe 7: Ohjelmoi siru

Ohjelmointi voidaan tehdä niin hienostuneella kokoonpanolla kuin sinulla on. Itse olen vain (kuvassa) ghetto-ohjelmoija-vain jotkut johdot, jotka on juotettu rinnakkaisporttiin. Tässä ohjeessa kerrotaan ohjelmoija ja ohjelmisto, joita tarvitset kaiken toimimiseksi. Älä! Älä! Älä käytä tätä ohjelmointikaapelia laitteiden kanssa, joiden jännite on jopa yli 5 V. Jännite voi johtaa kaapeliin ja paistaa tietokoneen rinnakkaisportin, mikä pilaa tietokoneen. Tyylikkäissä malleissa on rajoittavat vastukset ja/tai diodit. Tässä projektissa ghetto on hyvä. Laitteessa on vain 3,6 voltin akku. Mutta ole varovainen, käyttämäni koodi on liitetty tähän. Useimmiten se on liioittelua vain saada kaksi moottoria heilumaan edestakaisin, mutta minulla oli hauskaa. Tärkeintä on, että servot tarvitsevat pulsseja noin 20 ms: n välein. Pulssin pituus kertoo servolle minne jalat kääntää. 1,5 ms on keskellä, ja alue on noin 1 ms - 2 ms. Koodi käyttää sisäänrakennettua 16-bittistä pulssigeneraattoria sekä signaalipulssille että 20 ms: n viiveelle ja antaa mikrosekunnin resoluution varastonopeudella. Servon resoluutio on lähellä 5-10 mikrosekuntia, joten 16-bittiä riittää. Onko mikroohjaimen ohjelmointia ohjattava? Täytyy ryhtyä siihen. Kerro minulle kommenteissa.

Vaihe 8: Vauvan ensimmäiset askeleet

Sain etujalat heilumaan noin 40 astetta kumpaankin suuntaan ja takajalat noin 20 astetta. Katso ensimmäisestä videosta esimerkki alhaalla olevasta kävelystä.

(Huomaa mukava parin sekunnin viive, kun painan nollauspainiketta. Erittäin kätevä, kun ohjelmoin sen uudelleen, jotta se pysyy paikallaan muutaman sekunnin ajan virran ollessa päällä. Lisäksi on kätevää keskittää jalat, kun olet valmis pelaaminen ja haluat vain sen nousevan pystyyn.) Se käveli ensimmäisellä yrityksellä! Katso toinen video. Katso videossa, kuinka etujalka nousee ylös, ja sitten takajalat kääntyvät, jotta se putoaa eteenpäin etujalan päälle. Se on kävelyä! Leiki painopisteen ja jalkojen taipumisten kanssa, kunnes saat tämän liikkeen. Huomasin, että se kääntyi paljon toiselle puolelle, vaikka olin melko varma, että olin keskittänyt moottorit mekaanisesti ja koodiin. Osoittautui johtuvan toisen jalan terävästä reunasta. Joten tein robo-saappaat. Eikö mitään, mikä kutistekupilla voi tehdä ?!

Vaihe 9: Säätäminen

Kävelee siis ok. Pelaan edelleen kävelyä ja jalkojen muotoa ja ajoitusta nähdäkseni kuinka nopeasti voin saada sen kulkemaan suorassa linjassa ja kuinka korkealle voin saada sen kiipeämään.

Kiipeilyssä etujalan taivutus juuri ennen jalkoja on ratkaiseva - se auttaa pitämään kiinni reunoista. Sen sijaan jalka nousee esteen yli, jos se osuu "polven" alapuolelle. Yritin saada jalat osumaan suunnilleen samaan 30 asteen kulmaan kuin runko. Joten kuinka korkealle se voi nousta?

Vaihe 10: Kuinka korkealle se voi kiivetä?

Vain noin 1 tuuma juuri nyt, mikä voittaa useimmat yksinkertaiset pyörillä varustetut robotit, joten en valittaa. Katso video nähdäksesi sen toiminnassa. Se ei koskaan vain hyppää suoraan. Kestää pari yritystä saada molemmat etujalat ylös ja ylös. Rehellisesti sanottuna se näyttää vetokysymykseltä enemmän kuin mikään. Tai painopiste voi olla hieman korkea pitkällä etujalan heilahtelulla. Näet sen melkein menettävän sen, kun etujalka työnsi kehon ilmaan. Vinkki tulevista asioista…

Vaihe 11: Mitä se ei voi kiivetä?

Toistaiseksi en ole pystynyt saamaan sitä luotettavasti hallitsemaan ranskalaisen ruoanlaiton taidetta (osa 2). Näyttää siltä, että 1 1/2 tuumaa on nykyinen raja sille, kuinka korkealle se voi nousta. Ehkä etujalkojen pyörimisen vähentäminen auttaa? Ehkä kehoa lasketaan hieman maahan? Katso video. Todista tappion tuskaa. Vittu Julia Child!