ICBob - Bobist inspireeritud kahejalgne robot: 10 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Oleme teismeliste kujutlusklubi Bridgeville Delaware'i avalikust raamatukogust. Teeme lahedaid projekte, õppides samal ajal elektroonikat, arvutikodeerimist, 3D -disaini ja 3D -printimist.

See projekt on meie kohandus BoB the BiPedist, Arduino põhisest robotist. Me kujundasime kere ümber, et kasutada ära meie lemmik Arduino toiteallikat, Powerboti telefoni toitepanka. See odav laetav 5 -voldine toiteallikas sobib suurepäraselt meie Arduino projektide toiteks ja seda saab laadida mis tahes USB -laadijaga. Samuti kohandasime Ardupedi kahejalgse roboti 3 varba jalga lihtsalt sellepärast, et need näevad VÄGA välja. Näitame teile, kust vajaminevaid osi hankida, kuidas robotit kokku panna ja anname teile isegi lihtsa Arduino koodi, et see käima saada. Meil oli tore aega oma üheteistkümne ICBobi roboti tegemisel. Jätkake lugemist, kui soovite õppida, kuidas seda endale teha.

Samm: vajalikud osad ja tööriistad

ICBob on mõeldud järgmiste osade jaoks. Kuigi asendused on võimalikud, peate võib -olla keha muutma, et need toimiksid. Meie lemmik tarnija on Yourduino.com, kuid mõne toote jaoks peate minema Amazonile või Ebayle.

Toote kättesaadavuse värskendus- teieduino ei kanna enam Micro Magicianit ja ütleb, et Dagu lõpetab nende kasutamise. Dagu veebisaidil on need endiselt saadaval https://www.dagurobot.com/goods.php?id=137 ja kui need pole saadaval, on S4A EDU kontroller asenduslangus ja töötab 5 volti juures.

Osad

• 1x- MICRO Magician kontroller
• 4x- SG 90 servo
• 1x- HC-SR04 ultraheli andur
• 1x- Powerboti toitepank 2600mAh (3000mAh Powerbot on suurema läbimõõduga ja ei sobi)
• 1x- emane MICRO USB kuni DIP 5-pin pinboard
• 1x- 20cm 40-pin lamedad kaabli sisemised otsad
• 1x- 10k takisti
• 4x- 2-56 x 3/8 isekeermestavad kruvid (alternatiiv kuumliim)

3D -väljatrükid - stl -failid on saadaval saidil Thingiverse: 1313344

• 1x- keha
• 1x- kest
• 2x- põlv
• 1x- vasak jalg
• 1x- parem jalg

Tööriistad

• arvuti Arduino IDE -ga
• Arduino lisab raamatukokku VarSpeedServo
• MICRO Magician Driver (vajalik mõne operatsioonisüsteemi jaoks)
• 3D -printer (või laske osad teha)
• 3D -osade puhastusvahendid
• Jootekomplekt (ainult USB -adapteri tihvtide jaoks)
• Kuum liimipüstol
• Väike Philipsi kruvikeeraja
• usb laadija

Selles juhendis eeldatakse, et teil on põhiteadmised Arduino kasutamise kohta. Kui olete Arduino uus, saate lisateavet aadressilt

MICRO Magician jaoks valige Board - Arduino Pro või Pro Mini (3.3V, 8MHz) koos ATmega328

Meie visandite kasutamiseks vajate Kormani VarSpeedServo raamatukogu. Tema raamatukogu kohta leiate lisateavet siit, kuid kasutage meie allalaadimist, mis ühildub uuema IDE -ga. Laadige alla VarSpeedServo.zip fail ja pakkige see oma kausta arduino/libraries lahti.

Kui teie süsteem ei tunne kontrollerit ära, peate võib -olla installima draiveri MICRO Magician CP210x. See sait võib aidata draiveri installimisel

2. samm: alustame ehitamisega - pange jalad kokku

Selle sammu jaoks vajate 2 - 3D trükitud põlvi ja 4 servopaketti.

Alustage põlvede puhastamisega. 2 servosarve ava peavad sobima ühepoolsete servosarvadega. Puhasime neid tähega L (.290) suuruse puuriga. Üks pöördeava peab sobima jala pöördega. Puhasime neid # 2 (.220) suuruse puurvardaga.

Paigaldage 4 servosarve põlvedesse. Kinnitage sarv, kasutades ühte servopaketiga kaasas olnud suurematest kruvidest. Pange kruvi põlvepoolsest küljest läbi ja keerake servosarve ühte väikesesse auku. Ühe kruvi puhul tuleb kruvikeerajaga nurga all pingutada, kuid see on teostatav. Soovi korral saate külgmiste lõiketangidega välja tõmmata kruvipunktid.

4 põlvikut tuleb enne põlvede külge kinnitamist tsentreerida. Seda saate teha käsitsi, liigutades spindlit õrnalt läbi selle pöörlemise, et leida poolel teel olev punkt. Parem viis on kinnitada servo 12. tihvti alla. Laadige alla fail icbob_servo_center.zip. Pakkige oma Arduino kataloogi lahti. Seejärel käivitage see Arduino visand iga servo jaoks.

Alustage puusa (ülemise) servo kokkupanekust põlvedele. Spindlit liigutamata kinnitage puusaservo põlvega paralleelselt, juhtmed teise servosarve poole (ees). Kinnitage ühe väikese kruviga servopakendist. Korda sama teise põlvega.

Nüüd pahkluu servod. MÄLETAGE, et teil on parem- ja vasakpoolsed pahkluud, nii et jalad on üksteise peegelpildid. Hüppeliigese servo kokkupanemiseks peate põlve veidi laiali ajama, nii et servo tuleks enne selle pigistamist suunata nagu fotol. Ärge unustage spindlit pöörata. Kinnitage väikese kruviga. Korda sama teise põlvega, nii et lõpetad parema ja vasaku jalaga.

3. samm: ehitamine - kinnitage jalad keha külge

Selle sammu jaoks vajate 2 jala komplekti ja 3D -prinditud alust. Teil on vaja ka (4) 2-56x3/8 isekeermestavaid kruvisid või kuuma liimi.

Jalakomplekt kinnitub alusele puusaliigeste abil. Esmalt suunake 2 servotraati läbi aluse põhja. Pidage meeles õigusi ja vasakpoolsusi. Nagu jooniselt näha, jõuab pahkluu traat poolkuu väljalõikesse, kuid enne servo kinnitamist peab pahkluu traat olema sisse lülitatud. Peate servot kallutama nii, et puusatraat (kus see servosse siseneb) läbiks kõigepealt ristkülikukujulise augu (ettepoole). See on tihedalt istuv, kuid tagumine ots peaks lihtsalt sisse libisema. Nüüd keerake alus ümber ja kinnitage servo kahe kruviga või muidu peaks toimima kuum liim. Korrake protsessi teise jala jaoks.

4. samm: ehitamine - kinnitage jalad

Selle sammu jaoks vajate oma komplekti lisamiseks vasakut ja paremat jalga. Need on kuumliimitud, nii et pange liimipüstol põlema.

Puhastage kindlasti jalgade pilud korralikult. Pärast puhastamist kontrollige servo õrnalt paigaldamist jalale. Veenduge, et põlve pöördauk sobituks jala pöördtahvliga. Parim on kasutada õhukest kruvikeerajat servo ja jala vahel, et tõmmata jalg tagasi, kui see on pingul. Kui olete testi hästi sobitanud, asetage jalale peenraha suurune kuuma liimike, seejärel vajutage servo jala külge. Vältige liimi sattumist pöördpinna lähedale. Korrake seda ka teise külje jaoks, nii et teie bot saaks oma jalgadel seista.

Samm: juhtmestik - servod ja toide

Selles etapis vajate MICRO Magician kontrollerit, päise nööpnõeltega mikro -USB -adapteriplaati, lamedat kaablit ja teie seisvat robotit. Selles etapis joote ja kuumliimite, nii et need tööriistad on valmis.

Powerboti toitepangaga on kaasas lühike USB -mikro -USB -kaabel. Aku laadimiseks ühendatakse mikro -USB aku laadimispesasse ja USB läheb laadijale. Kasutate seda kaablit ICBobi toiteks. Aku väljund toimub USB kaudu, nii et ühendame robotile toite saamiseks mikro -USB -adapterplaadi.

Kõigepealt paneme adapteri kokku. Järgmiste sammude jaoks vaadake fotot. Boti toiteks kasutate ainult kahte välist tihvti (gnd ja V+). Libistage ettevaatlikult päises olevad 2 tihvti nii, et lühike külg ulatub umbes 3/16 tolli sisse. Tangidega painutage 2 pikka tihvti umbes 60 kraadi. Enne jootmist painutage, kuna lauad on habras. Sisestage päis nagu näidatud ja jootke kõik tihvtid tugevuse tagaküljel. Lõika kõik kasutamata tihvtid nii eest kui tagant võimalikult lühikeseks. Enne kui liimime adapteri tünni külge, kinnitage mikro -USB -kaabel nii, et teil oleks piisavalt vaba ruumi. Asetage adapteri tagaküljele suur kuum liim, seejärel asetage see tünnile näidatud asendisse. Hoidke, kuni see kõveneb.

Seejärel kinnitage 4 servoühendust kontrolleri külge. Meile meeldib MICRO Magician, kuna sellel on 3 -kontaktilised pistikud hõlpsaks servojuhtmestikuks. Tumedamat värvi traat (pruun?) Läheb tahvli serva poole. Kaasasolevad Arduino visandid kasutavad järgmisi tihvte.

• Parema puusa (RH) - tihvt 9
• Parem pahkluu (RA) - tihvt 10
• Vasak puus (LH) - tihvt 11
• Vasak pahkluu (LA) - tihvt 12

Plaadi toiteühenduse jaoks tõmmake lamedast kaablist paar juhtmest lahti. Kasutate rohkem seda lamedat kaablit sonari juhtmestiku jaoks. Ühendage paari üks ots mikro -USB -adapteriga. Boti esiosale lähemal olev tihvt on maandatud ja teine V+. Teine ots kinnitub kontrollerile lüliti lähedal. V+ juhe ühendatakse dokumentatsioonis märgisega „Battery IN“. Ühendage maandusjuhe gnd -tihvtiga veidi üle patarei IN pin.

TÄHTIS! - D1 tihvtide komplekti kohal on hüppaja „V+ select”. See hüppaja peab asuma SISESE tihvtide komplektis, muidu servod ei tööta.

Lõpuks puhastage kontrolleri pesa põhjas nii, et see oleks tihedalt kinni. Saate aku ühendada ja kontrolleri sisse lülitada, et veenduda selle sisselülitamises.

6. samm: programmeerimine - kodu kalibreerimiskood

Paar sõna meie programmeerimisvalikute kohta

Selle projekti prototüübi ehitamisel kasutasime teemal „Teeme roboteid” õpetust Kuidas õpetada oma BoB Bipedi liikuma. Bob Poseri tarkvara oli lahe ja meil oli sellega lõbus mängida. Probleem oli selles, et navigeerimisjoonise 600+ koodirida olid teismeliste teadmiste tasemest tublisti kõrgemad. Selleks, et see projekt oleks neile õppimiskogemus, otsustasime Poseri koodist mõned ideed välja võtta ja seejärel tühja lehega otsast alustada. Teismelised olid meie Arduino laborites servode kohta õppides juba VarSpeedServo raamatukogu kasutanud. Otsustasime näha, kas VarSpeedServo saab hakkama servode ajastamise ja kiirusega, et saaksime lihtsalt positsioonidele keskenduda. Saadud kood töötab suurepäraselt ja kõndimise_joon_turn täielik eskiis sisaldab vähem kui 100 koodirida. Ainsad uued kontseptsioonid, mida teismelised õppima pidid, olid kahemõõtmelised massiivid ja kuidas neile andmetele koodiga juurde pääseda. Nautige!

Kodu kalibreerimine

Te koondasite servo spindlid tsentreerima. Nüüd näete, kui lähedale olete jõudnud, ja häälestate nende koduasendeid. Veenduge, et teil on installitud 1. sammu VarSpeedServo teek. Laadige alla icbob_home_calibration.zip fail ja pakkige see lahti oma Arduino kataloogi. Avage visand Arduino IDE -s. Lülitage MICRO Magician akuga sisse. Ühendage arvuti tahvliga ja laadige kood üles. Tõenäoliselt ei ole servo kodused asendid täiuslikud. Leidke koodist järgmine jaotis. Jätkake reguleerimist ja üleslaadimist, kuni saate õigesti aru.

//…………………………………………………….

// Alustage 4 -tunniste massiivimembraanidega, mis on seatud 90 kraadile. seejärel reguleerige // neid seadeid nii, et põlved oleksid otse ettepoole ja jalad tasased int hm [4] = {90, 90, 90, 90}; // massiiv iga servo RH, RA, LH, LA koduasendi hoidmiseks // …………………………………………………….

Kui mõni teie arv on väiksem kui 50 või suurem kui 130, peate jalad tagasi võtma ja lahti võtma ning spindlid keskpunktile lähemale viima.

Kui teil on hea koduasend, kirjutage numbrid üles. Neid numbreid vajate ülejäänud visandite jaoks.

Samm 7: Programmeerimine - teisaldage generaatori kood

Nüüd, et oma robot liikuma panna. Laadige alla icbob_move_generator.zip fail ja pakkige see lahti oma Arduino kataloogi. Avage visand Arduino IDE -s. Leidke järgmine koodijaotis. Pange visandisse oma botile salvestatud koduasendid.

// määrake massiivi hm liikmed oma roboti koduasenditesse

// neid saab leida, kasutades icbob_home_calibration sketch const int hm [4] = {95, 95, 85, 90}; // massiiv iga servo RH, RA, LH, LA koduasendi hoidmiseks

Järgmine koodi jaotis on koht, kuhu sisestatakse liikumisjärjestused. Igal real on positsioonid 4 servo jaoks (RH, RA, LH, LA) koduasendi suhtes.

// mv massiivi andmed. Iga rida on 4 servo jaoks „raam” või asend

// Mitu rida loovad liigutuste rühma, mida saab loopida // luua kõndimine, pööramine, tantsimine või muud liigutused const int mvct = 6; // Tee see arv võrdseks massiivi ridade arvuga konst int mv [mvct] [4] = {{0, -40, 0, -20}, // Need eellaaditud numbrid peaksid andma edasiliikumise {30, -40, 30, -20}, {30, 0, 30, 0}, {0, 20, 0, 40}, {-30, 20, -30, 40}, {-30, 0, -30, 0},};

See on kood, mis muudab mv massiivi andmed servo aeglaseks liikumiseks

void loop () // silmus kordub igavesti

{// Liiguta järjestust (int x = 0; x <mvct; x ++) {// tsükli kaudu RH.slowmove (hm [0]+mv [x] [0], svsp); // read 'raamid' massiivis RA.slowmove (hm [1] + mv [x] [1], svsp); LH.slowmove (hm [2] + mv [x] [2], svsp); LA.slowmove (hm [3] + mv [x] [3], svsp); viivitus (kaadri viivitus); }}

Laadige robotile üles. Bot läheb 2 sekundiks algasendisse ja seejärel alustab kõndimist edasi. See toimib kõige paremini, kui laud pole liiga libe.

Kui olete tüdinenud tema kõndimisest, võite proovida oma käike. Visandi ümbernimetamiseks kasutage nuppu „Salvesta nimega”. Seejärel mängige numbritega ja vaadake, mida saate teha. Hoidke numbrid vahemikus +50 kuni -50, vastasel juhul võite servod koormata. Pidage meeles, kui lisate või lahutate ridu, peate muutuse kajastamiseks muutma mvct väärtust. Lõbutse hästi!

8. samm: juhtmestik - HC -SR04 sonari andur (silmad)

Selle sammu jaoks vajate 3D-printimist icbob_shell, ultraheli HC-SR04, naissoost lamedat kaablit ja ühte 10 k-oomi takistit. See peaks lõpetama meie loendis olevad osad. Jah!

Puhastage esmalt korpuses olevad anduri augud, et need sobiksid tihedalt. Ärge avaldage andurile katsetamise ajal liiga palju survet. Eemaldage juhtmestiku jaoks kestast.

Seejärel tõmmake lameda kaabli küljest lahti 4 kiudu. Ühendage 4 juhet HC-SR04 anduri kontaktidesse.

MICRO Magician töötab sisemiselt 3,3 voltiga ja tihvtid võtavad vastu ainult 3,3 voldise signaali. Probleem on selles, et HC-SR04 töötab 5 volti juures. See võib käivitussignaalina kasutada 3,3 -voldist sisendit, kuid kajasignaali saatmisel on see 5 volti ja see ühendab otseselt ühendatuna kontrolleri sisendi. Sisendi kaitsmiseks peame kajajuhtmele panema 10k oomise voolu piirava takisti.

VÄRSKENDAMINE: Kuigi meil pole olnud probleeme ainult 10K takistiga, on kommentaarides märgitud, et parim praktika näitab, et siin tuleks kasutada pingejaguri ahelat. Lisaks 10K takistile tuleks kaja ja maanduse vahele asetada 15K takisti.

Lõigake takisti juhtmed 0,5 tolli. Takisti läheb lameda kaabli kajajuhtmesse. Me panime ühendusele tilga superliimi, et see jääks paigale.

Joonisel kasutatakse tihvti 13 päästiku jaoks ja tihvti 3 kaja jaoks. Kasutage kontrolleri tihvti 13 rühma "gnd", "vcc", "trig" jaoks selles järjekorras, liikudes servast keskpunkti. Õigeks saamiseks peate siin mõned juhtmed ristama. Takistiga „kaja” juhe ühendatakse pistikupesa 3 pistikupessa.

Kui soovite andurit enne järgmise sammu juurde liikumist kontrollida, saate selle lehe eskiisi https://arduino-info.wikispaces.com/UltraSonicDistance selle testimiseks kasutada. Teil on vaja ühendatud aku. Kaugnäitu näete jadamonitoril. Veenduge, et visandil oleks väärtuseks „trigger_pin” 13 ja „echo_pin” 3.

Parim viis anduri kesta paigaldamiseks on see, et tihvtid on suunatud ülespoole ja juhtmed on kokku volditud ja juhitud anduri silmade ja kesta vahele.

9. samm: programmeerimine - Walk_Avoid_Turn Code

Kõike kokku panema. Kõik osad on kokku pandud. Oleme valmis laadima täieliku koodi, panema kesta ja vaatama, kuidas see oma asja teeb.

Teate rutiini. Laadige alla icbob_walk_avoid_turn.zip fail ja pakkige see lahti oma Arduino kataloogi. Avage visand Arduino IDE -s. Leidke järgmine koodijaotis. Pange visandisse oma botile salvestatud koduasendid.

// seadke hm massiivi liikmed oma roboti koduasenditesse

// neid saab leida, kasutades icbob_home_calibration sketch const int hm [4] = {95, 95, 85, 90}; // massiiv iga servo RH, RA, LH, LA koduasendi hoidmiseks

See visand lisab teise käigu massiivi ja teise aeglase käigu koodi komplekti pöörde jaoks.

// massiivi andmete edastamine

const int fwdmvct = 6; // Tee see arv võrdseks ridade arvuga massiivis const int fwdmv [fwdmvct] [4] = {{0, -40, 0, -20}, // edasi -tagasi liikumise kaadrid {30, -40, 30, -20}, {30, 0, 30, 0}, {0, 20, 0, 40}, {-30, 20, -30, 40}, {-30, 0, -30, 0},}; // pööra massiivi andmed const int trnmvct = 5; // Tee see arv võrdseks massiivi ridade arvuga konst int trnmv [trnmvct] [4] = {{-40, 0, -20, 0}, // pööra teisaldamisraame {-40, 30, -20, 30}, {0, 30, 0, 30}, {30, 0, 30, 0}, {0, 0, 0, 0},};

Lisasime sonari takistuste tuvastamise koodi ja "kui" muidu avalduse, et otsustada, kas läheme otse või pöörame.

Lõplik kokkupanek ja käivitamine

Jätke aku lahti ja laadige eskiis üles. Ühendage programmeerimisjuhe lahti. Veenduge, et kontrolleri toitelüliti on sisselülitatud asendis. Libistage kest ettevaatlikult alusele, nii et USB -toitejuhe jääb ülemisest august läbi. Pange aku sisse. Ühendage see. ICBob peaks hakkama liikuma ja pöörlema, et vältida takistusi lähemal kui 7 tolli.

10. samm: lõpetage

Loodame, et teil on oma ICBobi ehitamine sama lõbus kui meil. Andke meile teada, kui teil on küsimusi või kommentaare. Kui selle ehitate, andke meile sellest teada siin või üle Thingiverse'i.