GorillaBot a 3D nyomtatott Arduino autonóm sprint négylábú robot: 9 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

Minden évben Toulouse -ban (Franciaország) megrendezésre kerül a Toulouse -i Robot Verseny #TRR2021

A verseny egy 10 méteres autonóm sprintből áll, kétlábú és négylábú robotok számára.

A jelenlegi rekord, amit négylábúaknál gyűjtök, 42 másodperc egy 10 méteres sprintnél.

Tehát ezt szem előtt tartva kellett kidolgoznom egy olyan robot tervezési tervét, amelyről azt hittem, hogy legyőzhetem, hogy az új regnáló bajnok lehessek !!!

Egy kis inspirációt kérek az Instructables egyik tagjától, a "jegatheesan.soundarapandian" -tól és a Toulouse -i Robot Race "Oracid 1" tavalyi győztesétől, akik látszólag szeretnek négylábúak építéséről szóló oktatóanyagokat tervezni és megosztani. Elkezdtem alapvetően másolni az ottani tervezést, és egy kicsit nagyobbá tenni!

A kialakítás egy öt rúd kapcsolómechanizmuson alapul, mindegyik lábhoz 2 szervo, minden lábhoz összesen 8 szervó.

A szabályok kimondják, hogy a rajtjelzéstől eltekintve az egész versenyt a robotnak önállóan kell lebonyolítania, ezért egy könnyű súlyú rendszert kellett kitalálnom, hogy a robot a pályán maradjon, ebben az esetben egy QMC5883L mágnesmérőt (digitális iránytűt) használtam, így megtarthatná a tájolását, egy HC-SR04 ultrahangos érzékelőt arra az esetre, ha a robot valóban összezavar, és 90 fokos szögben ütni kezdi a falat, és csak egy lépésszámlálót használtam a kódban, hogy megmondjam, hány lépést kell tennie 10 méterre.

Ha érdekli a robot építése, ne aggódjon, ez a majom mindent átgondolt!

100% -ban ingyenes 3D nyomtatható test:

Az elektronikán és az elektronika rögzítésére szolgáló csavarokon kívül minden 3D nyomtatható, ugyanazok a kis keresztfejű csavarok az egyetlenek, csak egy kis keresztfejű csavarhúzóra lesz szüksége a robot összeszereléséhez

Egyszerű plug and play elektronika:

nincs szükség komplex forrasztásra

Ésszerű nyomtatási idő:

Lehet, hogy nagynak és impozánsnak tűnik, de csak 15 órás nyomtatás (néhánynak jó idő: D)

Ésszerű építési mennyiségi követelmények:

Nyomtatható egy viszonylag kicsi nyomtatón, amely csak L: 150 mm x W: 150 mm x H: 25 mm építési térfogatot igényel

A robot teljes költsége:

A robot önmagában körülbelül 75 dollárba kerül a töltő megépítéséhez

3D nyomtatott vezérlőre (opcionális) van szükség, ha ugyanazt szeretné beállítani, mint én.

FIGYELEM:

Az általam használt 5V 3A tápegység nem a legjobb megoldás, mivel ahhoz, hogy ez a robot járjon, mind a 8 szervónak egyidejűleg kell működnie, és így elég sok áramot fogyasztanak, ne aggódjon, nem gyulladt ki a robot vagy semmi de számítson arra, hogy a teljesítménytranzisztor eléggé felmelegszik. Nem javaslom, hogy a robotot 2 percnél hosszabb ideig használja, hagyja lehűlni a futások között, hogy elkerülje a szervo pajzs nem kívánt károsodását.

Ha valamelyikőtöknek van megoldása erre a problémára, nagyon megköszönném a véleményét!

Kellékek

KELLÉKEK A ROBOTNAK:

• 8x Tower Pro MG90S analóg 180 fokos szervó (Aliexpress/Amazon)
• 1x Sunfounder Wireless Servo Control Board (Sunfounder Store/ RobotShop)
• 1x Arduino NANO (Aliexpress/Amazon)
• 1x NRF24L01 adó -vevő modul (erre nincs szüksége, ha nem használja a vezérlőt) (Aliexpress/Amazon)
• 1x magnetométer (digitális iránytű) QMC5883L GY-273 (Aliexpress/Amazon)
• 1x ultrahangos érzékelő HC-SR04 (Aliexpress/Amazon)
• 2x 18650 3,7 V-os Li-ion akkumulátor (Aliexpress/Amazon)
• 1x 18650 kettős elemtartó ki- és bekapcsolóval (Aliexpress/Amazon)
• 1x 18650 Li-ion akkumulátor töltő (Aliexpress/Amazon)
• 4x női -női dupont jumper kábel 10 cm hosszú (Aliexpress/Amazon)
• 4x hüvely -nő dupont jumper kábel 20 cm hosszú (Aliexpress/Amazon)
• 10x 2x8 mm -es csavarok (megegyeznek a szervócsavarok csavarjaival) (Aliexpress/Amazon)

VEZÉRLŐ:

A robot manuális vezérléséhez szüksége lesz a 3D nyomtatott Arduino vezérlőre (link itt)

A robot tisztán autonóm is lehet, így a vezérlő nem kötelező.

MŰANYAGOK:

Az alkatrészek nyomtathatók PLA, PETG vagy ABS formátumban.

!! Felhívjuk figyelmét, hogy egy 500 g -os orsó több mint elegendő 1 robot kinyomtatásához !!

3D NYOMTATÓ:

Minimálisan szükséges építési platform: L150mm x W150mm x H25mm

Bármilyen 3D nyomtató megteszi. Én személyesen nyomtam az alkatrészeket a Creality Ender 3 -ra, amely egy olcsó 3D nyomtató 200 dollár alatt. A nyomatok tökéletesen sikerültek.

1. lépés: Az alkatrészek 3D nyomtatása

Tehát itt az ideje a nyomtatásnak … Igen!

I Gondosan megterveztem az összes alkatrészt 3D nyomtatásra, anélkül, hogy a nyomtatás során bármilyen segédanyagra lenne szükség.

Minden alkatrész letölthető a thingiverse -ről (link itt)

Az összes alkatrészt tesztnyomtatással készítették el a Creality Ender 3 -on

• Anyag: PETG
• Réteg magassága: 0,3 mm
• Kitöltés: 15%
• A fúvóka átmérője: 0,4 mm

Az alkatrészlista a következő:

• 1x ALAPELEKTRONIKA
• 1x ALAPVISSZA
• 1x ALAP ELŐL
• 8x KÖRÖS PIN L1
• 4x KÖRÖS PIN L2
• 4x KÖRÖS PIN L3
• 4x KÖRÖS PIN L4
• 8x MAGAS SZERVO
• 8x MAGAS
• 8x VÍZ KI
• 8x CALF INT
• 8x LÁB
• 4x SQUARE CLIP
• 44x KÖRKAPCS

A fájlok különálló és csoportos részekként állnak rendelkezésre.

A gyors nyomtatáshoz egyszerűen nyomtasson ki egyszer minden GROUP.stl fájlt.

2. lépés: A GorillaBot testének összeszerelése

Az összes szerelési utasítást a fenti összeszerelési videó mutatja be:

1. Helyezzen egy L1 KÖRÖS PIN -kódot a BASE FRONT bal első szervo tartó lyukába
2. Vezesse át az egyik MG90S szervó kábelét a BASE FRONT bal első szervo tartó nyílásán
3. Illessze a helyére az MG90S szervót
4. Rögzítse a helyére az MG90S szervót 2 csavarral (ne húzza túl, mert ez károsíthatja az ALAPOT)
5. Ismételje meg ugyanezt az eljárást a BASE FRONT bal hátsó, jobb első és hátsó jobb oldali szervotartókkal
6. Ismételje meg ugyanezt az eljárást a BASE BACK bal első, bal hátsó, jobb első és jobb hátsó szervotartókhoz
7. Rögzítse az elemtartót a BASE ELECTRONICS -hez 2 csavarral átlósan vagy 4 csavarral
8. Rögzítse a vezeték nélküli szervo vezérlőpanelt a BASE ELECTRONICS -hez 2 csavarral átlósan vagy 4 csavarral
9. Csatlakoztassa az Arduino nano és az NRF24L01 adó -vevőt a vezeték nélküli szervo vezérlőpulthoz
10. Csúsztassa a BASE FRONT -t a BASE ELECTRONICS -re a 2 négyzet alakú lyukon keresztül, hátrafelé
11. Rögzítse a helyét 2 SQUARE CLIP -el
12. Csúsztassa a BASE BACK -et a BASE ELECTRONICS -re a 2 négyzet alakú lyukon keresztül, hátrafelé
13. Rögzítse a helyét 2 SQUARE CLIP -el
14. Rögzítse a magnetométert 2 csavarral a BASE FRONT -hoz
15. Csatlakoztassa az ultrahangos érzékelőt a BASE FRONT -hoz
16. Az ábrán látható módon vezesse a szervókábeleket a vezeték nélküli szervo vezérlőkártya felé

3. lépés: Az elektronika csatlakoztatása

Az összes kapcsolat látható a fenti képen:

1. Csatlakoztassa a 4 db 20 cm -es dupont kábelt a vezeték nélküli szervo vezérlőpanelek ultrahangos csapjaihoz
2. Csatlakoztassa a 4 kábel másik végét az ultrahangos érzékelőhöz (győződjön meg arról, hogy a megfelelő irányban vannak)
3. Csatlakoztassa a 4 db 10 cm -es dupont kábelt a vezeték nélküli szervo vezérlőpanelek mágnesmérő csapjaihoz
4. Csatlakoztassa a 4 kábel másik végét a mágnesmérőhöz (győződjön meg róla, hogy a megfelelő irányban vannak)
5. Csatlakoztassa az összes szervót a vezeték nélküli szervo vezérlőpanelen lévő dedikált csapokhoz
6. Csavarja az akkumulátor VIN és GND vezetékét a vezeték nélküli szervo vezérlőpanelre, hogy biztosítsa a helyes polaritást

4. lépés: A GorillaBot lábainak összeszerelése

Az összes összeszerelési lépést a fenti összeszerelési videó mutatja be:

1. Csúsztassa 1 LÁBOT 1 KÖRÖS PIN L4 fölé
2. Csúsztassa az 1 CALF EXT vastagabb végét a CIRCULAR PIN L4 fölé úgy, hogy a kilógó oldala a lábfejével szemben legyen
3. Csúsztassa a 2. VÉGE BELÜL az L4 körkörös PIN -kódot
4. Csúsztassa az 1 CALF EXT vastagabb végét a CIRCULAR PIN L4 fölé úgy, hogy a kiálló oldala a láb felé nézzen
5. Csúsztassa 1 LÁBBAN az L4 KÖRÖS PIN -kódot
6. Rögzítse a helyét 3 KÖRKAPCSOLÓVAL
7. Csúsztassa az 1 L3 KÖRÖS PIN -kódot az összeszerelt CALF EXT
8. Csúsztassa az 1 THIGH SERVO -t az L3 körkörös PIN -kód fölé úgy, hogy kilógó oldala a CALF EXT felé nézzen
9. Csúsztassa az 1 HARMÁT az L3 KÖRÖS PIN -kód fölé
10. Csúsztassa az L3 KÖRÖS PIN -kódot a másik összeszerelt CALF EXT
11. Rögzítse a helyét 3 KÖRKAPCSOLÓVAL
12. Csúsztassa az 1 THIGH SERVO -t 1 L2 KÖRÖS PIN -kód fölé úgy, hogy a kilógó oldal a CIRCULAR PIN L2 feje felé nézzen
13. Csúsztassa az L2 KÖRÖS TŰZŐT mindkét összeszerelt VEGYBELÉTEN
14. Csúsztassa 1 MAGASON keresztül az L2 KÖRÖS PIN -kódon
15. Rögzítse a helyét 3 KÖRKAPCSOLÓVAL
16. Ismételje meg az összes folyamatot a fennmaradó 3 lábnál, szem előtt tartva, hogy amikor a lábakat a robothoz szerelik, a csapok fejai kifelé néznek, és a CALF EXTS a CALF INTS előtt vannak, így az összeszerelés elölről hátra azonos lesz, de balról jobbra szimmetrikus.

Lépés: Az Arduino telepítése

A GorillaBot működéséhez C ++ programozást használ. Annak érdekében, hogy programokat töltsünk fel a GorillaBot -ba, az Arduino IDE -t fogjuk használni néhány más könyvtárral együtt, amelyeket telepíteni kell az Arduino IDE -be.

Telepítse az Arduino IDE -t a számítógépére: Arduino IDE (link itt)

A könyvtárak Arduino IDE -be történő telepítéséhez a következőket kell tennie az alábbi linkeken található összes könyvtárral

1. Kattintson az alábbi linkekre (ez a könyvtárak GitHub oldalára visz)
2. Kattintson a zöld gombra, amely azt írja, hogy Kód
3. Kattintson a letöltési ZIP -re (a letöltésnek el kell kezdődnie a webböngészőben)
4. Nyissa meg a letöltött könyvtár mappát
5. Csomagolja ki a letöltött könyvtár mappáját
6. Másolja ki a kibontott könyvtármappát
7. Illessze be a kibontott könyvtármappát az Arduino könyvtármappába (C: / Documents / Arduino / libraries)

Könyvtárak:

• Varspeedservo könyvtár (link itt)
• QMC5883L könyvtár (link itt)
• RF24 könyvtár (link itt)

És ott van, akkor készen kell állnia az indulásra Annak érdekében, hogy megbizonyosodjon arról, hogy helyesen állította be az Arduino IDE -t, kövesse az alábbi lépéseket

1. Töltse le a kívánt Arduino kódot alább (GorillaBot Controller & Autonomous.ino)
2. Nyissa meg az Arduino IDE -ben
3. Válassza az Eszközök lehetőséget:
4. Tábla kiválasztása:
5. Válassza az Arduino Nano lehetőséget
6. Válassza az Eszközök lehetőséget:
7. Válassza ki a processzort:
8. Válassza ki az ATmega328p vagy ATmega328p (régi rendszerbetöltő) szoftvert attól függően, hogy melyik Arduino nano -t vásárolta
9. Kattintson az Arduino IDE bal felső sarkában található Ellenőrzés gombra (Jelölés gomb)

Ha minden jól megy, akkor egy üzenetet kell kapnia az alján, amely szerint kész a fordítás.

6. lépés: A kód feltöltése

Most ideje feltölteni a kódot a GorillaBot agyába, az Arduino Nano -ba.

1. Csatlakoztassa az Arduino Nano -t a számítógéphez USB -kábelen keresztül
2. Kattintson a feltöltés gombra (jobbra nyíl gomb)

Ha minden jól megy, akkor alul egy üzenetet kell kapnia, amely szerint kész a feltöltés.

7. lépés: A szervók kalibrálása

A lábak helyes összeszereléséhez a szervókat alaphelyzetbe kell állítanunk.

1. Helyezzen be 2 Li-ion akkumulátort az elemtartóba
2. Kapcsolja be a robotot, és várjon 5 másodpercet, amíg a szervók el nem érik alaphelyzetüket
3. Kapcsolja ki a robotot

8. lépés: A lábak összeszerelése a testhez

A lábak csatlakoztatása a szervókhoz meglehetősen egyszerű, ne feledje, hogy a CALF EXT -et a CALF INT elé kell helyezni, amikor a szerelvénycsapfejek kifelé néznek.

1. Csúsztassa az egyik láb CALF EXT oldalának a combját a bal első szervo tartó CIRCULAR PIN L1 fölé
2. Rögzítse a helyére 1 KÖRKAPCSOLÓVAL
3. Csúsztassa ugyanazon láb CALF EXT oldalának THIGH SERVO -ját a bal első szervo tartó szervofejére (győződjön meg arról, hogy a THIGH SERVO 90 fokos szögben van a testhez képest)
4. Rögzítse a THIGH SERVO -t a testéhez képest 90 fokos szögben egyetlen karos szervókürttel és egy kis szervocsavarral
5. Ismételje meg ugyanezt az eljárást az első hátsó bal szervo tartónál a láb fennmaradó THIGH és THIGH SERVO -jával
6. Ismételje meg az összes korábbi eljárást a fennmaradó 3 lábnál

9. lépés: Versenyre kész !

Szóval ennyi kell, hogy készen állj az indulásra !!!

Kézi üzemmód:

• Kapcsolja be a robotot és a vezérlőt, és ellenőrizze, hogy a robot megfelelően jár -e a Joystick balra és felfelé mutató irányával.
• Nyomja meg a le gombot, és a robotnak egy kis táncot kell végrehajtania

Ha minden jól működik, a szervók jól kalibráltak, és most kipróbálhatja az autonóm üzemmódot.

Autonóm üzemmód

Az Autonomous Sprint mód a magnetométert használja, hogy a robot 2,5 méteren keresztül állandó irányban mozogjon. A vezérlő segítségével programozhatja a kívánt pozíciót és a kívánt korrekciós szöget

1. Kapcsolja be a robotot és a vezérlőt
2. Mozgassa a robotot minden irányba a magnetométer 5 másodperces kalibrálásához
3. Helyezze a robotot a földre a kívánt pozícióba, amelybe be szeretné lépni
4. Nyomja meg a fel gombot a fejléc memorizálásához
5. Fordítsa el a robotot 30-45 fokkal a kívánt iránytól balra
6. Nyomja meg a bal gombot a pozíció megjegyzéséhez
7. Fordítsa el a robotot 30-45 fokkal a kívánt iránytól jobbra
8. Nyomja meg a jobb gombot a pozíció memorizálásához
9. Helyezze vissza a robotot a kívánt irányba
10. A robot indításához nyomja meg a joystick gombot

A robot 2,5 méteren állandó irányba fut, majd leáll és ül egy győzelmet táncolni.

A robotomnak sikerült megtennie a 2,5 métert 7,5 másodperc alatt.

Ez 10 elméleti időt ad nekem 30 másodperc alatt, ami remélhetőleg elég lesz ahhoz, hogy jól érezzem magam a Toulouse -i robotversenyen

Sok sikert kívánok, és azoknak, akik úgy döntenek, hogy megépítik ezt a robotot, szeretném hallani a visszajelzéseiteket és a lehetséges fejlesztéseket, amelyek szerintetek megvalósíthatók !!!

Második hely a robotok versenyében