Karton pók (DIY négylábú): 13 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

Üdv újra és üdvözlöm az új projektemben.

Ebben az utasításban megpróbáltam egy egyszerű négylábút készíteni, amely mindenki számára hozzáférhető anyagokból készült. Tudom, hogy egy jó megjelenésű végtermékhez 3D nyomtatóra és esetleg CNC -re van szüksége, de nem mindenkinek van ilyen divatos eszköze, ezért megpróbáltam demonstrálni, hogy egyszerű anyaggal még mindig szép dolgokat lehet készíteni.

Tehát ahogy korábban említettük, megpróbálunk négylábút építeni. A négylábú váza egyszerűen hullámkartonból készül, beleértve a négy láb keretét, combcsontját és sípcsontját.

1. lépés: Miért a négylábú és hogyan működik?

Azt kell mondanom, hogy a robotok szórakoztatóak és érdekesek. Soha nem építettem lábú robotot, ezért úgy gondoltam, hogy meg kell próbálnom.

Úgy döntöttem, hogy először négylábút építek, mert nem volt elég szervóm egy hexapodhoz. Elképzeltem, ha tudsz négylábút építeni, akkor egy hexapod építése csak egy lépés lesz előre. Mivel ez az első ilyen típusú projektem, nem tudtam pontosan, mire számítsak, ezért azt gondoltam, hogy a 4 láb könnyebb lesz, mint a 6, de ahogy később megtudtam, ez nem mindig igaz.

A négylábúnak csak 4 lába van, hogy ne essen le, ha az egyik lábát felemelik, a robot súlypontját el kell tolni a másik három láb csúcsa között létrehozott háromszög belsejében.

A folyamat nagyon szép leírása itt található:

A négylábú mindegyik lábának 3 ízülete van, amelyek a láb hegyét irányítják a térben. Tehát az ízületek a következők lesznek:

- Coxa szervo - a keret és a combcsont között

- Femur szervo - a láb combcsontjának vezérlése

- Tibia szervo - a combcsont és a sípcsont irányító sípcsont között

Annak érdekében, hogy megtudjuk az egyes szervók szögét a lábhegy szükséges helyéhez, használunk valamit, amit inverz kinematikának neveznek. Az interneten sok dokumentációt talál erről, és arról, hogyan kell kiszámítani a szervók szögeit a láb hegyének különböző helyeihez. De az én esetemben csak a RegisHsu által létrehozott Arduino kódot vettem fel (ha részletesen keresi, megtalálja a részletes négylábú utasítását), és megváltoztattam a robot és a lábak méretét, hogy illeszkedjenek a robotomhoz, és megváltoztattam a programot, hogy távirányítóval vezérelje a robotot, és ennyi.

2. lépés: Miért érdemes hullámkartont használni a kerethez és a lábakhoz?

Először is széles körben elterjedt, bárhol megtalálható, és ha vásárolni szeretne, nagyon olcsó. A hullámkarton merev, erős és könnyű anyag, amely három réteg barna nátronpapírból áll, és a legtöbb csomagoló doboz ebből készül. Tehát nagyon könnyű találni néhányat.

Az én esetemben egy cipősdobozt használtam, amelyet levágtam, és elkészítettem belőle a keretet. A dobozom által biztosított kartondoboz 2 mm vastag volt, így nagyon vékony. Tehát a keret minden részéhez három egyforma részt kellett kivágnom, és kettős szalaggal ragasztani. Tehát valójában 3 keretet kell készítenünk, hogy a végén 6 mm vastag kartondoboz legyen.

3. lépés: Szükséges rész:

A négylábúhoz szükséges elektronikai alkatrészek:

- Arduino Nano mikrokontroller;

- Deek Robot Nano V03 Shield - nem elengedhetetlen, de minden szervó csatlakoztatását a Nano Boardhoz jelentősen megkönnyíti.

- 12 db Tower Pro Micro Servo 9g SG90 - 4 láb, egyenként 3 ízülettel;

- LED - fényhez (régi kiégett színérzékelőt használtam)

- 1 db NRF24L01 adó -vevő

A távirányítóhoz szükséges elektronikai alkatrészek

- Arduino Uno mikrokontroller;

- 1 db NRF24L01 adó -vevő;

- Joystick;

- VEZETTE;

- Különféle ellenállások;

- Nyomógomb;

- Néhány áthidaló vezeték;

A kerethez:

- Hullámkarton lap

- Vágó

- Csavarhúzók

- Dupla szalagos scotch

- Háromszögek

- Vonalzó

- Ceruza

Tehát kezdjük az építkezést.

4. lépés: A szervók beállítása 90 fokra

A keret építésének megkezdése előtt az összes szervót 90 fokra kellett középre állítanom, hogy később könnyebb legyen elhelyezni őket, amikor a keret készen áll. Tehát először a négylábúaknak szánt Arduino Nano -t csatoltam a Nano pajzshoz, és minden szervót a pajzshoz. Ezután már csak fel kell töltenie a kódot, és az összes szervó 90 fokos pozícióba kerül.

A kód megtalálható az utasítás utolsó lépésében.

5. lépés: A keret felépítése

Amint azt korábban említettük, a keret egy cipősdobozból származó hullámkartonból készült. A keret sablonja a mellékelt képeken található, a keret méreteivel együtt.

Először elvágtam a kartondoboz oldalait a keret elkészítéséhez. Három jó darabot kaptam, amelyeknél figyelembe vettem a hullámos réteg tájolását úgy, hogy 2 darab függőleges cella hullámos rétege és egy vízszintes legyen.

Miután a kartondoboz készen állt, rajzolom a keret sablont a kartonlapra, amelyen a függőleges hullámosított közeg található. Az erősebb és merevebb szerkezet elérése érdekében három darabot vágtam össze, hogy összeragaszthassam, hogy nagyobb szilárdságot biztosítsanak a hajlítás ellen. A felső és az alsó kartonlapok függőleges hullámos réteggel rendelkeznek, míg a szendvicskartonlap vízszintes hullámos réteg lesz.

Mielőtt összeragasztottam a három vázdarabot, előkészítettem a szervomotorok karját, és megrajzolom az egyes coxa szervomotorok helyzetét a későbbi helyes pozicionáláshoz.

Most, hogy tudom, hol kell elhelyezni a coxa szervókat, összeragasztottam a három darabot.

Most a keret elkészült.

6. lépés: A Coxa szervók rögzítése a kerethez

A szervók rögzítéséhez először lyukat ütöttem a megjelölt helyre, hogy a szervokar rögzítőcsavarja áthaladjon, és rögzítse a szervót a kerethez.

A szervomotorok mellékelt csavarjaival rögzítettem a coxa szervomotor karjait a kerethez. A coxa két szervóból készül, amelyeket kettős szalaggal ragasztanak össze, és minden esetre gumiszalaggal erősítik meg. Az egyik szervó lefelé, a tengely függőleges helyzetben lesz, és a kerethez lesz rögzítve, a másik pedig a tengely vízszintes helyzetében, és a combcsont belső oldalához lesz rögzítve.

Végül, hogy a coxa szervót a kerethez rögzítse, a rögzítőcsavart be kell csavarni.

7. lépés: A combcsont felépítése

Ugyanazt a kartondoboz -vágási eljárást alkalmazták. Minden combcsont három kartondobozból lesz összeragasztva. A vízszintes hullámos réteg a függőleges hullámos rétegű kartondobozok közé kerül.

8. lépés: A sípcsont felépítése

A sípcsonthoz három sínt vágtam minden sípcsonthoz, de ezúttal a hullámos réteg tájolása függőleges volt, hogy jobb hosszirányú szilárdságot biztosítson a sípcsontnak.

Miután mind a három sablont levágták, összeragasztottam, és ezzel a lyukba is behelyeztem a sípcsont szervót.

A szervót a sípcsontba rögzítettem, és a szervo karját a rögzítőcsavarral rögzítettem a szervóhoz a combcsontban lévő lyukon keresztül oly módon, hogy összekapcsolja a combcsontot a sípcsonttal.

9. lépés: Összerakás

Most, hogy a keret és a lábak minden része létrejött, összekötöttem őket úgy, hogy a szerelvény négylábúnak látszott.

10. lépés: Az elektronika telepítése és a kapcsolatok beállítása

Először az Arduino Nano -nak és a Deek Robot Shieldnek kell a keretre illeszkednie. Ehhez vettem a pajzsot, és beütöttem a 4 lyukú keretet, hogy a Deek Robot Shield 4 csavar és anya segítségével rögzítse a kerethez.

Most „az agy a testhez kötődik”: D. Ezután az összes szervót a Deek Nano Shield -hez kötöttem.

A szervók csatlakoztatása nagyon egyszerű, mivel a pajzs speciálisan három tűt (Signal, VCC, GND) tartalmaz minden Arduino Nano digitális és analóg csaphoz, lehetővé téve a mikroszervók tökéletes és egyszerű csatlakoztatását. Általában szükségünk van egy motoros meghajtóra, hogy szervókat vezessünk az Arduino -val, mert nem képes megbirkózni a motorok által igényelt erősítőkkel, de az én esetemben ez nem érvényes, mert a 9 g -os mikroszervók elég kicsik ahhoz, hogy az Arduino Nano kezelni tudja őket.

A lábszervók az alábbiak szerint csatlakoznak:

Láb 1: (Előre bal láb)

Coxa - Arduino Nano Digital Pin 4

Femur - Arduino Nano Digital Pin 2

Tibia - Arduino Nano Digital Pin 3

2. láb: (bal hátsó láb)

Coxa - Arduino Nano analóg pin A3

Femur - Arduino Nano analóg pin A5

Sípcsont - Arduino Nano Analog Pin A4

3. láb: (előre jobb láb)

Coxa - Arduino Nano analóg csap 10

Femur - Arduino Nano analóg pin 8

Sípcsont - Arduino Nano analóg pin 9

4. láb: (jobb hátsó láb)

Coxa - Arduino Nano Digital Pin A1

Femur - Arduino Nano Digital Pin A0

Tibia - Arduino Nano Digital Pin A2

A LED csatlakoztatása a fényhatás érdekében

Arra gondoltam, hogy jó lesz fényt adni a négylábúra, így van egy régi színérzékelőm, amely már nem működik (sikerült kiégnem: D), de a LED -ek továbbra is működnek, mivel négy LED világít egy kis tábla, és nagyon világosak, úgy döntöttem, hogy a színérzékelőt használom a négylábúak némi fényhatásának biztosítására. Négy lévén egy kicsit közelebb is tűnik egy pókhoz.

Tehát a színérzékelő VCC -jét az Arduino Nano Pin D5 -hez, az érzékelő GND -jét pedig az Arduino Nano GND -hez kötöttem. Mivel a kis táblán már vannak ellenállások, amelyeket a LED -hez használnak, nem kellett más ellenállást sorba helyeznem a LED -del. Az összes többi csap nem használható, mivel az érzékelő kiégett, és csak a kis tábla LED -jeit használom.

Csatlakozások az NRF24L01 modulhoz.

- A modul GND -je az Arduino Nano Shield GND -jéhez megy

- A VCC az Arduino Nano 3V3 csaphoz megy. Ügyeljen arra, hogy ne csatlakoztassa a VCC -t a kenyértábla 5 V -os csatlakozójához, mivel veszélyeztetheti az NRF24L01 modult

- A CSN tű az Arduino Nano D7 -hez megy;

- CE csap az Arduino Nano D6 -hoz;

- Az SCK csap az Arduino Nano D13 -hoz kerül;

- A MOSI csap az Arduino Nano D11 -hez megy;

- A MISO csap az Arduino Nano D12 -hez megy;

- Az IRQ csap nem csatlakozik. Legyen óvatos, ha az Arduino Nano vagy az Arduino Uno -tól eltérő táblát használ, az SCK, a MOSI és a MISO csapok eltérőek lesznek.

- Ehhez a modulhoz le kell töltenie az RF24 könyvtárat is. Megtalálható az alábbi oldalon:

A pók tápellátásaként 5V (1A) fali adaptert használtam. Nincsenek elérhető akkumulátoraim, és ez volt az egyetlen elérhető fali adapter, amely szerintem jobb lesz, ha erősebb, legalább 2 A -s, de nekem nincs, így az egyetlenet kellett használnom.. Sokkal szebb lesz, ha li-po akkumulátort használ, hogy a robot szabadon lehessen, nincs kábel csatlakoztatva.

Annak érdekében, hogy a tábla stabilabb legyen, a Deek Robot Nano Shield 5V és GND csapjai közé 10microF kondenzátort csatoltam, mert észrevettem, hogy amikor az összes szervó terhelés alatt az Arduino Nano újraindul, a kondenzátor hozzáadása megoldotta a problémát.

11. lépés: A burkolat építése

Mivel azt akartam, hogy a borító a lehető legegyszerűbb legyen, csak egy réteg 2 mm -es hullámkarton lapból készítettem, mert nem igényel megerősítést, mivel semmilyen terhelés nem befolyásolja.

Egy darab kartondobozt vágtam a képen látható alakban és méretben, és ugyanazokkal az anyákkal rögzítettem a kerethez, amelyek rögzítik az Arduino Nano pajzsot a keret alatt. A felső oldalon a két darab kettős ragasztóval lesz egymáshoz ragasztva. Megpróbáltam minden vezetéket becsavarni, hogy a négylábú a lehető legjobban nézzen ki.

Most elkészült a négylábú. Térjünk át a távirányítóra.

12. lépés: Távirányító

A távirányítóhoz ugyanazt a távirányítót használom, mint az előző projektemben, a Maverick távirányítású autóban, csak én csíptem ki a grafikont, amelyre ebben a projektben nincs szükség. De ha lemaradtál erről a felépítésről, újra leírtam ide.

Mivel a vezérlőhöz egy Arduino Uno -t használok, néhány gumiszalaggal rögzítettem az Unót egy kenyérsütő laphoz, hogy ne mozdulhassak.

- Az Arduino Uno -t 9 V -os akkumulátor táplálja a csatlakozón keresztül;

- Arduino Uno 5V -os csap a kenyértábla 5V -os sínjéhez;

-Arduino Uno GND csap a kenyértábla GND sínjéhez;

NRF24L01 modul.

- A modul GND -je a kenyértábla sínjének GND -jéhez megy

- A VCC az Arduino Uno 3V3 tűhöz megy. Ügyeljen arra, hogy ne csatlakoztassa a VCC -t a kenyértábla 5 V -os csatlakozójához, mivel az NRF24L01 modul tönkremehet

- A CSN tű az Arduino Uno D8 -hoz kerül;

- A CE csap az Arduino Uno D7 -hez megy;

- Az SCK csap az Arduino Uno D13 -hoz kerül;

- A MOSI csap az Arduino Uno D11 -hez megy;

- A MISO csap az Arduino Uno D12 -hez megy;

- Az IRQ csap nem csatlakozik. Legyen óvatos, ha nem az Arduino Nano, vagy az Arduino Uno táblát használja, az SCK, a MOSI és a MISO csapok eltérőek lesznek.

Joystick modul

- A joystick modul 2 potenciométerből áll, így nagyon hasonló a csatlakozásokhoz;

- GND csap a kenyértábla GND sínjéhez;

- VCC csap a kenyértábla 5V -os sínjéhez;

- VRX csap az Arduino Uno A3 tűhöz;

- VRY csap az Arduino Uno A2 tűhöz;

VEZETTE

- A piros LED sorosan csatlakozik 330Ω ellenállással az Arduino Uno D4 tűhöz;

- A zöld LED sorosan csatlakozik egy 330Ω -os ellenállással az Arduino Uno D5 tűhöz;

Nyomógombok

- Az egyik nyomógomb a négylábú lámpa be- és kikapcsolására szolgál, a másik pedig nem;

- A LIGHT nyomógomb az Arduino Uno D2 tűjéhez csatlakozik. A gombot 1k vagy 10k ellenállással kell lehúzni, az érték nem fontos.

- A fennmaradó nyomógomb az Arduino Uno D3 csapjához lesz csatlakoztatva. Ugyanezt a gombot le kell húzni 1k vagy 10k ellenállással. (ezt a projektet nem fogják használni)

Most összekapcsoltunk minden elektromos alkatrészt.

13. lépés: Arduino IDE kódok

Ehhez a részhez kevés kódot használtam.

Leg_Initialization - a szervók 90 fokos helyzetbe állítására használták.

Spider_Test - a megfelelő funkciók tesztelésére használták, mint előre, hátra, fordulás

Pók - a pókhoz használható

Pók távirányító - a pókvezérlőhöz használható

Meg kell említenem, hogy a Spider kódját a RegisHsu [DIY] SPIDER ROBOT (QUAD ROBOT, QUADRUPED) kódja után módosítottuk és módosítottuk, ezért szeretném megköszönni RegisHsu jó munkáját.

Remélem, tetszett a pókom.