ICBob - Bob inspirált kétlábú robot: 10 lépés (képekkel)

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

Mi vagyunk a Teen Imagineering Club a Bridgeville Delaware Public Library -ből. Hűvös projekteket készítünk, miközben megismerjük az elektronikát, a számítógépes kódolást, a 3D tervezést és a 3D nyomtatást.

Ez a projekt a BoB, a BiPed, egy Arduino alapú robot adaptációja. Átterveztük a testet, hogy kihasználhassuk kedvenc Arduino áramforrásunkat, a Powerbot telefon tápegységét. Ez az olcsó újratölthető 5 voltos áramforrás kiválóan alkalmas Arduino projektjeink tápellátására, és bármilyen USB fali töltővel feltölthető. Az Arduped kétlábú robot 3 lábujját is csak azért alakítottuk ki, mert FÉNYESEN néznek ki. Megmutatjuk, hol lehet beszerezni a szükséges alkatrészeket, hogyan kell összeszerelni a robotot, és még egy egyszerű Arduino kódot is adunk a járáshoz. Nagyon jól éreztük magunkat tizenegy ICBob robotunk elkészítésével. Olvassa tovább, ha meg szeretné tanulni, hogyan készítsen egyet magának.

Lépés: Szükséges alkatrészek és eszközök

Az ICBob a következő alkatrészkészletekhez készült. Bár a helyettesítések lehetségesek, szükség lehet a test módosítására, hogy működjenek. Kedvenc beszállítónk a Yourduino.com, de egyes tételekhez el kell mennie az Amazon -ra vagy az Ebay -re.

Termék elérhetőségének frissítése- A Yourduino már nem hordozza a Micro Magician-t, és azt mondja, hogy a Dagu leállítja őket. A Dagu webhelyen még mindig elérhetők https://www.dagurobot.com/goods.php?id=137, és ha nem állnak rendelkezésre, akkor az S4A EDU vezérlő egy csöpp csere, és 5 volton működik.

Alkatrészek

• 1x- MICRO Magician vezérlő
• 4x- SG 90 szervó
• 1x- HC-SR04 ultrahangos érzékelő
• 1x- Powerbot tápegység 2600mAh (a 3000mAh Powerbot nagyobb átmérőjű és nem illeszkedik)
• 1x- Női MICRO USB- DIP 5 tűs Pinboard
• 1x- 20cm 40 tűs lapos kábelhüvely
• 1x-10k ellenállás
• 4x- 2-56 x 3/8 önmetsző csavar (alternatív forró ragasztó)

3D nyomtatás - Az stl fájlok elérhetők a Thingiverse dologban: 1313344

• 1x- test
• 1x- héj
• 2x- térd
• 1x- bal láb
• 1x- jobb láb

Eszközök

• számítógép Arduino IDE -vel
• Arduino hozzáadása a VarSpeedServo könyvtárhoz
• MICRO Magician Driver (bizonyos operációs rendszerekhez szükséges)
• 3D nyomtató (vagy készítse el az alkatrészeket)
• 3D alkatrész tisztító eszközök
• Forrasztókészlet (csak az USB -adapter csapjaihoz)
• Ragasztópisztoly
• Kis Philips csavarhúzó
• usb töltő

Ez az útmutató azt feltételezi, hogy alapvető ismeretekkel rendelkezik az Arduino használatáról. Ha még nem ismeri az Arduino -t, további információt a https://www.arduino.cc/ oldalon talál.

A MICRO Magician számára válassza a Board - Arduino Pro vagy Pro Mini (3.3V, 8MHz) w/ ATmega328

Vázlataink használatához szüksége lesz a Korman VarSpeedServo könyvtárára. Itt többet megtudhat a könyvtáráról, de használja az alábbi letöltésünket, amely kompatibilis az újabb IDE -vel. Töltse le az alábbi VarSpeedServo.zip fájlt, és bontsa ki az arduino/libraries mappába.

Előfordulhat, hogy telepítenie kell a MICRO Magician CP210x illesztőprogramot, ha a rendszer nem ismeri fel a vezérlőt. Ez az oldal segíthet az illesztőprogram telepítésében

2. lépés: Kezdjük el az építést - szereljük össze a lábakat

Ehhez a lépéshez 2 - 3D nyomtatott térdre és 4 szervócsomagra lesz szüksége.

Kezdje a térdek tisztításával. A 2 szervo kürtlyuknak illeszkednie kell az egyoldalas szervókürtökhöz. L betűs (.290) méretű fúróval tisztítottuk meg őket. Az egyik forgólyuknak illeszkednie kell a lábfejhez. # 2 (.220) méretű fúróval tisztítottuk meg őket.

Illessze a 4 szervo kürtöt a térdébe. Rögzítse a kürtöt a szervócsomaghoz kapott nagyobb csavarok egyikével. Helyezze át a csavart a térd oldaláról, és húzza be a szervo kürt egyik kis lyukába. Az egyik csavart a csavarhúzóval kell ferdén meghúzni, de ez megoldható. Ha akarja, az oldalsó vágófogóval lecsavarhatja a csavarpontokat.

A 4 szervoorsót középre kell helyezni, mielőtt a térdhez rögzítik. Ezt manuálisan is megteheti, ha óvatosan mozgatja az orsót a forgás közben, hogy megtalálja a felezőpontot. Jobb módja, ha egy szervót csatlakoztat a 12. tűhöz. Töltse le az alábbi icbob_servo_center.zip fájlt. Csomagolja ki az Arduino könyvtárba. Ezután futtassa ezt az Arduino vázlatot minden szervóhoz.

Kezdje a csípő (felső) szervók térdre szerelésével. Az orsó mozgatása nélkül rögzítse a csípő szervót a térddel párhuzamosan úgy, hogy a vezetékek a másik szervo kürt felé nézzenek (elöl). Rögzítse egy kis csavarral a szervocsomagból. Ismételje meg a másik térdét is.

Most a boka szervókról. Ne feledje, hogy jobb és bal bokája lesz, így a lábak egymás tükörképei lesznek. A boka szervó összeszereléséhez kissé szét kell terítenie a térdét, így a szervót úgy kell beállítani, mint a képen, mielőtt behúzza. Ne feledje, hogy ne forgassa el az orsót. Rögzítse egy kis csavarral. Ismételje meg a másik térdével, hogy a jobb és a bal lábával fejezze be.

3. lépés: Építés - Rögzítse a lábakat a testhez

Ehhez a lépéshez szüksége lesz a 2 lábszerelvényre és a 3D nyomtatott alapra. Szükséged lesz (4) 2-56x3/8 önmetsző csavarokra vagy forró ragasztóra is.

A lábszerelvény csípő szervók segítségével rögzíthető az alaphoz. Először vezesse fel a 2 szervo vezetéket az alap alján. Vegye figyelembe a jogokat és a baloldalt. Ahogy a rajz is mutatja, a bokahuzal a félhold kivágásában végződik, de a szervó csatlakoztatása előtt be kell helyezni a bokahuzalt. A szervót úgy kell megdönteni, hogy a csípőhuzal (ahol a szervóba belép) először a téglalap alakú lyukon menjen keresztül (előre). Szorosan illeszkedik, de a hátoldalának csak be kell csúsznia. Most fordítsa meg az alapot, és rögzítse a szervót 2 csavarral, vagy forró ragasztónak kell működnie. Ismételje meg az eljárást a másik lábnál is.

4. lépés: Építés - Csatlakoztassa a lábakat

Ehhez a lépéshez szüksége lesz egy bal és egy jobb lábra, hogy hozzáadja a szerelvényhez. Forró ragasztóval vannak felragasztva, így gyújtsa fel a ragasztópisztolyt.

Ügyeljen arra, hogy jól tisztítsa meg a lábak réseit. Tisztítás után óvatosan ellenőrizze a szervó illesztését a lábhoz. Győződjön meg arról, hogy a térdben lévő forgólyuk illeszkedik a láb csuklócsapjához. A legjobb, ha egy vékony csavarhúzót használ a szervó és a láb között, hogy lehúzza a lábat, ha szoros. Miután jó próbaillesztést kapott, helyezzen egy fillér méretű forró ragasztót a lábfejre, majd nyomja a szervót a lábhoz. Ne kerüljön ragasztó a forgó terület közelébe. Ismételje meg a műveletet a másik oldalon is, hogy botja a saját lábára állhasson.

5. lépés: Kábelezés - szervók és áramellátás

Ebben a lépésben szüksége lesz a MICRO Magician vezérlőre, a mikro -USB adapterkártyára a fejrészekkel, a lapos kábellel és az álló botra. Ebben a lépésben forrasztást és forró ragasztást végez, ezért készítse elő ezeket az eszközöket.

A Powerbot tápegységhez rövid USB - mikro USB kábel tartozik. Az akkumulátor töltéséhez a mikro -USB csatlakozik az akkumulátor töltőnyílásához, az USB pedig a fali töltőhöz. Ezt a kábelt újra felhasználhatja az ICBob tápellátásához. Az akkumulátor kimenete az USB -n keresztül történik, így a mikro -USB adapterkártyán keresztül csatlakozunk, hogy áramot kapjunk a robot számára.

Először szereljük össze az adaptert. A következő lépéseket lásd a fotón. Csak a 2 külső csap (gnd és V+) fogja használni a botot. Óvatosan csúsztassa el a 2 külső csapot a fejlécben úgy, hogy a rövid oldal körülbelül 3/16 hüvelykre nyúljon ki. Fogóval hajlítsa meg a 2 hosszú csapot körülbelül 60 fokban. A forrasztás előtt hajlítsa meg, mivel a táblák törékenyek. Helyezze be a fejlécet az ábrán látható módon, és forgassa vissza az összes csapot a hátoldalára az erősség érdekében. Vágja le a fel nem használt csapokat a lehető legrövidebbre elöl és hátul. Mielőtt az adaptert a hordóhoz ragasztanánk, csatlakoztassuk a mikro -USB -kábelt, hogy elegendő szabad hely maradjon. Tegyen egy nagy gömb forró ragasztót az adapter hátoldalára, majd helyezze a hordón látható helyre. Tartsa addig, amíg meg nem keményedik.

Ezután csatlakoztassa a 4 szervocsatlakozót a vezérlőhöz. Szeretjük a MICRO Magician -t, mert a beépített 3 tűs csatlakozóval rendelkezik az egyszerű szervohuzalozáshoz. A sötétebb színű huzal (barna?) A tábla széle felé megy. A mellékelt Arduino vázlatok a következő csapokat használják.

• Jobb csípő (RH) - 9. tű
• Jobb boka (RA) - 10. tű
• Bal csípő (LH) - 11. tű
• Bal boka (LA) - 12. tű

A tápellátáshoz való csatlakozáshoz húzzon le egy pár vezetéket a lapos kábelről. Ebből a lapos kábelből többet fog használni a szonár vezetékezéséhez. Csatlakoztassa a pár egyik végét a micro USB adapterhez. A bot elejéhez közelebb lévő csap le van földelve, a másik V+. A másik vége a kapcsoló közelében lévő vezérlőhöz csatlakozik. A V+ vezeték a dokumentációban az „Battery IN” feliratú csaphoz csatlakozik. Csatlakoztassa a földelővezetéket a „gnd” csaphoz, egy kicsit az „Battery IN” érintkező felett.

FONTOS! - A „V+ select” jumper közvetlenül a D1 csapkészlet felett található. Ennek az áthidalónak a BELSŐ csapszegen kell lennie, különben a szervók nem működnek.

Végül tisztítsa meg a vezérlőnyílást az alapon, hogy a vezérlő jól illeszkedjen. Csatlakoztathatja az akkumulátort, és bekapcsolhatja a vezérlőt, hogy megbizonyosodjon arról, hogy bekapcsol -e.

6. lépés: Programozás - Otthoni kalibrációs kód

Néhány szó a programozási lehetőségekről

Amikor elkészítettük a prototípust ehhez a projekthez, a Hogyan készítsünk Boib Biped -et mozgatni című oktatóanyagot használtuk a Let's Make Robots webhelyen. A Bob Poser szoftver klassz volt, és jól szórakoztunk vele. A probléma az volt, hogy a navigációs vázlat 600+ kódsora jóval meghaladta a tizenévesek tudásszintjét. Annak érdekében, hogy ez a projekt tanulságosabb legyen számukra, úgy döntöttünk, hogy összeszedünk néhány ötletet a Poser -kódból, majd egy üres oldallal kezdjük elölről. A tizenévesek már a VarSpeedServo könyvtárat használták, miközben Arduino laborjainkban megismerkedtek a szervókkal. Úgy döntöttünk, hogy megnézzük, hogy a VarSpeedServo képes -e kezelni a szervók időzítését és sebességét, hogy csak a pozíciókra koncentrálhassunk. A kapott kód nagyszerűen működik, és a teljes walk_avoid_turn vázlat kevesebb mint 100 sornyi kódot tartalmaz. A tinédzsereknek az egyetlen új fogalom a 2 dimenziós tömb és az adatok kóddal való elérésének módja volt. Élvezd!

Otthoni kalibrálás

Összeszereléskor középre állította a szervoorsókat. Most látni fogja, milyen közel került hozzá, és finomhangolja az otthoni pozícióikat. Győződjön meg arról, hogy telepítve van az 1. lépésből származó VarSpeedServo könyvtár. Töltse le az alábbi icbob_home_calibration.zip fájlt, és bontsa ki az Arduino könyvtárba. Nyissa meg a vázlatot az Arduino IDE -ben. Kapcsolja be a MICRO Magiciant az akkumulátorral. Csatlakoztassa a számítógépet a táblához, és töltse fel a kódot. Valószínűleg a szervo otthoni pozíciók nem lesznek tökéletesek. Keresse meg a kód következő szakaszát. Folytassa a beállításokat és a feltöltést, amíg nem sikerül.

//…………………………………………………….

// Kezdje a 4 órás tömb memóriákkal, amelyek 90 fokosra vannak állítva. majd állítsa be // ezeket a beállításokat úgy, hogy a térdek egyenesek legyenek előre, a lábak pedig laposak legyenek hm [4] = {90, 90, 90, 90}; // tömb otthoni pozíció tartására minden egyes szervóhoz RH, RA, LH, LA // …………………………………………………….

Ha bármelyik szám 50 -nél kisebb vagy 130 -nál nagyobb, akkor vissza kell hajtania és szétszerelnie a lábakat, és közelebb kell hoznia az orsókat a középponthoz.

Ha jó otthoni helyzetben van, írja le a számokat. Ezekre a számokra lesz szüksége a vázlatok többi részére.

7. lépés: Programozás - Mozgassa a generátor kódját

Most, hogy mozgassa a botját. Töltse le az alábbi icbob_move_generator.zip fájlt, és bontsa ki az Arduino könyvtárba. Nyissa meg a vázlatot az Arduino IDE -ben. Keresse meg a kód következő szakaszát. A vázlatba tegye a botjához rögzített otthoni pozíciókat.

// állítsa a hm tömb tagjait a robot alaphelyzetébe

// megtalálhatók az icbob_home_calibration sketch const int hm [4] = {95, 95, 85, 90} használatával; // tömb alaphelyzet megtartásához minden szervóhoz RH, RA, LH, LA

A kód következő része tartalmazza a mozgatási sorozatokat. Mindegyik sornak vannak pozíciói a 4 szervóhoz (RH, RA, LH, LA) az alaphelyzethez képest.

// mv tömb adatok. Minden sor egy „keret” vagy pozíció a 4 szervóhoz

// Több sor olyan mozgások csoportját hozza létre, amelyekből hurkok készíthetők // sétáló, forduló, táncos vagy egyéb mozgások létrehozására const int mvct = 6; // Tegye ezt a számot egyenlővé a tömb sorainak számával. Konst m mv [mvct] [4] = {{0, -40, 0, -20}, // Ezeknek az előre betöltött számoknak előrehaladást kell biztosítaniuk {30, -40, 30, -20}, {30, 0, 30, 0}, {0, 20, 0, 40}, {-30, 20, -30, 40}, {-30, 0, -30, 0},};

Ez az a kód, amely az mv tömb adatait szervo lassúvá teszi

void loop () // hurok örökké ismétlődik

{// Ne mozgassa a szekvenciát (int x = 0; x <mvct; x ++) {// cikluson keresztül az RH.slowmove (hm [0]+mv [x] [0], svsp); // sorok 'keretek' a tömbben RA.slowmove (hm [1] + mv [x] [1], svsp); LH.slowmove (hm [2] + mv [x] [2], svsp); LA.slowmove (hm [3] + mv [x] [3], svsp); késleltetés (framelay); }}

Feltöltés a botra. A bot 2 másodpercre visszatér alaphelyzetbe, majd elindul egy előremenő kör. Akkor működik a legjobban, ha az asztal nem túl csúszós.

Ha már belefáradt a látásába, kipróbálhatja saját mozdulatait. Használja a "mentés másként" gombot a vázlat átnevezéséhez. Ezután játssz a számokkal, és nézd meg, mit tehetsz. Tartsa a számokat +50 és -50 között, különben megterhelheti a szervókat. Ne feledje, ha sorokat ad hozzá vagy von le, módosítania kell az mvct értékét, hogy tükrözze a változást. Érezd jól magad!

8. lépés: Kábelezés - HC -SR04 szonárérzékelő (szemek)

Ehhez a lépéshez szüksége lesz az icbob_shell 3D nyomtatásra, a HC-SR04 ultrahangos érzékelőre, a női lapos kábelre és egy 10 k ohmos ellenállásra. Ezzel be kell fejeznie a listán szereplő részeket. Igen!

Először tisztítsa meg az érzékelő lyukait a burokban, hogy közepesen szoros legyen. Ne gyakoroljon túl nagy nyomást az érzékelőre a próbaillesztés során. Vegye le a burkolatról a huzalozáshoz.

Ezután húzzon le 4 szálat a lapos kábelről. Csatlakoztassa a 4 vezetéket a HC-SR04 érzékelő csapjaihoz.

A MICRO Magician belsőleg 3,3 voltról működik, és a csapok csak 3,3 voltos jelet tudnak venni. A probléma az, hogy a HC-SR04 5 volton működik. Használhat egy 3,3 voltos bemenetet "trigger" jelként, de amikor "visszhang" jelet küld, 5 voltos, és ha közvetlenül csatlakoztatja, károsítja a vezérlő bemenetét. A bemenet védelme érdekében 10 k ohmos áramkorlátozó ellenállást kell helyeznünk az „echo” vezetékre.

FRISSÍTÉS: Bár nem volt probléma a 10K ellenállással, a megjegyzések rámutattak, hogy a legjobb gyakorlat azt jelzi, hogy itt feszültségosztó áramkört kell használni. A 10K ellenálláson kívül egy 15K ellenállást kell elhelyezni a "visszhang" és a "föld" között.

Vágja le az ellenállás vezetékeket.5 hüvelykre. Az ellenállás a lapos kábel "visszhang" vezetékébe kerül. Egy csepp szuper ragasztót teszünk a csatlakozóra, hogy segítsen a helyén maradni.

A vázlat a 13 -as és a 3 -as csapokat használja a visszhanghoz. Használja a vezérlő 13 -as érintkezőcsoportját a „gnd”, „vcc”, „trig” számára ebben a sorrendben, a szélétől a középpont felé haladva. Itt meg kell kereszteznie néhány vezetéket, hogy rendben legyen. A „visszhang” vezeték az ellenállással a 3 -as tűs aljzatba csatlakozik.

Ha meg szeretné nézni az érzékelőt, mielőtt a következő lépésre lépne, akkor használja az első vázlatot ezen az oldalon: https://arduino-info.wikispaces.com/UltraSonicDistance, hogy kipróbálhassa. Csatlakoztatni kell az akkumulátort. A soros monitoron láthatja a távolság leolvasását. Győződjön meg arról, hogy a vázlat „trigger_pin” értékét 13 -ra, az „echo_pin” értékét 3 -ra állította.

A legjobb módja annak, hogy az érzékelőt a burkolatba helyezze, ha a csapok a teteje felé mutatnak, és a vezetékek össze vannak hajtva és az érzékelő „szemei” és a héj között vannak elvezetve.

9. lépés: Programozás - Walk_Avoid_Turn Code

Összerakni az egészet. Minden alkatrész össze van szerelve. Készen állunk betölteni a teljes kódot, felhelyezni a héjat és nézni, ahogy teszi a dolgát.

Ismered a rutint. Töltse le az alábbi icbob_walk_avoid_turn.zip fájlt, és bontsa ki az Arduino könyvtárába. Nyissa meg a vázlatot az Arduino IDE -ben. Keresse meg a kód következő szakaszát. A vázlatba tegye a botjához rögzített otthoni pozíciókat.

// állítsa a hm tömb tagjait a robot alaphelyzetébe

// megtalálhatók az icbob_home_calibration sketch const int hm [4] = {95, 95, 85, 90} használatával; // tömb alaphelyzet megtartásához minden szervóhoz RH, RA, LH, LA

Ez a vázlat hozzáad egy második lépés tömböt és egy második lassú mozgás kódkészletet a „fordulat” lépéshez.

// tömbadatok továbbítása

const int fwdmvct = 6; // Ezt a számot egyenlővé kell tenni a tömb sorainak számával., -20}, {30, 0, 30, 0}, {0, 20, 0, 40}, {-30, 20, -30, 40}, {-30, 0, -30, 0},}; // turn array data const int int trnmvct = 5; // Ezt a számot egyenlővé kell tenni a tömb sorainak számával., 30}, {0, 30, 0, 30}, {30, 0, 30, 0}, {0, 0, 0, 0},};

Hozzáadtunk egy szonár akadályérzékelő kódot, valamint egy „ha” „más” kijelentést annak eldöntéséhez, hogy egyenesen megyünk vagy kanyarodunk.

Végső összeszerelés és indítás

Hagyja ki az akkumulátort, és töltse fel a vázlatot. Húzza ki a programozókábelt. Győződjön meg arról, hogy a vezérlő főkapcsolója le van kapcsolva. Óvatosan csúsztassa a burkolatot az alapra úgy, hogy az USB tápkábel a felső lyukon keresztül ragadjon. Tegye be az akkumulátort. Csatlakoztassa. Az ICBobnak el kell kezdenie mozogni és forogni, hogy elkerülje a 7 hüvelyknél közelebbi akadályokat.

10. lépés: Összeállítás

Reméljük, hogy ugyanolyan szórakoztató lesz az ICBob építése, mint nekünk. Ha bármilyen kérdése vagy megjegyzése van, tudassa velünk. Ha épít egyet, tudassa velünk itt vagy a Thingiverse -n.