„GorillaBot“3D spausdintas „Arduino“autonominis sprinto keturkojis robotas: 9 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Kasmet Tulūzoje (Prancūzija) vyksta Tulūzos robotų lenktynės #TRR2021

Lenktynės susideda iš 10 metrų autonominio dvikojų ir keturkojų robotų sprinto.

Dabartinis keturkojų rekordas yra 42 sekundės 10 metrų sprinto metu.

Taigi turėdamas tai omenyje, turėjau sugalvoti planą sukurti robotą, kuris, mano manymu, galėtų jį įveikti, kad taptų naujuoju valdančiuoju čempionu !!!

Siekdamas šiek tiek įkvėpimo iš kolegos „Instructables“nario „jegatheesan.soundarapandian“ir praėjusių metų Tulūzos robotų lenktynių „Oracid 1“nugalėtojo, kuriam, atrodo, patinka kurti ir dalintis keturkojų kūrimo pamokomis. Aš pradėjau iš esmės kopijuoti ten dizainą ir padaryti jį šiek tiek didesnį!

Dizainas grindžiamas penkių strypų sujungimo mechanizmu kiekvienai kojai 2 servo jėgos kiekvienai kojai iš viso 8 servos.

Taisyklės nurodo, kad, išskyrus starto signalą, visas lenktynes turi atlikti robotas savarankiškai, todėl turėjau sugalvoti lengvo svorio sistemą, kad robotas nenukryptų nuo kelio, šiuo atveju naudojau QMC5883L magnetometrą (skaitmeninį kompasą). jis galėtų išlaikyti savo orientaciją, HC-SR04 ultragarso jutiklį, jei robotas tikrai susipainioja ir pradeda atsitrenkti į sieną 90 laipsnių kampu, o aš tiesiog naudoju žingsnių skaitiklį, kad nurodyčiau, kiek žingsnių jis turėtų atlikti už 10 metrų.

Jei jus domina šio roboto kūrimas, nesijaudinkite, ši beždžionė viską apgalvojusi!

100% nemokamas 3D spausdinamas korpusas:

Viskas, išskyrus elektroniką ir varžtus, skirtus elektronikai pritvirtinti, yra 3D spausdinama, naudojami tik tie patys maži kryžminiai varžtai, tereikia mažo kryžminio atsuktuvo, kad surinktumėte robotą

Lengva „plug and play“elektronika:

nereikia sudėtingo litavimo

Protingas spausdinimo laikas:

Jis gali atrodyti didelis ir įspūdingas, tačiau spausdina tik 15 valandų (gerai, kai kam ilgai: D)

Pagrįsti kūrimo apimties reikalavimai:

Jis gali būti atspausdintas palyginti mažu spausdintuvu, kuriam reikia tik L: 150 mm x W: 150 mm x H: 25 mm

Bendra roboto kaina:

Vien tik įkroviklio sukūrimas kainuoja apie 75 USD

3D spausdintas valdiklis (pasirenkamas) reikalingas, jei norite nustatyti tą patį, kaip ir aš.

ĮSPĖJIMAS:

Mano naudojamas 5V 3A maitinimo šaltinis nėra geriausias sprendimas, nes šiam robotui vaikščioti visi 8 servo įrenginiai turi veikti vienu metu, todėl jie sugeria gana daug srovės, nesijaudinkite, nes robotas neužsidegė ar nieko bet tikėkitės, kad galios tranzistorius šiek tiek įkaista, aš nerekomenduočiau naudoti roboto ilgiau nei 2 minutes vienu metu, leiskite jam atvėsti tarp paleidimų, kad būtų išvengta nepageidaujamo servo skydo pažeidimo.

Jei kas nors iš jūsų išspręstų šią problemą, jūsų indėlis būtų labai dėkingas!

Prekės

PRIEMONĖS ROBOTUI:

• 8x „Tower Pro MG90S“analoginis 180 laipsnių servo („Aliexpress“/„Amazon“)
• 1x „Sunfounder“belaidžio servo valdymo plokštė („Sunfounder Store“/ „RobotShop“)
• 1x „Arduino NANO“(„Aliexpress“/„Amazon“)
• 1x NRF24L01 siųstuvo -imtuvo modulis (jums to nereikia, jei nenaudojate valdiklio) („Aliexpress“/„Amazon“)
• 1x magnetometras (skaitmeninis kompasas) QMC5883L GY-273 („Aliexpress“/„Amazon“)
• 1x ultragarsinis jutiklis HC-SR04 („Aliexpress“/„Amazon“)
• 2x 18650 3,7 V ličio jonų baterijos („Aliexpress“/„Amazon“)
• 1x 18650 dvigubas akumuliatoriaus laikiklis su įjungimo jungikliu („Aliexpress“/„Amazon“)
• 1x 18650 ličio jonų akumuliatoriaus įkroviklis („Aliexpress“/„Amazon“)
• 4x 10 cm ilgio dvigubos jungties kabeliai nuo moterų iki moterų („Aliexpress“/„Amazon“)
• 4x 20 cm ilgio dvigubos jungties kabeliai nuo moterų iki moterų („Aliexpress“/„Amazon“)
• 10x varžtai 2 mm x 8 mm (tokie patys kaip varžtai servo pakuotėje) („Aliexpress“/„Amazon“)

VALDIKLIS:

Norėdami valdyti šį robotą rankiniu būdu, jums reikės 3D spausdinto „Arduino“valdiklio (nuoroda čia)

Robotas taip pat gali būti visiškai autonomiškas, todėl valdiklis nėra privalomas.

PLASTIKA:

Dalys gali būti atspausdintos PLA arba PETG arba ABS.

!! Atminkite, kad 500 g ritės pakanka 1 robotui atspausdinti!

3D spausdintuvas:

Reikalinga minimali konstrukcinė platforma: L150mm x W150mm x H25mm

Tinka bet kuris 3D spausdintuvas. Aš asmeniškai atspausdinau dalis ant „Creality Ender 3“, kuris yra nebrangus 3D spausdintuvas, kurio kaina yra mažesnė nei 200 USD. Atspaudai pasirodė puikiai.

1 žingsnis: dalių spausdinimas 3D formatu

Taigi dabar atėjo laikas spausdinti … Taip!

I Kruopščiai suprojektavau, kad visos dalys būtų atspausdintos 3D formatu, be jokių pagalbinių medžiagų, reikalingų spausdinant.

Visas dalis galima atsisiųsti „thingiverse“(nuoroda čia)

Visos dalys buvo atspausdintos ant „Creality Ender 3“

• Medžiaga: PETG
• Sluoksnio aukštis: 0,3 mm
• Užpildas: 15%
• Purkštuko skersmuo: 0,4 mm

Dalių sąrašas yra toks:

• 1x PAGRINDINĖ ELEKTRONIKA
• 1x BASE BACK
• 1x PAGRINDINIS PRIEKINIS
• 8x CIRCULAR PIN PIN1
• 4x CIRCULAR PIN PIN2
• 4x apskritas PIN kodas L3
• 4x CIRCULAR PIN PIN4
• 8x THIGH SERVO
• 8x ŠALTAS
• 8x CALF EXT
• 8x CALF INT
• 8x PĖDA
• 4x SQUARE CLIP
• 44x CIRCULAR CLIP

Failai yra prieinami kaip atskiros dalys ir grupės dalys.

Norėdami greitai spausdinti, tiesiog vieną kartą išspausdinkite kiekvieną GROUP.stl failą.

2 žingsnis: „GorillaBot“kūno surinkimas

Visos surinkimo instrukcijos pateiktos aukščiau esančiame surinkimo vaizdo įraše:

1. Įdėkite CIRCULAR PIN L1 į priekinio kairiojo servo laikiklio BASE FRONT skylę
2. Vieno iš MG90S servo kabelį perveskite per lizdą priekiniame kairiajame servo laikiklio laikiklyje BASE FRONT
3. Įkiškite MG90S servo į vietą
4. Pritvirtinkite MG90S servo vietą 2 varžtais (neužveržkite per daug, nes tai gali sugadinti PAMATĄ)
5. Pakartokite tą patį procesą su BASE FRONT galiniu kairiu, priekiniu dešiniu ir galiniu dešiniojo servo laikikliais
6. Pakartokite tą patį procesą su BASE BACK priekiniu kairiu, galiniu kairiu, priekiniu dešiniu ir užpakaliniu dešiniu servo laikikliais
7. Akumuliatoriaus laikiklį pritvirtinkite prie BASE ELECTRONICS 2 varžtais įstrižai arba 4 varžtais
8. Pritvirtinkite belaidę servo valdymo plokštę prie BASE ELECTRONICS 2 varžtais įstrižai arba 4 varžtais
9. Prijunkite „Arduino nano“ir „NRF24L01“siųstuvą -imtuvą prie belaidės servo valdymo plokštės
10. Pastumkite BASE FRONT į BASE ELECTRONICS per 2 kvadratinių angų USB prievadą, nukreiptą atgal
11. Užfiksuokite 2 kvadratinių spaustukų pagalba
12. Įstumkite BASE BACK į BASE ELECTRONICS per 2 kvadratinių angų USB prievadą, nukreiptą atgal
13. Užfiksuokite 2 kvadratinių spaustukų pagalba
14. Magnetometrą pritvirtinkite prie pagrindo 2 varžtais
15. Užfiksuokite ultragarso jutiklį prie BASE FRONT
16. Nukreipkite servo kabelius link belaidės servo valdymo plokštės, kaip parodyta

3 žingsnis: įjunkite elektroniką

Visos jungtys pavaizduotos aukščiau esančiame paveikslėlyje:

1. Prijunkite 4 20 cm skersmens kabelius prie belaidžių servo valdymo plokščių ultragarso kaiščių
2. Kitą 4 kabelių galą prijunkite prie ultragarso jutiklio (įsitikinkite, kad jie yra teisingi)
3. Prijunkite 4 10 cm skersmens kabelius prie belaidžių servo valdymo plokščių magnetometro kaiščių
4. Kitą 4 kabelių galą prijunkite prie magnetometro (įsitikinkite, kad jie yra teisingi)
5. Prijunkite visas servo prie jų kaiščių belaidžio servo valdymo plokštėje
6. Įsukite akumuliatoriaus VIN ir GND laidus prie belaidės servo valdymo plokštės, kad įsitikintumėte teisingu poliškumu

4 žingsnis: „GorillaBot“kojų surinkimas

Visi surinkimo veiksmai pavaizduoti aukščiau esančiame surinkimo vaizdo įraše:

1. Stumkite 1 PĖDĄ per 1 CIRCULAR PIN PIN L4
2. Stumkite 1 CALF EXT storesnį galą virš CIRCULAR PIN L4 iškišama puse nukreipta nuo kojos
3. Pastumkite 2 CALF INT virš apskrito PIN L4
4. Stumkite storesnį 1 CALF EXT galą virš CIRCULAR PIN L4 iškišama puse į koją
5. Stumkite 1 PĖDĄ virš apskrito PIN L4
6. Užfiksuokite savo vietoje su 3 apskrito formos spaustukais
7. Išstumkite 1 CIRCULAR PIN L3 per 1 iš surinkto CALF EXT
8. Pastumkite 1 THIGH SERVO virš CIRCULAR PIN L3 iškišama puse į CALF EXT
9. Pastumkite 1 STŪRĮ virš apskrito PIN kodo L3
10. Stumkite CIRCULAR PIN L3 per kitą surinktą CALF EXT
11. Užfiksuokite savo vietoje 3 RATINIU Gnybtais
12. Pastumkite 1 THIGH SERVO per 1 CIRCULAR PIN L2 iškišama puse į CIRCULAR PIN L2 galvutę
13. Ištraukite CIRCULAR PIN L2 per abu surinktus DRAUGO INTUS
14. Stumkite 1 STŪRĮ per apskritimo PIN kodą L2
15. Užfiksuokite savo vietoje su 3 apskrito formos spaustukais
16. Likusias 3 kojas pakartokite visus veiksmus, nepamiršdami, kad kai kojos yra pritvirtintos prie roboto, smeigtukų galvutės nukreiptos į išorę, o „CALF EXTS“yra priešais „CALF INTS“, todėl surinkimas bus vienodas priekyje ir gale, bet simetriškas iš kairės į dešinę.

5 veiksmas: įdiekite „Arduino“

„GorillaBot“naudoja C ++ programavimą, kad veiktų. Norėdami įkelti programas į „GorillaBot“, naudosime „Arduino IDE“kartu su keliomis kitomis bibliotekomis, kurias reikia įdiegti „Arduino IDE“.

Įdiekite „Arduino IDE“savo kompiuteryje: „Arduino IDE“(nuoroda čia)

Norėdami įdiegti bibliotekas į „Arduino IDE“, turite atlikti šiuos veiksmus su visomis bibliotekomis, esančiomis toliau pateiktose nuorodose

1. Spustelėkite žemiau esančias nuorodas (tai pateks į bibliotekų „GitHub“puslapį)
2. Spustelėkite žalią mygtuką, nurodantį kodą
3. Spustelėkite atsisiųsti ZIP (atsisiuntimas turėtų prasidėti žiniatinklio naršyklėje)
4. Atidarykite atsisiųstos bibliotekos aplanką
5. Išpakuokite atsisiųstos bibliotekos aplanką
6. Nukopijuokite neišpakuotą bibliotekos aplanką
7. Įklijuokite neišpakuotą bibliotekos aplanką į „Arduino“bibliotekos aplanką (C: / Documents / Arduino / libraries)

Bibliotekos:

• „Varspeedservo“biblioteka (nuoroda čia)
• QMC5883L biblioteka (nuoroda čia)
• RF24 biblioteka (nuoroda čia)

Ir mes turime viską, kad būtumėte pasiruošę eiti Kad įsitikintumėte, jog teisingai nustatėte „Arduino IDE“, atlikite šiuos veiksmus

1. Atsisiųskite norimą „Arduino“kodą žemiau („GorillaBot Controller & Autonomous.ino“)
2. Atidarykite jį „Arduino IDE“
3. Pasirinkite Įrankiai:
4. Pasirinkite lentą:
5. Pasirinkite „Arduino Nano“
6. Pasirinkite Įrankiai:
7. Pasirinkite procesorių:
8. Pasirinkite „ATmega328p“arba „ATmega328p“(senas įkrovos įkroviklis), priklausomai nuo to, kurį „Arduino nano“įsigijote
9. Spustelėkite mygtuką „Patvirtinti“(mygtukas „Tikrinti“) kairiajame viršutiniame „Arduino IDE“kampe

Jei viskas gerai, apačioje turėtumėte gauti pranešimą, kuriame sakoma „Atlikta kompiliacija“.

6 veiksmas: įkelkite kodą

Dabar atėjo laikas įkelti kodą į „GorillaBot“smegenis „Arduino Nano“.

1. Prijunkite „Arduino Nano“prie kompiuterio per USB kabelį
2. Spustelėkite įkėlimo mygtuką (rodyklės dešinėn mygtukas)

Jei viskas gerai, apačioje turėtumėte gauti pranešimą, kad įkėlimas baigtas.

7 žingsnis: Servo kalibravimas

Norėdami teisingai surinkti kojas, servus reikia pastatyti į pradinę padėtį.

1. Įdėkite 2 ličio jonų baterijas į baterijų laikiklį
2. Įjunkite robotą ir palaukite 5 sekundes, kol servo sistemos pasieks pradinę padėtį
3. Išjunkite robotą

8 žingsnis: kojų surinkimas prie kūno

Kojų prijungimas prie servo yra gana paprastas, tiesiog atminkite, kad „CALF EXT“turi būti dedamas priešais „CALF INT“, kai surinkimo kaiščių galvutės nukreiptos į išorę.

1. Vienos kojos CALF EXT pusės THIGH stumkite virš CIRCULAR PIN L1, esančio priekiniame kairiajame servo laikiklyje
2. Užfiksuokite savo vietoje 1 CIRCULAR CLIP
3. Tos pačios kojos CALF EXT pusės THIGH SERVO stumkite virš servo galvutės, esančios priekiniame kairiajame servo laikiklio priekyje (įsitikinkite, kad THIGH SERVO yra 90 laipsnių kampu kūno atžvilgiu)
4. Pritvirtinkite „THIGH SERVO“90 laipsnių kampu prie kūno naudodami vieną rankos servo ragelį ir mažą servo varžtą
5. Pakartokite tą patį veiksmą su priekiniu galiniu kairės pusės servo laikikliu su likusiais tos kojos šlaunies ir šlaunies servu.
6. Likusias 3 kojas pakartokite visus ankstesnius procesus

9 žingsnis: pasiruošę lenktynėms !

Taigi jūs turite būti pasiruošę eiti !!!

Rankinis valdymas:

• Įjunkite robotą ir valdiklį ir patikrinkite, ar robotas tinkamai eina, naudodami vairasvirtės aukštyn, kairėn ir dešinėn nukreiptas kryptis.
• Paspauskite žemyn mygtuką ir robotas turėtų šiek tiek šokti

Jei viskas gerai, servos yra gerai sukalibruotos ir dabar galite išbandyti autonominį režimą.

Autonominis režimas

Autonominio sprinto režimas naudoja magnetometrą, kad robotas nuolat veiktų 2,5 metro. Naudodami valdiklį galite užprogramuoti norimą padėtį ir pageidaujamą pataisos kampą

1. Įjunkite robotą ir valdiklį
2. Perkelkite robotą į visas puses, kad sukalibruotumėte magnetometrą 5 sekundes
3. Padėkite robotą ant žemės pageidaujamoje padėtyje
4. Paspauskite aukštyn mygtuką, kad įsimintumėte tą antraštę
5. Pasukite robotą 30–45 laipsniais į kairę nuo norimos krypties
6. Paspauskite kairįjį mygtuką, kad įsimintumėte tą padėtį
7. Pasukite robotą 30-45 laipsnių kampu į norimą kryptį
8. Paspauskite dešinįjį mygtuką, kad įsimintumėte tą padėtį
9. Padėkite robotą atgal į norimą kryptį
10. Norėdami paleisti robotą, paspauskite vairasvirtės mygtuką

Robotas bėgs pastovia kryptimi 2,5 metro, tada nustos sėdėti ir šoks pergalės šokį.

Mano robotas sugebėjo įveikti 2,5 metro per 7,5 sekundės.

Tai suteikia man teorinį 10 metrų laiką per 30 sekundžių, ir to, tikiuosi, pakaks, kad galėčiau gerai praleisti laiką Tulūzos robotų lenktynėse

Linkiu man sėkmės ir tiems, kurie nusprendėte sukurti šį robotą, norėčiau išgirsti jūsų atsiliepimus ir galimus patobulinimus, kuriuos, jūsų manymu, būtų galima padaryti !!!

Antroji vieta robotų konkurse