Hexapod Jasper the Arduino: 8 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Dátum projektu: november 2018

PREHĽAD (JASPER)

Šesť nôh, tri servo na nohu, 18 pohybových systémov serva ovládaných Arduino Mega. Servo pripojené cez štítový senzor Arduino Mega V2. Komunikácia s Hexapod prostredníctvom modulu Bluetooth BT12 s aplikáciou na mieru pre Android. Systém napájaný 2 x 18650, 3400 mAh a 2 x 2 400 mAh batériou, každý držaný suchým zipsom pod telom hexapodu. K dispozícii je prepínač napájania pre servo aj riadiaci systém a zelená kontrolka napájania na hlave hexapodu. Príkazy sa opakujú na LCD displeji 16x2. Podávanie videa, svetelný prstenec a vyhýbanie sa prekážkam ultrazvukom sú umiestnené v hlave.

POZNÁMKA: V záujme zdravého rozumu dôrazne odporúčam používať kvalitné servá, začal som so servami MG995, 20 z nich, z ktorých 11 buď vyhorelo, stratilo schopnosť centrovať alebo jednoducho prestalo fungovať.

www.youtube.com/embed/ejzGMVskKec

Krok 1: VYBAVENIE

1. 20 x servo DS3218

2. 1x Základná súprava Hexapod

3. 1x Arduino Mega R3

4. 1x Arduino Mega senzorový štít v2

5. Držiak batérie 1 x 2 pozície 18650

6. 2 x dvojpólový vypínač

7. Zelené LED svetlo a 220kohm odpor

8. Balíky batérií 2 x 6v 2 800 mAh s upevnením na suchý zips

9. 2 x 18650 x 3400mAh batérie

10. 1x Sonarový modul HC-SR04

11. 1x Bluetooth modul BT12

12. 1 x Arduino V3 NodeMcu Lua WIFI ESP8266 12E IOT vývojová doska

13. 1 x Mini modul modulu Arducam s 2 megapixelovým objektívom OV2640

14. 1 x Svetelný krúžok LCD Pixie Neon 16 LCD

15. 1 x 16x2 riadkový LCD displej s pripojeným adaptérom IIC.

16. 1 x 5v napájacia zástrčka pre Arduino Mega

17. 1 x 5v micro USB konektor pre modul NodeMcu.

18. 1 x konvertorový modul DC to DC Buck

19. 1 x 70 mm x 120 mm x 39 mm štvorcový čierny plastový box (telo)

20. 1 x 70 mm x 50 mm x 70 mm čierny plastový box (hlava)

21. 4 x 40 mm mosadzné stojany M3 plus 4 gumové podpery

22. Rôzne prepojovacie káble medzi samcom a samcom, spájka, skrutky a skrutky m3 a horúce lepidlo

Pohyb nôh pomocou logiky na mieru. Pohyb kamery prostredníctvom dvoch nezávislých servopohonov, ktoré vzdávajú pohyb, nadol, doľava, doprava a do stredu. Kamera ovládaná pripojením WIFI sa zobrazuje v zobrazení WebView v aplikácii pre Android.

Krok 2: SERVOS

Každý z nich má maximálne 180 stupňov

pohyb minimálne 0 stupňov.

Každé servo je označené trojčíselnou kombináciou, LegCFT; kde C je telo (COXA), F je stehno (FEMUR) a T je lakeť (TIBIA), takže 410 by sa vzťahovalo na štvrtú nohu a servo Tibia, podobne 411 by sa vzťahovalo na štvrtú nohu a servo Tibia. Poradie číslovania by bolo 100 až 611. Každá noha serva by mala mať gumovú nohu, ktorá by tlmila náraz a poskytovala lepšiu priľnavosť.

Noha 1: 100, 110, 111 Vpredu

Noha 2: 200, 210, 211 noha2-noha1

Noha 3: 300, 310, 311 noha4-noha3

Noha 4: 400, 410, 411 noha 6-noha 5

Noha 5: 500, 510, 511 späť

Noha 6: 600, 610, 611

Predvolená poloha pre všetky koaxiálne serva je 90 stupňov.

Predvolená poloha pre servá Femur je 90 stupňov, 45 stupňov je pokojová poloha.

Predvolená poloha pre servo Tibia pre všetky nohy je 90 stupňov, nohy 1, 3 a 5 používajú v pokojovej polohe 175 stupňov a nohy 2, 4 a 6 používajú 5 stupňov.

Krk 1: 700 Obmedzený na 75 až 105 stupňov na pohyb hore a dole

Krk 2: 800 Obmedzený na 45 až 135 stupňov pre pohyb vľavo a vpravo

Pohyb serva obmedzený na tri „zápisy“pred zahrnutím 10-milisekundového oneskorenia pred vydaním ďalších príkazov „na zápis“. Pomáha to znížiť zaťaženie batérií.

Krok 3: PRÍKAZY

A = Stop - Postavte sa do predvolenej polohy.

B = vpred - walk_forward

C = vzad - chôdza_zad

D = vpravo - odbočiť_vpravo

E = vľavo - turn_left

F = pohyb doľava nabok - crab_left

G = pravý pohyb do strany - crab_right

H = zadný_krč (nohy 1 a 2 maximálne, 3 a 4 nohy v neutrálnej polohe, nohy 5 a 6 v minimálnej polohe)

I = predný_krč (nohy 1 a 2 v minimálnej polohe, 3 a 4 nohy v neutrálnej polohe, nohy 5 a 6 v maximálnej polohe)

J = kamera canterovaná - stred (krk 1 a krk 2 v strednej polohe, predvolená poloha)

K = kamera vľavo - pan_left (krk 1, stredná poloha, minimálna poloha serva krk 2)

L = kamera vpravo - pan_right (krk 1, stredná poloha, maximálna poloha serva krku 2)

M = kamera hore - pan_up (maximálna poloha krku 1, stredná poloha krku 2 serva)

N = kamera dole - pan_down (minimálna poloha krku 1, stredná poloha krku 2 serva)

O = odpočíva (Hexapod) sedí na podperách.

P = vstávanie - Hexapod sa postaví do predvolenej polohy.

Q = Zhasnuté svetlá

R = Zelené svetlo na svetelnom prstenci Pixie Neon.

S = Červené svetlo na svetelnom prstenci Pixie Neon.

T = Modré svetlo na svetelnom prstenci Pixie Neon.

U = Biele svetlo na svetelnom prstenci Pixie Neon.

V = Predné nohy mávajú.

W = zvukový klaksón.

X = Zametajte hlavu zľava doprava.

Y = Play Tune.

Krok 4: POHYB

Poloha serva Coax je pozdĺžna k osi tela, takže priamo vpredu je 0 stupňov a priamo za ním je 180 stupňov. Tento Coax a všetky ostatné serva by však boli obmedzené na 45 až 135 stupňov.

Pohyb nôh dopredu, dozadu, doľava a doprava by sa začal zdvihnutím nohy pomocou serva Femur a tibie, potom nasledovalo pohyby telesného serva a nakoniec spustenie tej istej nohy znova pomocou serva Femur a Tibia.

Vpred a vzad

Na pohyb dopredu alebo dozadu pracujte vo dvojiciach, 1 a 2, 3 a 4, 5 a 6. Jednoduchý pohyb vpred pozostáva z nôh 1 a 2, ktoré sa pohybujú zo svojej aktuálnej polohy maximálne dopredu, potom nohy 3 a 4, a nakoniec 5 a 6 nôh opakujú rovnakú akciu. Potom sa všetkých šesť servov Coax presunie z tejto predĺženej polohy dopredu späť do pôvodnej východiskovej polohy. Opak tohto postupu sa používa na pohyb dozadu. V rámci procesu pohybu vpred bude ultrazvuková jednotka HC_SR04 kontrolovať prekážky pred sebou a ak sa nájde, otočte Hexapod náhodne doľava alebo doprava.

Vľavo a vpravo

Na pohyb ľavej alebo pravej nohy spolupracujte, ale v opačnom smere. Napríklad pri otáčaní pravej nohy 1 sa pohybujete z aktuálnej polohy späť do polohy 135 stupňov, zatiaľ čo noha 2 sa pohybuje dopredu do polohy 45 stupňov. To sa opakuje pre páry nôh 3 a 4 a 5 a 6 nôh. V tom čase sa koaxiálne serva vrátia do svojej pôvodnej polohy späť do svojej novej polohy a skrútia telo do smeru pohybu, tj. správny. Tento postup pokračuje, kým sa nedokončí požadované otočenie doľava. Reverz tohto postupu sa používa na odbočenie doľava, takže noha 1 sa pohybuje zo súčasnej polohy dopredu do 45-stupňovej polohy, zatiaľ čo noha 2 sa pohybuje dozadu do 135-stupňovej polohy.

Postavte sa a odpočívajte

Oba tieto procesy nepoužívajú Coax servo žiadnej z nôh, takže na to, aby sa servo Tibia postavilo na všetky nohy, sa pohybuje zo súčasnej polohy na svojich maximálne 45 stupňov, pričom na odpočinok sa rovnaké servá Femur pohybujú na najnižšie hodnoty. poloha, 175 alebo 5 stupňov. Ten istý pohyb platí pre servá Tibia, ktoré sa pohybujú maximálne do 45 stupňov, v stoji, a do minima, tj. 175 alebo 5 stupňov na odpočinok.

Crouch dopredu a Crouch dozadu

Aj tu sú procesy navzájom zrkadlovými obrazmi. Pri skrčení dopredu sú nohy 1 a 2 v najnižšej polohe, zatiaľ čo nohy 5 a 6 sú v najvyššej polohe. V oboch prípadoch nohy 4 a 5 zaujmú neutrálnu polohu, ktorá je v súlade so sadami nôh 1 a 2 a 5 a 6. Na skrčenie dozadu sú nohy 1 a 2 v najvyššej polohe, zatiaľ čo nohy 5 a 6 sú v najnižšej polohe.

Krok 5: HLAVNÁ KAMERA/SONAR

Hlava bude pozostávať zo štvorcového plastového boxu 38 mm x 38 mm x 38 mm s odnímateľným vekom. Krabica/hlava bude mať obmedzený vertikálny a horizontálny pohyb. Pohyb bude dosiahnutý použitím dvoch serv, z ktorých jedno je pripevnené k telu robota a druhé je pripevnené k prvému telu serva a jeho rameno je pripevnené k hlave. 7,4 V napájaný dvoma batériami 18650 bude napájať vývojovú dosku Arduino V3 NodeMcu Lua WIFI ESP8266 12E IOT DEVKIT, pripevnenú k štítu kamery Arducam Mini Module Camera Shield s objektívom OV2640 2 megapixely. Toto usporiadanie umožní robotovi detekovať prekážky a streamovať živé video prostredníctvom integrovaného Wi-Fi. Sonar využívajúci HC-SR04 a možné informácie o správe svetla by prúdili späť do Arduino Mega.

Ďakujem Dmainmunovi za jeho článok Arducam Instructables, ktorý bol veľkým prínosom pri mojom počiatočnom pochopení toho, ako je možné Arducam použiť na streamovanie videa.

Batéria

Rozhodlo sa použiť dva akumulátory, jeden pre súčiastky hlavy a dosku Arduino Mega a druhý pre napájanie všetkých serv. Prvé balenie obsahovalo 2 x 18650 3400 mAh batérie dodávajúce 7,4 V. Druhé balenie sa skladalo z 2 x 6V 2 800 mAh batérií zapojených paralelne, čím poskytlo napájanie 6,4 V, ale zvýšenú kapacitu 5 600 mAh pripevnenú k spodnej strane Hexapodu pomocou pásikov na suchý zips.

Krok 6: POHYB NOHY

Ruky môžu pracovať vo dvojiciach alebo jednotlivo. Každá ruka sa skladá z telesného kĺbu nazývaného Coax s pohybom 45 až 135 stupňov, stehenného kĺbu s názvom Femur s pohybom 45 až 135 stupňov a nakoniec lakťového kĺbu nazývaného Tibia alebo koncový efektor s pohybom 45 až 135 stupňov.. Software na mieru bol napísaný tak, aby zaisťoval pohyb nôh.

Druhy pohybu nôh:

V prípade Coaxu je 45 stupňov otočených dozadu od hlavy, 90 stupňov je neutrálna poloha a 135 stupňov smeruje dopredu.

V prípade stehennej kosti je 45 stupňov najvyššia poloha od zeme, 90 stupňov je neutrálna poloha a 135 stupňov je najnižšia poloha od zeme.

V prípade Tibie je 45 stupňov najvzdialenejšia poloha od tela, 90 stupňov je neutrálna poloha a 135 stupňov je najbližšia poloha k telu.

Predpokladajme, že všetky serva sú v neutrálnej polohe, 90 stupňov.

Vpred: Noha 1 a 2, Femur sa zdvihne na 135 stupňov, Coax sa posunie na 45 stupňov, Tibia sa posunie na 45 stupňov najvzdialenejšie od tela, Femur sa zníži na 45 stupňov. To sa opakuje pre páry nôh 3 a 4 a pre páry nôh 5 a 6. Všetkých 6 koaxiálnych serv sa pohybuje od 45 stupňov dozadu do 90 stupňov, neutrálna poloha, všetkých 6 servo femur sa pohybuje od 45 stupňov do 90 stupňov, neutrálna poloha. Nakoniec sa všetky servá tibie posunú zo 45 stupňov na 90 stupňov, neutrálna poloha.

Opak: Začnite nohami 5 a 6, potom 3 a 4 a nakoniec nohami 1 a 2, inak je pohyb rovnaký pre koaxiálny, stehenný a tibický sval.

Vľavo: Nohy 1, 3 a 5 sa pohybujú v opačnom smere, zatiaľ čo nohy 2, 4 a 6 sa pohybujú dopredu. Pohyb dopredu aj dozadu je v súlade so štandardným pohybom dopredu a dozadu. Na dokončenie otáčky všetkých šiestich servov Coax sa pohnite o 45 stupňov, čím sa telo otočí.

Vpravo: Nohy 2, 4 a 6 sa pohybujú v opačnom smere, zatiaľ čo nohy 1, 3 a 5 sa pohybujú dopredu. Pohyb dopredu aj dozadu je v súlade so štandardným pohybom dopredu a dozadu. Pohyb koaxu je podobný ako vyššie, ale v opačnom smere.

Odpočinok: Všetky serva Coax a Femur sú v neutrálnej polohe, všetky servá tibie v najnižšej polohe 45 stupňov, účinne skrčené predné, stredné a zadné nohy.

Skrčte sa, stojte vpredu: Nohy 1 a 2 v najvyššej polohe, nohy 3 a 4 v neutrálnej polohe a nohy 5 a 6 v najnižšej polohe.

Stojte vzadu, skrčte sa vpredu: Nohy 1 a v najnižšej polohe, nohy 3 a 4 v neutrálnej polohe a nohy 5 a 6 v najvyššej polohe.

Krab vľavo: Nohy 1 a 5 sa zdvihnú a vytiahnu smerom von doľava, pričom nohy 2 a 6 sa súčasne zdvihnú a stiahnu pod telom. Keď sú všetky štyri tieto nohy na zemi, všetky Tibie sa vrátia do neutrálnej polohy. Nakoniec nohy 3 a 4 opakujú rovnaký postup.

Krab vpravo: Nohy 2 a 6 sa zdvihnú a vytiahnu smerom doprava, nohy 1 a 5 sa súčasne zdvihnú a stiahnu pod telo. Keď sú všetky štyri tieto nohy na zemi, všetky Tibie sa vrátia do neutrálnej polohy. Nakoniec nohy 3 a 4 opakujú rovnaký postup.

Pohyb ľavej hlavy: krk 1 servo 45 stupňov. Obe serva sa vrátia do 90 neutrálnej polohy.

Pohyb pravej hlavy: krk 1 servo 135 stupňov

Pohyb hlavy nahor: krk 2 servo 45 stupňov

Pohyb hlavy nadol: krk 2 servo 135 stupňov

Pohyb hlavy: krk 2 sa pohybuje od 45 do 135 stupňov

SERVOS

Po počiatočnom testovaní boli serva MG995 a MG996 vymenené. Všetkých 20 serv bolo vymenených za 20 kg serva DS32228, ktoré poskytovali oveľa lepšie vystredenie a väčšiu nosnosť.

Je dôležité dôkladne otestovať každé servo pomocou vhodného testovacieho programu. Upravil som jednoduchý ukážkový program „sweep“na konkrétne testovanie pre 0, 90 a 180 pozícií, táto testovacia rutina trvala minimálne 5 minút pre každé servo a potom sa zopakovala o deň neskôr.

POZNÁMKA: Použitie štandardnej dosky Arduino Uno napájanej káblom USB nemusí poskytovať dostatočné napätie na prevádzku určitých serv. Zistil som, že servopohon 4,85 V prijatý od Uno spôsoboval nepravidelné správanie pri servách DS3218, zvýšenie tohto napätia na 5,05 V tento problém vyliečilo. Preto som sa rozhodol spustiť servo na 6v. Nakoniec som zistil, že napätie 6,4 V je nevyhnutné, pretože 6 V spôsobuje nepravidelné správanie serv.

Krok 7: KONŠTRUKCIA

NOHY

Začalo sa položením častí súpravy Hexapod. Všetky servo kruhové rohy vyžadovali zväčšenie rohože na oboch koncoch stehennej kosti a všetkých koaxiálnych otvorov. Každý servo roh bol pripevnený k príslušnému Coaxu a Femuru štyrmi skrutkami a piatou skrutkou stredom hlavy serva. Všetky telá serva sú pripevnené štyrmi skrutkami a maticami. Servo držiak Coax pre každú zo šiestich nôh mal ložisko pripevnené k spodnej časti upevnenia pomocou jedinej skrutky a matice. Každý držiak serva Coax bol pripevnený pomocou štyroch skrutiek a matíc k svojmu upevneniu serva Femur, pričom toto upevnenie bolo otočené o 90 stupňov. Hlava serva Femur bola pripevnená k jednému koncu ramena femuru a druhý koniec stehennej kosti bol pripevnený k hlave servo Tibia. Šesť servov Tibia bolo pripevnených k hornej časti šiestich nôh štyrmi skrutkami a maticami. Každý efektor na konci nohy bol potiahnutý mäkkou gumovou topánkou, aby bola zaistená extra priľnavosť. Zistilo sa, že dodávaný servo roh je príliš veľký na to, aby sa dal upevniť do spojov Coax, Femur a Tibia, takže všetky stredové otvory boli zväčšené na 9 mm. Moje poďakovanie patrí „Toglefritz“za jeho pokyny týkajúce sa konštrukčných prvkov súpravy Hexapod, ktoré ponúka Capers II. Odklonil som sa však od konštrukcie v jednej oblasti, a to pripevnenia servo rohov k obom koncom stehennej kosti. Rozhodol som sa zväčšiť stredový otvor stehennej kosti, aby cez neho mohol prejsť stred servo rohu, čím sa posilňovaču dodá extra sila, pretože bol bližšie k servu a tieto dva kĺby zažili maximálny krútiaci moment. Každý servo roh bol pripevnený k stehennej kosti pomocou dvoch samorezných skrutiek M2.2, pričom konce týchto skrutiek boli odstránené a uložené naplocho. Všetky skrutky M3 boli zaistené tesnosťou.

TELO

Telo sa skladá z dvoch dosiek, z ktorých každá má šesť otvorov, pričom každý otvor slúži na pripevnenie servo klaksónu Coax. Dve 6V 2 800 mAh batérie boli pripevnené k spodnej strane spodnej dosky pomocou suchého zipsu. Boli pripevnené štyri stojany M3, ktoré sa tiahli tesne za spodok držiaka batérie, z ktorých každá mala na spodnej časti navlečenú mäkkú gumovú topánku, ktorá poskytuje stabilnú základňu, na ktorej môže hexapod spočívať. V hornej časti spodnej dosky je Arduino Mega a štít jeho senzora pripevnené pomocou štyroch 5 mm stojanov. Na hornú časť spodnej dosky boli pripevnené 4 x stojany M3 s výškou 6 cm, ktoré obklopovali Arduino Mega a poskytovali podporu pre hornú dosku. K hornej doske bola pripevnená skrinka 120 mm x 70 mm x 30 mm, v ktorej bude umiestnené prvé zo serva na krk a obrazovka LCD. Druhý držiak batérie 2 x 2 x 18650 s 2 pozíciami bol pripevnený k spodnej strane hornej dosky k zadnej časti dosky Arduino Mega smerom k prednej časti Hexapodu.

Horná doska má šesť servo rohov, z ktorých každý je pripevnený štyrmi skrutkami M2.2. Na vrch dosky je nainštalovaný box 70 mm x 120 mm x 30 mm, do ktorého je nainštalovaný 2 -pólový držiak batérie 18650, dvojpólový spínač, zelená LED a LCD displej IC2 16 x 2. Okrem toho je tiež nainštalované prvé servo na krk, napájací kábel a druhý dátový kábel serva na krk vedú cez otvor na napájanie druhého serva a modulu Arduino V3 NodeMcu. Ďalší dátový kábel prechádza horným boxom a napája ultrazvukový modul HC-SR04, opäť umiestnený v hlave. K hlave je tiež vedený druhý dátový a napájací kábel na napájanie prstenca LED pixie.

Dva servo dátové káble a dátový kábel HC-SR04 sú vedené cez hornú dosku, zatiaľ čo modul Bluetooth je pripevnený k spodnej strane platne pomocou neónovej podložky a horúceho lepidla. Pred akýmkoľvek pokusom pripevniť hornú dosku k spodnej doske pomocou 4 x skrutiek M3, ktoré zapadajú do 4 x stojanov M3, ktoré boli pripevnené k spodnej doske, musí byť na mieste vedenie káblov zvyšných 18 servo dátových káblov. V rámci procesu pripevnenia hornej spodnej dosky musí byť všetkých šesť servov Coax tiež umiestnených v správnej polohe s ložiskovým kovaním do otvoru v spodnej doske a hlavou servopohonu do rohu hornej dosky. Po montáži sú vrchy šiestich servov Coax zaistené 6 skrutkami M3. Vzhľadom na polohu servo rohov pre šesť servov Coax bolo potrebné 4 x stojany M3 znížiť výšku o 2 mm, aby ložiská serva Coax správne sedeli v spodnej doske.

HLAVA

Hlava sa skladá z dvoch serv o 90 stupňov k sebe, pričom jedno je uložené v krabici pripevnenej k hornej doske a druhé je pripevnené k prvému pomocou servo rohu pomocou časti mosadznej dosky v tvare písmena U. Roh druhého serva je pripevnený k mosadznému držiaku v tvare L, ktorý je sám pripevnený k boxu 70 mm x 70 mm x 50 mm dvoma skrutkami a maticami. Krabica tvorí hlavu, vo vnútri ktorej je nainštalovaná kamera Ardcam, ultrazvukový modul HC-SR04 a modul Arduino V3 NodeMcu a kontrolka LED napájania. Ultrazvukový modul vysiela a prijíma hlavy snímača vyčnievajú cez prednú časť škatule, rovnako ako šošovka fotoaparátu. Objektív na vonkajšej strane škatule je obklopený 16 LCD pixelovým prstencom Nero. Kontrolka LED napájania NodeMcu je viditeľná cez otvor v zadnej doske hlavy, napájací kábel, dátový kábel ultrazvukového modulu a dátové napájacie káble pixie Neon vstupujú cez otvor medzi zadnou doskou a čelnou doskou.

ELEKTRONIKA

Nasledujúce Fritzingove diagramy zobrazujú elektroniku tela a hlavy. Riadky VCC a GRD nie sú zobrazené pre 20 serv, aby sa zvýšila prehľadnosť diagramu. Modul Bluetooth prostredníctvom aplikácie pre Android riadi pohyb Hexapodu vrátane serv na krku. Modul Arduino NodeMcu založený na WIFI riadi modul kamery Arducam. Všetky servá sú pripevnené k štítu senzora Arduino prostredníctvom jedného bloku obsahujúceho VCC, GRD a signálne vedenia. Na pripojenie LCD displeja Bluetooth BT12, HC-SR04 a IC2 Bluetooth sa používajú štandardné 20 cm prepojovacie káble DuPont.

KALIBRÁCIA NOHY

Toto je jedna z najťažších oblastí prípravy pred prácou na pohybe Hexapodu. Pôvodná myšlienka je nastaviť všetky nohy na nasledujúce polohy, servá Coax 90 stupňov, servá Femur na 90 stupňov a servá tibie nastavené na 90 s fyzickou polohou nohy nastavenou na 105 stupňov pre nohy 2, 4 a 6 a 75 stupňov. pre nohy 1, 3 a 5. Hexapod bol umiestnený na rovný povrch, ktorý spočíva na štyroch podperách pod krytom batérie. Jeho nohy sú umiestnené v rovnako vzdialených bodoch medzi každou nohou a v rovnakej vzdialenosti od tela. Všetky tieto polohy sú vyznačené na rovnom povrchu. Pri stavbe nôh bol nájdený stredný bod každého serva, toto by mala byť poloha serva v 90 stupňoch. Táto predvolená poloha 90 stupňov sa používa so všetkými servami.

Vnútorné plochy koaxiálnych serv 2 a 5 sú navzájom rovnobežné, to platí pre serva 1 a 6 a 3 a 4. Všetky servá Femur a Coax sú vo fáze konštrukcie navzájom pripevnené o 90 stupňov. Všetky servá Femur majú rameno Femur pripevnené k sebe pod uhlom 90 stupňov. Všetky servá tibie sú k tibii pripevnené o 90 stupňov. Servo 2, 4 a 6 tibie je pripevnené k ramenu stehennej kosti pod uhlom 105 stupňov, zatiaľ čo servá tibie 1, 3 a 5 sú pripevnené k ramenu stehennej kosti pri 75 stupňoch.

Je dôležité si uvedomiť, že pri testovaní by mala byť monitorovaná teplota všetkých serva. Horúce servo znamená, že servo pracuje príliš tvrdo a mohlo by dôjsť k jeho zlyhaniu. Väčšina serva bude teplá na dotyk.

Počiatočná kalibrácia je presunutie Hexapodu z jeho pokojovej polohy po zapnutí do stoja, ktorá je stabilná, stabilná a rovná, a čo je najdôležitejšie, žiadne zo serva sa neprehrieva. Aby bola zachovaná stabilná poloha, je potrebné na každé servo písať s oneskorením menším ako 20 milisekúnd, bolo použitých 10 milisekúnd. Všetky serva sa môžu pohybovať iba od 0 do 180 stupňov a od 180 stupňov späť na 0, takže pre všetky servá Femur sú 0 a 180 stupňov vertikálne a 90 stupňov horizontálne.

Pred pripojením každého serva bol na každé z predtým definovaných serva odoslaný inicializačný zápis, ktorý mu poskytol aktuálny uhol pokoja, tj. aktuálna poloha, v ktorej je servo v pokoji. To bolo 90 stupňov pre všetky serva Coax, 55 stupňov pre servá Femur a Tibia 1, 3 a 5 a 125 stupňov pre servá Femur a Tibia 2, 4 a 6.

Je dôležité poznamenať, že batérie by mali byť na začiatku kalibrácie vždy úplne nabité.

Hexapod vždy začína z pokojovej polohy, pričom celé telo je podopreté štyrmi nohami. Z tejto polohy sú všetky servá Femur a Tibia cyklované z počiatočných polôh až do stoja, pričom v tomto bode sú všetky serva v 90 stupňoch. Na dokončenie polohy v stoji sa vydá povel „stoj“, tento príkaz vyžaduje, aby sa všetky nohy zdvihli a znova spustili v dvoch sériách troch pohybov nôh, nohách 1, 5 a 4 a 2, 6 a 3.

Krok 8: SOFTVÉR

Softvér sa skladá z troch častí, prvá časť je kód Arduino, ktorý beží na zariadení Arduino Mega, druhá časť je kód Arduino bežiaci na module NodeMcu v hlave. Komunikácia prebieha prostredníctvom jednotky Bluetooth BT12, ktorá prijíma príkazy z tabletu Android, konkrétne zo zariadenia Samsung Tab 2, v ktorom je spustená vlastná aplikácia vytvorená pre Android Studio. Je to táto aplikácia, ktorá odosiela príkazy do Hexapodu. Tá istá aplikácia tiež prijíma živé video z modulu NodeMcu prostredníctvom vstavaného WIFI.

KÓD ANDROIDU

Kód Androidu šitý na mieru vyvinutý pomocou systému Android Studio poskytuje platformu, na ktorej je spustená aplikácia pre dve obrazovky. Aplikácia má dve obrazovky, pričom hlavná obrazovka umožňuje používateľovi vydávať príkazy Hexapodu a prezerať video kanály prichádzajúce z hlavy hexapodu. Druhá obrazovka, prístupná pomocou tlačidla WIFI, umožňuje používateľovi pripojiť sa k hexapodovému Bluetooth a po druhé k hotspotu WIFI, ktorý je generovaný kartou NodeMCU Arduino v hexapodovej hlave. Aplikácia odosiela jednopísmenové príkazy prostredníctvom sériových 9600 Baudov z tabletu cez integrované rozhranie Bluetooth do rozhrania BT12 Bluetooth pripojeného k hexapodu.

ARDUINO KÓD

Vývoj kódu začal vývojom testovacieho programu, ktorý bol navrhnutý tak, aby testoval základné funkcie Hexapodu, jeho hlavy a tela. Pretože hlava a jej činnosť sú úplne oddelené od tela, bol vývoj softvéru testovaný súbežne s kódom funkcie tela. Kód operácie hlavy bol do značnej miery založený na predchádzajúcom vývoji so zahrnutím pohybu serva. Kód zahŕňal ovládanie LCD displeja 16x2, ultrazvukového modulu HC-SR04 a 16 svetelných prstencov LED. Ďalší vývoj kódu bol potrebný na zabezpečenie prístupu WIFI k živému videu z hlavy.

Kód funkcie tela bol pôvodne vyvinutý tak, aby poskytoval počiatočné prichytenie serva a počiatočnú polohu v pokoji. Z tejto polohy bol Hexapod naprogramovaný tak, aby jednoducho stál. Vývoj potom pokračoval ďalšími pohybmi Hexapodu a kombináciou sekcií kódu hlavy a tela so sériovou komunikáciou s aplikáciou pre Android.

Testovací servo kód umožňoval vývoj pohybov nôh a tela, a to:

1. InitLeg - Umožňuje pokojnú polohu nôh, pozíciu v stoji, počiatočnú polohu nohy pri chôdzi vľavo alebo vpravo, počiatočnú polohu nohy pri chôdzi dopredu alebo dozadu.

2. Vlna - Umožňuje štyrikrát zamávať predným nohám, než sa vráti do stoja.

3. TurnLeg- Umožňuje Hexapodu odbočiť doľava alebo doprava.

4. MoveLeg- Umožňuje Hexapodu kráčať dopredu alebo dozadu.

5. CrouchLeg- Umožňuje Hexapodu skrčiť sa dopredu na predné nohy alebo dozadu na zadné nohy.

Pohyb nôh je založený na tom, že páry nôh pracujú spoločne, takže nohy 1 a 2, 3 a 4, 5 a 6 pracujú ako páry. Pohyb pozostáva z dvoch základných činností, dosahu a ťahu dopredu a tlačenia dozadu. Aby ste mohli kráčať dozadu, tieto dva pohyby sú obrátené, takže napríklad chôdza dopredu, nohy 1 a 2 ťahajú, zatiaľ čo nohy 5 a 6 tlačia, nohy 3 a 4 poskytujú stabilitu. Krabská chôdza je jednoducho rovnaká činnosť, ale je nastavená na 90 stupňov k telu, v tomto prípade sa nohy 3 a 4 pohybujú rovnako ako ostatné nohy. Pri chôdzi sa páry nôh pohybujú striedavo, ale zatiaľ čo krabie nohy 1 a 5 fungujú ako pár, zatiaľ čo noha 3 pracuje na alternatívnych krokoch k nohám 1 a 5.

Pohybový funkčný opis nasleduje pre každú z hlavných pohybových funkcií, z ktorých každá pozostáva z pohybových prvkov spojených dohromady a pôsobiacich v stanovenom poradí.

ODPOČINOK: Začínajúc zo stojacej polohy sa všetky servá Femur pohybujú nahor, aby spustili telo na štyri podpery. Súčasne sa všetky servá tibie pohybujú dovnútra.

STOJAN: Počínajúc z pokojovej polohy sa všetky servo tibie pohybujú smerom von, keď je toto dokončené, všetky serva femuru sa presunú do 90-stupňovej polohy, nakoniec sa všetky serva tibie presunú do 90-stupňovej polohy súčasne.

OTOČENIE DOĽAVA: Nohy 1, 3 a 5 sa pohybujú smerom dozadu od hlavy o 45 stupňov, nohy 2, 4 a 6 súčasne smerujú dopredu k hlave. Po dokončení pohybu všetkých serva Coax zo súčasnej polohy späť do štandardnej 90-stupňovej polohy by bol tento pohyb v smere hodinových ručičiek k telu.

OTOČENIE VPRAVO: Nohy 1, 3 a 5 sa pohybujú dopredu k hlave o 45 stupňov, nohy 2, 4 a 6 sa súčasne pohybujú smerom dozadu od hlavy. Po dokončení pohybu všetkých serva Coax zo svojej aktuálnej polohy späť do štandardnej polohy 90 stupňov by tento pohyb smeroval v smere hodinových ručičiek k telu.

DOSAH dopredu: Nohy 1 a 2 sa spustia pomocou serva Femur a tibie, zatiaľ čo nohy 5 a 6 sa zdvihnú pomocou serva Femur a Tibia, nohy 3 a 4 zostanú v štandardnej polohe.

CROUCH BACKWARD: Nohy 1 a 2 sú zdvihnuté pomocou servov Femur a Tibia, zatiaľ čo nohy 5 a 6 sú spustené pomocou serva Femur a Tibia, nohy 3 a 4 zostávajú v štandardnej polohe.

MÁVANIE: Táto rutina používa iba nohy 1 a 2. Serva Coax sa pohybujú v 50-stupňovom oblúku, zatiaľ čo Femur a Tibia sa tiež pohybujú v 50-stupňovom oblúku. Nohy 3 a 4 sa pohybujú dopredu k hlave o 20 stupňov, čo poskytuje stabilnejšiu platformu.

DOPREDNÁ CHODBA: Nohy 1 a 6, 2 a 5 a 3 a 4 musia spolupracovať. Takže zatiaľ čo noha 1 ťahá telo, noha 6 musí tlačiť telo, akonáhle je táto akcia dokončená, nohy 2 a 5 musia vykonať rovnakú akciu, pričom dochádza k každému z týchto akčných cyklov, nohy 3 a 4 musia vykonať svoje postup vpred.

Počiatočné funkcie modulu testovacej nohy umožnili návrh každého z troch pohybov nohy. Vyžadujú sa tri pohyby nôh, pretože opačné nohy jednoducho vykonávajú reverzné pohyby. Bol vyvinutý a testovaný a skopírovaný nový kombinovaný modul nohy 1, 3 a 6 pre druhý obrátený modul nohy 2, 4 a 5. Testovanie pohybov nohy hexapodu bolo dosiahnuté umiestnením hexapodu na vyvýšený blok, aby sa nohám umožnil plný pohyb bez dotyku zeme. Meralo sa pri pohybe nôh a zistilo sa, že všetky nohy sa pohybujú horizontálne vo vzdialenosti 80 mm, pričom počas pohybu zostali súčasne 10 mm od zeme v najnižšom bode. To znamená, že sa Hexapod bude pri pohybe jednoducho kývať zo strany na stranu a že všetky nohy budú mať pri pohybe rovnakú ťažnú silu.

Reverzná chôdza:

CRAB WALKING LEFT: Počiatočný pohyb začína nohami 1, 2, 5 a 6, ktoré sa všetky otáčajú o 45 stupňov v smere pohybu. Tým sa všetky nohy zarovnajú so smerom jazdy, nohy 3 a 4 sú už v správnej orientácii. Femur a tibia každej nohy začínajú v predvolenej 90-stupňovej polohe. Táto chôdza pozostáva z dvoch sád troch nôh, ktoré pracujú na striedavých krokoch, nohy 1, 5 a 4 a nohy 3, 2 a 6. Každá sada troch nôh funguje tak, že ťaháte za predné nohy, tj. 1 a 5, a tlačíte s noha 4, tento pohyb je potom obrátený, takže noha 3 ťahá, zatiaľ čo nohy 2 a 6 tlačia, žiadne zo servov Coax počas tohto pohybu nevykonáva žiadnu prácu. Každá sada troch nôh zdvíha stacionárnu inú sadu nôh, keď sa pohybuje prvá sada.

PRÁCA NA CHODU:

POZNÁMKA: Hlava sa bude otáčať v smere krabej chôdze buď vľavo alebo vpravo. To umožňuje použitie ultra sonickej detekcie HC-SR04 pri chôdzi.

NASTAVENIE NOHY: Na to, aby Hexapod stál na úrovni, je potrebné, aby všetky nohy stáli v rovnakej výške. Umiestnením Hexapodu na bloky a následným použitím stojana a odpočinkových rutín bolo možné zmerať vzdialenosť od zeme každého koncového efektora. Na každý koncový efektor som pridal gumené čižmy, aby som najskôr pridal priľnavosť, ale tiež umožnil malé prispôsobenie dĺžke nohy s cieľom 5 mm alebo menej medzi všetkými nohami. Nastavenie každého serva na 90 stupňov bolo jednoduché, avšak pripevnenie každého servo rohu na oba konce stehennej kosti môže a spôsobuje problémy, pretože veľmi malé rozdiely v uhloch otáčania vnútorných tŕňov rohov spôsobujú, že sa výšky nôh líšia o 20 mm. Výmena skrutiek za rôzne upevňovacie otvory v servo rohoch napravila tento výškový rozdiel 20 mm. Bol som odhodlaný vyriešiť tento problém pomocou tejto metódy, a nie kompenzovať tieto výškové rozdiely pomocou softvéru.