DIY Hexapod: 6 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

V tomto návode vám poskytnem podrobný návod na vytvorenie bluetooth, diaľkovo ovládaného Hexapodu.

V prvom rade je to veľký hexapod a na jeho premiestnenie budete potrebovať 12 silných servomotorov (MG995) a na zvládnutie tohto množstva signálov PWM (na ovládanie každého motora) najľahšie to urobíte pomocou Arduino Mega 2560 Je potrebné poznamenať, že bolo použité nejaké ďalšie vybavenie, ako napríklad 3D tlačiarne a rezací stroj WaterFlow. Teraz nájdete všetky použité materiály a kroky, ktoré budete potrebovať na stavbu jedného z týchto robotov.

Krok 1: Čo budete potrebovať

Zariadenie

Spájkovačka, 3D tlačiarenský stroj, stroj na rezanie vodným lúčom.

Materiál

• Filament 3D tlače PLA
• kremík,
• oceľový pedacer
• Skrutky M3X20
• Skrutky M3X10
• Orechy M3
• Podložky M3
• Guľkové ložiská 623zz
• CAD softvér

Komponenty

• (12) Servomotory MG995
• (2) 9V batérie
• (1) Batéria 6V, 7A
• Kamera GoPro
• Arduino MEGA
• Arduino NANO
• (2) Joysticky
• (2) Modul Bluetooth HC-05
• (1) 10K potenciometer

Krok 2: Mechanika a návrh dielov, ktoré budete potrebovať

Mechanické prevedenie

Mechanická konštrukcia vychádza z počtu servomotorov, ktoré sa majú použiť na jednu nohu. V tomto projekte bolo rozhodnuté použiť 2 serva na nohu, čo mu dáva väčší počet stupňov voľnosti a robí jeho prirodzenosť pozoruhodnou. Je zrejmé, že v každom type mechanizmu, stroja alebo robota platí, že čím viac stupňov voľnosti máte, tým väčšia je prirodzenosť vašich pohybov a akcií. V rámci plánu, požiadaviek a obmedzení tohto projektu je použitých 12 pohonov, 2 na každú nohu. Ako už bolo spomenuté, servomotory budú hlavnými komponentmi nôh, povedzme, že sú to body, ktoré predstavujú kĺby robota. Tým sa spustia rôzne pohyby do stroja, ktoré spolu budú simulovať pohyb, ktorý ho robí. Na základe rozmerov vyššie uvedených servomotorov je navrhnuté puzdro, v ktorom je tento typ pohonu namontovaný. Jeho rozmery poskytujú referenčné body pre návrh upevňovacieho systému pre nosné prvky a konektory, ktoré budú tvoriť nohu ako celok. Jeden zo servomotorov je umiestnený vertikálne a druhý horizontálne, je to hlavne kvôli smeru, v ktorom sa jeho hriadeľ bude otáčať a aktivovať prvok, ku ktorému je priskrutkovaný, a tým vyvinúť pohyb v x alebo y, potrebný na chodenie hexapod. Pri pohľade na obrázky a obrázky môžete vidieť body, kde sú zostavené k hlavnému základu, ktorým sú dosky, robota. Ak sa pozriete na servomotor vo vzpriamenej polohe, uvidíte, že je medzi oboma doskami. Jeden z nich je zaskrutkovaný v hornej časti a druhý v spodnej časti. Odtiaľ konektory a tyče uľahčia podperu druhému servomotoru v horizontálnej polohe, z ktorej ako súčasť nohy pracujú 4 rôzne typy konektorov. Tieto umožňujú mechanický pohyb, ktorý simuluje a aktivuje zdvíhanie a pohyb tohto prvku; ktorá zahŕňa tieto dve tyče, ktoré držia najväčšiu časť nohy, na ktorej spočíva a ponecháva takmer celú hmotnosť robota.

Ako už bolo spomenuté, váš návrh definujú obmedzenia. Môžu to byť rôzne typy, mechanické, ekonomické alebo akékoľvek iné nevyhnutné zdroje pre prevádzku vášho stroja. Tieto mechanické prvky; v tomto prípade servomotory určili rozmery robota. Preto je dizajn navrhnutý v tejto príručke takých rozmerov, pretože vychádzajú predovšetkým z vybraných pohonov a ovládačov, ku ktorým bola neskôr pridaná veľká batéria.

Je dôležité povedať, že mechanická konštrukcia nie je definovaná tak, aby sa dala replikovať, ako sa navrhuje. To sa dá dokonca optimalizovať pomocou simulácií napätia a únavy hlavných prvkov, tyčí a / alebo konektorov. Ak vezmete do úvahy zvolený spôsob výroby, aditívnu výrobu, môžete maximálne využiť navrhovanie, simuláciu a tlač pevných materiálov, ktoré najlepšie vyhovujú vášmu zaťaženiu a aplikácii. Vždy berte do úvahy to, čo potrebujete, základné prvky podpery, upevňovacích prvkov a ložísk. To podľa úlohy, ktorú v mechanizme zohrávajú. Mali by ste sa teda zamyslieť nad špecifikáciami týchto prvkov, aby mali príslušné miesto v spojení s ostatnými kúskami nohy.

Krok 3: Navrhovanie elektroniky

2 dosky plošných spojov určené pre robota.

1 je hlavná doska, ktorá bude namontovaná v robote, a druhá je pre elektroniku v diaľkovom ovládači. DPS bola navrhnutá pomocou softvéru Fritzing a potom opracovaná pomocou CNC routera na gravírovanie DPS.

Hlavná doska plošných spojov obsahuje modul Arduino Mega a modul bluetooth, všetky servá sú tiež pripojené a používajú dva napájacie vedenia, ktoré prichádzajú priamo z batérie na 2 skrutkové svorky.

Doska plošných spojov diaľkového ovládača má viac komponentov, ale je kompaktnejšia, počnúc montážou Arduino Nano, a k nej sú pripojené dva joysticky na ovládanie smeru a pohybov Hexapodu, jedno tlačidlo s príslušným odporom 220 Ohmov, potenciometer na úpravu výšky robota a jeho modulu bluetooth HC05. Celá doska je napájaná 9V batériou a prvky na nej sú napájané 5V výstupom dosky Arduino.

Po dokončení návrhu je možné DPS vyrobiť pomocou špeciálneho CNC obrábacieho nástroja na plošné spoje a potom môžete pristúpiť k inštalácii všetkých komponentov na dosky.

Krok 4: Krok 4: Zostavenie

Potom, čo budete mať k dispozícii všetky vytlačené diely, skrutky a ložiská, ako aj nástroje na zostavenie robota, môžete začať s montážou zodpovedajúcich dielov vzhľadom na to, že základne zvislých servo sú zostavené tak, že majú hornú dosku a spodnú dosku, 6 z týchto dielov so servomotorom v sebe. Teraz je spojka s hriadeľom servomotora priskrutkovaná a k tomu je pripojený kus: „JuntaServos“, ktorý vo svojom náprotivku bude mať svoje zodpovedajúce ložisko uľahčujúce otáčanie medzi oboma časťami. Potom by bolo spojené s druhým servom, horizontálnym servom a príslušnou sadou tyčí, ktoré sú spojené s ďalšími 2 segmentmi, čím sa priamo prichytí k oceľovému hrotu. Oba boli priskrutkované uvedenými skrutkami. Na konci nohy je hrot vytlačený v PLA vložený pod tlakom.

Tento postup je potrebné opakovať 6 -krát, aby sa zostavilo 6 nôh, ktoré podopierajú a aktivujú robota. Nakoniec; umiestnite kameru na hornú dosku a upravte ju podľa želania používateľa.

Krok 5: Krok 5: Kódovanie

V tejto časti bude trochu popísané, ako kód funguje. a bude rozdelený na dve časti, kód diaľkového ovládača a kód hexapodu.

Najprv ovládač. Chcete odčítať analógové hodnoty potenciometrov na joystickoch. Odporúča sa, aby tieto hodnoty boli filtrované a dostatočné na získanie hodnôt iba vtedy, ak sa zmenia mimo rozsah stanovený v kóde. Keď sa to stane, hodnota typu poľa znakov sa odošle pomocou funkcie Arduino Serial.write cez bluetooth, aby sa naznačilo, že jedna z hodnôt sa zmenila, aby bolo možné niečo urobiť, keď ich druhý modul bluetooth prijme.

Teraz je možné kód Hexapod rozdeliť aj na 2 časti.

V prvej časti sú určené funkcie, ktoré budú vykonávané podľa správ prijatých prostredníctvom technológie bluetooth, a v druhej časti sa urobí potrebné na vytvorenie funkcií vykonávaných hexapodom, ako je chôdza vpred, vzad, otáčanie a iné. Prvá časť vec, ktorú chcete v kóde urobiť, je určiť potrebné premenné pre fungovanie bluetooth komunikácie a funkcií serva a ich pohybov v každej nohe.

funkcia Serial.readBytesUntil sa používa na získanie celého radu znakov, čo je 6, všetky príkazy majú 6 znakov, čo je veľmi dôležité vziať do úvahy. Vo fórach Arduino nájdete odkazy na to, ako vybrať optimálne parametre tak, aby bola správa prijatá správne. Po získaní celej správy sa porovná s funkciou strcmp () a na priradenie funkcie hexapodu vo funkcii prepínača sa potom použije množina funkcií if, ktoré premennej priradia hodnoty.

Existujú ďalšie funkcie, ktoré jedna z nich po prijatí príkazu „POTVAL“zmení výšku robota, iná funkcia zmení relatívnu výšku každej nohy a jej statické otáčanie, čo sa dosiahne joystickom a stlačením tlačidla. v ovládači je v kóde hexapodu prijatý príkaz „BOTTON“a mení rýchlosť pohybu hexapodu.

Krok 6: Testovanie

V nasledujúcom videu je ukázané, ako sa Hexapod vyvíjal v priebehu času, a vidieť testovanie a konečný výsledok.