Servo chodidlo so 4 nohami: 12 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:01

Zostavte si svojho vlastného (zbytočne technického) servomotorom poháňaného 4-nožného chodiaceho robota! Po prvé, varovanie: Tento robot je v zásade verziou klasického 4-nožného chodítka BEAM s mozgom mikrokontroléra. Výroba 4-leggerového zariadenia BEAM môže byť pre vás jednoduchšie, ak ešte nie ste nastavení na programovanie mikrokontrolérov a chcete len postaviť chodítko. Na druhej strane, ak začínate s programovaním mikroprocesorov a máte niekoľko serv. kope okolo, toto je váš ideálny projekt! Zahrajte si s mechanikou chodítka bez toho, aby ste si museli robiť starosti s vychýreným analógovým vyladením mikroradia BEAM. Takže aj keď to nie je BEAM robot, nasledujúce dve webové stránky sú skvelým zdrojom pre akéhokoľvek 4-nožného chodca: Bram van Zoelen's 4-legged walker tutorial has a good overview of the mechanics and theory. Vzal som svoj návrh nohy z jeho webová stránka. Chiu-Yuan Fangov chodec je tiež celkom dobrý pre veci BEAM a niektoré pokročilejšie návrhy chodcov. Dokončené čítanie? Ste pripravení začať stavať?

Krok 1: Zhromaždite diely, zmerajte a trochu naplánujte

Výroba 4-nožného servowalkera je veľmi jednoduchá, po častiach. V zásade potrebujete dva motory, nohy, batériu, niečo na to, aby sa motory pohybovali tam a späť, a rám, ktorý ich všetky udrží. Zoznam dielov: 2x Tower Hobbies TS-53 Servos20in ťažký medený drôt: 12 palcov pre predné nohy, 8 palcov pre zadné. Mal som 10-gauge. 12-gauge by mal fungovať, ale hádam. Batéria je 3,6 V NiMH, ktorá sa predávala lacno online. Mozog mikrokontroléra je AVR ATMega 8. Rám je Sintra, ktorý je veľmi dobrý. Je to plastová penová doska, ktorá sa ohýba, keď ju zohrejete vo vriacej vode. Môžete ho rezať, vŕtať, matovať nožom a potom ohýbať do tvaru. Svoje som dostal v spoločnosti Solarbotics. Ostatné diely: Vŕtaná projektová doska pre obvod Odpojovacie hlavice (mužské a ženské) pre pripojenia serv a batérií 28-kolíková zásuvka pre lepidlo ATMegaSuper-duper Spájkovačka a spájka, drôt Niektoré drobné skrutky na uchytenie motorov Tu vidíte, ako meriam diely, robím náčrt rámu a potom uchopím pravítko a vyrobím papierovú šablónu. Šablónu som použil ako vodítko na označenie perom, kde by som vŕtal otvory v Sintre.

Krok 2: Zostavte rám, namontujte motory

Najprv som do rohov dvoch motorových výrezov vyvŕtal otvory a potom som matným nožom zabodoval po okraji pravítka od otvoru k otvoru. Cez Sintru trvá asi 20 prechodov nožom. Zostal som lenivý a prerezal som to asi po 1/2 ceste.

Po vyrezaní otvorov testujem montáž motorov, aby som zistil, ako funguje. (Trochu príliš široký, ale dĺžku som dostal tak akurát.)

Krok 3: Ohnite rám, pripevnite motory

Bohužiaľ, nemal som dosť rúk na to, aby som sa odfotil, ako ohýbam Sintru, ale nasledovalo to takto:

1) Varený malý hrniec vody na sporáku 2) Držte Sintru pod vodou na minútu alebo dve pomocou drevenej lyžice (Sintra pláva) 3) Vytiahnite ju von a horúcimi rukavicami a niečím plochým držte ohnutú v pravom uhle, kým sa vychladené. Pri klasickom prevedení chodítka „Miller“chcete na predných nohách uhol asi 30 stupňov. Vyvŕtajte otvory pre skrutky a naskrutkujte motory.

Krok 4: Upevnite nohy na rohy servomotorov v tvare hviezdy

Odrezal som 12 "a 8" časť hrubého medeného drôtu cípami, aby som vyrobil predné a zadné nohy. Potom som ich pod uhlom pokrčil, aby sa prichytili o rohy serva.

Klasický trik BEAM, keď potrebujete veci pripevniť, je previazať ich drôtom. V tomto prípade som odizoloval nejaký prípojný drôt, previedol som ho cez rohy a okolo nôh a veľa som ho skrútil. V tomto mieste niektorí ľudia spájkujú drôt. Môj sa stále drží pevne bez. Nadbytočné množstvo odstrihnite a skrútené časti ohnite nadol.

Krok 5: Pripojte nohy k telu a ohnite ich tak akurát

Naskrutkujte servo hviezdy (so zapnutými nohami) späť na motory a potom sa ohnite.

Symetria je tu kľúčová. Tip, ako udržať strany rovnomerné, je ohýbať sa naraz iba v jednom smere, aby ste si ho mohli jednoduchšie pozrieť, ak robíte príliš veľa na jednej alebo druhej strane. To znamená, že teraz som sa už mnohokrát ohýbal a znova ohýbal a môžete začať znova od rovnej trate, ak sa neskôr po príliš častom vyladení dostanete príliš ďaleko od stopy. Meď je taká skvelá. Pozrite sa na webové stránky, ktoré som uviedol, kde nájdete ďalšie tipy, alebo ich jednoducho pošlite krídlom. Nemyslím si, že je to všetko také kritické, prinajmenšom pokiaľ ide o chodenie. Budete to ladiť neskôr. Jediným kritickým krokom je dostať ťažisko dostatočne do stredu, aby kráčalo doprava. V ideálnom prípade, keď je jedna predná noha vo vzduchu, otáčanie zadných nôh nakloní robota dopredu na vysokú/prednú prednú nohu, ktorá potom bude kráčať. Vo videu alebo dvoch sa uvidíte, čo tým myslím.

Krok 6: Mozgy

Mozgová doska je sakramentsky jednoduchá, takže budete musieť odpustiť môj povrchný schematický diagram. Pretože používa servá, nie sú potrebné žiadne komplikované ovládače motora ani to, čo máte. Jednoducho zapojte +3,6 voltov a uzemnenie (priamo z batérie), aby sa spustili motory, a zasiahnite ich impulzom modulovaným signálom z mikrokontroléra, aby ste im povedali, kam majú ísť. (Ak s servomotormi začínate, pozrite sa na stránku servopohonu wikipédie.) Rozrezal som kus vŕtaného prázdneho materiálu do plošných spojov a naň nalepil nadlepené hlavičky. Dva 3-kolíkové záhlavia pre serva, jeden 2-pólový konektor pre batériu, jeden 5-pólový konektor pre môj programátor AVR (na ktorý by som mal jedného dňa urobiť inštrukciu) a 28-pólový konektor pre čip ATMega 8. Keď boli všetky zásuvky a hlavičky nalepené, spájkoval som ich. Väčšina rozvodov je na spodnej strane dosky. Je to naozaj len pár drôtov.

Krok 7: Naprogramujte čip

Programovanie je možné vykonať s tak sofistikovaným nastavením, aké máte. Sám seba, to je len (na obrázku) programátor geta-len niekoľko drôtov spájkovaných so zástrčkou paralelného portu. Tento návod obsahuje podrobnosti o programátore a softvéri, ktoré potrebujete na jeho spustenie. Nerobte to! Nerobte to! Nepoužívajte tento programovací kábel so zariadeniami, ktoré sa dokonca približujú napätím nad 5 V. Napätie by mohlo viesť k káblu a spôsobiť paralelný port počítača, čo by mohlo váš počítač zničiť. Elegantnejšie prevedenie má obmedzujúce odpory a/alebo diódy. Pre tento projekt je geto v poriadku. Na palube je iba 3,6 V batéria. Buďte však opatrní. Kód, ktorý používam, je priložený tu. Väčšinou je to zbytočné, pretože sa dva motory otáčajú tam a späť, ale bavil som sa. Podstatou je, že serva potrebujú impulzy každých 20 ms. Dĺžka impulzu hovorí servu, kde má otočiť nohy. 1,5 ms je v strede a rozsah je približne 1 ms až 2 ms. Kód používa vstavaný 16-bitový generátor impulzov ako na signálny impulz, tak aj na oneskorenie 20 ms a poskytuje rozlíšenie mikrosekundy pri rýchlosti zásob. Rozlíšenie serva je niekde blízko 5 až 10 mikrosekúnd, takže 16 bitov je veľa. Musí existovať pokyn na programovanie mikrokontroléra? Budem sa musieť do toho pustiť. Dajte mi vedieť v komentároch.

Krok 8: Prvé kroky dieťaťa

Predné nohy sa mi kývali v oboch smeroch asi o 40 stupňov a zadné nohy o 20 stupňov. V prvom videu nájdete príklad chôdze zospodu.

(Všimnite si pekného pársekundového meškania, keď stlačím tlačidlo reset. Je to veľmi praktické pri jeho preprogramovaní, aby na niekoľko sekúnd nehybne sedelo so zapnutým napájaním. Tiež je vhodné vycentrovať nohy, keď skončíte. hranie a len chcete, aby sa postavil.) Išlo to na prvý pokus! Pozrite si druhé video. Na videu sledujte, ako sa predná noha dvíha nahor, potom sa zadné nohy otáčajú, aby padli dopredu na prednú nohu. To je chôdza! Hrajte so svojim ťažiskom a ohybmi nôh, kým nepocítite tento pohyb. Všimol som si, že sa to veľa otáča na jednu stranu, aj keď som si bol celkom istý, že som motory vycentroval mechanicky a v kóde. Ukázalo sa, že je to kvôli ostrému okraju na jednej z chodidiel. Tak som vyrobil robo-booties. Neexistuje nič, čo by zmršťovacie trubice nedokázali ?!

Krok 9: Doladenie

Takže to chodí v poriadku. Stále sa hrám s chôdzou, tvarom nôh a načasovaním, aby som zistil, ako rýchlo to môžem zvládnuť v priamom smere a ako vysoko to dokážem vyšplhať.

Pri lezení je zásadný predný ohyb nohy tesne pred chodidlami - pomáha mu predchádzať zachytávaniu sa o hrany. Namiesto toho noha prejde hore cez prekážku, ak zasiahne pod „koleno“. Snažil som sa, aby chodidlá dopadali zhruba v rovnakom 30-stupňovom uhle ako rám. Ako vysoko sa teda môže vyšplhať?

Krok 10: Ako vysoko sa teda môže vyšplhať?

Momentálne je to asi 1 palec, čo prekonáva väčšinu jednoduchých kolesových robotov, ktoré som vyrobil, takže sa nesťažujem. Pozrite sa na video, aby ste ho videli v prevádzke. Nikdy to len nepreskočí. Bude trvať pár pokusov, aby sa obe predné nohy dostali hore a znova. Úprimne povedané, vyzerá to ako problém s trakciou viac ako čokoľvek iné. Alebo môže byť ťažisko trochu vysoké pre dlhý švih prednej nohy. Môžete vidieť, ako to takmer stráca, pretože predná noha tlačila telo do vzduchu. Náznak vecí, ktoré prídu…

Krok 11: Na čo sa teda nedá vyliezť?

Doteraz sa mi to nepodarilo spoľahlivo zvládnuť. Vyzerá to, že 1 1/2 palca je aktuálnym limitom toho, ako vysoko môže ísť. Možno pomôže zníženie rotácie prednej nohy? Možno spustiť telo trochu na zem? Pozri si video. Staňte sa svedkami agónie porážky. Do čerta, Julia Child!