Walking Strandbeest, Java/Python և App Controlled: 4 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:47

Հետևեք հեղինակի ավելին ՝

Այս Strandbeest հավաքածուն DIY աշխատանք է ՝ հիմնված Theo Jansen- ի հորինած Strandbeest- ի վրա: Amazարմանալով հանճարեղ մեխանիկական դիզայնի վրա ՝ ես ուզում եմ այն վերազինել լիարժեք մանևրելու ունակությամբ, իսկ հաջորդը ՝ համակարգչային բանականությամբ: Այս ուսանելի դասում մենք աշխատում ենք առաջին մասի ՝ մանևրելու վրա: Մենք նաև ծածկում ենք վարկային քարտի չափի համակարգչի մեխանիկական կառուցվածքը, որպեսզի կարողանանք խաղալ համակարգչային տեսողության և արհեստական ինտելեկտի մշակման հետ: Շինարարական աշխատանքներն ու աշխատանքները պարզեցնելու համար ես չօգտագործեցի arduino կամ նման ծրագրավորվող համակարգիչ, փոխարենը ՝ ես կառուցում եմ Bluetooth սարքավորումների վերահսկիչ: Այս վերահսկիչը, որն աշխատում է որպես ռոբոտային սարքավորման հետ փոխկապակցված տերմինալ, վերահսկվում է ավելի հզոր համակարգով, ինչպիսիք են android հեռախոսի ծրագիրը կամ RaspberryPi- ն և այլն: Կառավարումը կարող է լինել բջջային հեռախոսի UI հսկողություն կամ ծրագրավորվող վերահսկողություն python կամ Java լեզվով: SDրագրավորման յուրաքանչյուր լեզվի համար մեկ SDK բաց կոդ է ՝ տրամադրված

Քանի որ mini-Strandbeest- ի օգտագործողի ձեռնարկը բավականին պարզ է շենքի քայլերը բացատրելու համար, այս ուսանելի դասում մենք կկենտրոնանանք այն տեղեկությունների վրա, որոնք սովորաբար ընդգրկված չեն օգտագործողի ձեռնարկում և էլեկտրական/էլեկտրոնային մասերի վրա:

Եթե մեզ անհրաժեշտ է ավելի ինտուիտիվ գաղափար այս հավաքածուի մեխանիկական հավաքման վերաբերյալ, ապա հավաքման թեմայով բավականին լավ տեսանյութեր կան, ինչպիսիք են ՝

Պարագաներ

Այս Strandbeest- ի մեխանիկական մասի կառուցման և ամբողջ էլեկտրական միացման համար այն պետք է տևի 1 ժամից պակաս, եթե 3D տպման սպասման ժամանակը չհաշված: Այն պահանջում է հետևյալ մասերը.

(1) 1x ստանդարտ Strandbeest հավաքածու (https://webshop.strandbeest.com/ordis-parvus)

(2) 2x DC շարժիչ ՝ փոխանցման տուփով (https://www.amazon.com/Greartisan-50RPM-Torque-Re…)

(3) 1x Bluetooth վերահսկիչ (https://ebay.us/Ex61kC?cmpnId=5338273189)

(4) 1x LiPo մարտկոց (3.7V, ձեր ընտրած հզորությունը mAh)

(5) 12x M2x5.6 մմ փայտե պտուտակներ

(6) 2 մմ տրամագծով ածխածնի կամ բամբուկի ձող

Եռաչափ տպեք հետևյալ մասերը.

(1) 1x ռոբոտաշինության հիմնական մարմին

(Ներբեռնեք միայն 3D տպման ձևավորման ֆայլ ՝ bluetooth վերահսկիչով)

(3D տպման ձևավորման ֆայլ ՝ OrangePi Nano- ի լրացուցիչ ներլցմամբ)

(2) 2x Drive լիսեռի եզր (3D տպման դիզայնի ֆայլ ներբեռնում)

(3) 2x էներգահամակարգ

Մյուսները:

Android բջջային հեռախոս: Գնացեք Google playstore, որոնեք M2ROBOTS և տեղադրեք կառավարման հավելվածը:

Այն դեպքում, երբ դժվար է մուտք գործել Google Playstore, այցելեք իմ անձնական սկզբնական էջ ՝ հավելվածի ներլցման այլընտրանքային մեթոդի համար

Քայլ 1: Մասերի կազմակերպում

Այս քայլում մենք կկազմակերպենք հավաքման ենթակա բոլոր մասերը: Նկար 1: ցույց է տալիս տուփից դուրս մնացած բոլոր պլաստիկ մասերը, որոնք մենք օգտագործում ենք Strandbeest մոդելը կառուցելու համար: Դրանք պատրաստվում են ներարկման համաձուլվածքի միջոցով, որը շատ բարձր արդյունավետություն ունի ՝ համեմատած հաստոցների արտադրության այլ մեթոդների հետ, ինչպիսիք են 3D տպումը կամ ֆրեզերը: Այդ իսկ պատճառով մենք ցանկանում ենք առավելագույնս օգտվել զանգվածային արտադրանքից և հարմարեցնել միայն մասերի նվազագույն քանակը:

Ինչպես ցույց է տրված Նկար 2 -ում, պլաստիկ տախտակի յուրաքանչյուր կտոր ունի մակնշված այբուբեն, առանձին մասերում չկա մակնշում: Երբ դրանք կտրվեն, այլևս պիտակավորում չկա: Այս խնդիրը լուծելու համար մենք կարող ենք նույն տիպի մասեր դնել տարբեր արկղերի մեջ, կամ պարզապես մի քանի հատված թղթի վրա նշել և մի տեսակ մասեր դնել մեկ տարածքում, տե՛ս նկ. 3:

Պլաստիկ հատվածը պլաստմասե տախտակից ավելի մեծ մասից կտրելու համար մկրատը և դանակը կարող են այնքան արդյունավետ և անվտանգ չլինել, որքան նկ. 4 -ում և 5 -ում ներկայացված մխոցը:

Այստեղ ամեն ինչ պլաստմասե է, բացառությամբ մատների նյութի կաուչուկի, տես նկ. 6: Մենք կարող ենք կտրել ըստ նախապես պատրաստված կտրվածքների: Ռետինե նյութի փափուկ բնույթն ապահովում է խրտվիլակի բռնող ավելի լավ կատարում: Դա հատկապես ճիշտ է լանջ բարձրանալիս: Հետագա թեմաներում մենք կարող ենք ստուգել թեքության տարբեր անկյան տակ բարձրանալու ունակությունը ՝ ռետինե մատներով և առանց դրա: Երբ սայթաքում չկա, այն կոչվում է ստատիկ շփում: Երբ կորցնում է բռնելով, այն դառնում է կինետիկ շփում: Շփման գործակիցը կախված է օգտագործվող նյութերից, այդ իսկ պատճառով մենք ունենք ռետինե մատներ: Ինչպես նախագծել փորձ, բարձրացնել ձեռքը և բարձրաձայնել:

Վերջին նկարը պարունակում է այս մոդելի Strandbeest- ի «ECU», «Power train» և շասսի:

Քայլ 2. Մեխանիկական հավաքման ընթացքում ուշադրության արժանի կետեր

Mini-Strandbeest- ն ունի բավականին լավ օգտագործման ձեռնարկ: Ձեռնարկին հետևելը և հավաքը ավարտելը հեշտ աշխատանք պետք է լինի: Ես բաց կթողնեմ այս բովանդակությունը և կարևորեմ մեր ուշադրության արժանի մի քանի հետաքրքիր կետեր:

Նկ. 1-ում, ռետինե մատները պահող անցքի մի կողմը 90 աստիճանի անկյուն է, իսկ մյուս կողմը `45 աստիճանի թեքություն, որը պաշտոնապես կոչվում է ճեղքվածք: Նման թեքությունը ուղղորդում է ռետինե մատը պլաստիկ ոտքի մեջ տեղավորվելու համար: Փորձեք ոտքի մատները տեղադրել կողքից, տես նկ. 2, այնուհետև փորձեք մյուս կողմը: Տարբերությունը շատ նկատելի է: Նկ. 3 -ի աջ կողմը մեր Stranbeest- ի պտույտն է: Այն շատ նման է շարժիչի, մեքենայի շարժիչի, մոտոցիկլետների շարժիչի պտույտին, բոլորը կիսում են նույն կառուցվածքը: Strandbeest- ում, երբ պտույտը պտտվում է, ոտքերը շարժում է: Շարժիչի համար այն պտույտի շարժումն է, որը պտտեցնում է պտույտը: Շրջանակի մեջ նման 120-աստիճան անջատումը նույնպես հանգեցնում է եռաֆազ շարժիչի կամ գեներատորի, էլեկտրական հզորությունը 120 աստիճանի միջև է, ինչպես ցույց է տրված նկ. 4-ում: Ձախ և աջ կողերի մարմինների մեխանիկական մասերի հավաքումից հետո մենք սկսում ենք աշխատել Strandbeest- ին ավելացրած մասերի վրա, տե՛ս նկ. 5: Նկար 6-ը այն քայլն է, որով մենք օգտագործում ենք 3-D տպագիր շարժիչի սեղմիչը `շարժիչը 3-D տպագիր շասսիին ամրացնելու համար: Այս քայլում հնարքն այն է, որ պտուտակներից ոչ մեկը չպետք է խստացվի, մինչև շարժիչի դիրքը կարգավորվի այնպես, որ շասսիի կողային մակերեսը նույնը լինի, ինչ շարժիչի մակերեսը: Երբ մենք բավարարված ենք դասավորվածությամբ, կարող ենք սեղմել բոլոր պտուտակները: Անցեք նկ. 7 -ին, մենք աշխատում ենք եզրային կցորդիչի տեղադրման վրա `շարժիչի ելքը միացնելով պտուտակին: Շարժիչի կողմն ավելի դժվար է տեղադրվում, քան պտույտի կողային կապը, տես Նկար 8: Հետևաբար, մենք առաջին հերթին միացնում ենք շարժիչի կողային եզրը: Երկու շարժիչների ֆլանզային կցորդիչը տեղադրվելուց հետո, ինչպես ցույց է տրված Նկ. 9 -ում, մենք օգտագործում ենք 2 մմ տրամագծով ածխածնի ձողերի երկու կտոր `շասսիի և ձախ/աջ քայլող կառույցը միացնելու համար: Դա տեղի է ունենում նկ.10 -ում: Ընդհանուր առմամբ, մենք օգտագործում ենք 3 կտոր ածխածնի ձողեր `այս սուբյեկտները միացնելու համար: Բայց այս քայլում մենք կապում ենք դրանցից միայն երկուսը, քանի որ մենք պետք է պտտենք պտույտը և տեղավորենք եզրն ու պտույտը կապը: Եթե ածխածնի ձողերի 3 կտոր տեղում է եղել, ապա հարաբերական դիրքը կարգավորելը և դրանք միացնելը ավելի դժվար կլինի: Ի վերջո, մենք ունենք վերջնական հավաքված մեխանիկական համակարգ ՝ նկ. 11 -ում: Հաջորդ քայլը ՝ եկեք աշխատենք էլեկտրոնիկայի վրա:

Քայլ 3: Էլեկտրական միացում

Բոլոր էլեկտրոնային համակարգերը սնուցման կարիք ունեն: Մենք կարող ենք 1-բջջային մարտկոց տեղադրել հարմար վայրում, օրինակ ՝ Նկար 1-ում տպատախտակի տակ: Էներգամատակարարման բևեռականությունն այնքան կարևոր է, որ այն արժանի է քննարկման նվիրված գործչի: Նկար 2 -ը լուսավորում է մարտկոցի միացումը: Կառավարիչի տախտակում բևեռականությունը նշվում է «+» և «GND» նշաններով, տես նկ. 3: Երբ մարտկոցը սպառվում է, մարտկոցը լիցքավորելու համար օգտագործվում է USB մալուխ, տես նկ. 4: «Լիցքավորման գործընթացում» նշող LED- ն ինքնաբերաբար կանջատվի, երբ մարտկոցը նորից լիցքավորվի: Վերջին քայլը շարժիչի վարդակների միացումն է հսկիչ տախտակի շարժիչի միակցիչներին: Գոյություն ունեն 3 շարժիչի միակցիչներ, որոնք նշված են Նկար 3 -ում 16 համարով: Նկ. 5 -ում, ձախ շարժիչը միացված է PWM12 պիտակով ձախ ձախ միակցիչին, իսկ աջ շարժիչը միացված է միջին միակցիչին: Ներկայումս տանկը (դիֆերենցիալ մեքենա) ձախ շրջելը դժվար կոդավորված է, քանի որ շարժիչի մուտքային հզորության նվազում `կապված PWM12 շարժիչային նավահանգստի հետ: Հետևաբար, PWM12 նավահանգստին միացված շարժիչը պետք է քշի ձախ ոտքերը: Հետագայում ես կփոխարկեմ խառնուրդի բոլոր գործառույթները `օգտագործողի կողմից կարգավորելի: ինչպես շարժիչի միակցիչի ընտրությունը փոխելով, այնպես էլ շարժիչի միակցիչի ուղղությունը հակադարձելով, մենք կարող ենք լուծել այն խնդիրը, ինչպիսին է Strandbeest- ը հետ շարժվելը, երբ հրամայվում է առաջ շարժվել, շրջել սխալ ուղղությունը, հիշել, որ DC շարժիչը փոխում է իր պտտման ուղղությունը, եթե մուտքային մետաղալարն է միացված է կառավարման հզորությանը հակառակ կարգով:

Քայլ 4: Հավելվածի կարգավորումներ և գործարկում

Մենք նախ ներբեռնում ենք Android ծրագիր Google Play Store- ից, տե՛ս Նկար 1: Այս հավելվածն ունի բազմաթիվ այլ գործառույթներ, որոնք մենք չենք կարող լուսաբանել այս ուսանելի ծրագրում, մենք կկենտրոնանանք միայն Strandbeest- ի անմիջականորեն առնչվող թեմաների վրա:

Միացրեք ապարատային Bluetooth վերահսկիչը, այն կհայտնվի հայտնագործման սարքերի ցանկում: Երկար կտտոցը մեզ կհասցնի օդային ներբեռնման հնարավորությանը ՝ հետագայում «հրահանգավորվելու» համար: Նախքան կտտացնելը և վերահսկողությունը սկսելը, եկեք նախ որոշ կազմաձևեր կատարենք ՝ կտտացնելով «Կարգավորումներ» վերին աջ անկյունը: Նկար 2 -ում այն թաքնված է… պատկերակի տակ: Նկար 3 -ը ցույց է տալիս մի քանի կարգավորման կատեգորիաներ: Այս կարգավորումները, որոնք կազմաձևված են Հավելվածում, գործի են դրվում երեք եղանակով. Նրանք ապրում են Հավելվածում: Հետագա որոշ հրահանգներում մենք ցույց կտանք, թե ինչպես ենք դրանք փոխարինում մեր Python/Java ծրագրերով: 2) որոշ պարամետրեր ուղարկվում են ապարատին ՝ որպես օդում հսկիչ արձանագրության մաս, ինչպես օրինակ ՝ անմիջական կառավարման (սերվոն շրջում է ճիշտ թեքված անկյունը) և մետաղալարով թռիչքի միջև փոխարկումը (ներկառուցված ինքնավար վերահսկիչի գործառույթի մոդուլը գործում է սերվոյի միջև: ալիք ՝ ըստ օգտագործողի հրամանի և ընթացիկ վերաբերմունքի) 3) որոշ պարամետրեր կուղարկվեն ոչ-անկայուն հիշողությանը ապարատային վերահսկիչում: Այսպիսով, ապարատը հետևելու է այս պարամետրերին ամեն անգամ, երբ այն միացված է ՝ առանց կազմաձևվելու: Օրինակ կլինի սարքի bluetooth հեռարձակման անունը: Այս կարգավորումներին ուժի մեջ մտնելու համար անհրաժեշտ է էներգիայի ցիկլ: Առաջին կատեգորիան, որին մենք սուզվում ենք, «Գլխավոր կարգավորումներ» է Նկար 4 -ում: Նկ. 5 -ում տեղադրված «Հավելվածների կառավարման գործառույթը» սահմանում է, թե ինչ դեր է խաղում այս ծրագիրը ՝ սարք, որը վերահսկում է ապարատային սարքը ՝ անմիջական bluetooth կապի միջոցով. կամուրջ ինտրանետի/ինտերնետի վրա ՝ հեռուստատեսության վերահսկման համար; և այլն: Հաջորդը, նկ. 6 -ում «HW type» էջը պատմում է հավելվածին, որ աշխատում եք դիֆերենցիալ մեքենայով, ուստի անհրաժեշտ է ընտրել «տանկ» ռեժիմը: Մենք ունենք ընդհանուր 6 PWM ելք: Strandbeest- ի համար մենք պետք է կազմաձևենք 1 -ից 4 -րդ ալիքը ՝ համաձայն Նկար 7 -ի: PWM- ի յուրաքանչյուր ալիք գործում է հետևյալ ռեժիմներից մեկում. 1) servo normal. շարժիչը կամ ինչ-որ էներգիայի էլեկտրական սարք, կարող են գործել աշխատանքային ցիկլի ռեժիմում, 0% -ը անջատված է, 100% -ը միշտ միացված է: 4) DC շարժիչի աշխատանքային ցիկլի հակադարձում. Կրկին վերահսկիչը կշրջի օգտվողի հսկողությունը իր ելքի համար: Քանի որ մենք օգտագործում ենք DC շարժիչ և հոգում ենք շարժիչի պտտման ուղղությունը ապարատային լարերի միացման կարգով, մենք 1 -ին ալիքի համար կընտրենք «DC շարժիչային աշխատանքի ցիկլ»: 4, տես Նկար 8: Մենք նաև պետք է միացնենք 2 PWM ալիք դեպի 1 H կամուրջ, որպեսզի հնարավոր լինի երկկողմանի վերահսկողություն: Այս քայլը ներկայացված է Նկ. 9 -ում: «2 PWM ալիք դեպի 1 H- կամուրջ» ռեժիմում 1, 3 և 5 ալիքները օգտագործվում են երկու կապակցված ալիքները վերահսկելու համար: Այն ներմուծում է շնչափողի հսկողությունը վերափոխելու անհրաժեշտությունը, ջոյսթիկի վերև-ներքև կառավարումը իր կանխադրված 2-րդ ալիքից դեպի 3-րդ ալիք: Դա հասնում է Նկար 10-ի պարամետրերին: Ինչպես ցույց է տրված Նկար 11 -ում, յուրաքանչյուր ալիք կազմաձևված է այնպես, որ վերցնի մեկ կամայական մուտքային աղբյուր:

Բինգո, այժմ մենք ավարտել ենք պահանջվող նվազագույն կազմաձևը և կարող ենք վերադառնալ տեսանելի bluetooth սարքը ցուցադրող էջին և միացնել այն: Նկար 12 -ում փորձեք նվագարկիչ խաղալ, և մենք կարող ենք զվարճանալ այս Strandbeest- ով: Փորձեք բարձրանալ որոշ թեքությամբ, հիշեք նյութի տեսակների միջև շփման վերլուծությունը և կարդացեք թռիչքի վերահսկիչի գնահատված վերաբերմունքը, որը ցուցադրվում է «RPY (deg)» պիտակով շարքում, այս շարքի չորս գրառումները գլորման, բարձրության, շեղման անկյուն են: գնահատված ինքնաթիռի գիրոսկոպով և արագացուցիչով; վերջին մուտքը թեքությամբ փոխհատուցվող կողմնացույցի ելքն է:

Հետագա աշխատանքներում. Հետևյալ հրահանգներում մենք աստիճանաբար կծածկենք նրա ծրագրավորման ինտերֆեյսը, կընտրենք ձեր նախընտրած Java կամ Python լեզուն Strandbeest- ի հետ շփվելու համար և այլևս բջջային հեռախոսի էկրանից չենք կարդա strandbeest կարգավիճակը: Մենք նաև կսկսենք ծրագրավորումը RaspberryPi տիպի Linux համակարգչում ՝ ծրագրավորման ավելի առաջադեմ թեմաների համար, տես վերջին նկարը: Ստուգեք https://xiapeiqing.github.io/doc/kits/strandbeest/roboticKits_strandbeest/ եռաչափ տպման մեխանիկական մասերի և https://github.com/xiapeiqing/m2robots.git SDK- ի և օրինակելի ծածկագրի համար, եթե ցանկանում եք անմիջապես սկսել. Տեղեկացրեք ինձ, թե որն է ձեր ցանկալի ծրագրավորման լեզուն, եթե ոչ Java կամ Python, ես կարող եմ ավելացնել SDK- ի նոր տարբերակ:

Funվարճացեք հակերության հետ և հետևեք հետևյալ հրահանգներին: