ARDUINO SPIDER ROBOT (ՔԱՌԱՎՈՐ) ՝ 7 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:49

Ողջույն տղերք! Ահա մի նոր ձեռնարկ, որը քայլ առ քայլ կառաջնորդի ձեզ այսպիսի գերհսկայական էլեկտրոնային նախագծեր կատարելիս, որը «Crawler robot» - ն է, որը հայտնի է նաև որպես «Spider Robot» կամ «Quadruped robot»:

Քանի որ յուրաքանչյուր մարմին նկատեց ռոբոտաշինության տեխնոլոգիայի բարձր արագությունը, մենք որոշեցինք ձեզ ավելի բարձր մակարդակի հասցնել ռոբոտաշինության և ռոբոտաշինության ոլորտում: մենք քիչ առաջ սկսեցինք ՝ ստեղծելով որոշ հիմնական էլեկտրոնային նախագծեր և հիմնական ռոբոտ, ինչպիսին է PICTO92- ը ՝ գծի հետևորդ ռոբոտը, որպեսզի մի փոքր ծանոթանաք էլեկտրոնային իրերին և ինքներդ ձեզ կարողանաք ինքներդ նախագծեր հորինել:

Անցնելով այլ մակարդակի, մենք սկսեցինք այս ռոբոտի հետ, որը հիմնականն է հայեցակարգում, բայց այն մի փոքր կդառնա բարդ, եթե խորանաք նրա ծրագրում: Եվ քանի որ այս գործիքներն այնքան թանկ են վեբ խանութում, մենք տալիս ենք այս քայլ առ քայլ ուղեցույցը, որը կառաջնորդի ձեզ ձեր սեփական Spiderbot պատրաստելը:

Այս նախագիծը այնքան հարմար է, որ պատրաստվի հատուկ անհատականացված PCB- ն ստանալուց հետո, որը մենք պատվիրել ենք JLCPCB- ից ՝ բարելավելու մեր ռոբոտի տեսքը, ինչպես նաև այս ուղեցույցում կան բավականաչափ փաստաթղթեր և կոդեր, որոնք թույլ կտան հեշտությամբ ստեղծել ձեր սողուն:

Մենք այս նախագիծը պատրաստել ենք ընդամենը 7 օրվա ընթացքում, ընդամենը երկու օր ՝ սարքավորումների պատրաստումն ու հավաքումը ավարտելու համար, այնուհետև հինգ օր ՝ ծածկագիրը և Android հավելվածը պատրաստելու համար: ռոբոտին դրա միջոցով վերահսկելու համար: Սկսելուց առաջ նախ տեսնենք

Այն, ինչ դուք կսովորեք այս ձեռնարկից

1. Ընտրելով ճիշտ բաղադրիչները `կախված ձեր ծրագրի գործառույթներից
2. Շղթայի պատրաստում `ընտրված բոլոր բաղադրիչները միացնելու համար
3. Հավաքեք նախագծի բոլոր մասերը
4. Ռոբոտների հաշվեկշռի մասշտաբավորում
5. Օգտագործելով Android ծրագիրը: միանալ Bluetooth- ի միջոցով և սկսել շահարկել համակարգը

Քայլ 1: Ինչ է «սարդ ռոբոտը»

Ինչպես նշում է իր անունը, մեր ռոբոտը կուլ տվող շարժումների հիմնական պատկերն է, բայց այն չի կատարի մարմնի նույն շարժումները, քանի որ մենք ութ ոտքի փոխարեն օգտագործում ենք ընդամենը չորս ոտք:

Նա կոչվում է նաև Quadrupedrobot, քանի որ ունի չորս ոտք և շարժում է այդ ոտքերը, յուրաքանչյուր ոտքի շարժումը կապված է մյուս ոտքերի հետ ՝ ռոբոտի մարմնի դիրքը նույնականացնելու և ռոբոտի մարմնի հավասարակշռությունը վերահսկելու համար:

Ոտքերով ռոբոտները ավելի լավ են վարվում տեղանքով, քան իրենց անիվների նմանակները և շարժվում են բազմազան և անասնական ձևերով: Այնուամենայնիվ, դա ոտք ունեցող ռոբոտներին դարձնում է ավելի բարդ և քիչ հասանելի շատ արտադրողների համար: ինչպես նաև կատարման արժեքը և բարձր ծախսերը, որոնք արտադրողը պետք է ծախսի ամբողջ մարմինը քառապատկելու համար, քանի որ այն հիմնված է servo և stepper շարժիչների վրա, և երկուսն էլ ավելի թանկ են, քան DC շարժիչները, որոնք կարող են օգտագործվել անիվներով ռոբոտներում:

Առավելությունները

Բնության մեջ դուք կգտնեք չորքոտանիներ, քանի որ չորս ոտքերը թույլ են տալիս ապահովել պասիվ կայունություն, կամ առանց ակտիվ դիրքը կարգավորելու կանգնած մնալու ունակություն: Նույնը վերաբերում է ռոբոտներին: Չորս ոտանի ռոբոտը ավելի էժան և պարզ է, քան ավելի շատ ոտքեր ունեցող ռոբոտը, այնուամենայնիվ, այն դեռ կարող է կայունության հասնել:

Քայլ 2. Servo Motors- ը հիմնական շարժիչներն են

Սերվոմոտոր, ինչպես սահմանված է վիքիպեդիայում, պտտվող շարժիչ կամ գծային գործարկիչ է, որը թույլ է տալիս ճշգրիտ վերահսկել անկյունային կամ գծային դիրքը, արագությունը և արագացումը [1] Այն բաղկացած է համապատասխան շարժիչից, որը միացված է սենսորին դիրքի հետադարձ կապի համար: Այն նաև պահանջում է համեմատաբար բարդ վերահսկիչ, հաճախ ՝ հատուկ մոդուլ, որը հատուկ մշակված է սերվոմոտորների հետ աշխատելու համար:

Սերվոմոտորները շարժիչի որոշակի դաս չեն, չնայած սերվոմոտոր տերմինը հաճախ օգտագործվում է փակ շրջանաձև կառավարման համակարգում օգտագործելու համար պիտանի շարժիչին վերաբերելու համար:

Ընդհանրապես, կառավարման ազդանշանը քառակուսի ալիքներով զարկերակային գնացք է: Կառավարման ազդանշանների ընդհանուր հաճախականություններն են ՝ 44 Հց, 50 Հց և 400 Հց: Իմպուլսի դրական լայնությունը այն է, ինչը որոշում է servo դիրքը: Մոտ 0.5ms- ի դրական զարկերակի լայնությունը կհանգեցնի սերվոյի եղջյուրի հնարավորինս շեղմանը դեպի ձախ (ընդհանուր առմամբ `45-90 աստիճանի սահմաններում` կախված տվյալ սերվոյից): 2.5արկերակի դրական լայնությունը `մոտ 2.5 մ -ից մինչև 3.0 մ, կհանգեցնի սերվոյի շեղմանը դեպի աջ, որքան հնարավոր է: Մոտ 1.5ms զարկերակի լայնությունը կհանգեցնի սերվոյի չեզոք դիրքի 0 աստիճանի պահպանմանը: Ելքային բարձր լարումը, ընդհանուր առմամբ, 2,5 վոլտից մինչև 10 վոլտ է (բնորոշ 3 Վ -ով): Theածր լարման ելքը տատանվում է -40 մՎ -ից մինչև 0 Վ:

Քայլ 3. PCB- ի պատրաստում (արտադրվում է JLCPCB- ի կողմից)

JLCPCB- ի մասին

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.), Չինաստանում PCB- ի նախատիպերի խոշորագույն ձեռնարկությունն է և բարձր տեխնոլոգիական արտադրող, որը մասնագիտացած է արագ PCB նախատիպի և փոքր խմբաքանակի PCB- ի արտադրության մեջ:

PCB- ի արտադրության ավելի քան 10 տարվա փորձով, JLCPCB- ն ունի ավելի քան 200 000 հաճախորդ `տանը և արտերկրում, օրական ավելի քան 8,000 000 PCB նախատիպերի առցանց պատվերներով և փոքր քանակությամբ PCB արտադրությամբ: Տարեկան արտադրական հզորությունը 200, 000 քառ. տարբեր 1-շերտ, 2-շերտ կամ բազմաշերտ PCB- ների համար: JLC- ն մասնագիտացված PCB արտադրող է, որը առանձնանում է լայնածավալ, լավ սարքավորումներով, խիստ կառավարմամբ և բարձրակարգ որակով:

Վերադառնանք մեր նախագծին

PCB արտադրելու համար ես համեմատել եմ PCB արտադրողներից շատերի գինը, և ես ընտրել եմ JLCPCB PCB- ի լավագույն մատակարարներն ու PCB- ի ամենաէժան մատակարարները, որոնք պատվիրել են այս սխեման: Այն, ինչ պետք է անեմ, ընդամենը մի քանի կտտոց է `գերբեր ֆայլը վերբեռնելու և որոշ պարամետրեր սահմանելու համար, ինչպիսիք են PCB- ի հաստությունը և քանակը, այնուհետև ես վճարել եմ ընդամենը 2 դոլար` միայն հինգ օր հետո իմ PCB- ն ստանալու համար:

Քանի որ այն ցույց է տալիս համապատասխան սխեմատիկայի պատկերը, ես օգտագործել եմ Arduino Nano- ն ՝ ամբողջ համակարգը վերահսկելու համար, ինչպես նաև նախագծել եմ ռոբոտի սարդի ձևը ՝ այս նախագիծը շատ ավելի լավը դարձնելու համար:

Circuit (PDF) ֆայլը կարող եք ստանալ այստեղից: Ինչպես տեսնում եք վերևի նկարներում, PCB- ն շատ լավ արտադրված է, և ես ստացել եմ նույն PCB սարդի ձևը, որը մենք նախագծել ենք, և բոլոր պիտակներն ու լոգոները կան, որոնք ինձ առաջնորդելու են զոդման քայլերի ընթացքում:

Դուք կարող եք նաև ներբեռնել Gerber ֆայլը այս սխեմայի համար այստեղից այն դեպքում, եթե ցանկանում եք պատվեր կատարել նույն սխեմայի նախագծման համար:

Քայլ 4: Բաղադրությունը

Հիմա եկեք վերանայենք այն անհրաժեշտ բաղադրիչները, որոնք մեզ պետք են այս նախագծի համար, այնպես որ, ինչպես ասացի, ես օգտագործում եմ Arduino Nano- ն ՝ ռոբոտի բոլոր 12 servo շարժիչով չորս ոտքը գործարկելու համար: Նախագիծը ներառում է նաև OLED էկրան ՝ Cozmo- ի դեմքերը ցուցադրելու համար և bluetooth մոդուլ ՝ ռոբոտը Android հավելվածի միջոցով կառավարելու համար:

Այսպիսի նախագծեր ստեղծելու համար մեզ անհրաժեշտ են.

• - PCB- ն, որը մենք պատվիրել ենք JLCPCB- ից
• - 12 սերվո շարժիչներ, ինչպես հիշում եք 3 սերվո յուրաքանչյուր ոտքի համար.
• - Մեկ Arduino Nano ՝
• - HC-06 Bluetooth մոդուլ ՝
• - Մեկ OLED էկրան ՝
• - 5 մմ RGB LED- ներ ՝
• - Որոշ վերնագրերի միացումներ ՝
• - Եվ ռոբոտի մարմինը հանգստացնում է, որ դուք պետք է դրանք տպեք ՝ օգտագործելով 3D տպիչ

Քայլ 5: Ռոբոտների հավաքում

Այժմ մենք պատրաստ ենք PCB- ն և բոլոր բաղադրիչները շատ լավ եռակցված են: Դրանից հետո մենք պետք է հավաքենք ռոբոտի մարմինը, ընթացակարգը այնքան հեշտ է, այնպես որ պարզապես հետևեք իմ ցուցադրած քայլերին, մենք պետք է նախ պատրաստենք յուրաքանչյուր ոտքը կողքից և պատրաստենք մեկ լուսարձակի համար մենք պետք է երկու servo շարժիչ հոդերի համար և Coxa, Femur և Tibia տպված մասերը այս փոքրիկ կցորդ մասով:

Ռոբոտի Body կտորների մասին կարող եք ներբեռնել դրա STL ֆայլերը այստեղից:

Սկսած առաջին սերվոյից, տեղադրեք այն վարդակի մեջ և պահեք պտուտակներով, որից հետո պտտեք սերվերը 180 ° -ով ՝ առանց ամրացումների պտուտակը տեղադրելու և անցեք հաջորդ հատվածին, որը Femur- ն է այն կապելու տիբիային: օգտագործելով առաջին servo համատեղ կացինն ու ամրացման կտորը: Ոտքը լրացնելու վերջին քայլը երկրորդ հոդի տեղադրումն է: Ես նկատի ունեմ երկրորդ սերվոն, որը կպահի ոտքի երրորդ մասը, որը Coxa կտորն է:

Այժմ կրկնեք նույնը բոլոր ոտքերի համար, որպեսզի պատրաստեք չորս ոտքերը: Դրանից հետո վերցրեք վերին շասսին և տեղադրեք մնացած սերվերը վարդակների մեջ, ապա միացրեք յուրաքանչյուր ոտքը համապատասխան սերվոյին: Կա միայն մեկ վերջին տպագիր մաս, որը ռոբոտի ներքևի շասսին է, որտեղ մենք կտեղադրենք մեր տպատախտակը

Քայլ 6: Android հավելված:

Անդրոիդի մասին խոսելը թույլ է տալիս

միացեք ձեր ռոբոտին Bluetooth- ի միջոցով և կատարեք առաջ և հետընթաց շարժումներ և ձախ աջ շրջադարձեր, այն թույլ է տալիս նաև իրական ժամանակում վերահսկել ռոբոտի թեթև գույնը ՝ ընտրելով այս գույնի անիվից ցանկալի գույնը:

Android հավելվածը կարող եք անվճար ներբեռնել այս հղումից ՝ այստեղ

Քայլ 7. Arduino ծածկագիրը և թեստի վավերացումը

Այժմ մենք ունենք ռոբոտը գրեթե պատրաստ աշխատելու համար, բայց մենք պետք է նախ տեղադրենք հոդերի անկյունները, այնպես որ վերբեռնեք կարգաբերման կոդը, որը թույլ է տալիս յուրաքանչյուր սերվո դնել ճիշտ դիրքում ՝ սերվոները 90 աստիճանով ամրացնելով, մի մոռացեք միացնել 7 Վ -ը: DC մարտկոց ՝ ռոբոտին գործարկելու համար:

Հաջորդը մենք պետք է վերբեռնենք ռոբոտը Android հավելվածի միջոցով կառավարելու հիմնական ծրագիրը: Երկու ծրագրերն էլ կարող եք ներբեռնել հետևյալ հղումներից.

- Սանդղակի սերվո կոդ. Ներբեռնման հղում- Սարդ ռոբոտի հիմնական ծրագիր. Ներբեռնման հղում

Կոդը վերբեռնելուց հետո ես միացրել եմ OLED էկրանը, որպեսզի ցուցադրեմ Cozmo ռոբոտի ժպիտները, որոնք ես պատրաստել եմ հիմնական կոդի մեջ:

Ինչպես տեսնում եք վերևի նկարներում գտնվող տղաներին, ռոբոտը հետևում է իմ սմարթֆոնից ուղարկված բոլոր հրահանգներին և դեռ մի քանի այլ կատարելագործումների, որպեսզի այն ավելի կարագ պատրաստի: