Ստվարաթղթե սարդ (DIY Quadruped) ՝ 13 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:51

Կրկին բարև և բարի գալուստ իմ նոր նախագիծ:

Այս խրատական ուսուցման մեջ ես փորձել եմ բոլորի համար հասանելի նյութերից պատրաստված պարզ Չորանի: Ես գիտեմ, որ գեղեցիկ տեսք ունենալու համար անհրաժեշտ է 3D տպիչ և գուցե CNC, բայց ոչ բոլորն ունեն այս շքեղ սարքերից մեկը, ուստի ես փորձեցի ցույց տալ, որ պարզ նյութով դուք դեռ կարող եք ինչ -որ գեղեցիկ իրեր կառուցել:

Այսպիսով, ինչպես արդեն նշվեց, մենք կփորձենք կառուցել Չորքոտանի: Չորքոտանի շրջանակը պատրաստված կլինի պարզապես ծալքավոր խավաքարտից, որը ներառում է չորս ոտքերի յուրաքանչյուրի շրջանակը, ազդրը և սրունքը:

Քայլ 1: Ինչու՞ է քառատողը և ինչպես է այն աշխատում:

Պետք է ասեմ, որ ռոբոտները զվարճալի են և հետաքրքիր: Ես նախկինում երբեք ոտքով ռոբոտ չեմ կառուցել, ուստի մտածեցի, որ պետք է փորձեմ:

Ես որոշեցի չորքոտանի կառուցել առաջին հերթին, քանի որ ես չունեի բավարար սերվոսներ վեցանկյունի համար: Ես պատկերացրել եմ, որ եթե կարողանաս քառապատիկ կառուցել, ապա վեցանկյուն կառուցելը պարզապես մեկ քայլ առաջ կլինի: Քանի որ սա իմ այս տեսակի առաջին նախագիծն է, ես հստակ չգիտեի, թե ինչ սպասել, այնպես որ ես կարծում էի, որ 4 ոտքերը ավելի հեշտ կլինեն, քան 6 -ը, բայց ինչպես հետագայում պարզեցի, դա միշտ չէ, որ ճիշտ է:

Չորս ոտքը ունենալով ընդամենը 4 ոտք ՝ ոտքերից մեկը բարձրացնելուց հետո վայր չընկնելը, ռոբոտի ծանրության կենտրոնը պետք է տեղաշարժվի մյուս երեք ոտքերի ծայրերի միջև ստեղծված եռանկյունու ներսում:

Այս գործընթացի շատ գեղեցիկ նկարագրությունը կարող եք գտնել այստեղ ՝

Չորքոտանի յուրաքանչյուր ոտք ունի 3 հոդ, որը վերահսկում է ոտքի ծայրը տարածության մեջ: Այսպիսով, հոդերը կլինեն.

- Coxa servo - շրջանակի և ազդրոսկրի միջև

- Femur servo - վերահսկում է ոտքի ազդրը

- Tibia servo - ազդրոսկրի և տիբիայի վերահսկող հատվածի միջև

Յուրաքանչյուր սերվոյի անկյունը ոտքի ծայրին անհրաժեշտ տեղակայման համար մենք կօգտագործենք հակադարձ կինեմատիկա կոչվող մի բան: Այս մասին ինտերնետում կարող եք գտնել բազմաթիվ փաստաթղթեր և ինչպես հաշվարկել սերվերի անկյունները ոտքի ծայրերի տարբեր տեղակայման համար: Բայց իմ դեպքում ես պարզապես վերցրեցի RegisHsu- ի ստեղծած Arduino ծածկագիրը (դուք կարող եք գտնել նրա մանրամասն չորքոտանի հրահանգը, եթե որոնում կատարեք) և ես փոխեցի ռոբոտի և ռոբոտի ոտքերի չափսերը `համապատասխանելով իմ ռոբոտին և նաև փոխեցի ռոբոտին կառավարելու հեռակառավարման ծրագիր և վերջ:

Քայլ 2. Ինչու՞ օգտագործել ծալքավոր խավաքարտ շրջանակի և ոտքերի համար:

Նախևառաջ այն լայնորեն տարածված է, այն կարող եք գտնել ցանկացած վայրում, և եթե ցանկանում եք գնել, ապա այն շատ էժան է: Corալքավոր ստվարաթուղթը կոշտ, ամուր և թեթև նյութ է, որը բաղկացած է շագանակագույն թղթի երեք շերտից և փաթեթավորման տուփերի մեծ մասը պատրաստված են դրանից: Այսպիսով, շատ հեշտ է գտնել մի քանիսը:

Իմ դեպքում ես օգտագործեցի կոշիկի տուփ, որը ես կտրել էի և դրանից շրջանակ էի պատրաստում: Տուփը, որն ինձ տրամադրել էր տուփը, 2 մմ հաստություն ուներ, ուստի այն շատ բարակ է: Այսպիսով, շրջանակի յուրաքանչյուր մասի համար ես ստիպված էի կտրել երեք նույնական մասեր և դրանք սոսնձել կրկնակի ժապավենի սկոտչով: Փաստորեն, մենք պետք է պատրաստենք 3 շրջանակ, որպեսզի վերջում ունենանք 6 մմ հաստությամբ տուփ:

Քայլ 3: Պահանջվող մաս

Չորքոտանի համար պահանջվող էլեկտրոնային մասեր.

- Arduino Nano միկրոկառավարիչ;

- Deek Robot Nano V03 Shield - էական չէ, բայց դա շատ ավելի հեշտ կդարձնի բոլոր սերվերի կապը Nano Board- ին:

- 12 հատ Tower Pro Micro Servo 9g SG90 - 4 ոտք ՝ 3 -ական հոդով;

- LED - լույսի համար (ես օգտագործել եմ հին այրված գույնի սենսոր)

- 1 x NRF24L01 հաղորդիչ

Հեռակառավարիչի համար պահանջվող էլեկտրոնային մասեր

- Arduino Uno միկրոկառավարիչ;

- 1 x NRF24L01 հաղորդիչ;

- oyոյստիկ;

- LED;

- Տարբեր դիմադրիչներ;

- սեղմել կոճակը;

- որոշ jumper լարեր;

Շրջանակի համար.

- Corալքավոր ստվարաթղթե թերթ

- Դանակ

- Պտուտակային վարորդներ

- Կրկնակի ժապավենային սկոտչ

- Եռանկյուններ

- Քանոն

- Մատիտ

Այսպիսով, եկեք սկսենք կառուցել:

Քայլ 4. Servos- ի կարգավորում 90 աստիճանի վրա

Շրջանակի կառուցումը սկսելուց առաջ ես ստիպված էի բոլոր սերիաները կենտրոնացնել 90 աստիճանի վրա, որպեսզի ավելի հեշտ լինի դրանք հետագայում դնելը, երբ շրջանակը պատրաստ լինի: Այսպիսով, ես չորեքթաթի համար նախատեսված Արդուինո Նանոն նախ կցեցի Նանոյի վահանին, իսկ բոլոր սերվոները ՝ վահանին: Այնուհետև մնում է միայն վերբեռնել ծածկագիրը, և բոլոր սպասարկիչները կկենտրոնացվեն 90 աստիճանի դիրքերի վրա:

Կոդը կարելի է գտնել հրահանգվողի վերջին քայլում:

Քայլ 5: Շրջանակի ստեղծում

Ինչպես արդեն նշվեց, շրջանակը կառուցված է ծալքավոր տուփից, որը տրամադրված է կոշիկի տուփից: Շրջանակի կաղապարը կարող եք գտնել կից նկարներում ՝ շրջանակի չափսերի հետ միասին:

Սկզբում կտրեցի ստվարաթղթե տուփի կողմերը ՝ շրջանակը պատրաստելու համար: Ես ձեռք եմ բերել երեք լավ կտոր, որոնց համար հաշվի եմ առել ծալքավոր շերտի կողմնորոշումը, որպեսզի 2 կտոր ունենա ուղղահայաց բջիջով ծալքավոր շերտ և մեկը ՝ հորիզոնական:

Երբ ստվարաթուղթը պատրաստ էր, ես գծում եմ շրջանակի ձևանմուշը տուփի թերթիկի վրա, որն ունի ուղղահայաց ծալքավոր միջավայր: Ավելի ամուր, ավելի կոշտ կառուցվածք ձեռք բերելու համար ես կտրել եմ երեք կտոր, որպեսզի դրանք միասին սոսնձեմ ՝ ճկման դեմ լրացուցիչ ամրության համար: Տուփի վերին և ստորին թերթերն ունեն ուղղահայաց ծալքավոր շերտ, մինչդեռ սենդվացված ստվարաթղթե թերթը կլինի հորիզոնական ծալքավոր շերտ:

Նախքան շրջանակի երեք կտորները սոսնձելը, ես պատրաստեցի servo շարժիչների թևը և գծում եմ յուրաքանչյուր coxa servo շարժիչի դիրքը `ապագա ճիշտ դիրքի համար:

Այժմ, երբ ես գիտեմ, թե որտեղ պետք է տեղադրվեն coxa servos- ն, ես երեք կտորները սոսնձեցի միասին:

Այժմ շրջանակն ավարտված է:

Քայլ 6. Coxa Servos- ի ամրացում շրջանակին

Սերվոները նախ կցելու համար ես նշագծված անցք կատարեցի այնպես, որ servo թևի ամրացման պտուտակն անցնի և ամրացնեմ servo- ն շրջանակին:

Օգտագործելով պտույտները, որոնք տրամադրված են servo շարժիչներից, ես ամրացրել եմ coxa servo շարժիչների թևերը շրջանակին: The coxa- ն ձևավորվում է կրկնակի ժապավենով սոսնձված և ռետինե ժապավենով ամրացված երկու սերվերից: Մեկ servo- ն ուղղված կլինի դեպի ներքև ՝ առանցքը ուղղահայաց դիրքով և կցված կլինի շրջանակին, իսկ մյուսը ՝ հորիզոնական դիրքում, և կցված կլինի ազդրոսկրի ներքին կողմին:

Վերջապես coxa servo- ն շրջանակին ամրացնելու համար ամրացման պտուտակը պտուտակված է:

Քայլ 7: Ֆեմուրի կառուցում

Օգտագործվել է տուփ կտրելու նույն ընթացակարգը: Յուրաքանչյուր ֆեմուր կստեղծվի իրար կպցրած երեք ստվարաթղթե թերթերից: Հորիզոնական ծալքավոր շերտը կցուցադրվի ուղղահայաց ծալքավոր շերտի ստվարաթղթե թերթերի միջև:

Քայլ 8: Տիբիայի կառուցում

Տիբիայի համար ես կտրեցի երեք կաղապար յուրաքանչյուր սրունքի համար, բայց այս անգամ ծալքավոր շերտի կողմնորոշումը ուղղահայաց էր, որպեսզի ավելի երկար երկայնական ամրություն հաղորդվեր տիբիային:

Երեք կաղապարները կտրվելուց հետո ես դրանք սոսնձեցի ՝ դարձնելով նաև ծղոտի սերվոյի տեղավորումը:

Ես servo- ն ամրացրել եմ տիբիայի մեջ, և servo- ի թևը ամրացվել է servo- ին `ամրացնող պտուտակով` ազդրոսկրի մեջ կատարված անցքի միջոցով, որպեսզի ազդրը կապվի տիբիայի հետ:

Քայլ 9: Բոլորը միասին դնելը

Այժմ, երբ շրջանակի և ոտքերի բոլոր մասերը ստեղծվել են, ես դրանք բոլորը միացրել եմ այնպես, որ հավաքը սկսեց նմանվել չորքոտանի:

Քայլ 10: Էլեկտրոնիկայի տեղադրում և միացումների կարգավորում

Սկզբում Arduino Nano- ն և Deek Robot Shield- ի հետ միասին պետք է տեղավորվեն շրջանակի վրա: Դրա համար ես վերցրեցի վահանը և 4 անցքով շրջանակը ցատկեցի, որպեսզի Deek Robot Shield- ը ամրացնեմ շրջանակին ՝ օգտագործելով 4 պտուտակ և ընկույզ:

Հիմա «ուղեղը կցված է մարմնին»: D Հաջորդը ես բոլոր սերվոները միացրեցի Deek Nano Shield- ին:

Սպասարկողների միացումը շատ հեշտ է, քանի որ վահանը հատուկ կառուցել է երեք կապում (Signal, VCC, GND) յուրաքանչյուր Arduino Nano թվային և անալոգային քորոցի համար ՝ թույլ տալով միկրո սերվերի կատարյալ և հեշտ միացում: Սովորաբար մեզ Arduino- ով սերվոներ վարելու համար մեզ անհրաժեշտ է վարորդի վարորդ, քանի որ այն ի վիճակի չէ հաղթահարել շարժիչների պահանջած ուժեղացուցիչները, բայց իմ դեպքում դա վավեր չէ, քանի որ 9 գ միկրո սերվերը բավական փոքր են Arduino Nano- ի համար դրանք կառավարելու համար:

Ոտքերի սպասարկիչները միացված կլինեն հետևյալ կերպ.

Ոտք 1: (Առաջ ձախ ոտք)

Coxa - Arduino Nano թվային կապ 4

Femur - Arduino Nano թվային կապ 2

Տիբիա - Arduino Nano թվային փին 3

Ոտք 2: (Հետևի ձախ ոտք)

Coxa - Arduino Nano անալոգային Pin A3

Ֆեմուր - Arduino Nano անալոգային քորոց A5

Տիբիա - Arduino Nano անալոգային քորոց A4

Ոտք 3: (Առջևի աջ ոտք)

Coxa - Arduino Nano անալոգային քորոց 10

Ֆեմուր - Arduino Nano անալոգային քորոց 8

Տիբիա - Arduino Nano անալոգային քորոց 9

Ոտք 4: (Հետևի աջ ոտք)

Coxa - Arduino Nano թվային Pin A1

Ֆեմուր - Arduino Nano թվային Pin A0

Տիբիա - Arduino Nano թվային Pin A2

LED- ի միացում լուսային էֆեկտի համար

Մտածեցի, որ լավ կլինի քառաթևի վրա լույս դնել, այնպես որ ես ունեմ և հին գույնի տվիչ, որն այլևս չի աշխատում (ինձ հաջողվեց այրել այն: D), բայց LED- ները դեռ աշխատում են, քանի որ դրանք չորս LED են մի փոքր տախտակ և դրանք շատ պայծառ են: Ես որոշեցի օգտագործել գույնի ցուցիչը `քառապատիկին թեթև էֆեկտ տալու համար: Չորս լինելով ՝ այն մի փոքր ավելի մոտ է թվում սարդին:

Այսպիսով, ես միացրել եմ գունային տվիչի VCC- ն Arduino Nano Pin D5- ին և սենսորի GND- ը Arduino Nano- ի GND- ին: Քանի որ փոքր տախտակի վրա արդեն կան որոշ դիմադրիչներ, որոնք օգտագործվում են LED- ի համար, ես կարիք չունեի LED- ով շարքով այլ դիմադրություն դնելու: Մնացած բոլոր կապումներն այլևս չեն օգտագործվի, քանի որ սենսորը այրվել է, և ես օգտագործում եմ LED- ները փոքր տախտակից:

Միացումներ NRF24L01 մոդուլի համար:

- Մոդուլի GND- ն անցնում է Arduino Nano Shield- ի GND- ին

- ՀՎԿ -ն անցնում է Arduino Nano 3V3 քորոցին: Carefulգույշ եղեք, որպեսզի VCC- ն չմիացնեք տախտակի 5V- ին, քանի որ վտանգում եք ոչնչացնել NRF24L01 մոդուլը

- CSN կապը գնում է Arduino Nano D7;

- CE քորոցը գնում է Arduino Nano D6;

- SCK քորոցը գնում է Arduino Nano D13;

- MOSI քորոցը գնում է Arduino Nano D11;

- MISO քորոցը գնում է Arduino Nano D12;

- IRQ կապը միացված չէ: Carefulգույշ եղեք, եթե օգտագործում եք Arduino Nano- ից կամ Arduino Uno- ից այլ տախտակ, SCK, MOSI և MISO կապումներն այլ կլինեն:

- Ձեզ անհրաժեշտ կլինի նաև ներբեռնել RF24 գրադարանը այս մոդուլի համար: Այն կարող եք գտնել հետևյալ կայքում ՝

Որպես սարդի սնուցման սարք ես օգտագործել եմ 5V (1A) պատի ադապտեր: Ես չունեմ որևէ տեսակի մարտկոց, և սա իմ միակ հասանելի պատի ադապտերն էր, որը, կարծում եմ, ավելի լավ կլինի ավելի ուժեղ, քան 2A- ից, բայց ես չունեմ, այնպես որ ստիպված եղա օգտագործել այն մեկը, որն ունեմ. Շատ ավելի լավ կլինի, եթե օգտագործեք li-po մարտկոց, որպեսզի ռոբոտը լինի ազատ, առանց մալուխի կցված:

Գրատախտակին ավելի կայուն սնուցման աղբյուր ունենալու համար ես միացրել եմ 10microF կոնդենսատոր Deek Robot Nano Shield- ի 5V և GND կապերի միջև, որովհետև նկատեցի, որ երբ բոլոր սպասարկուները, որտեղ բեռնված է, Arduino Nano- ն պարզապես կվերագործարկվի, մինչդեռ կոնդենսատորի ավելացումով խնդիրը լուծվեց:

Քայլ 11: Buildingածկույթի կառուցում

Քանի որ ցանկանում էի, որ ծածկը հնարավորինս թեթև լինի, այն պատրաստել եմ միայն 2 մմ ծալքավոր խավաքարտի մեկ շերտից, քանի որ այն ամրացման կարիք չունի, քանի որ ոչ մի բեռ չի ազդի դրա վրա:

Ես կտրել եմ մի տուփ կտորի տեսքով և չափսերով, ինչպես տեսնում եք նկարում, և այն ամրացրել եմ շրջանակին նույն ընկույզներով, որոնք ամրացնում են Arduino Nano Shield- ը շրջանակի տակ: Վերին կողմում երկու կտորները կպչվեն մեկը մյուսի վրա կրկնակի ժապավենով: Ես փորձել եմ բոլոր լարերը փաթաթել ներսում, որպեսզի չորքոտանին հնարավորինս լավ տեսք ունենա:

Այժմ քառատողը պատրաստ է: Եկեք անցնենք հեռակառավարման վահանակին:

Քայլ 12: Հեռակառավարիչ

Հեռակառավարիչի համար ես օգտագործում եմ իմ նախորդ նախագծի Maverick հեռակառավարվող մեքենայի նույն հեռակառավարիչը, միայն ես գծագրեցի այն գրաֆիկը, որն այս նախագծում անհրաժեշտ չէ: Բայց եթե դուք բաց եք թողել այդ կառուցվածքը, ես նորից գրել եմ այստեղ:

Երբ ես վերահսկիչի համար օգտագործում եմ Arduino Uno- ն, Uno- ն մի քանի ռետինե ժապավեններով կցել եմ հացատախտակին, որպեսզի չշարժվեմ:

- Arduino Uno- ն կտրամադրվի 9 Վ մարտկոցով ՝ խցիկի միջոցով;

- Arduino Uno 5V կապում դեպի տախտակի 5V ռելսին;

-Arduino Uno GND կապում դեպի տախտակի GND ռելսին;

NRF24L01 մոդուլ:

- Մոդուլի GND- ն անցնում է տախտակի երկաթուղու GND- ին

- VCC- ն անցնում է Arduino Uno 3V3 փին: Carefulգույշ եղեք, որպեսզի VCC- ն չմիացնեք տախտակի 5V- ին, քանի որ վտանգում եք ոչնչացնել NRF24L01 մոդուլը

- CSN կապը գնում է Arduino Uno D8;

- CE կապը գնում է Arduino Uno D7;

- SCK կապը գնում է Arduino Uno D13;

- MOSI կապը գնում է Arduino Uno D11;

- MISO կապը գնում է Arduino Uno D12;

- IRQ կապը միացված չէ: Carefulգույշ եղեք, եթե օգտագործում եք Arduino Nano- ից կամ Arduino Uno- ից այլ տախտակ, SCK, MOSI և MISO կապումներն այլ կլինեն:

Joystick մոդուլ

- joyոյսթիկի մոդուլը բաղկացած է 2 պոտենցիոմետրից, ուստի այն շատ նման է միացումներին.

- GND կապում տախտակի GND ռելսին;

- VCC կապում դեպի տախտակի 5V ռելսին;

- VRX կապում Arduino Uno A3 կապին;

- VRY կապում Arduino Uno A2 կապում;

LED

- Կարմիր LED- ն միացված կլինի 330Ω ռեզիստորով ՝ Arduino Uno pin D4- ին:

- Կանաչ LED- ն 330Ω ռեզիստորով շարքով միացված կլինի Arduino Uno pin D5- ին;

Հրել կոճակներ

- Մեկ կոճակը կօգտագործվի քառակի լույսը միացնելու և անջատելու համար, իսկ մյուսը չի օգտագործվի.

- LIGHT կոճակը միացված կլինի Arduino Uno- ի D2 կապին: Կոճակը պետք է ներքև քաշվի 1k կամ 10k դիմադրիչով, արժեքը կարևոր չէ:

- Մնացած կոճակը միացված կլինի Arduino Uno- ի D3 կապին: Նույն կոճակը պետք է ներքև քաշվի 1k կամ 10k դիմադրիչով: (այն չի օգտագործվի այս նախագծի համար)

Դա այն է, ինչ մենք այժմ միացրել ենք բոլոր էլեկտրական մասերը:

Քայլ 13: Arduino IDE կոդեր

Այս մասի համար կան մի քանի կոդ, որոնք ես օգտագործել եմ:

Leg_Initialization - օգտագործվում էր սերվոները 90 աստիճանի դիրքով կենտրոնացնելու համար:

Spider_Test - օգտագործվում էր ճիշտ գործառույթները ստուգելու համար ՝ առաջ, ետ, շրջվել

Spider - օգտագործվելու է Spider- ի համար

Spider Remote Controller - օգտագործվելու է Spider Controller- ի համար

Պետք է նշեմ, որ Spider- ի ծածկագիրը հարմարեցվել և փոփոխվել է RegisHsu [DIY] SPIDER ROBOT (QUAD ROBOT, QUADRUPED) ծածկագրից հետո և ահա թե ինչու ես կցանկանայի շնորհակալություն հայտնել RegisHsu- ին իր լավ աշխատանքի համար:

Ամեն ինչ ասված է: Հուսով եմ, որ ձեզ դուր եկավ իմ Սարդը: