GorillaBot 3D vytištěný čtyřnásobný robot Arduino Autonomous Sprint: 9 kroků (s obrázky)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-13 06:57

V Toulouse (Francie) se každoročně koná závod Toulouse Robot Race #TRR2021

Závod se skládá z 10metrového autonomního sprintu pro dvounohé a čtyřnásobné roboty.

Současný rekord, který sbírám pro čtyřnožce, je 42 sekund na 10metrový sprint.

S ohledem na to jsem musel vymyslet plán konstrukce robota, o kterém jsem si myslel, že by ho mohl porazit, abych se stal novým úřadujícím šampionem !!!

Hledá trochu inspirace od kolegy, člena „Instructables“„jegatheesan.soundarapandian“a loňského vítěze závodu Toulouse Robot Race „Oracid 1“, kteří oba rádi navrhují a sdílejí návody, jak stavět čtyřnožce. Začal jsem v podstatě kopírovat design a trochu ho zvětšit!

Konstrukce je založena na pětibodovém spojovacím mechanismu pro každou nohu 2 serva napájí každou nohu celkem 8 serv.

Pravidla říkají, že kromě startovního signálu musí celý závod provádět robot samostatně, takže jsem musel vymyslet systém s nízkou hmotností, který by v tomto případě udržoval robota na trati. Použil jsem magnetometr QMC5883L (digitální kompas), takže mohlo by to zůstat věrné své orientaci, ultrazvukový senzor HC-SR04 pro případ, že by se robot opravdu zpackal a začal narážet na zeď pod úhlem 90 stupňů a já jsem právě v kódu použil počitadlo kroků, abych mu řekl, kolik kroků má udělat na 10 metrů.

Pokud vás zajímá stavba tohoto robota, nebojte se, že má tato opice všechno promyšlené!

100% podpora zdarma 3D tisknutelné tělo:

Vše kromě elektroniky a šroubů k připevnění elektroniky lze tisknout 3D, používají se stejné stejné malé šrouby s křížovou hlavou, k sestavení robota budete potřebovat pouze malý křížový šroubovák

Snadná elektronika typu plug and play:

není nutné žádné složité pájení

Přiměřená doba tisku:

Může vypadat velký a impozantní, ale je to jen 15hodinový tisk (pro některé ano dlouho: D)

Rozumné požadavky na objem sestavení:

Lze jej vytisknout na relativně malé tiskárně, která vyžaduje objem sestavení pouze D: 150 mm x Š: 150 mm x V: 25 mm

Celkové náklady na robota:

Samotný robot stojí kolem 75 $ na stavbu nabíječky

Pokud chcete stejné nastavení jako já, je vyžadován 3D vytištěný ovladač (volitelný).

VAROVÁNÍ:

Napájecí zdroj 5V 3A, který jsem použil, není nejlepším řešením, protože tento robot může chodit všech 8 serva musí běžet současně, a proto odebírají hodně proudu, nebojte se, robot se nespálil nebo co ale počítejte s tím, že se výkonový tranzistor trochu zahřeje. Nedoporučoval bych používat robota déle než 2 minuty v době, kdy jej necháte mezi běhy vychladnout, aby nedošlo k nežádoucímu poškození Servo štítu.

Pokud někdo z vás má řešení tohoto problému, váš příspěvek by byl velmi oceněn!

Zásoby

DODÁVKY PRO ROBOTA:

• 8x analogové 180 stupňové servo Tower Pro MG90S (Aliexpress/Amazon)
• 1x Sunfounder Wireless Servo Control Board (Sunfounder Store/ RobotShop)
• 1x Arduino NANO (Aliexpress/Amazon)
• 1x Modul transceiveru NRF24L01 (Toto nepotřebujete, pokud nepoužíváte ovladač) (Aliexpress/Amazon)
• 1x magnetometr (digitální kompas) QMC5883L GY-273 (Aliexpress/Amazon)
• 1x ultrazvukový senzor HC-SR04 (Aliexpress/Amazon)
• 2x Li-ion baterie 18650 3,7 V (Aliexpress/Amazon)
• 1x 18650 duální držák baterie s vypínačem (Aliexpress/Amazon)
• 1x nabíječka Li-ion baterie 18650 (Aliexpress/Amazon)
• 4x propojovací kabel dupont samice - samice 10 cm dlouhý (Aliexpress/Amazon)
• 4x propojovací propojovací kabel dupont 20 mm dlouhý (Aliexpress/Amazon)
• 10x šrouby 2 mm x 8 mm (stejné jako šrouby v balení serva) (Aliexpress/Amazon)

OVLADAČ:

K ručnímu ovládání tohoto robota budete potřebovat 3D vytištěný ovladač Arduino (odkaz zde)

Robot může být také čistě autonomní, takže ovladač není povinný.

PLASTY:

Díly lze potisknout v PLA nebo PETG nebo ABS.

!! Vezměte prosím na vědomí, že 500g cívka je více než dost na vytištění 1 robota !!

3D TISKÁRNA:

Minimální požadovaná stavební platforma: D150 mm x Š150 mm x H25 mm

Postačí jakákoli 3D tiskárna. Osobně jsem díly vytiskl na Creality Ender 3, což je nízkonákladová 3D tiskárna pod 200 $. Výtisky se ukázaly perfektně.

Krok 1: 3D tisk součástí

Takže teď je čas na tisk … Ano!

Pečlivě jsem navrhl všechny díly pro 3D tisk bez jakýchkoli podpůrných materiálů potřebných při tisku.

Všechny díly jsou k dispozici ke stažení na webuiversiverse (odkaz zde)

Všechny díly byly testovaně vytištěny na Creality Ender 3

• Materiál: PETG
• Výška vrstvy: 0,3 mm
• Výplň: 15%
• Průměr trysky: 0,4 mm

Seznam dílů je následující:

• 1x ZÁKLADNÍ ELEKTRONIKA
• 1x ZÁKLADNÍ ZPĚT
• 1x ZÁKLADNÍ PŘED
• 8x KRUHOVÝ PIN L1
• 4x KRUHOVÝ PIN L2
• 4x KRUHOVÝ PIN L3
• 4x KRUHOVÝ PIN L4
• 8x SÉRUM NA stehno
• 8x stehno
• 8x CALF EXT
• 8x CALF INT
• 8x STOPA
• 4x ČTVERCOVÝ KLIP
• 44x KRUHOVÝ KLIP

Soubory jsou k dispozici jako jednotlivé části a skupinové části.

Pro rychlý tisk jednoduše vytiskněte každý jeden soubor GROUP.stl jednou.

Krok 2: Sestavení těla GorillaBot

Všechny montážní pokyny jsou uvedeny ve výše uvedeném montážním videu:

1. Umístěte KRUHOVÝ PIN L1 do otvoru v levém předním levém držáku serva
2. Protáhněte kabel jednoho ze serva MG90S otvorem v levém předním levém držáku serva
3. Nasaďte servo MG90S na místo
4. Zajistěte servo MG90S na místě pomocí 2 šroubů (neutahujte příliš, mohlo by dojít k poškození BASE)
5. Stejný postup opakujte pro držáky servo BASE FRONT vzadu vlevo, vpředu vpravo a vzadu vpravo
6. Stejný postup opakujte pro držáky servo BASE BACK vpředu vlevo, vzadu vlevo, vpředu vpravo a vzadu vpravo
7. Zajistěte držák baterie k BASE ELECTRONICS pomocí 2 šroubů šikmo nebo 4 šroubů
8. Zajistěte desku bezdrátového servopohonu k BASE ELECTRONICS 2 šrouby šikmo nebo 4 šrouby
9. Připněte transceiver Arduino nano a NRF24L01 k bezdrátové řídicí desce serv
10. Zasuňte BASE FRONT na BASE ELECTRONICS přes 2 čtvercové otvory USB port směřující dozadu
11. Zajistěte na místě pomocí 2 ČTVERCOVÝCH KLIPŮ
12. Zasuňte BASE BACK na BASE ELECTRONICS přes 2 čtvercové otvory USB portem obrácenými dozadu
13. Zajistěte na místě pomocí 2 ČTVERCOVÝCH KLIPŮ
14. Připevněte magnetometr k BASE FRONT pomocí 2 šroubů
15. Připevněte ultrazvukový senzor na BASE FRONT
16. Veďte kabely serva směrem k bezdrátové řídicí desce serva, jak je znázorněno na obrázku

Krok 3: Zapojení elektroniky

Všechna připojení jsou znázorněna na obrázku výše:

1. Připojte 4 20cm dupontovací kabely k bezdrátovým servopohonům Ultrazvukové kolíky
2. Druhý konec 4 kabelů zapojte do ultrazvukového senzoru (ujistěte se, že jsou ve správném směru)
3. Připojte 4 10cm dupontové kabely k kolíkům magnetometru bezdrátových servopohonů
4. Druhý konec 4 kabelů zapojte do magnetometru (ujistěte se, že jsou ve správném směru)
5. Připojte všechna serva k jejich vyhrazeným pinům na desce bezdrátového ovládání serv
6. Přišroubujte vodiče VIN a GND baterie k desce bezdrátového servopohonu, abyste zajistili správnou polaritu

Krok 4: Sestavení nohou GorillaBot

Všechny kroky montáže jsou zobrazeny ve videu o montáži výše:

1. Posuňte 1 NOHU přes 1 OKRUHOVÝ PIN L4
2. Silnější konec 1 CALF EXT nasuňte přes OKRUH L4 vyčnívající stranou směrem od chodidla
3. Posuňte 2 CALF INT přes OKRUHOVÝ PIN L4
4. Silnější konec 1 CALF EXT nasuňte přes OKRUH L4 vyčnívající stranou směrem k noze
5. Posuňte 1 NOHU přes OKRUHOVÝ PIN L4
6. Zajistěte na místě pomocí 3 OKRUHOVÝCH KLIPŮ
7. Protáhněte 1 KRUHOVÝ PIN L3 skrz 1 sestaveného CALF EXT
8. Nasuňte 1 SÉRU KŮŽE přes OKRUH L3 vyčnívající stranou směrem k CALF EXT
9. Posuňte 1 THIGH přes OKRUHOVÝ PIN L3
10. Zasuňte KRUHOVÝ PIN L3 skrz ostatní sestavené CALF EXT
11. Zajistěte na místě pomocí 3 OKRUHOVÝCH KLIPŮ
12. Nasuňte 1 SÉRU KŮŽE přes 1 OKRUH PIN L2 vyčnívající stranou směrem k hlavě OKRUHU L2
13. Protáhněte KRUHOVÝ PIN L2 oběma smontovanými TĚLESY
14. Posuňte 1 THIGH přes OKRUHOVÝ PIN L2
15. Zajistěte na místě pomocí 3 OKRUHOVÝCH KLIPŮ
16. Zopakujte všechny postupy pro zbývající 3 nohy s tím, že když jsou nohy sestaveny k robotu, čepy směřují ven a CALF EXTS jsou před CALF INTS, takže sestava bude stejná zepředu dozadu, ale symetrická zleva doprava.

Krok 5: Instalace Arduina

GorillaBot ke své funkci používá programování v C ++. Abychom mohli nahrávat programy do GorillaBot, budeme používat Arduino IDE spolu s několika dalšími knihovnami, které je třeba do Arduino IDE nainstalovat.

Nainstalujte si Arduino IDE do počítače: Arduino IDE (odkaz zde)

Chcete -li nainstalovat knihovny do Arduino IDE, musíte u všech knihoven v níže uvedených odkazech provést následující

1. Klikněte na níže uvedené odkazy (tím se dostanete na stránku GitHub knihoven)
2. Klikněte na zelené tlačítko s kódem
3. Klikněte na stáhnout ZIP (stahování by mělo začít ve vašem webovém prohlížeči)
4. Otevřete složku stažené knihovny
5. Rozbalte staženou složku knihovny
6. Zkopírujte složku rozbalené knihovny
7. Vložte rozbalenou složku knihovny do složky knihovny Arduino (C: / Documents / Arduino / libraries)

Knihovny:

• Knihovna Varspeedservo (odkaz zde)
• Knihovna QMC5883L (odkaz zde)
• Knihovna RF24 (odkaz zde)

A tady to máme, měli byste být všichni připraveni jít Abyste se ujistili, že jste správně nastavili Arduino IDE, postupujte podle následujících kroků

1. Níže si stáhněte požadovaný Arduino kód (GorillaBot Controller & Autonomous.ino)
2. Otevřete jej v Arduino IDE
3. Vyberte nástroje:
4. Vybrat radu:
5. Vyberte Arduino Nano
6. Vyberte nástroje:
7. Vyberte procesor:
8. Vyberte ATmega328p nebo ATmega328p (starý bootloader) podle toho, jaké Arduino nano jste zakoupili
9. Klikněte na tlačítko Ověřit (tlačítko Tick) v levém horním rohu Arduino IDE

Pokud vše půjde dobře, v dolní části by se vám měla zobrazit zpráva Hotovo kompilace.

Krok 6: Nahrání kódu

Nyní je čas nahrát kód do mozku GorillaBot Arduino Nano.

1. Připojte Arduino Nano k počítači pomocí kabelu USB
2. Klikněte na tlačítko pro odeslání (tlačítko se šipkou doprava)

Pokud vše půjde dobře, v dolní části by se vám měla zobrazit zpráva Hotovo nahrávání.

Krok 7: Kalibrace serva

Abychom správně sestavili nohy, musíme servo uvést do výchozí polohy.

1. Vložte 2 Li-ion baterie do držáku baterií
2. Zapněte robota a počkejte 5 sekund, než se serva dostanou do výchozí polohy
3. Vypněte robota

Krok 8: Sestavení nohou k tělu

Připojení nohou k servu je velmi jednoduché, stačí si pamatovat, že CALF EXT mají být umístěny před CALF INT během montáže hlav kolíků směrem ven.

1. Nasuňte stehno na straně CALF EXT jedné z nohou přes KRUHOVÝ PIN L1 na předním předním levém držáku serva
2. Zajistěte na místě pomocí 1 OKRUHU
3. Nasuňte SILO THIGH SERVO na straně CALF EXT téže nohy přes servo hlavu na předním levém předním držáku serva (Ujistěte se, že THIGH SERVO svírá s tělem úhel 90 stupňů)
4. Zajistěte THIGH SERVO na místě pod úhlem 90 stupňů k tělu pomocí jednoramenného servo houkačky a malého servo šroubu
5. Stejný postup opakujte u levého předního zadního držáku serva se zbývajícími SILNÝMI A SILNÝMI SERVO této nohy
6. Opakujte všechny předchozí postupy pro zbývající 3 nohy

Krok 9: Připraven na závod !

Takže to je vše, měli byste být připraveni jít !!!

Manuální režim:

• Zapněte robot a ovladač a pomocí joysticku nahoru a dolů doleva a doprava zkontrolujte, zda robot správně chodí.
• Stiskněte tlačítko dolů a robot by měl provést malý tanec

Pokud vše funguje dobře, jsou serva dobře kalibrována a nyní můžete vyzkoušet autonomní režim.

Autonomní režim

Režim Autonomous Sprint využívá magnetometr k udržení robota v chodu ve stálém směru po dobu 2,5 metru. Pomocí ovladače můžete naprogramovat požadovanou polohu a požadovaný úhel korekce

1. Zapněte robot a ovladač
2. Pohybujte robotem ve všech směrech a kalibrujte magnetometr po dobu 5 sekund
3. Umístěte robota na zem do požadované polohy, do které chcete, aby šel
4. Stisknutím tlačítka nahoru si tento nadpis uložíte do paměti
5. Otočte robota o 30-45 stupňů vlevo od požadovaného záhlaví
6. Stisknutím levého tlačítka si tuto pozici uložíte do paměti
7. Otočte robota o 30-45 stupňů doprava od požadovaného směru
8. Stisknutím pravého tlačítka si tuto pozici uložíte do paměti
9. Umístěte robota zpět do požadovaného směru
10. Robot spustíte stisknutím tlačítka joysticku

Robot poběží konstantním směrem po dobu 2,5 metru, pak přestane sedět a tančí vítězný tanec.

Můj robot zvládl 2,5 metru za 7,5 sekundy.

Což mi dává teoretický čas 10 metrů za 30 sekund, což snad bude stačit na to, abych se dobře pobavil na závodě robotů v Toulouse

Přeji hodně štěstí a pro ty z vás, kteří se rozhodnou postavit tohoto robota, rád slyším vaši zpětnou vazbu a potenciální vylepšení, která by podle vás mohla být provedena !!!

Druhý v soutěži robotů