Hexapod Jasper the Arduino: 8 Steps (with Pictures)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Datum projektu: listopad 2018

PŘEHLED (JASPER)

Šest nohou, tři servo na nohu, 18 servo pohybových systémů ovládaných Arduino Mega. Serva připojená přes Arduino Mega senzorový štít V2. Komunikace s Hexapodem přes Bluetooth BT12 modul hovořící s Android aplikací na míru. Systém napájen 2 x 18650, 3400mAh a 2 x 2400mA baterií, každý držený suchým zipem pod tělem hexapodu. Přepínač napájení pro systémy Servo a Control je k dispozici, stejně jako zelená kontrolka napájení na hlavě hexapodu. Příkazy se opakují na LCD displej 16x2. Podávání videa, světelný prstenec a vyhýbání se překážkám ultrazvukem jsou umístěny v hlavě.

POZNÁMKA: V zájmu rozumu vřele doporučuji používat kvalitní serva, začal jsem se servy MG995, z nichž 20, z nichž 11 buď shořelo, ztratilo schopnost centrovat nebo jednoduše přestalo fungovat.

www.youtube.com/embed/ejzGMVskKec

Krok 1: ZAŘÍZENÍ

1. 20 x serva DS3218

2. 1x základní sada Hexapod

3. 1x Arduino Mega R3

4. 1x Arduino Mega senzorový štít v2

5. Držák baterie 1 x 2 pozice 18650

6. 2 x dvoupólový vypínač

7. Zelené LED světlo a 220kohm odpor

8. 2 x 6v 2 800 mAh baterie s upevněním na suchý zip

9. 2 x 18650 x 3400mAh baterie

10. 1x modul sonaru HC-SR04

11. 1x Bluetooth modul BT12

12. 1 x vývojová deska Arduino V3 NodeMcu Lua WIFI ESP8266 12E IOT

13. 1 x Arducam Mini Module Camera Shield with OV2640 2 Megapixels Lens

14. 1 x světelný kroužek LCD Pixie Neon 16 LCD

15. 1 x 16x2 řádkový LCD displej s připojeným adaptérem IIC.

16. 1 x 5v napájecí zástrčka pro Arduino Mega

17. 1 x 5v micro USB konektor pro modul NodeMcu.

18. 1 x modul převaděče DC na DC Buck

19. 1 x 70 mm x 120 mm x 39 mm čtvercový černý plastový box (tělo)

20. 1 x 70 mm x 50 mm x 70 mm černý plastový box (hlava)

21. 4 x 40 mm mosazné podpěry M3 plus 4 gumové opěrky

22. Různé propojovací kabely mezi mužem a mužem, pájka, šrouby a šrouby m3 a horké lepidlo

Pohyb nohou pomocí logiky na míru. Pohyb kamery prostřednictvím dvou nezávislých servopohonů, které se vzdávají, dolů, doleva, doprava a vycentrovaného pohybu. Kamera ovládaná připojením WIFI se zobrazuje v zobrazení WebView v aplikaci pro Android.

Krok 2: SERVOS

Každý má maximálně 180 stupňů až

pohyb minimálně 0 stupňů.

Každé servo identifikované kombinací tří čísel, LegCFT; kde C je tělo (COXA), F je stehno (FEMUR) a T je loket (TIBIA), takže 410 by se vztahovalo na čtvrtou nohu a servo Tibia, podobně 411 by odkazovalo na čtvrtou nohu a servo Tibia. Posloupnost číslování by byla 100 až 611. Každá noha serva by měla mít gumovou nohu, která by tlumila náraz a poskytovala lepší přilnavost.

Noha 1: 100, 110, 111 Vpředu

Noha 2: 200, 210, 211 noha2-noha1

Noha 3: 300, 310, 311 noha 4-noha 3

Noha 4: 400, 410, 411 noha 6-noha 5

Noha 5: 500, 510, 511 Zpět

Noha 6: 600, 610, 611

Výchozí poloha pro všechna koaxiální serva je 90 stupňů.

Výchozí poloha pro serva Femur je 90 stupňů, 45 stupňů je klidová poloha.

Výchozí poloha pro servo Tibia pro všechny nohy je 90 stupňů, nohy 1, 3 a 5 používají jako klidovou polohu 175 stupňů a nohy 2, 4 a 6 používají 5 stupňů.

Krk 1: 700 Omezený na 75 až 105 stupňů pro pohyb nahoru a dolů

Krk 2: 800 Omezený na 45 až 135 stupňů pro pohyb doleva a doprava

Pohyb serva je omezen na tři „zápisy“před 10misekundovým zpožděním, než jsou vydány další příkazy „zápisu“. To pomáhá snížit zatížení baterií.

Krok 3: PŘÍKAZY

A = Stop - Postavte se do výchozí polohy.

B = vpřed - walk_forward

C = vzad - chůze_zpět

D = vpravo - odbočit vpravo

E = vlevo - turn_left

F = levý boční pohyb - crab_left

G = pohyb doprava do strany - crab_right

H = zadní_krčení (nohy 1 a 2 maximálně, 3 a 4 nohy v neutrální poloze, nohy 5 a 6 v minimální poloze)

I = Front_crouch (nohy 1 a 2 v minimální poloze, 3 a 4 nohy v neutrální poloze, nohy 5 a 6 v maximální poloze)

J = kamera canterovaná - střed (krk 1 a krk 2 ve střední poloze, výchozí poloha)

K = kamera vlevo - pan_left (krk 1, střední poloha, minimální poloha serva krk 2)

L = kamera vpravo - pan_right (krk 1, střední poloha, maximální poloha serva krk 2)

M = kamera nahoru - pan_up (maximální poloha krku 1, střední poloha krku 2 servo)

N = kamera dole - pan_down (minimální poloha krku 1, střední poloha krku 2 servo)

O = Odpočívá (Hexapod) sedí na podpěrách.

P = vstávání - Hexapod se postaví do výchozí polohy.

Q = Zhasnutá světla

R = Zelené světlo na světelném prstenci Pixie Neon.

S = Červené světlo na světelném prstenci Pixie Neon.

T = modré světlo na světelném prstenci Pixie Neon.

U = Bílé světlo na světelném prstenci Pixie Neon.

V = Přední nohy mávají.

W = Sound Horn.

X = Zametejte hlavu zleva doprava.

Y = Play Tune.

Krok 4: POHYB

Poloha serva Coax je podélná k ose těla, takže přímo vpřed je 0 stupňů a přímo za ním je 180 stupňů. Tento Coax a všechna ostatní serva by však byla omezena na 45 až 135 stupňů.

Pohyby nohou vpřed, vzad, doleva a doprava by byly zahájeny zvednutím nohy pomocí serv Femur a Tibia, následovaným pohybem servopohonu a nakonec spuštěním stejné nohy znovu pomocí serv Femur a Tibia.

Dopředu a dozadu

Chcete -li se pohybovat dopředu nebo dozadu, pracujte ve dvojicích 1 a 2, 3 a 4, 5 a 6. Jednoduchý pohyb vpřed se skládá z nohou 1 a 2, které se pohybují ze své aktuální polohy co nejvíce dopředu, poté nohy 3 a 4, a nakonec 5 a 6 nohou opakují stejnou akci. Poté se všech šest serv Coax přesune z této rozšířené přední polohy zpět do původní výchozí polohy. Rub tohoto procesu se používá k pohybu dozadu. V rámci postupu vpřed bude ultrazvuková jednotka HC_SR04 kontrolovat překážky před sebou a pokud je nalezena, otočte Hexapod náhodně doleva nebo doprava.

Vlevo a vpravo

Pro pohyb levé nebo pravé nohy pracujte společně, ale v opačných směrech. Například při otočení pravé nohy 1 se pohybuje z aktuální polohy zpět do polohy 135 stupňů, zatímco noha 2 se pohybuje dopředu do polohy 45 stupňů. To se opakuje pro páry nohou 3 a 4 a 5 a 6 nohou. V tomto okamžiku se koaxiální serva přesouvají ze své původní polohy zpět do své nové polohy tak, že se tělo otočí do směru pohybu, tj. že jo. Tento proces pokračuje, dokud není dokončeno požadované otáčení doleva. Reverzní strana tohoto procesu slouží k odbočení doleva, takže noha 1 se pohybuje ze své aktuální polohy dopředu do polohy 45 stupňů, zatímco noha 2 se pohybuje zpět do polohy 135 stupňů.

Vstaňte a odpočívejte

Oba tyto procesy nepoužívají Coax servo žádné z nohou, takže aby se postavilo servo Tibia, pro všechny nohy se pohybuje ze své aktuální polohy na svých maximálních 45 stupňů, zatímco pro odpočinek se stejná serva Femur pohybují na nejnižší poloha, 175 nebo 5 stupňů. Stejný pohyb platí pro serva Tibia, která se pohybují na maximum 45 stupňů, ve stoje, a na minimum, tj. 175 nebo 5 stupňů pro odpočinek.

Skrčte se dopředu a přikrčte dozadu

I zde jsou procesy navzájem zrcadlovými obrazy. Pro přikrčení dopředu jsou nohy 1 a 2 v nejnižší poloze, zatímco nohy 5 a 6 jsou v nejvyšší poloze. V obou případech zaujímají nohy 4 a 5 neutrální polohu, která je v souladu se sadami nohou 1 a 2 a 5 a 6. Pro přikrčení dozadu jsou nohy 1 a 2 ve své nejvyšší poloze, zatímco nohy 5 a 6 jsou v nejnižší poloze.

Krok 5: HLAVNÍ KAMERA/SONAR

Hlava se bude skládat ze čtvercového plastového boxu 38 mm x 38 mm x 38 mm s odnímatelným víkem. Krabice/hlava bude mít omezený vertikální a horizontální pohyb. Pohybu bude dosaženo použitím dvou serv, jednoho připevněného k tělu robota a druhého připevněného k prvnímu tělu serva a jeho paží připevněnou k hlavě. Napájení 7,4 V napájené dvěma bateriemi 18650 bude napájet vývojovou desku Arduino V3 NodeMcu Lua WIFI ESP8266 12E IOT DEVKIT, připevněnou k Arducam Mini Module Camera Shield s objektivem OV2640 2 megapixely. Toto uspořádání umožní robotu detekovat překážky a streamovat živé video prostřednictvím integrovaného Wi-Fi. Sonar využívající HC-SR04 a možné informace o správě světla by proudily zpět do Arduino Mega.

Děkuji Dmainmunovi za článek Arducam Instructables, který mi velmi pomohl v počátečním pochopení toho, jak lze Arducam použít pro streamování videa.

baterie

Bylo rozhodnuto použít dvě sady baterií, jednu pro součásti hlavy a desku Arduino Mega a druhou sadu pro napájení všech serv. První balíček se skládal ze 2 baterií 18650 3400mAh s napájením 7,4 V. Druhé balení sestávalo ze 2 x 6V 2800mAh akumulátorů zapojených paralelně, čímž bylo zajištěno napájení 6,4V, ale se zvýšenou kapacitou 5600mAh připevněnou na spodní straně Hexapodu pomocí suchých zipů.

Krok 6: POHYB NOHY

Zbraně mohou pracovat buď ve dvojicích, nebo jednotlivě. Každá paže se skládá z tělesného kloubu zvaného Coax s pohybem 45 až 135 stupňů, stehenního kloubu zvaného Femur s pohybem 45 až 135 stupňů a nakonec loketního kloubu zvaného Tibia neboli koncový efektor s pohybem 45 až 135 stupňů. Software na míru byl napsán tak, aby zajišťoval pohyb nohou.

Druhy pohybu nohou:

U Coaxu je 45 stupňů otočeno dozadu od hlavy, 90 stupňů je neutrální poloha a 135 stupňů směřuje dopředu.

U stehenní kosti je 45 stupňů nejvyšší poloha od země, 90 stupňů je neutrální poloha a 135 stupňů je nejnižší poloha od země.

Pro Tibii je 45 stupňů nejvzdálenější poloha od těla, 90 stupňů je neutrální poloha a 135 stupňů je nejbližší poloha k tělu.

Předpokládejme, že všechna serva jsou v neutrální poloze, 90 stupňů.

Vpřed: Noha 1 a 2, Femur se zvedne na 135 stupňů, Coax se posune na 45 stupňů, Tibia se posune na 45 stupňů nejdále od těla, Femur se sníží na 45 stupňů. To se opakuje u párů nohou 3 a 4 a u páru nohou 5 a 6. Všech 6 serv Coax se pohybuje od 45 stupňů dozadu do 90 stupňů, neutrální poloha, všech 6 serv Femur se pohybuje od 45 stupňů do 90 stupňů, neutrální poloha. Nakonec se všechna serva Tibia posune ze 45 stupňů na 90 stupňů, neutrální poloha.

Obráceně: Počínaje nohami 5 a 6, poté 3 a 4 a nakonec nohami 1 a 2, jinak je pohyb stejný pro Coax, Femur a Tibia.

Vlevo: Nohy 1, 3 a 5 se pohybují v opačném směru, zatímco nohy 2, 4 a 6 se pohybují dopředu. Pohyb vpřed i vzad odpovídá standardnímu pohybu vpřed i vzad. Chcete -li otočení dokončit všemi šesti koaxiálními servy, posuňte o 45 stupňů, čímž se tělo otočí.

Vpravo: Nohy 2, 4 a 6 se pohybují v opačném směru, zatímco nohy 1, 3 a 5 se pohybují dopředu. Pohyb vpřed i vzad odpovídá standardnímu pohybu vpřed i vzad. Pohyb koaxu je podobný výše, ale v opačném směru.

Zbytek: Všechna serva Coax a Femur jsou v neutrální poloze, všechna serbia Tibia v nejnižší poloze 45 stupňů, efektivně skrčí přední, střední a zadní nohy.

Skrčte se, stojte vpředu: Nohy 1 a 2 v nejvyšší poloze, nohy 3 a 4 v neutrální poloze a nohy 5 a 6 v nejnižší poloze.

Postavte se dozadu, skrčte se dopředu: Nohy 1 a v nejnižší poloze, nohy 3 a 4 v neutrální poloze a nohy 5 a 6 v nejvyšší poloze.

Krab vlevo: Nohy 1 a 5 se zvednou a vyčnívají směrem ven, současně se nohy 2 a 6 zvedají a stahují pod tělem. Když jsou všechny čtyři tyto nohy na zemi, všechny Tibie se vrátí do neutrální polohy. Nakonec nohy 3 a 4 opakují stejný postup.

Krab vpravo: Nohy 2 a 6 se zvednou a vysunou směrem ven, současně se nohy 1 a 5 zvednou a stáhnou pod tělo. Když jsou všechny čtyři tyto nohy na zemi, všechny Tibie se vrátí do neutrální polohy. Nakonec nohy 3 a 4 opakují stejný postup.

Pohyb levé hlavy: krk 1 servo 45 stupňů. Obě serva se vrátí do 90 neutrální polohy.

Pohyb pravé hlavy: krk 1 servo 135 stupňů

Pohyb hlavy nahoru: krk 2 servo 45 stupňů

Pohyb hlavy dolů: krk 2 servo 135 stupňů

Pohyb hlavy: krk 2 se pohybuje od 45 do 135 stupňů

SERVOS

Po počátečním testování byla vyměněna serva MG995 a MG996. Všech 20 serva bylo nahrazeno 20 kg servy DS32228, které poskytly mnohem lepší vystředění a zvýšenou nosnost.

Je důležité důkladně otestovat každé servo pomocí vhodného testovacího programu. Upravil jsem jednoduchý ukázkový program „rozmítání“, aby konkrétně testoval pozice 0, 90 a 180, tato testovací rutina trvala minimálně 5 minut pro každé servo a poté se opakovala o den později.

POZNÁMKA: Použití standardní desky Arduino Uno napájené kabelem USB nemusí poskytovat dostatečné napětí pro provoz určitých serv. Zjistil jsem, že servo 4,85 V přijaté od Uno způsobilo u serv DS3218 nepravidelné chování a zvýšením tohoto napětí na 5,05 V se tento problém vyléčil. Rozhodl jsem se tedy spustit serva na 6v. Nakonec jsem zjistil, že je nutné napětí 6,4 V, protože 6 V způsobovalo nevyrovnané chování serv.

Krok 7: KONSTRUKCE

NOHY

Začalo se rozkládáním dílů stavebnice Hexapod. Všechny kruhové rohy serva vyžadovaly zvětšení rohože na obou koncích stehenní kosti a všech koaxiálních otvorů. Každý servo roh byl připevněn k odpovídajícímu Coaxu a Femuru čtyřmi šrouby a pátým šroubem středem hlavy serva. Všechna těla serva byla připevněna pomocí čtyř šroubů a matic. Servo držák Coax pro každou ze šesti nohou měl ložisko připevněné ke spodní části upevnění pomocí jediného šroubu a matice. Každý držák serva Coax byl připevněn pomocí čtyř šroubů a matic k jeho upevnění serva Femur, přičemž toto upevnění bylo otočeno o 90 stupňů. Hlava serva Femur byla připevněna k jednomu konci femurové paže a druhý konec femuru byl připevněn k servo hlavě Tibia. Šest serv Tibia bylo připevněno k horní části šesti nohou čtyřmi šrouby a maticemi. Každý efektor na koncích nohou byl potažen měkkou gumovou botou, která zajišťovala extra přilnavost. Bylo zjištěno, že dodávaný servo roh je příliš velký na to, aby se dal zafixovat do koaxiálních, stehenních a tibiálních spojů, takže všechny středové otvory byly zvětšeny na 9 mm. Moje poděkování patří „Toglefritz“za instruktáž jeho Capers II ohledně konstrukčních prvků stavebnice Hexapod. Odklonil jsem se však od konstrukce v jedné oblasti, konkrétně uchycení servorohů na oba konce stehenní kosti. Rozhodl jsem se zvětšit středový otvor stehenní kosti, aby jím mohl projít střed servo rohu, což dodá servo houkačce extra sílu, jak to bylo blíže k servu, a tyto dva klouby zažily maximální točivý moment. Každý servo roh byl připevněn k stehenní kosti pomocí dvou samořezných šroubů M2.2, přičemž konce těchto šroubů byly odstraněny a uloženy naplocho. U všech šroubů M3 byl použit těsný zámek.

TĚLO

Tělo se skládá ze dvou desek, z nichž každá má šest otvorů, přičemž každý otvor slouží k připevnění servo houkačky Coax. Na spodní stranu spodní desky byly pomocí suchého zipu připevněny dvě baterie 6V 2800mAh. Byly připevněny čtyři stojany M3, které se táhly těsně za spodní část držáku baterie, z nichž každá měla na spodní straně nasunutou měkkou gumovou botku, což poskytuje stabilní základnu, na kterou může Hexapod spočívat. V horní části spodní desky je připevněn Arduino Mega a jeho kryt senzoru pomocí čtyř 5mm podstavců. Na horní část spodní desky byly připevněny 4 x stojany M3 o výšce 6 cm, které obklopovaly Arduino Mega a poskytovaly podporu pro horní desku. K horní desce byla připojena skříňka 120 mm x 70 mm x 30 mm, v níž bude umístěno první ze serva krku a LCD obrazovka. Druhý 2 poziční držák baterie 2 x 18650 byl připevněn ke spodní straně horní desky k zadní straně desky Arduino Mega směrem k přední části Hexapodu.

Horní deska má šest servorohů, z nichž každý je připevněn čtyřmi šrouby M2.2. Na horní část desky je nainstalován box 70 mm x 120 mm x 30 mm, do kterého je nainstalován 2 poziční držák baterie 18650, dvoupólový spínač, zelená LED a LCD displej IC2 16 x 2. Kromě toho je také nainstalováno první servo na krk, napájecí a datový kabel druhého krku servo prochází otvorem pro napájení druhého serva a modulu Arduino V3 NodeMcu. Další datový kabel prochází horním boxem a napájí ultrazvukový modul HC-SR04, opět umístěný v hlavě. K hlavě je také druhý datový a napájecí kabel pro napájení prstence LED pixie.

Dva servo datové kabely a datový kabel HC-SR04 jsou vedeny přes horní desku, zatímco modul Bluetooth je připevněn ke spodní straně desky pomocí podložky s neonovou formou a horkého lepidla. Před jakýmkoli pokusem upevnit horní desku ke spodní desce pomocí 4 šroubů M3, které zapadají do 4 x výstupků M3, které byly připevněny ke spodní desce, musí být na místě vedení kabelů zbývajících 18 servo datových kabelů. V rámci procesu připevnění horní spodní desky musí být všech šest serv Coax také umístěno ve správné poloze s ložiskovým kováním do otvoru spodní desky a servo hlavou zapadající do horního talíře. Po montáži jsou vrcholy šesti serv Coax zajištěny 6 šrouby M3. Vzhledem k poloze servorohů pro šest serva Coax bylo nutné 4 x M3 stojany zmenšit na výšku o 2 mm, aby ložiska serva Coax správně seděla ve spodní desce.

HLAVA

Hlava se skládá ze dvou serv k sobě o 90 stupňů, z nichž jedno je umístěno v krabici připevněné k horní desce a druhé je připojeno k první přes servo roh pomocí části mosazné desky ve tvaru písmene U. Roh druhého serva je připevněn k mosaznému držáku ve tvaru L, který je sám připevněn ke krabici 70 mm x 70 mm x 50 mm dvěma šrouby a maticemi. Krabice tvoří hlavu, uvnitř které je nainstalována kamera Ardcam, ultrazvukový modul HC-SR04 a modul Arduino V3 NodeMcu a LED napájení. Ultrazvukový modul vysílá a přijímá hlavice senzorů vyčnívající z přední části krabice stejně jako čočka fotoaparátu. Objektiv na vnější straně krabice je obklopen 16 LCD pixelovým prstenem Nero. LED napájení NodeMcu je vidět skrz otvor v zadní desce hlavy, napájecí kabel, datový kabel ultrazvukového modulu a datové napájecí kabely pixie Neon vstupují otvorem mezi zadní deskou a čelní deskou.

ELEKTRONIKA

Následující Fritzingovy diagramy ukazují elektroniku těla a hlavy. Řádky VCC a GRD nejsou pro 20 serva zobrazeny, aby byla jasnější diagram. Modul Bluetooth prostřednictvím aplikace pro Android ovládá pohyb Hexapodu včetně serv na krku. Modul Arduino NodeMcu založený na WIFI ovládá modul kamery Arducam. Všechna serva jsou připojena ke štítu snímače Arduino prostřednictvím jediného bloku obsahujícího VCC, GRD a signální vedení. K propojení Bluetooth BT12, HC-SR04 a IC2 LCD Bluetooth BT12, HC-SR04 a IC2 se používají standardní 20cm propojovací kabely DuPont.

KALIBRACE NOHY

Toto je jedna z nejobtížnějších oblastí přípravy před prací na pohybu Hexapodu. Počáteční myšlenkou je nastavit všechny nohy na následující, serva Coax 90 stupňů, serva Femur na 90 stupňů a serva Tibia nastavená na 90 s fyzickou polohou nohou nastavenou na 105 stupňů pro nohy 2, 4 a 6 a 75 stupňů pro nohy 1, 3 a 5. Hexapod byl umístěn na rovný povrch spočívající na čtyřech podpěrách pod krytem baterie. Jeho nohy jsou umístěny ve stejně vzdálených bodech mezi každou nohou a ve stejné vzdálenosti od těla. Všechny tyto pozice byly vyznačeny na rovném povrchu. Při stavbě nohou byl nalezen střední bod každého serva, což by měla být poloha 90 stupňů serva. Tato výchozí poloha 90 stupňů se používá se všemi servy.

Vnitřní plochy koaxiálních serv 2 a 5 jsou navzájem rovnoběžné, to platí pro serva 1 a 6 a 3 a 4. Všechna serva Femur a Coax jsou během fáze výstavby navzájem spojena o 90 stupňů. Všechna serva Femur mají rameno Femur připevněné k sobě pod úhlem 90 stupňů. Všechna serva tibie jsou připevněna k tibii v úhlu 90 stupňů. 2, 4 a 6 serva tibie jsou připevněna k rameni stehenní kosti pod úhlem 105 stupňů, zatímco serva tibie 1, 3 a 5 jsou připevněna k rameni stehenní kosti při 75 stupních.

Je důležité si uvědomit, že během testování by měla být u všech serva sledována teplota. Horké servo znamená, že servo pracuje příliš tvrdě a může selhat, většina serva bude na dotek teplá.

Počáteční kalibrace je přesunout Hexapod z jeho klidové polohy, po zapnutí, do stálé polohy, která je jak stabilní, stabilní, rovná, a co je nejdůležitější, žádné ze serva se nepřehřívá. Aby byla zachována stabilní poloha, je nutné na každé servo zapisovat se zpožděním menším než 20 milisekund, bylo použito 10 milisekund. Všechna serva se mohou pohybovat pouze od 0 do 180 stupňů a od 180 stupňů zpět na 0, takže u všech serv Femur je 0 a 180 stupňů vertikální a 90 stupňů horizontální.

Před připojením každého serva byl na každé z dříve definovaných serva odeslán inicializační zápis, který mu poskytl aktuální úhel klidu, tj. aktuální poloha, ve které je servo v klidu. To bylo 90 stupňů u všech serv Coax, 55 stupňů u serva Femur a Tibia 1, 3 a 5 a 125 stupňů u serv Femur a Tibia 2, 4 a 6.

Je důležité si uvědomit, že baterie by měly být vždy plně nabité na začátku kalibrační relace.

Hexapod vždy začíná z klidové polohy, přičemž celé tělo je podepřeno čtyřmi nohami. Z této polohy jsou všechna serva Femur a Tibia cyklována ze svých počátečních poloh až do polohy ve stoje, kdy jsou všechna serva v 90 stupních. K dokončení postavení ve stoje je vydán povel „vstát“. Tento povel vyžaduje, aby se všechny nohy zvedly a znovu položily ve dvou sadách tří pohybů nohou, nohou 1, 5 a 4 a 2, 6 a 3.

Krok 8: SOFTWARE

Software se skládá ze tří částí, první část je kód Arduino, který běží na Arduino Mega, druhý část je kód Arduino běžící na modulu NodeMcu v hlavě. Komunikace probíhá prostřednictvím jednotky Bluetooth BT12, která přijímá příkazy z tabletu Android, konkrétně Samsung Tab 2, na kterém běží vlastní aplikace postavená na Android Studio. Je to tato aplikace, která posílá příkazy do Hexapodu. Stejná aplikace také přijímá živý přenos videa z modulu NodeMcu prostřednictvím vestavěného WIFI.

KÓD ANDROIDU

Zakázkový kód Android, vyvinutý pomocí Android Studio, poskytuje platformu, na kterou je spuštěna aplikace se dvěma obrazovkami. Aplikace má dvě obrazovky, hlavní obrazovka umožňuje uživateli zadávat příkazy Hexapodu a prohlížet video přenos pocházející z hlavy hexapodu. Druhá obrazovka, přístupná pomocí tlačítka WIFI, umožňuje uživateli připojit se nejprve k hexapodovému Bluetooth a zadruhé k WIFI hot spotu, který je generován kartou NodeMCU Arduino v hexapodové hlavě. Aplikace odesílá jednopísmenné příkazy prostřednictvím sériové 9600 baudů z tabletu přes vestavěný Bluetooth do BT12 Bluetooth připojeného k hexapodu.

ARDUINO KÓD

Vývoj kódu začal vývojem testovacího programu, který byl navržen tak, aby otestoval základní funkce Hexapodu, jeho hlavy a těla. Protože hlava a její činnost jsou zcela oddělené od těla, byl vývoj softwaru testován souběžně s kódem funkce těla. Kód operace hlavy byl do značné míry založen na předchozím vývoji se zahrnutím pohybu serva. Kód zahrnoval provoz LCD displeje 16x2, ultrazvukového modulu HC-SR04 a 16 světelných prstenců LED. K zajištění přístupu WIFI k živému videu z hlavy byl vyžadován další vývoj kódu.

Kód funkce těla byl původně vyvinut tak, aby poskytoval počáteční připojení serva a počáteční polohu v klidu. Z této pozice byl Hexapod naprogramován tak, aby jednoduše stál. Vývoj pak pokračoval dalšími pohyby Hexapodu a kombinací částí kódu hlavy a těla se sériovou komunikací s aplikací pro Android.

Testovací servo kód umožnil vývoj pohybů nohou a těla, konkrétně:

1. InitLeg - Umožňuje klidovou polohu nohou, polohu nohou ve stoje, počáteční polohu nohou pro chůzi vlevo nebo vpravo, počáteční polohu nohou pro chůzi vpřed nebo vzad.

2. Vlna - Umožňuje čtyřnásobné vlnění předních nohou, než se vrátí do stoje.

3. TurnLeg- Umožňuje Hexapodu odbočit doleva nebo doprava.

4. MoveLeg- Umožňuje Hexapodu kráčet dopředu nebo dozadu.

5. Skrčení nohou- Umožňuje Hexapodu přikrčit se dopředu dolů na přední nohy nebo dozadu na zadní nohy.

Pohyb nohou je založen na tom, že páry nohou pracují společně, takže nohy 1 a 2, 3 a 4, 5 a 6 fungují jako páry. Pohyb se skládá ze dvou základních akcí, dosahu dopředu a tahu a tlačení dozadu. Aby bylo možné chodit dozadu, jsou tyto dva pohyby obrácené, takže například chůze vpřed, nohy 1 a 2 táhnou, zatímco nohy 5 a 6 tlačí, nohy 3 a 4 zajišťují stabilitu. Krabí chůze je prostě stejná akce, ale nastavená na 90 stupňů k tělu, v tomto případě se nohy 3 a 4 také pohybují stejným způsobem jako ostatní nohy. Při chůzi se páry nohou pohybují střídavě, ale zatímco kraby chodí nohy 1 a 5 fungují jako pár, zatímco noha 3 pracuje na střídavých krocích k nohám 1 a 5.

Pohybový funkční popis následuje pro každou z hlavních pohybových funkcí, z nichž každá se skládá z pohybových prvků spojených dohromady a působících v nastavené posloupnosti.

ODPOČÍVÁNÍ: Ze stoje se všechna serva Femur pohybují nahoru a snižují tělo na čtyři podpěry. Současně se všechna tibie serva pohybují dovnitř.

STOJÍCÍ: Počínaje z klidové polohy se všechna tibie serva pohybují směrem ven, když je toto kompletní, všechna serva femuru se přesunou do polohy 90 stupňů, nakonec se všechna serva tibie přesunou do polohy 90 stupňů současně.

OTOČENÍ VLEVO: Nohy 1, 3 a 5 se pohybují dozadu od hlavy o 45 stupňů, zatímco nohy 2, 4 a 6 se pohybují dopředu směrem k hlavě. Po dokončení přesunu všech serv Coax ze své aktuální polohy zpět do standardní polohy 90 stupňů by byl tento pohyb proti směru hodinových ručiček k tělu.

OTOČENÍ VPRAVO: Nohy 1, 3 a 5 se pohybují dopředu k hlavě o 45 stupňů, zatímco nohy 2, 4 a 6 se pohybují dozadu od hlavy. Po dokončení přesunu všech serv Coax ze své aktuální polohy zpět do standardní polohy 90 stupňů by tento pohyb byl ve směru hodinových ručiček k tělu.

DOPREDU dopředu: Nohy 1 a 2 jsou nižší pomocí serv Femur a Tibia, zatímco nohy 5 a 6 jsou zvednuty pomocí serva Femur a Tibia, nohy 3 a 4 zůstávají ve standardní poloze.

CROUCH BACKWARD: Nohy 1 a 2 jsou zvednuty pomocí serv Femur a Tibia, zatímco nohy 5 a 6 jsou spuštěny pomocí serva Femur a Tibia, nohy 3 a 4 zůstávají ve standardní poloze.

MÁVÁNÍ: Tato rutina používá pouze nohy 1 a 2. Serva Coax se pohybují v 50stupňovém oblouku, zatímco Femur a Tibia se také pohybují v 50stupňovém oblouku. Nohy 3 a 4 se pohybují dopředu směrem k hlavě o 20 stupňů, což poskytuje stabilnější platformu.

VPŘED CHŮZE: Nohy 1 a 6, 2 a 5 a 3 a 4 musí spolupracovat. Takže zatímco noha 1 táhne tělo, noha 6 musí tlačit tělo, jakmile je tato akce dokončena, nohy 2 a 5 musí provést stejnou akci, zatímco každý z těchto akčních cyklů probíhá, nohy 3 a 4 musí provést své pohyb vpřed rutina.

Počáteční funkce modulu testovací nohy umožnily návrh každého ze tří pohybů nohou. Jsou nutné tři pohyby nohou, protože opačné nohy jednoduše provádějí zpětné pohyby. Byl vyvinut, testován a zkopírován nový kombinovaný modul nohou 1, 3 a 6 pro druhý obrácený modul nohou 2, 4 a 5. Testování pohybů nohou hexapodu bylo dosaženo umístěním hexapodu na vyvýšený blok tak, aby nohy měly plný pohyb, aniž by se dotýkaly země. Měření byla prováděna při pohybu nohou a bylo zjištěno, že všechny nohy se pohybují vodorovně ve vzdálenosti 80 mm a současně zůstaly 10 mm nad zemí v nejnižším bodě během pohybu. To znamená, že se Hexapod bude při pohybu jednoduše houpat ze strany na stranu a že všechny nohy budou mít při pohybu stejnou tažnou sílu.

Reverzní procházka:

CRAB WALKING LEFT: Počáteční pohyb začíná nohama 1, 2, 5 a 6, které se otáčí o 45 stupňů ve směru jízdy. Tím jsou všechny nohy v souladu se směrem jízdy, nohy 3 a 4 jsou již ve správné orientaci. Femur a tibie každé nohy začínající ve výchozí poloze 90 stupňů. Tato chůze se skládá ze dvou sad tří nohou pracujících na střídavých krocích, nohy 1, 5 a 4 a nohy 3, 2 a 6. Každá sada tří nohou funguje tak, že zatáhnete za přední nohy, tj. 1 a 5 a zatlačíte noha 4, tento pohyb je pak obrácen, takže noha 3 táhne, zatímco nohy 2 a 6 tlačí, žádné ze serv Coax během tohoto pohybu nevykonává žádnou práci. Každá sada tří nohou zvedne nepohyblivou další sadu nohou, když se pohybuje první sada.

PRÁCE S KRABEM:

POZNÁMKA: Hlava se otočí ve směru chůze krabů buď doleva nebo doprava. To umožňuje použití ultra zvukové detekce HC-SR04 při chůzi.

NASTAVENÍ NOHY: Aby Hexapod stál na úrovni, je nutné, aby všechny nohy stály ve stejné výšce. Umístěním Hexapodu na bloky a následným použitím stojanu a odpočinkových rutin bylo možné změřit vzdálenost od země každého koncového efektoru. Na každý koncový efektor jsem přidal gumové boty, abych nejprve přidal přilnavost, ale také umožnil malé přizpůsobení délce nohy s cílem 5 mm nebo méně mezi všemi nohami. Nastavení každého serva na 90 stupňů bylo snadné, ale připevnění každého servo rohu k oběma koncům stehenní kosti může a způsobilo problémy, protože velmi malé rozdíly v úhlech otáčení vnitřních trnů rohů způsobují, že se výšky nohou liší o 20 mm. Výměna šroubů za různé upevňovací otvory v servo houkačkách opravila tento výškový rozdíl 20 mm. Byl jsem rozhodnut tento problém vyřešit pomocí této metody, místo abych musel kompenzovat tyto výškové rozdíly pomocí softwaru.