DIY Hexapod: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

V tomto pokynu vám poskytnu průvodce krok za krokem k vytvoření bluetooth, dálkově ovládaného Hexapodu.

Nejprve je to velký hexapod a k jeho přesunu budete potřebovat 12 silných servomotorů (MG995) a zvládnout toto množství signálů PWM (k ovládání každého motoru) nejsnadnějším způsobem je použít Arduino Mega 2560 Je třeba poznamenat, že bylo použito nějaké další vybavení, jako jsou 3D tiskárny a řezací stroj WaterFlow. Nyní najdete všechny použité materiály a kroky, které budete ke stavbě jednoho z těchto robotů potřebovat.

Krok 1: Co budete potřebovat

Zařízení

Páječka, 3D tiskový stroj, řezačka vodním paprskem.

Materiál

• Filament 3D tisku PLA
• křemík,
• ocelový pedacer
• Šrouby M3X20
• Šrouby M3X10
• Ořechy M3
• Podložky M3
• 623zz kuličková ložiska
• CAD software

Komponenty

• (12) Servomotory MG995
• (2) 9V baterie
• (1) 6V, 7A baterie
• Kamera GoPro
• Arduino MEGA
• Arduino NANO
• (2) Joysticky
• (2) Modul Bluetooth HC-05
• (1) 10K potenciometr

Krok 2: Mechanika a návrh dílů, které budete potřebovat

Mechanické provedení

Mechanická konstrukce vychází z počtu servomotorů, které mají být použity na jednu nohu. V tomto projektu bylo rozhodnuto použít 2 serva na nohu, což jí poskytlo větší počet stupňů volnosti a učinilo její přirozenost pozoruhodnou. Je jasné, že u jakéhokoli typu mechanismů, strojů nebo robotů platí, že čím více stupňů volnosti máte, tím větší je přirozenost vašich pohybů a akcí. V rámci plánu tohoto projektu, požadavků a omezení, je použito 12 pohonů, 2 na každou nohu. Jak již bylo zmíněno, servomotory budou hlavními součástmi nohou, řekněme, že jsou to ty body, které představují klouby robota. Tím, že jsou spuštěny různé pohyby do stroje, které společně budou simulovat pohyb, který bude chodit. Na základě rozměrů výše uvedených servomotorů je navržen kryt, ve kterém je tento typ pohonu namontován. Tyto rozměry poskytují referenční body pro návrh upevňovacího systému pro nosné prvky a konektory pro to, co bude tvořit nohu jako celek. Jeden ze servomotorů je umístěn svisle a druhý vodorovně, je to dáno hlavně směrem, ve kterém se bude jeho hřídel otáčet a aktivovat prvek, ke kterému je přišroubován, a tím rozvinout pohyb v x nebo y, nezbytný pro chůzi hexapod. Při pohledu na obrázky a obrázky můžete vidět body, kde jsou sestaveny k hlavnímu základu, kterým jsou desky, robota. Pokud se podíváte na servomotor ve vzpřímené poloze, uvidíte, že je mezi oběma deskami. Jeden z nich je přišroubován v horní části a druhý ve spodní části. Odtud konektory a tyče usnadní podporu druhého servomotoru ve vodorovné poloze, ze které jako součást nohy fungují 4 různé typy konektorů. Ty umožňují mechanický pohyb, který simuluje a aktivuje zvedání a pohyb tohoto prvku; který zahrnuje tyto dvě tyče, které drží největší složku nohy, na které spočívá a ponechává téměř celou hmotnost robota.

Jak již bylo zmíněno dříve, existují omezení, která definují váš design. Mohou to být různé typy, ať už mechanické, ekonomické nebo jiné nezbytné pro provoz vašeho stroje. Tyto mechanické prvky; v tomto případě servomotory určily rozměry robota. To je důvod, proč design navržený v této příručce má takové rozměry, protože začínají hlavně od vybraných pohonů a regulátorů, ke kterým byla později přidána velká baterie.

Je důležité říci, že mechanický design není definován tak, aby byl replikován, jak je navržen. To lze dokonce optimalizovat pomocí simulací napětí a únavy hlavních prvků, tyčí a / nebo konektorů. S přihlédnutím ke zvolené výrobní metodě, aditivní výrobě, můžete maximálně využít návrh, simulaci a tisk tělesa, které nejlépe vyhovuje vašim nákladům a aplikaci. Vždy s ohledem na to, co potřebujete, zvažte základní prvky podpory, spojovacích prvků a ložisek. To podle role, kterou v mechanismu hrají. Měli byste se tedy zamyslet nad specifikací těchto prvků, aby měly příslušné místo ve spojení s ostatními kousky nohy.

Krok 3: Navrhování elektroniky

2 desky plošných spojů jsou určeny pro robota.

1 je hlavní deska, která bude namontována v robotu, a druhá je pro elektroniku v dálkovém ovladači. Deska plošných spojů byla navržena pomocí softwaru Fritzing a poté obrobena pomocí CNC routeru pro gravírování DPS.

Hlavní deska plošných spojů obsahuje modul Arduino Mega a modul bluetooth, všechna serva jsou také připojena pomocí dvou napájecích linek, které přicházejí přímo z baterie na 2 šroubové svorky.

DPS dálkového ovladače má více komponent, ale je kompaktnější, počínaje montáží Arduino Nano, jsou k němu připojeny dva joysticky pro ovládání směru a pohybů Hexapodu, jedno tlačítko s příslušným odporem 220 Ohmů, potenciometr k nastavení výšky robota a jeho bluetooth modulu HC05. Celá deska je napájena 9V baterií a prvky na ní jsou napájeny pomocí 5v výstupu desky Arduino.

Po návrhu lze desku plošných spojů vyrobit pomocí speciálního nástroje pro CNC obrábění desek plošných spojů a poté můžete přistoupit k instalaci všech součástí do desek.

Krok 4: Krok 4: Sestavení

Poté, co budete mít k dispozici všechny tištěné díly, šrouby a ložiska, jakož i nástroje pro sestavení robota, můžete začít s montáží odpovídajících částí, vzhledem k tomu, že základny svislých serv jsou sestaveny tak, že mají horní desku a spodní 6 z těchto kusů se servomotorem uvnitř. Nyní je spojka k hřídeli servomotoru přišroubována a k tomu je připojen kus: „JuntaServos“, který by ve svém protějšku měl své odpovídající ložisko pro usnadnění otáčení mezi oběma částmi. Poté by bylo připojeno k druhému servu, horizontálnímu servu a jeho příslušné sadě tyčí, které se spojí s dalšími 2 segmenty, čímž se přímo připevní k ocelové špičce. Oba přišroubovány uvedenými šrouby. Na konci nohy je hrot vytištěný v PLA vložen pod tlakem.

Tento postup je třeba opakovat 6krát, aby se sestavilo 6 nohou, které podepírají a aktivují robota. Konečně; umístěte kameru na horní desku a upravte ji podle potřeby uživatele.

Krok 5: Krok 5: Kódování

V této části bude trochu popsáno, jak kód funguje. a bude rozdělen na dvě části, kód dálkového ovladače a kód hexapodu.

Nejprve ovladač. Chcete přečíst analogové hodnoty potenciometrů na joystickech. Doporučuje se, aby tyto hodnoty byly filtrovány a adekvátní k získání hodnot pouze tehdy, když se změní mimo rozsah stanovený v kódu. Když k tomu dojde, hodnota typu pole znaků je odeslána pomocí funkce Arduino Serial.write přes bluetooth, což znamená, že jedna z hodnot to změnila, aby bylo možné něco udělat, jakmile je druhý modul bluetooth přijme.

Nyní lze kód Hexapod rozdělit také na 2 části.

V první části jsou označeny funkce, které budou prováděny podle zpráv přijatých prostřednictvím technologie bluetooth, a v druhé části se bude provádět funkce vytvořené hexapodem, jako je chůze vpřed, vzad, otáčení atd. věc, kterou chcete v kódu udělat, je určit potřebné proměnné pro provoz jak bluetooth komunikace, tak funkcí serv a jejich pohybů v každé noze.

funkce Serial.readBytesUntil slouží k získání celé řady znaků, což je 6, všechny příkazy mají 6 znaků, což je velmi důležité vzít v úvahu. Ve fórech Arduina najdete odkazy na to, jak vybrat optimální parametry, aby byla zpráva přijata správně. Po získání celé zprávy se porovná s funkcí strcmp () a k přiřazení funkce hexapodu ve funkci přepínače se pak použije sada funkcí if, které proměnné přiřazují hodnoty.

Existují další funkce, kdy jedna z nich při přijetí příkazu „POTVAL“změní výšku robota, další funkce změní relativní výšku každé nohy a její statické otáčení, toho je dosaženo pomocí joysticku a při stisknutí tlačítka v ovládacím prvku je v kódu hexapodu přijat příkaz „BOTTON“a mění rychlost pohybu hexapodu.

Krok 6: Testování

V následujícím videu je ukázáno, jak se Hexapod v průběhu času vyvíjel, a vidět testování a konečný výsledek.