ICBob - dvounohý robot inspirovaný Bobem: 10 kroků (s obrázky)

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

Jsme Teen Imagineering Club z veřejné knihovny Bridgeville Delaware. Vytváříme skvělé projekty a učíme se o elektronice, počítačovém kódování, 3D designu a 3D tisku.

Tento projekt je naší adaptací robota BoB the BiPed a Arduino. Přepracovali jsme tělo, abychom využili výhody našeho oblíbeného zdroje energie Arduino, powerbanky telefonu Powerbot. Tento levný dobíjecí 5voltový zdroj energie je skvělý pro napájení našich projektů Arduino a dobíjí se pomocí jakékoli USB nástěnné nabíječky. Přizpůsobili jsme také 3 prsty na nohou od robota Arduped biped jen proto, že vypadají ÚŽASNĚ. Ukážeme vám, kde seženete potřebné díly, jak sestavit robota a dokonce vám poskytneme jednoduchý kód Arduino, který vám pomůže s procházením. Při výrobě našich jedenácti robotů ICBob jsme se skvěle bavili. Pokračujte ve čtení, pokud se chcete dozvědět, jak si ji vyrobit sami.

Krok 1: Díly a nástroje, které budete potřebovat

ICBob je určen pro následující sadu dílů. I když jsou možné náhrady, možná budete muset upravit tělo, aby fungovalo. Náš oblíbený dodavatel je Yourduino.com, ale u některých položek budete muset jít na Amazon nebo Ebay.

Aktualizace dostupnosti produktu- Yourduino již nenese Micro Magician a říká, že jsou ukončeny společností Dagu. Web Dagu je stále má k dispozici https://www.dagurobot.com/goods.php?id=137 a pokud nejsou k dispozici, řadič S4A EDU je náhradou a funguje na 5 voltů.

Díly

• 1x- MICRO Magician ovladač
• 4x- servo SG 90
• 1x- HC-SR04 Ultrazvukový senzor
• 1x Powerbank Powerbot 2600mAh (Powerbot 3000mAh má větší průměr a nevejde se)
• 1x- female MICRO USB to DIP 5-Pin Pinboard
• 1x- 20cm 40pinové ploché kabely s vnitřními konci
• 1x- 10k odpor
• 4x- 2-56 x 3/8 samořezné šrouby (alternativní horké lepidlo)

3D výtisky - Soubory STL jsou k dispozici na Thingiverse Věci: 1313344

• 1x- tělo
• 1x- skořápka
• 2x- koleno
• 1x- levá noha
• 1x- pravá noha

Nástroje

• počítač s Arduino IDE
• Arduino přidat do knihovny VarSpeedServo
• MICRO Magician Driver (potřebné pro některé operační systémy)
• 3D tiskárna (nebo si nechte vyrobit díly)
• Nástroje na čištění 3D dílů
• Pájecí sada (pouze pro kolíky na USB adaptéru)
• Horká lepicí pistole
• Malý šroubovák Philips
• usb nabíječka

Tento Instructable předpokládá, že máte základní znalosti o používání Arduina. Pokud jste v Arduinu noví, můžete se dozvědět více na

Pro MICRO Magician zvolte Board - Arduino Pro nebo Pro Mini (3,3 V, 8 MHz) s ATmega328

K používání našich skic budete potřebovat knihovnu Korman VarSpeedServo. Můžete se dozvědět více o jeho knihovně zde, ale použijte naše stažení níže, které je kompatibilní s novějším IDE. Stáhněte si soubor VarSpeedServo.zip níže a rozbalte jej do složky arduino/libraries.

Pokud váš systém nerozpozná ovladač, bude možná nutné nainstalovat ovladač MICRO Magician CP210x. Tento web může pomoci s instalací ovladače

Krok 2: Začněme stavět - sestavte nohy

K tomuto kroku budete potřebovat 2 - 3D vytištěná kolena a 4 servo balíčky.

Začněte očištěním kolen. 2 otvory pro servo houkačku musí odpovídat jednostranným servo rohům. Vyčistili jsme je vrtákem o velikosti písmene L (.290). Jeden otočný otvor musí odpovídat čepu na noze. Vyčistili jsme je vrtákem velikosti # 2 (.220).

Nasaďte 4 servo rohy na kolena. Upevněte houkačku jedním z větších šroubů, které byly dodány se servopohonem. Protáhněte šroub z kolena a utáhněte do jednoho z malých otvorů na servo houkačce. U jednoho šroubu budete muset šroubovák utahovat pod úhlem, ale je to proveditelné. Body šroubů, které vyčnívají, můžete seříznout bočními kleštěmi, pokud chcete.

4 servo vřetena musí být vystředěna, než jsou připevněna ke kolenům. To můžete provést ručně jemným pohybem vřetena jeho otáčením, abyste našli poloviční bod. Lepší způsob je připojit servo na pin 12. Stáhněte si soubor icbob_servo_center.zip níže. Rozbalte do adresáře Arduino. Potom spusťte tuto skicu Arduino pro každé servo.

Začněte sestavením kyčlových (horních) serva ke kolenům. Bez pohybu vřetena připevněte kyčelní servo rovnoběžně s kolenem tak, aby dráty směřovaly k druhému klaksonu (vpředu). Zajistěte jedním malým šroubem ze servopohonu. Opakujte pro druhé koleno.

Nyní k servům kotníku. Pamatujte si, že budete mít pravý a levý kotník, takže nohy budou navzájem zrcadlovými obrazy. Abyste mohli sestavit kotníkové servo, budete muset koleno mírně roztáhnout, takže před stlačením ho posuňte tak, jak je na obrázku. Pamatujte, že vřetenem neotáčejte. Zajistěte malým šroubem. Opakujte s druhým kolenem, abyste skončili s pravou a levou nohou.

Krok 3: Budování - Připevněte nohy k tělu

K tomuto kroku budete potřebovat 2 sestavy nohou a 3D tištěnou základnu. Budete také potřebovat (4) 2-56x3/8 samořezné šrouby nebo horké lepidlo.

Sestava nohou se připevňuje k základně pomocí kyčelních serv. Nejprve veďte 2 servopohony nahoru spodní částí základny. Dbejte na práva a levice. Jak ukazuje výkres, kotníkový drát končí ve výřezu na půlměsíc, ale před připojením serva musíte mít kotníkový drát. Servo musíte naklonit tak, aby kyčelní drát (kde vstupuje do serva) procházel nejprve obdélníkovým otvorem (dopředu). Pevně sedí, ale zadní konec by měl jen vklouznout dovnitř. Nyní otočte základnu a zajistěte servo pomocí 2 šroubů nebo alternativně by mělo fungovat horké lepidlo. Opakujte postup pro druhou nohu.

Krok 4: Budování - Připevněte nohy

K tomuto kroku budete potřebovat levou a pravou nohu, kterou přidáte do své sestavy. Jsou zalepené za horka, takže zapalte lepicí pistoli.

Dbejte na to, abyste dobře vyčistili štěrbiny v nohou. Po vyčištění jemně vyzkoušejte nasazení serva na nohu. Ujistěte se, že otočný otvor v koleni zapadá do otočného čepu na noze. Nejlepší je použít tenký šroubovák mezi servopohonem a nohou k vypáčení nohy zpět, pokud je těsná. Poté, co dosáhnete dobrého zkušebního uložení, položte na nohu desetník horkého lepidla a poté přitlačte servo k noze. Zabraňte vniknutí lepidla do oblasti otáčení. Opakujte pro druhou stranu, aby se váš bot mohl postavit na vlastní nohy.

Krok 5: Zapojení - serva a napájení

V tomto kroku budete potřebovat ovladač MICRO Magician, desku adaptéru micro USB s kolíkovými konektory, plochý kabel a stojacího robota. V tomto kroku budete pájet a lepit za tepla, takže mějte tyto nástroje připravené.

Powerbanka Powerbot je dodávána s krátkým kabelem USB na micro USB. Pro nabíjení baterie je micro USB zapojen do nabíjecího slotu na baterii a USB jde do nástěnné nabíječky. Tento kabel znovu použijete k napájení ICBob. Výstup baterie je přes USB, takže se připojujeme přes desku adaptéru micro USB, abychom získali napájení robota.

Nejprve pojďme sestavit adaptér. Další postup najdete na fotografii. K napájení robota použijete pouze 2 vnější piny (GND a V+). Opatrně zasuňte 2 vnější kolíky do záhlaví, aby krátká strana vyčnívala asi 3/16 palce. Pomocí kleští ohněte 2 dlouhé kolíky o 60 stupňů. Před pájením se ohněte, protože desky jsou křehké. Vložte záhlaví podle obrázku a všechny kolíky připájejte na zadní stranu pro větší pevnost. Připněte všechny nepoužité kolíky co nejkratší vpředu i vzadu. Než nalepíme adaptér na hlaveň, připojte kabel micro USB, abyste měli dostatek prostoru. Na zadní stranu adaptéru naneste velký kus horkého lepidla a poté jej umístěte do polohy zobrazené na válci. Vydržte, dokud neztvrdne.

Poté připojte 4 servo konektory k ovladači. MICRO Magician se nám líbí, protože má integrované 3pinové konektory pro snadné zapojení serv. Drát tmavší barvy (hnědý?) Směřuje k okraji desky. Přiložené skici Arduino používají následující kolíky.

• Pravý bok (RH) - kolík 9
• Pravý kotník (RA) - kolík 10
• Levý bok (LH) - kolík 11
• Levý kotník (LA) - kolík 12

Pro připojení napájení k desce stáhněte pár vodičů z plochého kabelu. Více tohoto plochého kabelu využijete pro sonarové zapojení. Připojte jeden konec páru k adaptéru micro USB. Kolík, který je blíže k přední části robota, je uzemněn a druhý V+. Druhý konec se připojí k ovladači poblíž spínače. Vodič V+ se připojuje ke kolíku označenému v dokumentaci „Battery IN“. Připojte zemnicí vodič ke kolíku „gnd“těsně nad kolíkem „Battery IN“.

DŮLEŽITÉ! - Těsně nad sadou pinů D1 je propojka „V+ select“. Tento můstek musí být na VNITŘNÍ sadě pinů, jinak serva nebudou fungovat.

Nakonec vyčistěte slot ovladače na základně, aby ovladač dobře přiléhal. Můžete připojit baterii a zapnout ovladač, abyste se ujistili, že se nabíjí.

Krok 6: Programování - domácí kalibrační kód

Pár slov o našich programovacích volbách

Když jsme stavěli prototyp pro tento projekt, použili jsme příručku How to teach your BoB Biped to move tutorial over at Let's Make Robots. Software Bob Poser byl skvělý a bavili jsme se s ním. Problém byl v tom, že více než 600 řádků kódu v náčrtu navigace bylo výrazně nad úrovní znalostí dospívajících. Aby se tento projekt stal pro ně více vzdělávací zkušeností, rozhodli jsme se shromáždit několik nápadů z kódu Poser a poté začít znovu s prázdnou stránkou. Dospívající již používali knihovnu VarSpeedServo, když se učili o servách v našich laboratořích Arduino. Rozhodli jsme se zjistit, zda VarSpeedServo zvládne časové a rychlostní povinnosti serva, abychom se mohli soustředit pouze na polohy. Výsledný kód funguje skvěle a celá skica walk_avoid_turn má méně než 100 řádků kódu. Jediné nové koncepty, o kterých se mladiství potřebovali dozvědět, byla 2 dimenzionální pole a způsob přístupu k těmto datům pomocí kódu. Užívat si!

Domácí kalibrace

Když jste je sestavili, vycentrovali jste vřetena serva. Nyní uvidíte, jak blízko jste se dostali, a doladíte jejich domovské pozice. Ujistěte se, že máte nainstalovanou knihovnu VarSpeedServo z kroku 1. Stáhněte si soubor icbob_home_calibration.zip níže a rozbalte jej do adresáře Arduino. Otevřete skicu v Arduino IDE. Zapněte MICRO Magician baterií. Připojte počítač k desce a nahrajte kód. Je pravděpodobné, že výchozí pozice servo nebude dokonalá. V kódu najděte následující část. Pokračujte v úpravách a nahrávání, dokud to nezjistíte správně.

//…………………………………………………….

// Začněte se 4 hm maticemi nastavenými na 90 stupňů. poté upravte // tato nastavení tak, aby kolena byla rovně dopředu a chodidla byla plochá int hm [4] = {90, 90, 90, 90}; // pole pro udržení výchozí polohy pro každé servo RH, RA, LH, LA // ………………………………………………………….

Pokud jsou některá z vašich čísel menší než 50 nebo větší než 130, musíte couvnout a rozebrat nohy a dostat vřetena blíže ke středu.

Jakmile budete mít dobrou výchozí pozici, zapište si čísla. Tato čísla budete potřebovat pro zbytek skic.

Krok 7: Programování - Move Generator Code

Nyní, aby se váš robot pohyboval. Stáhněte si soubor icbob_move_generator.zip níže a rozbalte jej do adresáře Arduino. Otevřete skicu v Arduino IDE. Najděte následující část kódu. Umístěte do skici domovské pozice, které jste zaznamenali pro svého robota.

// nastavte členy pro pole hm na výchozí polohy vašeho robota

// lze je najít pomocí icbob_home_calibration sketch const int hm [4] = {95, 95, 85, 90}; // pole pro udržení výchozí polohy pro každé servo RH, RA, LH, LA

V následující části kódu jsou zadány sekvence přesunutí. Každý řádek má pozice pro 4 serva (RH, RA, LH, LA) vzhledem k výchozí poloze.

// data pole mv. Každý řádek je „rám“nebo poloha nastavená pro 4 serva

// Více řádků vytváří skupinu pohybů, které lze smyčkovat k // vytváření pohybů chůze, otáčení, tance nebo jiných konst. Mvct = 6; // Toto číslo se rovná počtu řádků v poli const int mv [mvct] [4] = {{0, -40, 0, -20}, // Tato předem načtená čísla by měla dát dopřednou procházku {30, -40, 30, -20}, {30, 0, 30, 0}, {0, 20, 0, 40}, {-30, 20, -30, 40}, {-30, 0, -30, 0},};

Toto je kód, který mění data mv pole na servo slowmoves

void loop () // smyčka se navždy opakuje

{// Pohyb posloupnosti pro (int x = 0; x <mvct; x ++) {// cyklujte počet RH.slowmove (hm [0]+mv [x] [0], svsp); // řádky 'rámce' v poli RA.slowmove (hm [1] + mv [x] [1], svsp); LH.slowmove (hm [2] + mv [x] [2], svsp); LA.slowmove (hm [3] + mv [x] [3], svsp); zpoždění (framedelay); }}

Nahrát do robota. Robot přejde na 2 sekundy do výchozí polohy a poté zahájí smyčku chůze vpřed. Funguje to nejlépe, pokud stůl není příliš kluzký.

Jakmile vás omrzí vidět ho chodit, můžete vyzkoušet své vlastní pohyby. Přejmenujte skicu pomocí „uložit jako“. Potom si pohrajte s čísly a uvidíte, co můžete dělat. Udržujte čísla mezi +50 a -50, jinak můžete serva napnout. Pamatujte, že pokud přidáváte nebo odčítáte řádky, musíte změnit hodnotu mvct, aby odrážela změnu. Bavte se!

Krok 8: Zapojení - Sonarový senzor HC -SR04 (oči)

K tomuto kroku budete potřebovat 3D tisk icbob_shell, ultrazvukový senzor HC-SR04, plochý kabel a jeden odpor 10 kOhm. Tím by měly být části v našem seznamu hotové. To jo!

Nejprve vyčistěte otvory senzoru ve skořepině, aby byly středně těsné. Při zkoušce na snímač příliš netlačte. Vyjměte z pláště pro zapojení.

Dále stáhněte 4 prameny z plochého kabelu. Zapojte 4 vodiče do kolíků senzoru HC-SR04.

MICRO Magician interně pracuje na 3,3 voltech a piny mohou přijímat pouze 3,3 voltový signál. Problém je v tom, že HC-SR04 pracuje na 5 voltů. Může použít 3,3 voltový vstup jako signál „spouště“, ale když odešle signál „echo“, je to 5 voltů a poškodí vstup ovladače, pokud je připojen přímo. Na vodič „echa“musíme vložit odpor omezující proud 10 kOhm, abychom chránili vstup.

AKTUALIZACE: Přestože jsme neměli žádné problémy pouze s vloženým odporem 10K, v komentářích bylo zdůrazněno, že osvědčené postupy naznačují, že by zde měl být použit obvod děliče napětí. Kromě odporu 10K by měl být mezi „echo“a „uzemnění“umístěn odpor 15K.

Odřízněte vodiče rezistoru na 0,5 palce. Rezistor jde do „echo“drátu na vašem plochém kabelu. Na spojení jsme dali kapku super lepidla, aby pomohlo zůstat na místě.

Skica používá kolík 13 pro spoušť a kolík 3 pro ozvěnu. Použijte skupinu pin 13 na ovladači pro 'gnd', 'vcc', 'trig' v tomto pořadí, pracující od okraje směrem ke středu. Abyste to udělali správně, budete muset protnout některé dráty. Vodič „echo“s rezistorem se zapojuje do zásuvky s kolíkem 3.

Pokud si přejete vyzkoušet senzor, než přejdete k dalšímu kroku, můžete k otestování použít první skicu na této stránce https://arduino-info.wikispaces.com/UltraSonicDistance. Budete potřebovat připojenou baterii. Údaje o vzdálenosti můžete vidět na sériovém monitoru. V náčrtu nezapomeňte nastavit 'trigger_pin' na 13 a 'echo_pin' na 3.

Nejlepší způsob, jak nainstalovat senzor do pláště, je kolíky směřující nahoru a dráty složené a vedené mezi „očima“senzoru a pláštěm.

Krok 9: Programování - Walk_Avoid_Turn Code

Dát to všechno dohromady. Všechny díly jsou smontovány. Jsme připraveni načíst celý kód, nasadit shell a sledovat, jak dělá své.

Znáte rutinu. Stáhněte si soubor icbob_walk_avoid_turn.zip níže a rozbalte jej do svého adresáře Arduino. Otevřete skicu v Arduino IDE. Najděte následující část kódu. Umístěte do skici domovské pozice, které jste zaznamenali pro svého robota.

// nastavte členy pro pole hm na výchozí polohy vašeho robota

// lze je najít pomocí icbob_home_calibration sketch const int hm [4] = {95, 95, 85, 90}; // pole pro udržení výchozí polohy pro každé servo RH, RA, LH, LA

Tato skica přidává pole druhého tahu a druhou sadu kódu pomalého pohybu pro tah „tah“.

// předávání dat pole

const int fwdmvct = 6; // Toto číslo se rovná počtu řádků v poli const int fwdmv [fwdmvct] [4] = {{0, -40, 0, -20}, // pohyb vpřed, pohyb rámců {30, -40, 30, -20}, {30, 0, 30, 0}, {0, 20, 0, 40}, {-30, 20, -30, 40}, {-30, 0, -30, 0},}; // otočit data pole const int trnmvct = 5; // Toto číslo se rovná počtu řádků v poli const int trnmv [trnmvct] [4] = {{-40, 0, -20, 0}, // otočení pohybujících se rámců {-40, 30, -20, 30}, {0, 30, 0, 30}, {30, 0, 30, 0}, {0, 0, 0, 0},};

Přidali jsme kód detekce překážky sonaru a také příkaz „if“„else“, abychom rozhodli, zda jedeme rovně nebo odbočujeme.

Konečná montáž a spuštění

Nechte baterii odpojenou a nahrajte skicu. Odpojte programovací kabel. Ujistěte se, že je vypínač na ovladači v poloze „zapnuto“dolů. Opatrně zasuňte skořepinu na základnu tak, aby napájecí kabel USB trčel horním otvorem. Vložte baterii. Připojte jej. Váš ICBob by se měl začít pohybovat a otáčet, aby se vyhnul překážkám blíže než 7 palců.

Krok 10: Shrnutí

Doufáme, že vás budování ICBobu bude bavit stejně jako naše. Dejte nám vědět, pokud máte nějaké dotazy nebo připomínky. Pokud nějaký vytvoříte, dejte nám vědět zde nebo na Thingiverse.