Servo založený 4nohý chodec: 12 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Sestavte si svého vlastního (zbytečně technologického) servomotorem poháněného 4nohého chodítka! Nejprve varování: Tento robot je v podstatě verzí klasického BEAM 4-nožního chodítka s mozkem mikrokontroléru. BEAM 4-legger může být pro vás jednodušší, pokud ještě nejste nastaveni pro programování mikrokontrolérů a chcete jen postavit chodítko. Na druhou stranu, pokud začínáte s programováním mikroprocesorů a máte pár serv kope kolem, toto je váš ideální projekt! Můžete si hrát s mechanikou chodítka, aniž byste si museli dělat starosti s vychytralým analogovým vyladěním mikro jádra BEAM. Takže i když to opravdu není BEAM bot, následující dvě webové stránky jsou skvělým zdrojem pro každého chodce se 4 nohami: Výukový program pro chodce Brama van Zoelena se 4 nohami má dobrý přehled o mechanice a teorii. Vzal jsem svůj design nohou z jeho Web pro procházky Chiu-Yuan Fang je také docela dobrý pro věci BEAM a některé pokročilejší návrhy chodců. Hotovo? Jste připraveni stavět?

Krok 1: Shromážděte součásti, změřte a naplánujte bit

Výroba čtyřnohého servowalkera je velmi jednoduchá, po částech. V zásadě potřebujete dva motory, nohy, baterii, něco, aby se motory pohybovaly tam a zpět, a rám, který je všechny udrží. Seznam dílů: 2x Tower Hobbies TS-53 Servos20in těžký měděný drát: 12in pro přední nohy, 8in pro zadní. Měl jsem 10 gauge. Mělo by fungovat 12-gauge, ale hádám. Baterie je 3,6 V NiMH, která se prodávala levně online. Mozek mikrokontroléru je AVR ATMega 8. Rám je Sintra, což je skvělé. Je to plastová pěnová deska, která se ohýbá, když ji zahřejete ve vroucí vodě. Můžete jej řezat, vrtat, matovat nožem a poté ohýbat do tvaru. Moje dostal v Solarbotics. Další části: Vrtaná projektová deska pro obvod Odpojovací hlavice (samec a samice) pro připojení serva a baterie 28-pinová zásuvka pro lepidlo ATMegaSuper-duper Páječka a pájka, drát Některé drobné šrouby pro uchycení motorů Tady vidíte, jak měřím díly, vytvářím náčrt rámu a poté popadnu pravítko, abych vytvořil papírovou šablonu. Šablonu jsem použil jako vodítko k označení perem, kde bych vyvrtal otvory v Sintře.

Krok 2: Sestavte rám, přizpůsobte motory

Nejprve jsem do rohů dvou motorových výřezů vyvrtal otvory, poté jsem matným nožem zabodoval po hraně pravítka od otvoru k otvoru. Projít Sintrou trvá asi 20 průchodů nožem. Zlenivěl jsem a praskl jsem to asi po půl cestě.

Po vyříznutí otvorů testuji montáž motorů, abych viděl, jak to funguje. (Trochu příliš široký, ale mám správnou délku.)

Krok 3: Ohněte rám, připojte motory

Bohužel jsem neměl dost rukou na to, abych se vyfotografoval při ohýbání Sintry, ale jak to dopadlo:

1) Vařený malý hrnec s vodou na sporáku 2) Držte Sintru pod vodou na minutu nebo dvě s dřevěnou lžící (Sintra plave) 3) Vytáhl ji a pomocí horkých rukavic a něčeho plochého ji držel ohnutou v pravém úhlu, dokud chlazené. Pro klasický design chodítka „Miller“chcete na předních nohách úhel asi 30 stupňů. Vyvrtané otvory pro šrouby a přišroubované motory.

Krok 4: Připevněte nohy na hvězdicové servomotory

Odřízl jsem 12 "a 8" část tlustého měděného drátu plechovkami, abych vytvořil přední a zadní nohy. Pak jsem je pod úhlem ohnul, abych se přichytil k servorohům.

Klasický trik BEAM, když potřebujete připevnit věci, je spojit je drátovým drátem. V tomto případě jsem svlékl nějaký připojovací drát, protáhl ho rohy a kolem nohou a hodně jsem to stočil. Někteří lidé v tomto bodě pájí drát. Můj se stále drží pevně bez. Klidně odstřihněte přebytek a ohněte zkroucené části dolů.

Krok 5: Připevněte nohy k tělu, ohněte je tak akorát

Našroubujte servo hvězdy (s nohama nahoře) zpět na motory a poté se ohněte.

Klíčová je zde symetrie. Tipem, jak udržet strany rovnoměrné, je ohýbat se vždy pouze v jednom směru, aby bylo snazší sledovat oči, pokud toho na jedné nebo druhé straně děláte příliš mnoho. To znamená, že jsem se teď mnohokrát ohnul a znovu ohnul, a můžete znovu začít z rovné polohy, pokud se později dostanete příliš daleko mimo trať poté, co jste ji mnohokrát vyladili. Měď je tak skvělá. Podívejte se na webové stránky, které jsem zde uvedl, a získejte zde další tipy, nebo je jednoduše přidejte. Nemyslím si, že je to tak kritické, alespoň pokud jde o chůzi. Budete to ladit později. Jediným kritickým kouskem je dostat těžiště dostatečně doprostřed, aby chodilo správně. V ideálním případě, když je jedna přední noha ve vzduchu, otočení zadních nohou nakloní bota dopředu na vysokou/přední přední nohu, která pak provede chůzi. Uvidíte, co tím myslím, ve videu nebo dvou.

Krok 6: Mozky

Brainboard je zatraceně jednoduchý, takže budete muset prominout můj útržkovitý obvodový diagram. Protože používá serva, není třeba složitých ovladačů motoru ani toho, co máte. Jednoduše připojte +3,6 voltů a uzemnění (přímo z baterie), abyste spustili motory, a zasáhněte je pulzně šířkovým modulovaným signálem z mikrokontroléru, abyste jim řekli, kam jít. (Pokud se servomotory začínáte, podívejte se na stránku servopohonu wikipedie.) Rozřezal jsem kousek vyvrtaného prázdného PCB a nalepil na něj záhlaví. Dva 3pinové záhlaví pro serva, jeden 2pinový záhlaví pro baterii, jeden 5pinový konektor pro můj programátor AVR (což bych měl někdy udělat jako instruktáž) a 28pinový konektor pro čip ATMega 8. Jakmile byly všechny zásuvky a záhlaví nalepeny, pájel jsem je. Většina kabeláže je na spodní straně desky. Je to opravdu jen pár drátů.

Krok 7: Naprogramujte čip

Programování lze provádět s tak důmyslným nastavením, jaké máte. Já sám jsem jen (na obrázku) programátor ghetta-jen pár vodičů připájených k zástrčce paralelního portu. Tento pokyn podrobně popisuje programátor a software, který potřebujete k jeho spuštění. Ne! Ne! Nepoužívejte tento programovací kabel se žádným zařízením, které se dokonce blíží napětí nad 5 V. Napětí by mohlo vést ke kabelu a smažit paralelní port vašeho počítače, což by zničilo váš počítač. Elegantnější provedení má omezující odpory a/nebo diody. Pro tento projekt je ghetto v pořádku. Na palubě je pouze 3,6V baterie. Ale buďte opatrní. Zde používám kód, který používám. Většinou je to přehnané, jen aby se dva motory točily tam a zpět, ale bavil jsem se. Podstatou je, že serva potřebují pulsy každých 20 ms. Délka pulsu říká servu, kam otočit nohy. 1,5 ms je kolem středu a rozsah je přibližně od 1 ms do 2 ms. Kód používá vestavěný 16bitový generátor impulsů jak pro signální puls, tak pro zpoždění 20 ms, a poskytuje mikrosekundové rozlišení při rychlosti zásob. Rozlišení serva je někde kolem 5-10 mikrosekund, takže 16 bitů je dost. Musí existovat instrukce pro programování mikrokontroléru? Budu se do toho muset pustit. Dejte mi vědět v komentářích.

Krok 8: První kroky dítěte

Přední nohy se houpaly o 40 stupňů v obou směrech a zadní nohy o 20 stupňů. Podívejte se na první video s příkladem chůze zespodu.

(Všimněte si pěkného pársekundového zpoždění, když zmáčknu resetovací tlačítko. Velmi užitečné při přeprogramování, aby sedělo několik sekund v klidu se zapnutým napájením. Také je vhodné vycentrovat nohy, až budete hotovi hraní a vy jen chcete, aby se postavil.) Šlo to na první pokus! Podívejte se na druhé video. Ve videu sledujte, jak se přední noha zvedá, pak se zadní nohy otáčejí, aby spadly dopředu na přední nohu. To je chůze! Hrajte se svým těžištěm a ohyby nohou, dokud tento pohyb nezískáte. Všiml jsem si, že se to hodně otáčí na jednu stranu, i když jsem si byl docela jistý, že jsem motory vycentroval mechanicky a v kódu. Ukázalo se, že je to kvůli ostrému okraji na jedné z nohou. Tak jsem udělal robo-booties. Neexistuje nic, co by smršťovací bužírky nemohly udělat ?!

Krok 9: Doladění

Takže to jde dobře. Pořád si hraji s chůzí, tvarem nohou a načasováním, abych viděl, jak rychle to dokážu rozjet po přímce a jak vysoko to dokážu vyšplhat.

Pro lezení je zásadní ohnutí přední nohy těsně před chodidly - pomáhá jí to nezachytit se o hrany. Místo toho noha vyjede přes překážku nahoru, pokud zasáhne pod „koleno“. Snažil jsem se, aby chodidla dopadaly přibližně ve stejném úhlu 30 stupňů jako rám. Jak vysoko se tedy může vyšplhat?

Krok 10: Jak vysoko tedy může stoupat?

Právě asi 1 palec, který překonává většinu jednoduchých kolových robotů, které jsem vytvořil, takže si nestěžuji. Podívejte se na video, abyste ho viděli v akci. Nikdy to jen nepřeskočí. Bude potřeba pár pokusů dostat obě přední nohy nahoru a znovu. Upřímně to vypadá jako problém s trakcí víc než cokoli jiného. Nebo může být těžiště pro dlouhý švih přední nohy trochu vysoko. Můžete vidět, jak to téměř ztrácí, když přední noha tlačila tělo do vzduchu. Náznak věcí příštích…

Krok 11: Na co tedy nelze vylézt?

Zatím se mi to nepodařilo spolehlivě zvládnout na Master the Art of French Cooking (díl 2). Vypadá to, že 1 1/2 palce je současný limit, jak vysoko to může jít. Možná pomůže snížení rotace přední nohy? Možná snížit tělo na zem trochu? Podívejte se na video. Staňte se svědky agónie porážky. Zatraceně, Julie Childová!