ARDUINO SPIDER ROBOT (ΤΕΤΑΡΤΟ): 7 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Γεια σας παιδιά! Εδώ είναι ένα νέο σεμινάριο που θα σας καθοδηγήσει βήμα προς βήμα ενώ φτιάχνετε τέτοιου είδους εξαιρετικά καταπληκτικά ηλεκτρονικά έργα, το οποίο είναι το "ρομπότ ανιχνευτή" γνωστό και ως "Spider Robot" ή "Τετράποδο ρομπότ".

Δεδομένου ότι κάθε σώμα παρατήρησε την εξέλιξη της τεχνολογίας ρομποτικής υψηλής ταχύτητας, αποφασίσαμε να σας οδηγήσουμε σε υψηλότερο επίπεδο στη ρομποτική και την κατασκευή ρομπότ. ξεκινήσαμε πριν από λίγο καιρό κάνοντας μερικά βασικά ηλεκτρονικά έργα και βασικά ρομπότ όπως το PICTO92 το ρομπότ follower γραμμής, προκειμένου να σας εξοικειώσει λίγο με τα ηλεκτρονικά πράγματα και να βρεθείτε σε θέση να εφεύρετε τα δικά σας έργα.

Προχωρώντας σε άλλο επίπεδο, ξεκινήσαμε με αυτό το ρομπότ που είναι βασικό στην έννοια, αλλά θα γίνει λίγο περίπλοκο αν εμβαθύνεις στο πρόγραμμά του. Και δεδομένου ότι αυτά τα gadget είναι τόσο ακριβά στο webstore, παρέχουμε αυτή τη βήμα προς βήμα καθοδήγηση για να σας καθοδηγήσουμε να φτιάξετε το δικό σας Spiderbot.

Αυτό το έργο είναι τόσο βολικό για να το φτιάξετε ειδικά μετά την απόκτηση του προσαρμοσμένου PCB που παραγγείλαμε από το JLCPCB για να βελτιώσουμε την εμφάνιση του ρομπότ μας και επίσης υπάρχουν αρκετά έγγραφα και κωδικοί σε αυτόν τον οδηγό για να μπορείτε να δημιουργήσετε εύκολα το ανιχνευτή σας.

Έχουμε κάνει αυτό το έργο σε μόλις 7 ημέρες μόνο, μόλις δύο ημέρες για να ολοκληρώσουμε την κατασκευή του υλικού και τη συναρμολόγηση, και μετά πέντε ημέρες για να προετοιμάσουμε τον κώδικα και την εφαρμογή android. προκειμένου να ελέγξει το ρομπότ μέσω αυτού. Πριν ξεκινήσουμε, ας δούμε πρώτα

Τι θα μάθετε από αυτό το σεμινάριο:

1. Επιλέγοντας τα σωστά στοιχεία ανάλογα με τις λειτουργίες του έργου σας
2. Κάνοντας το κύκλωμα να συνδέει όλα τα επιλεγμένα εξαρτήματα
3. Συγκεντρώστε όλα τα μέρη του έργου
4. Κλιμάκωση της ισορροπίας του ρομπότ
5. Χρήση της εφαρμογής Android. να συνδεθείτε μέσω Bluetooth και να αρχίσετε να χειρίζεστε το σύστημα

Βήμα 1: Τι είναι ένα "ρομπότ αράχνη"

Όπως το ορίζει το όνομά του, το ρομπότ μας είναι μια βασική αναπαράσταση των κινήσεων του ψεκαστήρα, αλλά δεν θα εκτελεί ακριβώς τις ίδιες κινήσεις του σώματος αφού χρησιμοποιούμε μόνο τέσσερα πόδια αντί για οκτώ πόδια.

Ονομάστηκε επίσης Quadrupedrobot αφού έχει τέσσερα πόδια και κάνει τις κινήσεις του χρησιμοποιώντας αυτά τα πόδια, η κίνηση κάθε ποδιού σχετίζεται με τα άλλα πόδια για να προσδιοριστεί η θέση του σώματος ρομπότ και επίσης να ελέγχεται η ισορροπία του σώματος του ρομπότ.

Τα πόδια με ρομπότ χειρίζονται το έδαφος καλύτερα από τα αντίστοιχα με τους τροχούς και κινούνται με ποικίλους και ζωικούς τρόπους. Ωστόσο, αυτό καθιστά τα ρομπότ με πόδια πιο περίπλοκα και λιγότερο προσβάσιμα σε πολλούς κατασκευαστές. και το κόστος κατασκευής και τις υψηλές δαπάνες που πρέπει να ξοδέψει ένας κατασκευαστής για να δημιουργήσει ένα τετράποδο ολόκληρο το σώμα, αφού βασίζεται σε σερβοκινητήρες ή βηματικούς κινητήρες και οι δύο είναι ακριβότεροι από τους κινητήρες DC που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε τροχοφόρα ρομπότ.

Πλεονεκτήματα

Θα βρείτε τετράποδα άφθονα στη φύση, επειδή τα τέσσερα πόδια επιτρέπουν την παθητική σταθερότητα ή την ικανότητα να παραμένετε όρθιοι χωρίς να ρυθμίζετε ενεργά τη θέση σας. Το ίδιο ισχύει και για τα ρομπότ. Ένα τετράποδο ρομπότ είναι φθηνότερο και απλούστερο από ένα ρομπότ με περισσότερα πόδια, ωστόσο μπορεί ακόμα να επιτύχει σταθερότητα.

Βήμα 2: Οι Servo Motors είναι οι κύριοι ενεργοποιητές

Ένας σερβοκινητήρας όπως ορίζεται στη wikipedia, είναι ένας περιστροφικός ενεργοποιητής ή γραμμικός ενεργοποιητής που επιτρέπει τον ακριβή έλεγχο της γωνιακής ή γραμμικής θέσης, της ταχύτητας και της επιτάχυνσης. [1] Αποτελείται από έναν κατάλληλο κινητήρα που συνδέεται με έναν αισθητήρα για ανάδραση θέσης. Απαιτεί επίσης έναν σχετικά εξελιγμένο ελεγκτή, συχνά μια ειδική μονάδα σχεδιασμένη ειδικά για χρήση με σερβοκινητήρες.

Οι σερβοκινητήρες δεν είναι μια συγκεκριμένη κατηγορία κινητήρα, αν και ο όρος σερβοκινητήρας χρησιμοποιείται συχνά για να αναφέρεται σε έναν κινητήρα κατάλληλο για χρήση σε σύστημα ελέγχου κλειστού βρόχου.

Σε γενικές γραμμές το σήμα ελέγχου είναι ένα τετράγωνο κύμα παλμών. Οι συχνές συχνότητες για σήματα ελέγχου είναι 44Hz, 50Hz και 400Hz. Το θετικό πλάτος παλμού είναι αυτό που καθορίζει τη θέση σερβο. Ένα θετικό πλάτος παλμού περίπου 0,5ms θα προκαλέσει την εκτροπή του κέρατος σερβο, όσο μπορεί προς τα αριστερά (γενικά περίπου 45 έως 90 μοίρες ανάλογα με το σχετικό σερβο). Ένα θετικό πλάτος παλμού περίπου 2,5ms έως 3,0ms θα προκαλέσει την απόκλιση του σερβο προς τα δεξιά όσο μπορεί. Ένα πλάτος παλμού περίπου 1,5ms θα κάνει το σερβο να διατηρήσει την ουδέτερη θέση σε 0 μοίρες. Η υψηλή τάση εξόδου είναι γενικά κάτι μεταξύ 2,5 βολτ και 10 βολτ (με 3V τυπικά). Η χαμηλή τάση εξόδου κυμαίνεται από -40mV έως 0V.

Βήμα 3: Η κατασκευή PCB (Παραγωγή JLCPCB)

Σχετικά με το JLCPCB

Η JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.), είναι η μεγαλύτερη επιχείρηση πρωτοτύπων PCB στην Κίνα και κατασκευαστής υψηλής τεχνολογίας που ειδικεύεται στο γρήγορο πρωτότυπο PCB και στην παραγωγή μικρών παρτίδων PCB.

Με πάνω από 10 χρόνια εμπειρίας στην κατασκευή PCB, η JLCPCB έχει περισσότερους από 200, 000 πελάτες στο εσωτερικό και στο εξωτερικό, με πάνω από 8.000 online παραγγελίες πρωτοτύπων PCB και μικρή ποσότητα παραγωγής PCB την ημέρα. Η ετήσια παραγωγική ικανότητα είναι 200, 000 τ.μ. για διάφορα PCB 1 επιπέδου, 2 στρώσεων ή πολλαπλών στρωμάτων. Η JLC είναι επαγγελματίας κατασκευαστής PCB με μεγάλη κλίμακα, εξοπλισμό φρεατίων, αυστηρή διαχείριση και ανώτερη ποιότητα.

Επιστροφή στο έργο μας

Προκειμένου να παραχθεί το PCB, συνέκρινα την τιμή από πολλούς παραγωγούς PCB και επέλεξα την JLCPCB τους καλύτερους προμηθευτές PCB και τους φθηνότερους παρόχους PCB για να παραγγείλω αυτό το κύκλωμα. Το μόνο που χρειάζεται να κάνω είναι μερικά απλά κλικ για να ανεβάσω το αρχείο gerber και να ορίσω ορισμένες παραμέτρους όπως το χρώμα και η ποσότητα του PCB, και έπειτα έχω πληρώσει μόλις 2 δολάρια για να αποκτήσω το PCB μου μετά από πέντε ημέρες μόνο.

Καθώς δείχνει την εικόνα του σχετικού σχηματικού, χρησιμοποίησα ένα Arduino Nano για να ελέγξω ολόκληρο το σύστημα. Επίσης έχω σχεδιάσει το σχήμα της αράχνης ρομπότ για να κάνει αυτό το έργο πολύ καλύτερο.

Μπορείτε να λάβετε το αρχείο Circuit (PDF) από εδώ. Όπως μπορείτε να δείτε στις παραπάνω εικόνες, το PCB είναι πολύ καλά κατασκευασμένο και έχω το ίδιο σχήμα αράχνης PCB που έχουμε σχεδιάσει και όλες οι ετικέτες και τα λογότυπα είναι εκεί για να με καθοδηγήσουν κατά τη διάρκεια των βημάτων συγκόλλησης.

Μπορείτε επίσης να κατεβάσετε το αρχείο Gerber για αυτό το κύκλωμα από εδώ στην περίπτωση που θέλετε να κάνετε μια παραγγελία για το ίδιο σχέδιο κυκλώματος.

Βήμα 4: Συστατικά

Τώρα ας επανεξετάσουμε τα απαραίτητα εξαρτήματα που χρειαζόμαστε για αυτό το έργο, έτσι όπως είπα, χρησιμοποιώ ένα Arduino Nano για να τρέξω και τον 12 σερβοκινητήρα του ρομπότ με τέσσερα πόδια. Το έργο περιλαμβάνει επίσης μια οθόνη OLED για την εμφάνιση των προσώπων Cozmo και μια μονάδα bluetooth για τον έλεγχο του ρομπότ μέσω μιας εφαρμογής Android.

Για να δημιουργήσουμε τέτοιου είδους έργα θα χρειαστούμε:

• - Το PCB που το παραγγείλαμε από το JLCPCB
• - 12 σερβοκινητήρες όπως θυμάστε 3 σερβο για κάθε πόδι:
• - Ένα Arduino Nano:
• - Ενότητα Bluetooth HC-06:
• - Μία οθόνη OLED Display:
• - LED RGB 5mm:
• - Μερικές συνδέσεις κεφαλίδων:
• - Και το σώμα του ρομπότ ειρηνεύει ότι πρέπει να τα εκτυπώσετε χρησιμοποιώντας έναν 3D εκτυπωτή

Βήμα 5: Το Robot Assemble

Τώρα έχουμε το PCB έτοιμο και όλα τα εξαρτήματα κολλημένα πολύ καλά, μετά από αυτό πρέπει να συναρμολογήσουμε το σώμα του ρομπότ, η διαδικασία είναι τόσο εύκολη, οπότε απλώς ακολουθήστε τα βήματα που δείχνω, πρέπει πρώτα να προετοιμάσουμε κάθε πόδι στο πλάι και να κάνουμε το ένα led χρειαζόμαστε δύο σερβοκινητήρες για τις αρθρώσεις και τα τυπωμένα μέρη Coxa, Femur και Tibia με αυτό το μικρό εξάρτημα σύνδεσης.

Σχετικά με τα κομμάτια του ρομπότ Body μπορείτε να κατεβάσετε τα αρχεία του STL από εδώ.

Ξεκινώντας από το πρώτο σερβο, τοποθετήστε το στην πρίζα του και κρατήστε το με τις βίδες του, μετά γυρίστε το τσεκούρι σερβις στους 180 ° χωρίς να τοποθετήσετε τη βίδα για τις συνδέσεις και μεταβείτε στο επόμενο μέρος που είναι το μηριαίο οστό για να το συνδέσετε με την κνήμη χρησιμοποιώντας το πρώτο σερβο αρθρωτό τσεκούρι και το εξάρτημα στερέωσης. Το τελευταίο βήμα για την ολοκλήρωση του ποδιού είναι η τοποθέτηση της δεύτερης άρθρωσης εννοώ το δεύτερο σερβο για να κρατήσει το τρίτο μέρος του ποδιού που είναι το κομμάτι Coxa.

Τώρα επαναλάβετε το ίδιο πράγμα για όλα τα πόδια για να κάνετε τα τέσσερα πόδια έτοιμα. Στη συνέχεια, πάρτε το επάνω πλαίσιο και τοποθετήστε τα υπόλοιπα servos σε πρίζες και, στη συνέχεια, συνδέστε κάθε πόδι στο κατάλληλο σερβο. Υπάρχει μόνο ένα τελευταίο τυπωμένο μέρος που είναι το κάτω πλαίσιο του ρομπότ όπου θα τοποθετήσουμε την πλακέτα μας

Βήμα 6: Η εφαρμογή Android

Μιλώντας για το android επάνω σας επιτρέπει να

συνδεθείτε στο ρομπότ σας μέσω Bluetooth και κάντε κινήσεις εμπρός και πίσω και στροφές αριστερά προς τα δεξιά, σας επιτρέπει επίσης να ελέγχετε το φως του ρομπότ σε πραγματικό χρόνο, επιλέγοντας το επιθυμητό χρώμα από αυτόν τον χρωματικό τροχό.

Μπορείτε να κατεβάσετε δωρεάν την εφαρμογή android από αυτόν τον σύνδεσμο: εδώ

Βήμα 7: Ο κώδικας Arduino και η επικύρωση δοκιμής

Τώρα έχουμε το ρομπότ σχεδόν έτοιμο για λειτουργία, αλλά πρέπει πρώτα να ρυθμίσουμε τις γωνίες των αρθρώσεων, οπότε ανεβάστε τον κωδικό εγκατάστασης που σας επιτρέπει να τοποθετήσετε κάθε σερβο σε σωστή θέση συνδέοντας τα σερβο σε 90 μοίρες μην ξεχάσετε να συνδέσετε το 7V Μπαταρία DC για να τρέξει το ρομπότ.

Στη συνέχεια, πρέπει να ανεβάσουμε το κύριο πρόγραμμα για τον έλεγχο του ρομπότ χρησιμοποιώντας την εφαρμογή android. Και τα δύο προγράμματα μπορείτε να τα κατεβάσετε από αυτούς τους συνδέσμους:

- Κλίμακα σερβο κωδικού: σύνδεσμος λήψης- Κύριο πρόγραμμα ρομπότ αράχνη: σύνδεσμος λήψης

Μετά τη μεταφόρτωση του κώδικα, έχω συνδέσει την οθόνη OLED για να εμφανίσω τα χαμόγελα ρομπότ Cozmo που έχω κάνει στον κύριο κώδικα.

Όπως μπορείτε να δείτε παιδιά στις παραπάνω εικόνες, το ρομπότ ακολουθεί όλες τις οδηγίες που στάλθηκαν από το smartphone μου και κάποιες άλλες βελτιώσεις για να το κάνει πολύ περισσότερο βούτυρο.