Hexapod: 14 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Ενδιαφέρομαι για μερικά χρόνια να παίζω και να δημιουργώ ρομπότ και εμπνεύστηκα πολύ από τον Zenta, εδώ θα βρείτε το κανάλι του στο Youtube https://www.youtube.com/channel/UCmCZ-oLEnCgmBs_T και τον ιστότοπό του

Μπορείτε να βρείτε πολλά κιτ από πολλούς διαφορετικούς προμηθευτές στο Διαδίκτυο, αλλά είναι πολύ δαπανηρά, έως και 1.500 $+ για ένα εξάποδο 4 DoF και τα κιτ από την Κίνα δεν έχουν καλή ποιότητα. Έτσι, αποφάσισα να δημιουργήσω στο εξάποδο με τον τρόπο μου. Εμπνευσμένο από το hexapod Phoenix του Zenta, θα το βρείτε στο κανάλι του στο Youtube (και ένα κιτ που μπορείτε να βρείτε https://www.lynxmotion.com/c-117-phoenix.aspx, άρχισα να δημιουργώ το δικό μου από την αρχή.

Για τη δημιουργία, εάν θέσω τους ακόλουθους στόχους/απαιτήσεις για τη δική μου:

1.) Διασκεδάστε πολύ και μάθετε νέα πράγματα.

2.) Σχεδιασμός με κόστος

3.) Ανταλλακτικά από ξύλο πλύσης (γιατί είναι πιο εύκολο για τους περισσότερους ανθρώπους και για μένα να κόβω ξύλο)

4.) Χρήση δωρεάν διαθέσιμων εργαλείων (λογισμικό)

Λοιπόν, τι έχω χρησιμοποιήσει μέχρι τώρα;

α) SketchUp, για τον μηχανικό σχεδιασμό.

β) Ξύλο από οξιά 4mm και 6mm (1/4 ).

γ) Arduino Uno, Mega, IDE.

δ) standardηφιακά πρότυπα servos (βρέθηκαν στο amazon σε καλή τιμή).

ε) Dosuki και Bandsaw, μηχανή γεώτρησης, χαρτί λείανσης και λίμα.

Βήμα 1: Κατασκευή ποδιών και Servo Brackets

Πρώτα έκανα κάποια έρευνα στο διαδίκτυο για να μάθω πώς να κάνω ένα ρομπότ, αλλά δεν ήμουν πολύ επιτυχής στην εύρεση καλών πληροφοριών για το πώς να κάνουμε μηχανικό σχεδιασμό. Δυσκολεύτηκα πολύ και τελικά αποφάσισα να χρησιμοποιήσω το SketchUp.

Μετά από μερικές ώρες μάθησης με το SketchUp, τελείωσα με το πρώτο μου σχέδιο για τα πόδια. Το μηριαίο οστό έχει βελτιστοποιηθεί στο μέγεθος των σέρβο κέρατων που χρησιμοποιώ. Όπως κατάλαβα, το πρωτότυπο φαίνεται να έχει διάμετρο περίπου 1 , αλλά τα σερβοκόρνα μου έχουν 21mm.

Η εκτύπωση με τη σωστή κλίμακα δεν λειτουργούσε σωστά με το SketchUp στον υπολογιστή μου, οπότε το έχω αποθηκεύσει ως PDF, έχω κάνει εκτύπωση με 100%, έκανα κάποια μέτρηση και τελικά εκτύπωσα ξανά με τον σωστό συντελεστή κλίμακας.

Για την πρώτη προσπάθεια δημιούργησα μόνο τέχνες για δύο πόδια. Γι 'αυτό στοίβαξα δύο σανίδες, κόλλησα (για χαρτί τοίχου) την εκτύπωση πάνω της και έκοψα τα μέρη με ένα μοντέλο πριονόδικο.

Υλικό που χρησιμοποιήθηκε: ξύλο οξιάς 6mm (1/2 )

Στη συνέχεια έκανα κάποια πειράματα, δεν έχω τεκμηριώσει και έκανα κάποιες βελτιστοποιήσεις. Όπως μπορείτε να δείτε η κνήμη είναι λίγο υπερμεγέθη καθώς και το μηριαίο οστό.

Για να τοποθετήσετε τα σερβοκόρνα μέσω του μηριαίου οστού, πρέπει να κόψετε 2 mm του υλικού. Αυτό μπορεί να γίνει με διαφορετικούς τρόπους. Με δρομολογητή ή με τρυπάνι Forstner. Το Forstner είχε διάμετρο μόνο 200 mm, οπότε έπρεπε να κάνω μεταπολεμικά στο χέρι με μια σμίλη.

Βήμα 2: Βελτιστοποίηση μηριαίου και κνήμης

Άλλαξα λίγο το σχέδιο.

1.) Η κνήμη προσαρμόζει τώρα το σερβο που χρησιμοποιώ πολύ καλύτερα.

2.) Το μηριαίο οστό είναι τώρα λίγο μικρότερο (περίπου 3 από άξονα σε άξονα) και ταιριάζει με τα κέρατα σερβο (διάμετρος 21 mm).

Χρησιμοποίησα 6 σανίδες από ξύλο 6 mm και τις κόλλησα με ταινία διπλής όψης. Εάν αυτό δεν είναι αρκετά δυνατό, μπορείτε να ανοίξετε μια τρύπα σε όλους τους πίνακες και να χρησιμοποιήσετε μια βίδα για να τα στερεώσετε μεταξύ τους. τότε ένα κομμάτι κόβεται αμέσως με το πριόνι. Εάν είστε αρκετά σκληροί, μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε ένα παζλ:-)

Βήμα 3: Σχεδιάζοντας το Servo Bracket

Τώρα ήρθε η ώρα να σχεδιάσουμε το σερβοβραχίονα. Αυτό έχει σχεδιαστεί έντονα και σχετίζεται με το χρησιμοποιημένο σερβο που έχω χρησιμοποιήσει. Όλα τα μέρη είναι κατασκευασμένα από ξύλο οξιάς 6 mm και πάλι δείτε το επόμενο βήμα.

Βήμα 4: Κοπή και συναρμολόγηση Servo Brackets

Και πάλι έχω κόψει έξι μέρη ταυτόχρονα όλα στο πριόνι. Η μέθοδος είναι η ίδια με πριν.

1.) Χρησιμοποιώντας ταινία διπλής όψης, για να κολλήσετε τις σανίδες μεταξύ τους.

2.) Βίδες για μεγαλύτερη σταθερότητα κατά την κοπή (δεν φαίνεται εδώ).

Στη συνέχεια, έχω χρησιμοποιήσει κάποια κόλλα χειροτεχνίας για να τα κολλήσω μαζί και δύο βίδες SPAX (δεν έχουν εφαρμοστεί ακόμη στη φωτογραφία).

Σε σύγκριση με το αρχικό εξάποδο δεν χρησιμοποιώ ακόμη ρουλεμάν, αλλά χρησιμοποιώ μόνο βίδες 3 mm, ροδέλες και αυτοκόλλητα παξιμάδια αργότερα για να συναρμολογήσω τα πόδια με το σώμα/το πλαίσιο.

Βήμα 5: Συναρμολόγηση των ποδιών και δοκιμή

Στις δύο πρώτες εικόνες βλέπετε την πρώτη έκδοση ενός ποδιού. Στη συνέχεια, βλέπετε σύγκριση παλιών και νέων τμημάτων και σύγκριση των νέων τμημάτων (έκδοση δύο) με το πρωτότυπο (φωτογραφία στο παρασκήνιο).

Τέλος, θα κάνετε ένα πρώτο τεστ κίνησης.

Βήμα 6: Κατασκευή και συναρμολόγηση σώματος

Το σώμα που προσπάθησα να ανασυνθέσω από φωτογραφίες. Ως αναφορά, χρησιμοποίησα το σερβοκόρνα, το οποίο υπέθεσα με διάμετρο 1 ". Έτσι, η μπροστινή πλευρά γίνεται πλάτος 4,5" και η μέση 6,5 ". Για το μήκος υπέθεσα 7". Αργότερα αγόρασα το αρχικό κιτ αμαξώματος και το συνέκρινα. Πλησίαζα πολύ στο πρωτότυπο. Τέλος, έφτιαξα μια τρίτη έκδοση, η οποία είναι αντίγραφο 1: 1 του πρωτοτύπου.

Το πρώτο κιτ αμαξώματος που έχω φτιάξει από ξύλο πάχους 6 mm, εδώ βλέπετε τη δεύτερη έκδοση από ξύλο 4 mm, το οποίο διαπίστωσα ότι είναι αρκετά ισχυρό και αρκετά σκληρό. Διαφορετικό από το αρχικό κιτ, τοποθετούσα το κέρατο σερβο στην κορυφή, αντίστοιχα. μέσω του υλικού (μπορείτε να το δείτε και με το μηριαίο οστό). Ο λόγος είναι ότι δεν έχω διάθεση να αγοράσω ακριβά κέρατα αλουμινίου, αντίθετα θέλω να χρησιμοποιήσω τα πλαστικά κέρατα που παραδίδει ήδη. Ένας άλλος λόγος είναι ότι πλησιάζω στο σερβο, οπότε οι δυνάμεις διάτρησης είναι λιγότερες. Αυτό κάνει μια πιο σταθερή σύνδεση.

Παρεμπιπτόντως, μερικές φορές είναι καλό να έχουμε τον Ganesh στο πλοίο. Ευχαριστώ τον φίλο μου Tejas:-)

Βήμα 7: Πρώτες δοκιμές Ηλεκτρονικής

Όλες οι τέχνες είναι συγκεντρωμένες τώρα. Εντάξει, ξέρω ότι δεν φαίνεται πολύ όμορφο, αλλά στην πραγματικότητα πειραματίζομαι πολύ. Στο βίντεο μπορείτε να δείτε να παίζουν μερικές απλές προκαθορισμένες ακολουθίες, στην πραγματικότητα δεν υπάρχει αντίστροφη κινηματική. Το προκαθορισμένο βάδισμα δεν λειτουργεί σωστά επειδή είναι σχεδιασμένο για 2 DoF.

Σε αυτό το παράδειγμα χρησιμοποιώ τον σερβοελεγκτή SSC-32U από το Lynxmotion, θα τον βρείτε εδώ:

Πριν από μερικές ημέρες χρησιμοποιούσα επίσης έναν άλλο ελεγκτή PWM (Adafruit 16-channel PWM controller, https://www.adafruit.com/product/815), αλλά το SCC έχει στην πραγματικότητα κάποια ωραία χαρακτηριστικά, όπως επιβράδυνση των servos.

Λοιπόν, αυτό μέχρι τώρα. Στη συνέχεια πρέπει να μάθω πώς να κάνω την αντίστροφη κινηματική (ΙΚ), ίσως προγραμματίσω ένα απλό βάδισμα όπως το προκαθορισμένο στον ελεγκτή SSC. Έχω ήδη βρει ένα έτοιμο προς χρήση παράδειγμα εδώ https://github.com/KurtE/Arduino_Phoenix_Parts, αλλά δεν το έχω εκτελέσει ακόμα. Δεν έχω ιδέα γιατί, αλλά δουλεύω.

Λοιπόν, εδώ είναι μια σύντομη λίστα ToDo.

1.) Προγραμματίστε ένα απλό βάδισμα όπως το SSC.

2.) Προγραμματίστε μια κατηγορία ελεγκτή/περιτύλιγμα PS3 για το Arduino Phoenix.

3.) Πάρτε τον κωδικό από το KurtE σε λειτουργία ή γράψτε τον δικό μου κωδικό.

Τα servos που χρησιμοποιώ βρήκα στο Amazon https://www.amazon.de/dp/B01N68G6UH/ref=pe_3044161_189395811_TE_dp_1. Η τιμή είναι αρκετά καλή, αλλά η ποιότητα θα μπορούσε να είναι πολύ καλύτερη.

Βήμα 8: Πρώτο απλό τεστ βάδισης

Όπως ανέφερα στο τελευταίο βήμα, προσπάθησα να προγραμματίσω τη δική μου ακολουθία βάδισης. Αυτό είναι ένα πολύ απλό, όπως ένα μηχανικό παιχνίδι, και δεν είναι βελτιστοποιημένο για το σώμα που χρησιμοποιώ εδώ. Ένα απλό ίσιο σώμα θα ήταν πολύ καλύτερο.

Σας εύχομαι, λοιπόν, πολλή διασκέδαση. Πρέπει να μάθω ΙΚ τώρα;-)

Παρατηρήσεις: Όταν παρακολουθείτε προσεκτικά τα πόδια, θα δείτε ότι μερικοί σερβοί συμπεριφέρονται περίεργα. Αυτό που θέλω να πω είναι ότι δεν κινούνται πάντα ομαλά, ίσως πρέπει να τα αντικαταστήσω με άλλα servos.

Βήμα 9: Μεταφορά ελεγκτή PS3

Σήμερα το πρωί δούλευα για να γράψω ένα περιτύλιγμα για τον κώδικα Phoenix. Μου πήρε μερικές ώρες, περίπου 2-3, για να το κάνω. ο κωδικός δεν έχει διορθωθεί τελικά και έχω προσθέσει κάποια επιπλέον εντοπισμό σφαλμάτων στην κονσόλα. Λειτουργεί μέχρι στιγμής:-)

Παρεμπιπτόντως, όταν εκτελούσα τον κώδικα Phoenix, φαίνεται ότι όλα τα servos εκτελούνταν ανάποδα (αντίθετη κατεύθυνση).

Όταν θέλετε να δοκιμάσετε μόνοι σας, χρειάζεστε τον κωδικό από το KurtE ως βάση https://github.com/KurtE/Arduino_Phoenix_Parts. Ακολουθήστε τις οδηγίες για την εγκατάσταση του κωδικού. Αντιγράψτε το φάκελο Phoenix_Input_PS στο φάκελο βιβλιοθήκης Arduino (συνήθως υποφάκελος του φακέλου σκίτσων) και τον φάκελο Phoenix_PS3_SSC32 στο φάκελο σκίτσων.

Πληροφορίες: Εάν δεν έχετε εμπειρία με το Arduino και τα εργαλεία και έχετε κάποιο πρόβλημα, επικοινωνήστε με την κοινότητα Arduino (www.arduino.cc). Όταν αντιμετωπίζετε προβλήματα με τον κωδικό Phoenix από το KurtE, επικοινωνήστε μαζί του. Ευχαριστώ.

Προσοχή: Η κατανόηση του κώδικα δεν είναι κατά τη γνώμη μου τίποτα για αρχάριους, οπότε πρέπει να είστε πολύ εξοικειωμένοι με το C/C ++, τον προγραμματισμό και τον αλγόριθμο. Ο κώδικας έχει επίσης πολλούς καταρτισμένους κώδικες υπό όρους, που ελέγχονται από #defines, γεγονός που καθιστά πολύ δύσκολη την ανάγνωση και την κατανόηση.

Λίστα υλικού:

• Arduino Mega 2560
• USB ασπίδα φιλοξενίας (για Arduino)
• Ελεγκτής PS3
• Servo ελεγκτής LynxMotion SSC-32U
• Μπαταρία 6 V (διαβάστε τις απαιτήσεις για όλα τα HW σας, διαφορετικά μπορεί να την καταστρέψετε)
• Arduino IDE
• Ορισμένα καλώδια USB, διακόπτες και άλλα μικρά μέρη, όπως απαιτείται.

Αν σας αρέσει ένα χειριστήριο PS2, θα βρείτε πολλές πληροφορίες στο διαδίκτυο σχετικά με τον τρόπο σύνδεσης στο Arduino.

Λοιπόν, κάντε υπομονή. Θα ενημερώσω αυτό το βήμα, όταν το λογισμικό λειτουργεί σωστά.

Βήμα 10: Πρώτο τεστ IK

Βρήκα μια διαφορετική θύρα του κώδικα Phoenix που τρέχει πολύ καλύτερα (https://github.com/davidhend/Hexapod), ίσως έχω πρόβλημα διαμόρφωσης με τον άλλο κώδικα. Ο κώδικας φαίνεται να είναι λίγο λάθος και τα βήματα δεν φαίνονται πολύ ομαλά, αλλά για μένα αυτό είναι ένα μεγάλο βήμα μπροστά.

Λάβετε υπόψη, ο κώδικας είναι στην πραγματικότητα πειραματικός. Πρέπει να καθαρίσω και να διορθώσω πολλά και θα δημοσιεύσω μια ενημέρωση τις επόμενες ημέρες. Η θύρα PS3 βασίζεται στην ήδη δημοσιευμένη θύρα PS3 και έχω απορρίψει τα αρχεία PS2 και XBee.

Βήμα 11: Δεύτερη δοκιμή ΙΚ

Η λύση ήταν τόσο εύκολη. Έπρεπε να διορθώσω κάποιες τιμές διαμόρφωσης και να αντιστρέψω όλες τις γωνίες σερβο. Τωρα δουλευει:-)

Βήμα 12: Tibia και Coxa EV3

Δεν μπορούσα να αντισταθώ, οπότε έχω φτιάξει νέες κνήμες και κόξα (σερβο αγκύλες). Αυτή είναι τώρα η τρίτη έκδοση που έχω φτιάξει. Τα νέα έχουν πιο στρογγυλό σχήμα και έχουν πιο οργανική/βιονική εμφάνιση.

Άρα, η πραγματική κατάσταση είναι. Το εξάποδο λειτουργεί, αλλά εξακολουθεί να έχει κάποιο πρόβλημα με μερικά πράγματα.

1.) Δεν έχω μάθει γιατί το BT έχει καθυστέρηση 2..3 δευτερολέπτων.

2.) Η ποιότητα του σερβο είναι κακή.

Πραγματα να κανεις:

* Η καλωδίωση των servos πρέπει να βελτιωθεί.

* Χρειάζεστε ένα καλό στήριγμα μπαταρίας.

* Πρέπει να βρείτε έναν τρόπο για να τοποθετήσετε τα ηλεκτρονικά.

* Βαθμονομήστε ξανά τα servos.

* Προσθήκη αισθητήρων και μόνιτορ τάσης για την μπαταρία.

Βήμα 13: Ομαλό σχήμα μηριαίου οστού

Πριν από μερικές μέρες έχω ήδη φτιάξει ένα νέο μηριαίο οστό γιατί δεν ήμουν ικανοποιημένος πλήρως με το προηγούμενο. Στην πρώτη εικόνα θα δείτε τις διαφορές. Τα παλιά είχαν διάμετρο 21 mm στα άκρα, τα νέα έχουν διάμετρο 1 ίντσα. Έκανα τρύπες στο μηριαίο οστό με τη φρέζα μου με ένα απλό βοηθητικό εργαλείο, όπως μπορείτε να δείτε στις επόμενες τρεις εικόνες.

Πριν κάνετε τους νεροχύτες στο μηριαίο οστό είναι λογικό να ανοίξετε όλες τις τρύπες, διαφορετικά μπορεί να γίνει δύσκολο. Το σερβο κόρνα ταιριάζει πολύ καλά, το επόμενο βήμα, που δεν φαίνεται εδώ, δίνει στις άκρες ένα στρογγυλό σχήμα. Για αυτό έχω χρησιμοποιήσει ένα bit router με ακτίνα 3 mm.

Στην τελευταία εικόνα θα δείτε μια σύγκριση του παλιού και του νέου. Δεν ξέρω τι πιστεύετε, αλλά μου αρέσει πολύ το νέο.

Βήμα 14: Τελικά βήματα

Θα τελειώσω αυτό το σεμινάριο τώρα, αλλιώς θα γίνει μια ατελείωτη ιστορία:-).

Στο βίντεο θα δείτε τον κώδικα Phoenix του KurtE να εκτελείται με μερικές από τις τροποποιήσεις μου. Το ρομπότ δεν κινείται τέλεια, συγγνώμη για αυτό, αλλά τα φθηνά servos έχουν κακή ποιότητα. Έχω παραγγείλει κάποια άλλα σερβο, έχω δοκιμάσει μόλις δύο από αυτά με καλά αποτελέσματα και περιμένω την παράδοση. Λυπάμαι, δεν μπορώ να σας δείξω πώς λειτουργεί το ρομπότ με τα νέα servos.

Πίσω όψη: Ένας αισθητήρας ρεύματος 20 αμπέρ, αριστερά από το δοχείο 10 k. Όταν περνάει το ρομπότ θα καταναλώνει εύκολα 5 αμπέρ. Δεξιά από το δοχείο 10 k θα δείτε ένα pixel OLED 128x64 που δείχνει κάποιες πληροφορίες κατάστασης.

Μπροστινή όψη: Ένας απλός υπερηχητικός αισθητήρας HC-SR04, που δεν έχει ενσωματωθεί ακόμα στη ΝΔ.

Δεξιά πλάγια όψη: επιταχυντής MPU6050 και κιλό (6 άξονες).

Αριστερή πλευρά: Piezo μεγάφωνο.

Ο μηχανικός σχεδιασμός έχει γίνει λίγο πολύ τώρα, εκτός από τα σερβομηχανήματα. Έτσι, οι επόμενες εργασίες θα είναι η ενσωμάτωση ορισμένων αισθητήρων στη ΝΔ. Για αυτό έχω δημιουργήσει έναν λογαριασμό GitHub με το SW που χρησιμοποιώ, το οποίο βασίζεται σε ένα στιγμιότυπο του Phoenix SW του KurtE.

OLED:

Το GitHub μου: