Четвероногий робот-паук «Майлз»: 5 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Основанный на Arduino Nano, Майлз - робот-паук, который использует свои 4 ноги для ходьбы и маневрирования. Он использует 8 серводвигателей SG90 / MG90 в качестве приводов для ног, состоит из специальной печатной платы, сделанной для питания и управления сервоприводами, а также Arduino Nano. На плате есть специальные слоты для модуля IMU, модуля Bluetooth и даже массива ИК-датчиков для создания робота. автономный. Корпус изготовлен из акриловых листов толщиной 3 мм, вырезанных лазером, также может быть напечатан на 3D-принтере. Это отличный проект для энтузиастов, изучающих обратную кинематику в робототехнике.

Код и библиотеки, файлы Gerber и файлы STL / step для проекта будут доступны по запросу. Miles также доступен в виде комплекта, DM для подробностей.

Этот проект вдохновлен mePed (www.meped.io) и использует обновленный код, вдохновленный им.

Запасы

Необходимые компоненты:

Необязательные отмечены как ~

• Печатная плата Майлза (1)
• Механические части тела Майлза
• Серводвигатели SG90 / MG90 (12)
• Адуино Нано (1)
• LM7805 Регулятор напряжения (6)
• Ползунковый переключатель (1)
• Электролитический колпачок 0,33 мкФ (2)
• Электролитический колпачок 0,1 мкФ (1)
• 2-контактный разъем Pheonix 3,08 мм (1)
• 2-х контактный разъем Relimate (1) ~
• 10-контактный разъем Relimate (1) ~
• 4-дюймовый разъем Relimate (1) ~
• Штекерные штыри для серворазъемов

Шаг 1: проектирование схемы и печатных плат

Я проектирую свои печатные платы в программном обеспечении Altium (для загрузки щелкните здесь). 12 сервоприводов SG90 / MG90 могут потреблять до 4-5 ампер, если все работают одновременно, поэтому конструкция требует более высоких выходных токовых характеристик. Я использовал регулятор напряжения 7805 для питания сервоприводов, но он может выдавать максимальный ток в 1 ампер. Чтобы решить эту проблему, 6 микросхем LM7805 подключены параллельно для увеличения выходного тока.

Схемы и Гербер можно найти здесь.

К особенностям этой конструкции можно отнести:

• MPU6050 / 9250 используется для измерения углов
• Выходной ток до 6 ампер
• Изолированный источник питания сервопривода
• Выход ультразвукового датчика HCsr04
• Также предоставляются периферийные устройства для Bluetooth и I2C.
• Все аналоговые контакты предусмотрены на Relimate для разъема датчиков и исполнительных механизмов.
• 12 серво выходов
• Светодиод индикации питания

Технические характеристики печатной платы:

• Размер платы 77 х 94 мм.
• 2 слоя FR4
• 1,6 мм

Шаг 2: Пайка компонентов и загрузка кода

Припаяйте компоненты в порядке возрастания высоты компонентов, начиная с компонентов SMD.

В этой конструкции всего один резистор SMD. Добавьте контакты женского заголовка для Arduino и LM7805, чтобы его можно было заменить при необходимости. Припаяйте штыри разъема для серворазъемов и других компонентов на месте.

В конструкции предусмотрены отдельные 5В для сервоприводов и Arduino. Проверьте наличие короткого замыкания с землей на всех отдельных шинах питания, например, на выходе Arduino 5 В, выходе Servo VCC и входе 12 В Phoenix.

Как только плата будет проверена на замыкание, Arduino будет готов к программированию. Тестовый код доступен на моем гитхабе (нажмите здесь). Загрузите тестовый код и соберите робота целиком.

Шаг 3: Сборка корпуса для лазерной резки:

Всего в конструкции 26 деталей, которые можно напечатать на 3D-принтере или вырезать лазером из 2-миллиметровых акриловых листов. Я использовал красный и синий акриловые листы толщиной 2 мм, чтобы придать роботу вид Человека-паука.

Корпус состоит из нескольких звеньев, которые фиксируются болтами с гайками М2 и М3. Сервоприводы фиксируются болтами гайки М2. Обязательно вставьте батареи и печатную плату внутрь основного корпуса перед тем, как закрепить верхнюю пластину корпуса.

Необходимые файлы можно найти на моем гитхабе (нажмите здесь)

Шаг 4: Все электрические соединения и тестирование робота:

В завершение подключите сервоприводы в порядке, указанном ниже:

(D2) Сервопривод поворота передний левый

(D3) Сервопривод подъема переднего левого колеса

(D4) Сервопривод заднего левого поворота

(D5) Сервопривод заднего левого подъема

(D6) Сервопривод заднего правого поворота

(D7) Сервопривод заднего правого подъема

(D8) Сервопривод поворота переднего правого колеса

(D9) Сервопривод подъема переднего правого колеса

Запустите робота с помощью ползункового переключателя!

Шаг 5: Будущие улучшения:

Обратная кинематика:

Текущий код использует позиционный подход, где мы указываем углы, на которые сервопривод должен двигаться, чтобы достичь определенного движения. Обратная кинематика даст роботу более изощренный подход к ходьбе.

Управление приложением Bluetooth:

Разъем UART на печатной плате позволяет пользователю подключить модуль Bluetooth, такой как HC-05, для беспроводного управления роботом с помощью смартфона.