ОШИБКИ Учебный робот: 11 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

За последний год я почти все свое свободное время потратил на проектирование и изучение робототехники с открытым исходным кодом для 3D-печати, поэтому, когда я увидел, что Instructables организовал конкурс робототехники, я никак не мог принять в нем участие.

Я хотел, чтобы конструкция этого робота была максимально познавательной. Таким образом, учителя со всего мира с небольшими навыками дизайна и программирования, у которых есть доступ к 3D-принтеру, могут легко создавать и использовать роботов с множеством различных функций в классе.

Я ранее спроектировал и опубликовал BORIS the Biped (ссылка здесь), робота, который я также разработал для образовательных целей, и я решил использовать ту же электронику в BORIS, что и в BUGS, чтобы любой из вас, кто решил создавать BUGS в очень короткие сроки. за небольшую дополнительную плату можно также построить БОРИС

Этот проект у меня в голове уже давно, и, наконец, пришло время поделиться им.

На разработку этого проекта у меня ушло около 3 недель на проектирование, прототипирование и документирование.

Надеюсь, вам понравится и вы найдете это поучительное полезное

Сколько стоит BUGS:

В целом, БАТАРЕИ и зарядное устройство будут стоить вам около 90 долларов

Каковы особенности BUGS:

• Прежде всего, я хотел, чтобы ОШИБКИ выделялись, так что в отличие от многих других колесных образовательных роботов, ОШИБКИ ходят на 8 ногах с использованием рычажного механизма Кланна, это дает преимущество в уменьшении количества необходимых сервоприводов до одного сервопривода на каждую сторону и, таким образом, снижает стоимость.
• BUGS оснащен шарнирно-сочлененной клешней, идеального размера для ловли мяча для гольфа или настольного тенниса.
• Чтобы по-настоящему довести образовательные возможности BUGS до предела, я решил добавить к нему тонну дополнительных датчиков, чтобы он действительно мог выполнить любую задачу робототехники, которую вы ему задаете, эти функции включают в себя:

- Следующие строки

- Курс цифрового компаса

- Избегание препятствий

- зуммер

- Ручное управление с помощью 3D-печатного контроллера Arduino (ссылка здесь)

На что предварительно запрограммированы ОШИБКИ:

BUGS программируется с использованием Arduino, есть 3 предварительно запрограммированных кода Arduino, которые могут быть загружены в его мозг:

- Автономный режим следования за линией, в котором ОШИБКИ могут подобрать мяч, следовать за линией и сбросить мяч в конце линии

- Автономный цифровой компас и режим обхода препятствий, в котором ОШИБКИ могут придерживаться фиксированного курса и уклоняться от препятствий, которые находятся перед ним, сохраняя при этом тот же курс

- Ручной режим, в котором ОШИБКИ можно контролировать вручную и выполнять 2 автономных режима, указанных выше, одним нажатием кнопки.

Запасы

Для этого вам понадобятся:

ИНСТРУМЕНТЫ:

Маленькая крестовая отвертка

ПРИНАДЛЕЖНОСТИ ДЛЯ РОБОТА:

3x Genuine Tower Pro MG90S аналоговый сервопривод 180 градусов (ссылка здесь)

Вы можете дешево купить из Китая многие вещи, но сервоприводы - не одно из них! После тестирования многих различных типов, особенно дешевых поддельных сервоприводов TowerPro, я обнаружил, что дешевые поддельные сервоприводы настолько ненадежны и часто ломаются через день после использования, поэтому я решил, что подлинные сервоприводы TowerPro будут лучшими!

1x плата управления беспроводным сервоприводом Sunfounder (ссылка здесь)

Вы не найдете лучшей макетной платы для беспроводного сервоуправления, чем эта. Эта плата имеет блок преобразователя питания 5 В 3 А и 12 входных контактов сервопривода и контактов для беспроводного модуля приемопередатчика nrf24L01 и Arduino NANO, все в компактном аккуратном корпусе, так что больше не беспокойтесь о беспорядочных кабелях повсюду!

• 1x Arduino NANO (ссылка здесь)
• 1x модуль приемопередатчика NRF24L01 (ссылка здесь) (вам это не нужно, если вы не используете контроллер)
• 1x магнитометр (цифровой компас) QMC5883L GY-273 (ссылка здесь)
• 1x ультразвуковой датчик HC-SR04 (ссылка здесь)
• 2x ИК-модуль инфракрасного датчика объезда препятствий (ссылка здесь)
• 1x пассивный зуммер (ссылка здесь)
• 2 литий-ионных аккумулятора 18650 3,7 В (ссылка здесь)
• 1x 18650 Держатель батареи (ссылка здесь) (эти батареи дают вам около 30 минут работы, лучшие дадут вам около 2 часов работы)
• 1x зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов (ссылка здесь)
• 1x кабели-перемычки 120 шт. Длиной 10 см (ссылка здесь)
• 1x Винты 2 мм x 8 мм в упаковке 100 шт. (Ссылка здесь)

Всю электронику также можно найти на Amazon, если вы не можете позволить себе ждать доставки, но она будет немного дороже.

КОНТРОЛЛЕР:

Чтобы управлять этим роботом вручную, вам понадобится 3D-печатный контроллер Arduino (ссылка здесь). Робот также может быть полностью автономным, поэтому контроллер не является обязательным.

ПЛАСТИКА:

Детали могут быть напечатаны из PLA, PETG или ABS. !! Обратите внимание: катушки 500 г более чем достаточно для печати 1 робота !!

3Д ПРИНТЕР:

Минимальная необходимая платформа для сборки: Д150мм x Ш150мм x В100мм

Подойдет любой 3d-принтер.

Я лично распечатал детали на Creality Ender 3, недорогом 3D-принтере стоимостью менее 200 $. Распечатки получились идеально.

Шаг 1: 3D-печать деталей

Итак, пришло время для печати … Ага

Я тщательно спроектировал все детали BUGS для 3D-печати без каких-либо вспомогательных материалов или плотов, необходимых для печати.

Все детали доступны для скачивания на Pinshape (ссылка здесь)

Все детали были напечатаны на Creality Ender 3.

Материал: ПЭТГ

Высота слоя: 0,3 мм

Заполнение: 15%

Диаметр сопла: 0,4 мм

Список деталей для ОШИБОК выглядит следующим образом:

• 1x ГЛАВНОЕ ТЕЛО
• 1x ВЕРХНИЙ ТЕЛО
• 2x БОКОВОЙ КОРПУС
• 1x ARM
• 1x ПЕРЕДНИЕ
• 1x РУКА
• 2x ПИН-код ARM
• 1x ПИН-код на руку
• 2x КОГС
• 4x ТЯГАЧ.
• 4x КВАДРАТНАЯ ПИН-код
• 4x ПРИВОД ПОДКЛЮЧЕНИЯ
• 8x ВНЕШНИЙ ПОДКЛЮЧЕНИЕ
• 8x ПОДЪЕМНАЯ НОЖКА
• 8x ТЯГА ВЕРХНЯЯ МАЛАЯ
• 8x НАПРАВЛЯЮЩИЙ НИЖНИЙ МАЛЫЙ
• 8x ЦИРКУЛЬНЫЙ ПИН L1
• 4x ЦИРКУЛЯРНЫЙ КОНТАКТ L2
• 16x ЦИРКУЛЯРНЫЙ КОНТАКТ L3
• 8x ЦИРКУЛЯРНЫЙ ПИН L4
• 4x ЦИРКУЛЯРНЫЙ ПИН L5
• 4x БОЛЬШОЙ ЦИРКУЛЯРНЫЙ ЗАЖИМ
• 36x ЦИРКУЛЯРНЫЕ ЗАЖИМЫ
• 12x ПРЯМОУГОЛЬНЫЕ ЗАЖИМЫ

Каждую часть можно распечатать как группу, так и по отдельности.

Для групповой печати выполните следующие действия:

• Начните с печати GROUP ARM FOREARM.stl, эти части труднее всего распечатать, и для предотвращения деформации могут потребоваться поля.
• Продолжите печать остальных частей. Чтобы распечатать все части, все, что вам нужно сделать, это распечатать каждый файл GROUP.stl, и у вас будет полный набор частей, убедитесь, что вы распечатали файл GROUP LEG LINKAGES AND PINS.stl 4 раза

И вот, примерно через полтора дня после печати у вас должны быть все пластиковые детали BUGS.

Шаг 1 выполнен !!!

Шаг 2: установка Arduino

BUGS использует программирование на C ++ для своей работы. Чтобы загружать программы в ОШИБКИ, мы будем использовать Arduino IDE вместе с несколькими другими библиотеками, которые необходимо установить в Arduino IDE.

Установите Arduino IDE на свой компьютер

Arduino IDE (ссылка здесь)

Чтобы установить библиотеки в Arduino IDE, вы должны сделать следующее со всеми библиотеками, указанными ниже.

1. Нажмите на ссылки ниже (это приведет вас на страницу библиотек GitHub)
2. Нажмите "Клонировать" или "Скачать".
3. Нажмите "Загрузить ZIP" (загрузка должна начаться в вашем браузере)
4. Откройте папку загруженной библиотеки
5. Разархивируйте папку с загруженной библиотекой
6. Скопируйте распакованную папку библиотеки
7. Вставьте распакованную папку библиотеки в папку библиотеки Arduino (C: / Documents / Arduino / libraries)

Библиотеки:

• Библиотека Varspeedservo (ссылка здесь)
• Библиотека QMC5883L (ссылка здесь)
• Библиотека РФ24 (ссылка здесь)

Вот и все, вы должны быть готовы к работе. Чтобы убедиться, что вы правильно настроили Arduino IDE, выполните следующие действия.

1. Загрузите желаемый код Arduino ниже (Robot Controller & Autonomous.ino или Robot Autonomous Compass.ino или Robot Autonomous Line follower.ino) (по какой-то причине мне не удалось загрузить код в Instructables, пожалуйста, напишите мне на seb.coddington @ gmail.com для кода, пока я не решу проблему)
2. Откройте его в Arduino IDE.
3. Выберите Инструменты:
4. Выберите доску:
5. Выберите Arduino Nano
6. Выберите Инструменты:
7. Выберите процессор:
8. Выберите ATmega328p (старый загрузчик)
9. Нажмите кнопку Проверить (Отметить) в левом верхнем углу Arduino IDE.

Если все пойдет хорошо, внизу должно появиться сообщение Готово.

Вот и все, что вы завершили Шаг 2 !!!

Шаг 3: Программирование ОШИБОК

Пришло время загрузить код в мозг ОШИБКИ Arduino Nano.

1. Подключите Arduino Nano к компьютеру через USB-кабель.
2. Нажмите кнопку загрузки (кнопка со стрелкой вправо)

Если все пойдет хорошо, внизу должно появиться сообщение Готово.

На этом шаг 3 закончен.

Шаг 4: Сборка ног ЖУКА

Все следующие шаги изображены в видео сборки выше.

Сборка шестерен корпуса с левой стороны

Необходимые электронные компоненты:

1x сервопривод непрерывного вращения Fitech FS90R

Необходимые пластиковые детали:

• 1x Боковое тело
• 1x винтик
• 2x звено связи
• 2x квадратный рычажный механизм
• 2x рычажный привод
• 2x квадратные зажимы
• 4x Круглый штифт L4

Необходимые винты и сервоприводы:

• 2 длинных самонастраивающихся винта
• 1x короткие винты для сервопривода
• 1x двойной рычаг сервопривода

Руководство по сборке:

1. Вставьте сервопривод FS90R в боковой корпус.
2. Закрепите на месте двумя длинными самонарезающимися винтами.
3. Вставьте рог сервопривода в Cog
4. Вставьте шестеренку в сервопривод
5. Закрепите на месте 1 коротким винтом для сервопривода.
6. Вставьте круглые штифты L4 в винты рычажного механизма и приводы рычажного механизма.
7. Вставьте квадратные штифты рычажного механизма в зубцы рычага (убедитесь, что они вставлены правильно)
8. Вставьте зубцы рычага в боковой корпус, убедитесь, что зубцы расположены в зеркальном отображении друг друга, как показано на видео сборки выше.
9. Сдвиньте привод рычажного механизма на противоположную сторону квадратного пальца рычага, убедитесь, что круглые пальцы L4 находятся в противоположных направлениях друг от друга.
10. Закрепите квадратный соединительный штифт на месте двумя квадратными зажимами.

Сборка правых боковых шестерен корпуса

Действуйте так же, как и с зубьями на левой стороне корпуса.

Сборка ног

Необходимые пластиковые детали:

• 2x внешняя связь
• 2x рычажный верх, маленький
• 2x рычажный механизм снизу маленький
• 2x рычажная ножка
• 2x круговой штифт L1
• 1x Круглый штифт L2
• 4x Круглый штифт L3
• 1x Круглый штифт L5
• 1x большой зажим
• 9x круглых зажимов

Руководство по сборке:

1. Вставьте круговой штифт L5 в боковой корпус.
2. Закрепите круговой штифт L5 на месте с помощью большого зажима.
3. Наденьте одну из небольших верхних частей рычажного механизма на круглый штифт L2.
4. Проденьте круговой штифт L2 через боковой корпус.
5. Наденьте другую верхнюю маленькую деталь рычага на круглый штифт L2.
6. Закрепите с помощью круглого зажима
7. Проденьте обе части круглого штифта L1 через маленькие части нижней части рычажного механизма.
8. Наденьте обе маленькие детали рычажного механизма на круглый штифт L5.
9. Наденьте обе внешние детали рычага на круговой штифт L4 и круговой штифт L1, как показано на видео сборки выше.
10. Закрепите обе внешние части рычага с помощью 2 круглых зажимов каждый
11. Проденьте 2 круглых штифта L3 через обе верхние части рычажного механизма.
12. Сдвиньте обе тяги ног через другую сторону круглого штифта L3.
13. Закрепите обе ножки на месте с помощью 2 круглых зажимов.
14. Проденьте 2 последних круглых штифта L3 через 2 рычажных механизма.
15. Проденьте другой конец круглого штифта L3 через внешнее соединение.
16. Закрепите двумя круглыми зажимами

Проделайте то же самое с оставшимися тремя углами робота.

Шаг 5: Сборка когтя ЖУКА

Все следующие шаги изображены в видео сборки выше.

Необходимые электронные компоненты:

3x подлинный сервопривод Towerpro MG90S

Необходимые пластиковые детали:

• 1x верхняя часть тела
• 1x рука
• 1x предплечье
• 1x рука
• 2x штифта рычага
• 1x булавка для руки

Необходимые винты:

2 длинных самонастраивающихся винта

Руководство по сборке:

1. Вставьте один из штифтов рычага в верхнее отверстие корпуса.
2. Вставьте один из сервоприводов в верхнюю часть корпуса.
3. Закрепите сервопривод двумя длинными самонарезающими винтами.
4. Вставьте второй штифт в нижнее отверстие предплечья.
5. Вставьте булавку для руки в верхнее (со стороны) отверстие для предплечья.
6. Вставьте 2 оставшихся сервопривода в предплечье.
7. Вставьте рычаг поверх сервопривода верхнего корпуса и штифта (самая широкая сторона), убедитесь, что он установлен правильно
8. Вставьте руку над сервоприводом предплечья и штифтом (самая тонкая сторона), убедитесь, что это правильно.
9. Вставьте руку поверх другого сервопривода предплечья и штифта.

Шаг 6: Сборка электроники BUGS

Все следующие шаги изображены в видео сборки выше.

Необходимые электронные компоненты:

• 1x Arduino NANO
• 1x трансивер NRF24L01 (опционально)
• 1x серво щит
• 1x зуммер
• 1x ультразвуковой датчик
• 1x магнитометр (цифровой компас)
• 2x ИК-датчика
• 1x держатель батареи
• 2x 18650 батареи

Необходимые пластиковые детали:

1x основной корпус

Необходимые винты:

9 длинных самонарезающих винтов

Руководство по сборке:

1. Закрепите трансивер Arduino NANO и NRF24L01 на сервощите.
2. Прикрутите провода держателя аккумулятора к серво экрану (проверьте полярность).
3. Прикрутите держатель батареи к основному корпусу двумя винтами по диагонали.
4. Прикрутите зуммер к основному корпусу с помощью 1 винта.
5. Прикрутите сервозащитный экран к основному корпусу двумя винтами по диагонали.
6. Прикрутите магнитометр (цифровой компас) к основному корпусу двумя винтами.
7. Закрепите ультразвуковой датчик на основном корпусе.
8. Прикрутите оба ИК-датчика к основному корпусу с помощью 1 винта каждый.
9. Вставьте батарейки в батарейный отсек

Шаг 7: Сборка лап и когтей ЖУКА на теле

Все следующие шаги изображены в видео сборки выше.

Необходимые пластиковые детали:

• 2x Собранные ноги
• 1x собранный коготь
• 1x собранный основной корпус
• 8x квадратных зажимов

Руководство по сборке:

1. Вставьте сторону собранного когтя в верхние квадратные отверстия одной из собранных ножек.
2. Вставьте сторону основного корпуса в сборе в нижние квадратные отверстия той же ноги в сборе.
3. Закрепите на месте с помощью 4 квадратных зажимов
4. Проденьте оставшуюся собранную ногу через другую сторону собранного когтя и собранного тела.
5. Закрепите на месте с помощью 4 квадратных зажимов

Шаг 8: Подключение электроники BUGS

Используйте приведенную выше схему подключения, чтобы определить электрические соединения.

Подготовьте необходимые перемычки между гнездом и гнездом

• 5x красный или оранжевый для положительного 5V
• 5x коричневый или черный для отрицательного заземления
• 1x синий для контакта ввода / вывода зуммера
• 2x зеленый для двух выводов OUT ИК-датчиков
• 2x желтых для ультразвуковых триггеров и эхо-контактов
• 2x пурпурных для магнитометров (цифровой компас), контакты SDA и SCL

Инструкции по подключению:

1. Подключите ручной сервопривод к контакту 1 на плате сервоуправления (убедитесь, что все соединения выполнены правильно)
2. Подключите сервопривод предплечья к контакту номер 2 на плате сервоуправления (убедитесь, что соединения выполнены правильно)
3. Подключите сервопривод рычага к контакту номер 3 на плате сервоуправления (убедитесь, что все соединения выполнены правильно)
4. Подключите сервопривод левых ножек к контакту номер 4 на плате сервоуправления (убедитесь, что соединения выполнены правильно)
5. Подключите сервопривод правой ноги к контакту номер 5 на плате сервоуправления (убедитесь, что соединения выполнены правильно)
6. Подключите синий соединительный кабель между гнездом и гнездом к сигнальному контакту номер 6 на плате сервоуправления.
7. Подключите красный или оранжевый соединительный кабель между гнездом и гнездом к контакту 6 VCC на плате сервоуправления.
8. Подключите коричневую или черную перемычку между розеткой и розеткой к контакту GND номер 6 на плате сервоуправления.
9. Подключите 2 зеленых соединительных кабеля типа мама-мама к сигнальным контактам 7 и 8 на плате сервоуправления.
10. Подключите 2 красных или оранжевых соединительных кабеля типа «мама» к «мама» к контактам VCC № 7 и 8 на плате сервоуправления.
11. Подключите 2 коричневых или черных соединительных кабеля типа «мама» к «гнезду» к контактам 7 и 8 GND на плате сервоуправления.
12. Подключите 2 желтых соединительных кабеля типа мама-мама к сигнальным контактам 9 и 10 на плате сервоуправления.
13. Подключите 1 красный или оранжевый соединительный кабель между гнездом и гнездом к контакту 9 VCC на плате сервоуправления.
14. Подключите 1 коричневый или черный соединительный кабель «мама-мама» к контакту № 9 GND на плате сервоуправления.
15. Подключите 2 пурпурных соединительных кабеля между гнездом и гнездом к сигнальным контактам 11 и 12 на плате сервоуправления.
16. Подключите 1 красный или оранжевый соединительный кабель «мама-мама» к контакту 10 VCC на плате сервоуправления.
17. Подключите 1 коричневый или черный соединительный кабель типа «мама» к «гнезду» к контакту GND № 10 на плате сервоуправления.
18. Подключите синий соединительный кабель между гнездом и гнездом на контакте 6 к контакту ввода / вывода на зуммере.
19. Подключите красный или оранжевый соединительный кабель между гнездом и гнездом на контакте 6 к контакту VCC на зуммере.
20. Подключите коричневый или черный соединительный кабель «мама-мама» на контакте 6 к контакту GND зуммера.
21. Подключите зеленый соединительный кабель «мама-мама» на контакте 7 к контакту OUT на левом ИК-датчике.
22. Подключите красный или оранжевый соединительный кабель «мама-мама» на контакте 7 к контакту VCC на левом ИК-датчике.
23. Подключите коричневый или черный соединительный кабель «мама-мама» на контакте 7 к контакту GND на левом ИК-датчике.
24. Подключите зеленый соединительный кабель «мама-мама» на контакте 8 к контакту OUT на правом ИК-датчике.
25. Подключите красный или оранжевый соединительный кабель «мама-мама» на контакте 8 к контакту VCC на правом ИК-датчике.
26. Подключите коричневый или черный соединительный кабель «мама-мама» на контакте 8 к контакту GND на правом ИК-датчике.
27. Подключите желтый соединительный кабель «мама-мама» на контакте 9 к триггеру на ультразвуковом датчике.
28. Подключите желтый соединительный кабель «мама-мама» на контакте 10 к контакту Echo на ультразвуковом датчике.
29. Подключите красный или оранжевый соединительный кабель «мама-мама» на контакте 9 к контакту VCC на ультразвуковом датчике.
30. Подключите коричневый или черный соединительный кабель «мама-мама» на контакте 9 к контакту GND на ультразвуковом датчике.
31. Подключите фиолетовый соединительный кабель между гнездом и гнездом на контакте 11 к контакту SDA на магнитометре.
32. Подключите фиолетовый соединительный кабель между гнездом и гнездом на контакте 12 к контакту SCL на магнитометре.
33. Подключите красный или оранжевый соединительный кабель между гнездом и гнездом на контакте 10 к контакту VCC на магнитометре.
34. Подключите коричневую или черную перемычку между розеткой и розеткой на контакте 10 к контакту GND на магнитометре.

Шаг 9: Калибровка сервоприводов когтей BUGS

Все следующие шаги изображены в видео сборки выше.

Необходимые винты и сервоприводы:

• 3x одинарных сервопривода
• 3 коротких винта для сервоприводов

Руководство по сборке:

1. Включите робота на 5 секунд, пока сервоприводы не вернутся в исходное положение, затем выключите робота.
2. Расположите руку под углом 90 градусов к телу.
3. Вставьте рупор сервопривода руки / корпуса
4. Закрепите на месте с помощью короткого винта сервопривода.
5. Расположите предплечье под углом 90 градусов к руке.
6. Вставьте сервопривод предплечья / руки
7. Закрепите на месте с помощью короткого винта сервопривода.
8. Положите руку в закрытое положение
9. Вставьте сервопривод для кисти / предплечья
10. Закрепите на месте с помощью короткого винта сервопривода.

Шаг 10: Калибровка ИК-датчиков для отслеживания линии

Чтобы ИК-датчики обнаруживали черную линию, вы должны отрегулировать винт потенциомера на каждом ИК-датчике так, чтобы 2 красных светодиода горели, когда датчик находится рядом с белой поверхностью, и чтобы светился только один красный светодиод, когда датчик установлен. возле черной поверхности.

Шаг 11: Использование ОШИБОК

Использование ОШИБОК в режиме следования строкам:

• Поместите робота на пол в начале линии.
• Поместите мяч для гольфа на 3 см перед роботом.
• Включите робота и смотрите, как он уходит !!!

Использование ОШИБОК в режиме компаса и обхода препятствий:

• Расположите робота в том направлении, в котором он должен двигаться.
• Включите робота и смотрите, как он уходит.

Использование ОШИБОК с контроллером:

• Используйте джойстик, чтобы переместить робота
• Используйте кнопку вверх, чтобы открывать и закрывать коготь.
• Используйте кнопку вниз, чтобы поднимать и опускать руку
• Используйте левую кнопку, чтобы активировать компас и режим обхода препятствий.
• Удерживайте левую кнопку, чтобы выключить режим обхода препятствий на компасе.
• Используйте правую кнопку, чтобы активировать режим следования линии
• Удерживайте правую кнопку, чтобы отключить режим следования линии.

Второй приз конкурса робототехники