Гексапод своими руками: 6 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

В этом руководстве я дам вам пошаговое руководство по созданию Bluetooth-устройства Hexapod с дистанционным управлением.

Во-первых, это большой гексапод, и для его перемещения вам понадобится 12 мощных сервомоторов (MG995), и для обработки такого количества сигналов ШИМ (для управления каждым двигателем) самый простой способ сделать это - использовать Arduino Mega 2560. Следует отметить, что использовалось дополнительное оборудование, например, 3D-принтеры и автомат для резки WaterFlow. Теперь вы найдете все используемые материалы и шаги, которые понадобятся вам для создания одного из этих роботов.

Шаг 1. Что вам понадобится

Оборудование

Паяльник, машина для 3D-печати, машина для гидроабразивной резки.

Материал

• PLA нить для 3D-печати
• кремний
• стальной педацер
• Винты M3X20
• Винты M3X10
• Гайки М3
• Шайбы М3
• Шариковые подшипники 623zz
• Программное обеспечение САПР

Компоненты

• (12) Серводвигатели MG995
• (2) батареи 9 В
• (1) аккумулятор 6 В, 7 А
• Камера GoPro
• Ардуино МЕГА
• Ардуино НАНО
• (2) Джойстики
• (2) Модуль Bluetooth HC-05
• (1) потенциометр 10 кОм

Шаг 2: Механика и проектирование деталей, которые вам понадобятся

Механический дизайн

Механическая конструкция начинается с количества серводвигателей, используемых на каждой ноге. В этом проекте было решено использовать по 2 сервопривода на каждую ногу, что дало ей большее количество степеней свободы и сделало ее естественность замечательной. Ясно упомянуть, что в любом типе механизмов, машин или роботов, чем больше у вас степеней свободы, тем естественнее ваши движения и действия. В рамках плана этого проекта, требований и ограничений, будет использоваться 12 приводов, по 2 на каждую ногу. Как уже упоминалось, сервомоторы будут основными компонентами ног, скажем, это те точки, которые представляют суставы робота. Посредством которых запускаются различные движения машины, которые вместе будут имитировать движение, заставляющее ее ходить. Исходя из размеров упомянутых ранее серводвигателей, разработан кожух, в котором устанавливается привод этого типа. Размеры этого служат ориентирами для разработки системы крепления, опорных элементов и соединителей, из которых будет составлять ножка в целом. Один из серводвигателей расположен вертикально, а другой - горизонтально, это в основном связано с направлением, в котором его вал будет вращаться и активировать элемент, к которому он прикручен, и, таким образом, развивать движение по x или y, необходимое для ходьбы. гексапода. Глядя на фигуры и изображения, вы можете увидеть точки, в которых они соединяются с основным основанием, то есть пластинами, робота. Если вы посмотрите на серводвигатель в вертикальном положении, вы увидите, что он находится между обеими пластинами. Один из них ввинчивается в верхней части, а другой - в нижней. Отсюда соединители и стержни облегчат поддержку второго серводвигателя в горизонтальном положении, из которого 4 различных типа соединителей работают как часть ноги. Они позволяют механическое движение, которое имитирует и активирует подъем и перемещение этого элемента; который включает в себя эти два стержня, которые удерживают самый большой компонент ноги, на которую он опирается, и оставляет почти весь вес робота.

Как упоминалось ранее, существуют ограничения, которые определяют ваш дизайн. Они могут быть разных типов, будь то механические, экономические или любые другие важные ресурсы для работы вашего станка. Эти механические элементы; в данном случае серводвигатели, определяющие габариты робота. Вот почему конструкция, предлагаемая в этом руководстве, имеет такие размеры, поскольку они начинаются в основном с выбранных исполнительных механизмов и контроллера, к которым позже была добавлена большая батарея.

Важно отметить, что механическая конструкция не предназначена для воспроизведения, как это предлагается. Это можно даже оптимизировать путем моделирования напряжений и усталости основных элементов, стержней и / или соединителей. Принимая во внимание выбранный метод производства, аддитивное производство, вы можете максимально эффективно проектировать, моделировать и печатать твердые тела, которые лучше всего подходят для ваших нагрузок и применения. Всегда рассматриваем основные элементы опор, крепежа и подшипников, для чего вам нужно. Это зависит от роли, которую они играют в механизме. Поэтому вам следует подумать о характеристиках этих элементов, чтобы у них было соответствующее место в сочетании с другими частями ноги.

Шаг 3: проектирование электроники

Две печатные платы были разработаны для робота.

1 - это основная плата, которая будет установлена в роботе, а вторая - для электроники в пульте дистанционного управления. Печатная плата была разработана с использованием программного обеспечения Fritzing, а затем обработана с помощью фрезерного станка с ЧПУ для гравировки печатной платы.

Основная печатная плата включает в себя Arduino Mega, а также модуль Bluetooth, все сервоприводы также подключены и используют две линии питания, которые идут напрямую от батареи к 2 винтовым клеммам.

Печатная плата пульта дистанционного управления имеет больше компонентов, но более компактна, начиная с установки Arduino Nano, к ней подключены два джойстика для управления направлением и перемещениями Hexapod, одна кнопка с соответствующим резистором 220 Ом, потенциометр. для регулировки высоты робота и его Bluetooth-модуля HC05. Вся плата питается от батареи 9 В, а элементы на ней питаются от выхода 5 В платы Arduino.

После проектирования печатная плата может быть изготовлена с помощью специального инструмента для обработки печатных плат с ЧПУ, а затем вы можете приступить к установке всех компонентов в платы.

Шаг 4: Шаг 4: Сборка

После того, как будут доступны все напечатанные детали, винты и подшипники, а также инструменты для сборки робота, вы можете начать сборку соответствующих деталей, учитывая, что основания вертикальных сервоприводов собраны с верхней и нижней пластинами., 6 штук с серводвигателем внутри. Теперь муфта к валу серводвигателя привинчивается, и к ней присоединяется деталь: «JuntaServos», которая в своей ответной части будет иметь соответствующий подшипник для облегчения вращения между обеими частями. Затем он будет соединен со вторым сервоприводом, горизонтальным сервоприводом и соответствующим набором стержней, которые соединяются с двумя другими сегментами, обеспечивая прямое соединение со стальным наконечником. Оба прикручены указанными винтами. Чтобы закончить с ногой, наконечник, напечатанный на PLA, вставляется под давлением.

Эту процедуру необходимо повторить 6 раз, чтобы собрать 6 ног, которые поддерживают и активируют робота. Наконец-то; поместите камеру на верхнюю пластину, отрегулировав ее по желанию пользователя.

Шаг 5: Шаг 5: Кодирование

В этом разделе будет немного описано, как работает код. и он будет разделен на две части: код пульта дистанционного управления и код гексапода.

Сначала контроллер. Вы хотите считывать аналоговые значения потенциометров на джойстиках. Рекомендуется, чтобы эти значения были отфильтрованы и адекватны только для получения значений, когда они выходят за пределы диапазона, установленного в коде. Когда это происходит, значение типа массива символов отправляется с помощью функции Arduino Serial.write через Bluetooth, чтобы указать, что одно из значений изменило это, чтобы иметь возможность что-то делать после того, как другой модуль Bluetooth получит их.

Теперь код Hexapod тоже можно разделить на 2 части.

В первой части назначаются функции, которые будут выполняться в соответствии с сообщениями, полученными через Bluetooth, а в другой части - это то, где необходимо создать функции, выполняемые гексаподом, такие как ходьба вперед, назад, поворот и другие. то, что вы хотите сделать в коде, - это обозначить необходимые переменные для работы как связи по Bluetooth, так и функций сервоприводов и их движений в каждой ноге.

функция Serial.readBytesUntil используется для получения всего массива символов, который равен 6, все команды имеют 6 символов, что очень важно учитывать. На форумах Arduino вы можете найти ссылки о том, как выбрать оптимальные параметры, чтобы сообщение было получено правильно. После получения всего сообщения оно сравнивается с функцией strcmp (), а затем используется набор функций if, которые присваивают значения переменной, чтобы назначить функцию гексапода в функции переключения.

Есть дополнительные функции, одна из которых при получении команды «POTVAL» изменяет высоту робота, другая функция изменяет относительную высоту каждой ноги и ее статическое вращение, это достигается с помощью джойстика, и при нажатии кнопки в элементе управления команда «BOTTON» принимается в коде гексапода и изменяет скорость движения гексапода.

Шаг 6: Тестирование

В следующем видео показано, как Hexapod эволюционировал с течением времени, а также показано тестирование и конечный результат.