Четырехногий ходунок на сервоприводе: 12 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

Создайте своего собственного (излишне технологичного) робота-ходунка с сервомотором! Во-первых, предупреждение: этот бот представляет собой микроконтроллерную версию классического 4-ногого ходунка BEAM. BEAM 4-legger может быть проще для вас, если вы еще не настроены для программирования микроконтроллера и просто хотите построить ходунок. С другой стороны, если вы только начинаете программировать микропроцессор и имеете пару сервоприводов. Это твой идеальный проект! Вы можете поиграть с механикой ходунка, не беспокоясь о суетливой настройке аналогового микропроцессора BEAM. Так что, хотя на самом деле это не BEAM-бот, следующие две веб-страницы являются отличным ресурсом для любого четвероногого ходока: Учебник Брэма ван Зоэлена по четвероногому ходунку дает хороший обзор механики и теории. Я снял с него дизайн ноги. Сайт ходунков Чиу-Юань Фана также неплохо подходит для материалов BEAM и некоторых более продвинутых дизайнов ходунков. Прочитали? Готовы начать строительство?

Шаг 1: Соберите детали, измерьте, немного спланируйте

Сделать четырехногого сервовокера довольно просто по частям. По сути, вам понадобятся два двигателя, ножки, аккумулятор, что-то, что заставит двигатели двигаться вперед и назад, и рама, чтобы удерживать их все. Список частей: 2x Tower Hobbies TS-53 Servos20in тяжелый медный провод: 12 дюймов для передних ножек, 8 дюймов для тыла. У меня был 10 калибр. 12-й калибр должен работать, но я предполагаю. Батарея представляет собой никель-металлгидридный аккумулятор 3,6 В, который продавался дешево в Интернете. Мозг микроконтроллера - AVR ATMega 8. Корпус - Sintra, чертовски круто. Это пенопласт, который изгибается при нагревании в кипящей воде. Вы можете разрезать его, просверлить, обработать матовым ножом, а затем согнуть, чтобы придать форму. Я получил свой в Solarbotics. Другие части: просверленная плата проекта для схемы; разъемы для разъемов (вилка и розетка) для подключения сервопривода и батареи; 28-контактное гнездо для ATMegaSuper-duper клея; паяльник и припой, провод; несколько крошечных болтов для крепления двигателей. onDrillMatte knife Здесь вы видите, как я измеряю детали, делаю набросок рамы, а затем хватаю линейку, чтобы сделать бумажный шаблон. Я использовал шаблон в качестве ориентира, чтобы пометить ручкой места сверления отверстий в Sintra.

Шаг 2: Сборка рамы, установка двигателей

Сначала я просверлил отверстия по углам двух вырезов мотора, затем проделал по краю линейки от отверстия к отверстию матовым ножом. Чтобы пройти через Синтру, нужно примерно 20 проходов с ножом. Я поленился и щелкнул его, разрезав примерно половину пути.

Вырезав отверстия, я проверяю двигатели, чтобы посмотреть, как они работают. (Слишком широкая, но длина у меня как раз.)

Шаг 3: согните раму, установите двигатели

К сожалению, у меня не хватило рук, чтобы сфотографировать, как я сгибаю Sintra, но вот как она вышла из строя:

1) Кипяченая кастрюля с водой на плите 2) Подержал Синтру под водой в течение минуты или двух с деревянной ложкой (Синтра плавает) 3) Вытащил ее и с помощью горячих рукавиц и чего-то плоского держал ее согнутой под прямым углом, пока она не охлаждение. Для классической конструкции ходунков Miller требуется угол наклона передних ног около 30 градусов. Просверлил отверстия под винты и прикрутил моторы.

Шаг 4: прикрепите ножки к звездообразным рогам серводвигателя

Я отрезал отрезки толстой медной проволоки диаметром 12 дюймов и 8 дюймов с помощью жестяной щепы, чтобы сделать переднюю и заднюю ножки соответственно. Затем я согнул их под углом, чтобы прикрепить к рупорам сервопривода.

Классический трюк BEAM, когда вам нужно прикрепить вещи, - это связать их проволочной проволокой. В этом случае я снял часть соединительного провода, пропустил его через рожки и вокруг ног и сильно скрутил. Некоторые люди припаивают провод к этому моменту. Моя все еще крепко держится без. Не стесняйтесь обрезать лишнее и загибать скрученные детали вниз.

Шаг 5: прикрепите ноги к телу, согните их точно вправо

Снова прикрутите звездочки сервопривода (с опорными ножками) к двигателям, затем начните изгибать.

Здесь важна симметрия. Совет, чтобы стороны оставались ровными, - изгибайтесь только в одном направлении за раз, чтобы было легче увидеть это, если вы делаете слишком много с одной или другой стороны. Тем не менее, я уже много раз сгибал и перегибал свой, и вы можете снова начать с прямого снова, если позже вы слишком сильно отклонитесь от маршрута после того, как настроили его слишком много раз. Медь в этом плане великолепна. Взгляните на веб-страницы, которые я перечислил, чтобы получить дополнительные советы здесь, или просто пролистайте их. Я не думаю, что это действительно так уж важно, по крайней мере, с точки зрения того, как он будет ходить. Вы будете настраивать его позже. Единственный важный момент - это добиться того, чтобы центр тяжести находился достаточно посередине, чтобы он шел правильно. В идеале, когда одна передняя нога находится в воздухе, при повороте задних ног бот опрокидывается вперед на высокую / переднюю переднюю ногу, которая затем совершает ходьбу. Вы поймете, что я имею в виду, в следующих видеороликах.

Шаг 6: Мозги

Мозговая доска чертовски проста, так что простите мою схематичную схему, потому что в ней используются сервоприводы, нет необходимости в сложных драйверах двигателя или что-то еще. Просто подключите +3,6 В и землю (прямо от батареи), чтобы запустить двигатели, и подайте на них сигнал с широтно-импульсной модуляцией от микроконтроллера, чтобы сообщить им, куда идти. (См. Страницу о сервоприводах в Википедии, если вы новичок в использовании серводвигателей.) Я вырезал кусок просверленной заготовки печатной платы и приклеил на нее заголовки. Два 3-контактных разъема для сервоприводов, один 2-контактный разъем для аккумулятора, один 5-контактный разъем для моего программатора AVR (который я когда-нибудь должен сделать инструкцией) и 28-контактный разъем для микросхемы ATMega 8. После того, как все разъемы и разъемы были приклеены, я их припаял. Большая часть проводки находится на нижней стороне платы. На самом деле это всего лишь несколько проводов.

Шаг 7: запрограммируйте чип

Программирование может быть выполнено с помощью столь же сложных настроек, как у вас есть. Я, это просто (на фото) гетто-программист - просто несколько проводов, припаянных к штекеру параллельного порта. В этой инструкции подробно описаны программист и программное обеспечение, необходимое для запуска всего этого. Не надо! Не надо! Не используйте этот кабель для программирования с какими-либо устройствами, напряжение которых даже приближается к напряжению выше 5 В. Напряжение может подняться по кабелю и вызвать ожог параллельного порта вашего компьютера, что приведет к повреждению вашего компьютера. Более элегантные конструкции имеют ограничивающие резисторы и / или диоды. Для этого проекта подойдет гетто. На борту всего 3,6-вольтовый аккумулятор. Но будьте осторожны - здесь прилагается код, который я использую. В основном, просто заставить два мотора качаться вперед и назад просто перебор, но мне было весело. Суть в том, что сервоприводы нуждаются в импульсах каждые 20 мс или около того. Длина импульса сообщает сервоприводу, где повернуть ноги. 1,5 мс - это около центра, а диапазон составляет приблизительно от 1 мс до 2 мс. Код использует встроенный 16-битный генератор импульсов как для импульса сигнала, так и для задержки 20 мс, и дает разрешение в микросекундах при стандартной скорости. Разрешение сервопривода составляет где-то около 5-10 микросекунд, так что 16 бит вполне достаточно. Должен ли быть инструктаж по программированию микроконтроллера? Я должен заняться этим. Дай мне знать в комментариях.

Шаг 8: Первые шаги ребенка

У меня передние лапы поворачивались примерно на 40 градусов в любую сторону, а задние - примерно на 20 градусов. В первом видео показан пример походки снизу.

(Обратите внимание на приятную задержку в пару секунд, когда я нажимаю кнопку сброса. Очень удобно при перепрограммировании, чтобы он оставался неподвижным на пару секунд с включенным питанием. Кроме того, удобно центрировать ножки, когда вы закончите играет, а вы просто хотите, чтобы он встал.) Прошло с первого раза! Смотрите 2-е видео. В видеоролике наблюдайте, как передняя нога поднимается вверх, а затем поворачиваются задние ноги, заставляя ее упасть вперед на переднюю ногу. Это ходьба! Поиграйте со своим центром тяжести и сгибанием ног, пока не добьетесь нужного движения. Я заметил, что он часто поворачивается в одну сторону, хотя я был почти уверен, что центрировал двигатели механически и в коде. Оказалось из-за острого края одной из ног. Так что я сделал робо-пинетки. Нет ничего, чего не могут сделать термоусадочные трубки ?!

Шаг 9: настройка

Так что ходит нормально. Я все еще экспериментирую с походкой, формой ног и временем, чтобы посмотреть, насколько быстро я могу заставить его идти по прямой и как высоко я смогу подняться.

При лазании решающее значение имеет сгибание передней ноги перед ступнями - это помогает не зацепиться за края. Вместо этого нога преодолевает препятствие, если оно попадает ниже «колена». Я попытался сделать так, чтобы ступни касались примерно того же угла 30 градусов, что и рама. Так как высоко он может подняться?

Шаг 10: Итак, как высоко он может забраться?

Прямо сейчас всего около 1 дюйма, что превосходит большинство простых колесных роботов, которые я сделал, так что я не жалуюсь. Посмотрите видео, чтобы увидеть это в действии. Он никогда не перепрыгивает. Потребуется пара попыток, чтобы поднять и перевернуть обе передние ноги. Честно говоря, это больше похоже на проблему с тяговым усилием. Или центр тяжести может быть немного выше при длинном махе передней ногой. Вы можете видеть, как он почти потерял его, когда передняя нога подняла тело вверх. Намек на будущее…

Шаг 11: Так что же не может подняться?

До сих пор мне не удавалось надежно получить его для Master the Art of French Cooking (том 2). Похоже, что 1 1/2 дюйма - это текущий предел того, насколько высоко он может подняться. Может, поможет уменьшение поворота передней ноги? Может, немного опустить тело на землю? Смотреть видео. Станьте свидетелем агонии поражения. Черт побери, Джулия Чайлд!