GorillaBot 3D drukātais Arduino autonomais sprints četrkājainais robots: 9 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Katru gadu Tulūzā (Francija) notiek Tulūzas robotu sacensības #TRR2021

Sacensības sastāv no 10 metru autonoma sprinta divkājainajiem un četrkājainajiem robotiem.

Pašreizējais rekords, ko apkopoju četrkājainajiem, ir 42 sekundes 10 metru sprintā.

Tāpēc, paturot to prātā, man bija jāizstrādā robota izstrādes plāns, kas, manuprāt, varētu to pārspēt, lai kļūtu par jauno valdošo čempionu !!!

Meklējot iedvesmu no kolēģa Instructables dalībnieka "jegatheesan.soundarapandian" un pagājušā gada Tulūzas robotu skrējiena "Oracid 1" uzvarētāja, kuram, šķiet, patīk projektēt un kopīgot pamācības par četrkāju veidošanu. Es sāku būtībā kopēt tur dizainu un padarīt to mazliet lielāku!

Dizains ir balstīts uz piecu stieņu savienojuma mehānismu katrai kājiņai 2 servospēki katrai kājai kopā 8 servos.

Noteikumos teikts, ka, izņemot starta signālu, visas sacensības robotam jāveic autonomi, tāpēc man bija jāizdomā viegla svara sistēma, lai robots paliktu ceļā, šajā gadījumā es izmantoju QMC5883L magnetometru (digitālo kompasu). tas varētu saglabāt savu orientāciju, HC-SR04 ultraskaņas sensoru, ja robots patiešām sajaucas un sāk sist pret sienu 90 grādu leņķī, un es vienkārši izmantoju soļu skaitītāju kodā, lai pateiktu, cik soļu tam vajadzētu darīt uz 10 metriem.

Ja jūs interesē šī robota būvēšana, neuztraucieties, ka pērtiķim viss ir pārdomāts!

100% atbalsta bezmaksas 3D drukājams korpuss:

Viss, izņemot elektroniku un skrūves elektronikas piestiprināšanai, ir izdrukājams 3D formātā, vienīgās mazās krustveida skrūves tiek izmantotas, viss, kas jums nepieciešams, ir mazs krustveida skrūvgriezis, lai saliktu robotu

Vienkārša plug and play elektronika:

nav nepieciešama sarežģīta lodēšana

Saprātīgs drukas laiks:

Viņš var izskatīties liels un iespaidīgs, bet viņš drukā tikai 15 stundas (dažiem tas ir ilgs laiks: D)

Saprātīgas būvējuma apjoma prasības:

Viņu var izdrukāt uz salīdzinoši neliela printera, kuram nepieciešams tikai L: 150 mm x W: 150 mm x H: 25 mm.

Kopējās robota izmaksas:

Tikai robots maksā aptuveni 75 USD, lai izveidotu lādētāju

Ja vēlaties tādu pašu iestatījumu kā man, ir nepieciešams 3D drukāts kontrolieris (pēc izvēles).

BRĪDINĀJUMS:

5V 3A barošanas avots, ko es izmantoju, nav labākais risinājums, jo šim robotam jāstaigā visiem 8 serviem jādarbojas vienlaicīgi, un tādējādi tie patērē diezgan lielu strāvu, neuztraucieties, man nav bijis, ka robots aizdegas vai kaut kas cits bet sagaidiet, ka jaudas tranzistors nedaudz uzsilst, es neiesakām izmantot robotu ilgāk par 2 minūtēm vienlaikus, ļaujot tam atdzist starp darbībām, lai izvairītos no nevēlamiem Servo vairoga bojājumiem.

Ja kādam no jums ir risinājums šai problēmai, jūsu ieguldījums būtu ļoti pateicīgs!

Piegādes

PIEDERUMI ROBOTAM:

• 8x Tower Pro MG90S analogais 180 gr servo (Aliexpress/Amazon)
• 1x Sunfounder bezvadu servo vadības panelis (Sunfounder Store/ RobotShop)
• 1x Arduino NANO (Aliexpress/Amazon)
• 1x NRF24L01 uztvērēja modulis (jums tas nav vajadzīgs, ja neizmantojat kontrolieri) (Aliexpress/Amazon)
• 1x magnetometrs (digitālais kompass) QMC5883L GY-273 (Aliexpress/Amazon)
• 1x ultraskaņas sensors HC-SR04 (Aliexpress/Amazon)
• 2x 18650 3,7 V litija jonu baterijas (Aliexpress/Amazon)
• 1x 18650 divu akumulatoru turētājs ar izslēgšanas slēdzi (Aliexpress/Amazon)
• 1x 18650 litija jonu akumulatora lādētājs (Aliexpress/Amazon)
• 4x sieviešu un sieviešu dupont džempera kabeļi 10 cm gari (Aliexpress/Amazon)
• 4x sieviešu un sieviešu dupont džempera kabeļi 20 cm gari (Aliexpress/Amazon)
• 10x skrūves 2 mm x 8 mm (tādas pašas kā skrūves servo iepakojumā) (Aliexpress/Amazon)

KONTROLIERIS:

Lai manuāli kontrolētu šo robotu, jums būs nepieciešams 3D drukāts Arduino kontrolieris (saite šeit)

Robots var būt arī pilnīgi autonoms, tāpēc kontrolieris nav obligāts.

PLASTIKA:

Daļas var izdrukāt PLA vai PETG vai ABS.

!! Lūdzu, ņemiet vērā, ka 500 g spoles ir vairāk nekā pietiekami, lai izdrukātu 1 robotu !!

3D PRINTERIS:

Nepieciešamā minimālā uzbūves platforma: L150mm x W150mm x H25mm

Derēs jebkurš 3D printeris. Es personīgi drukāju detaļas uz Creality Ender 3, kas ir lēts 3D printeris zem 200 USD. Izdrukas izdevās perfekti.

1. darbība: detaļu 3D drukāšana

Tātad, tagad ir laiks drukāšanai … Jā!

I Rūpīgi izstrādāju visas detaļas, lai tās drukātu 3D, drukājot nav nepieciešami nekādi atbalsta materiāli.

Visas detaļas var lejupielādēt vietnē thingiverse (saite šeit)

Visas detaļas ir izdrukātas uz Creality Ender 3

• Materiāls: PETG
• Slāņa augstums: 0,3 mm
• Piepildījums: 15%
• Sprauslas diametrs: 0,4 mm

Daļu saraksts ir šāds:

• 1x PAMATELEKTRONIKA
• 1x BASE MACK
• 1x BASE FRONT
• 8x apļveida PIN L1
• 4x apļveida PIN L2
• 4x apļveida PIN L3
• 4x apļveida PIN L4
• 8x THIGH SERVO
• 8x STŪRIS
• 8x CALF EXT
• 8x CALF INT
• 8x PĒDAS
• 4x SQUARE CLIP
• 44x CIRCULAR CLIP

Faili ir pieejami kā atsevišķas daļas un grupu daļas.

Ātrai drukāšanai vienkārši izdrukājiet katru GROUP.stl failu vienreiz.

2. solis: GorillaBot ķermeņa salikšana

Visas montāžas instrukcijas ir attēlotas montāžas video iepriekš:

1. Ievietojiet apļveida PIN L1 priekšējā kreisā servo turētāja BASE FRONT atverē
2. Ievadiet viena no MG90S servo kabeli caur slotu BASE FRONT priekšējā kreisā servo turētāja turētājā
3. Novietojiet MG90S servo vietā
4. Nostipriniet MG90S servo vietā ar 2 skrūvēm (nepārskrūvējiet, jo tas var sabojāt BASE)
5. Atkārtojiet to pašu procesu ar BASE FRONT aizmugurējo kreiso, priekšējo labo un aizmugurējo labo servo turētāju
6. Atkārtojiet to pašu procedūru ar BASE BACK priekšējo kreiso, aizmugurējo kreiso, priekšējo labo un aizmugurējo labo servo turētāju
7. Piestipriniet akumulatora turētāju pie BASE ELECTRONICS ar 2 skrūvēm pa diagonāli vai 4 skrūvēm
8. Piestipriniet bezvadu servo vadības paneli pie BASE ELECTRONICS ar 2 skrūvēm pa diagonāli vai 4 skrūvēm
9. Piestipriniet Arduino nano un NRF24L01 uztvērēju pie bezvadu servo vadības paneļa
10. Bīdiet BASE FRONT uz BASE ELECTRONICS caur 2 kvadrātveida caurumu USB portu, kas vērsts uz aizmuguri
11. Nostipriniet ar 2 SQUARE CLIPS
12. Bīdiet BASE BACK uz BASE ELECTRONICS caur 2 kvadrātveida caurumu USB portu, kas vērsts uz aizmuguri
13. Nostipriniet ar 2 SQUARE CLIPS
14. Piestipriniet magnetometru pie BASE FRONT ar 2 skrūvēm
15. Piestipriniet ultraskaņas sensoru BASE FRONT
16. Virziet servo kabeļus uz bezvadu servo vadības paneli, kā parādīts attēlā

3. solis: Elektronikas pievienošana

Visi savienojumi ir parādīti attēlā iepriekš:

1. Pievienojiet 4 20 cm dupont kabeļus bezvadu servo vadības paneļu ultraskaņas tapām
2. Pievienojiet 4 kabeļu otru galu ultraskaņas sensoram (pārliecinieties, vai tie ir pareizi)
3. Pievienojiet 4 10 cm kabeļus bezvadu servo vadības paneļu magnetometra tapām
4. Pievienojiet 4 kabeļu otru galu pie magnetometra (pārliecinieties, vai tie ir pareizi)
5. Pievienojiet visus servos bezvadu servo vadības paneļa īpašajām tapām
6. Pieskrūvējiet akumulatora VIN un GND vadus pie bezvadu servo vadības paneļa, lai nodrošinātu pareizu polaritāti

4. solis: GorillaBot kāju salikšana

Visas montāžas darbības ir attēlotas montāžas video iepriekš:

1. Bīdiet 1 PĒDU pāri 1 CIRKULA PIN L4
2. Bīdiet 1 CALF EXT biezāko galu virs CIRCULAR PIN L4 ar izliekto pusi uz augšu pret pēdu
3. Bīdiet 2 CALF INT pār CIRCULAR PIN L4
4. Bīdiet 1 CALF EXT biezāko galu ap CIRCULAR PIN L4 ar izliekto pusi uz pēdu
5. Bīdiet 1 PĒDU virs apļveida PIN L4
6. Nostipriniet vietā ar 3 APLIECĪGIEM KLIPIEM
7. Bīdiet 1 CIRCULAR PIN L3 caur 1 no samontētā CALF EXT
8. Bīdiet 1 THIGH SERVO pār CIRCULAR PIN L3 ar izliekto pusi uz CALF EXT
9. Bīdiet 1 AUKSTU virs apļveida PIN L3
10. Bīdiet CIRCULAR PIN L3 caur otru samontēto CALF EXT
11. Nostipriniet savā vietā ar 3 CIRKULA KLIPIEM
12. Bīdiet 1 THIGH SERVO virs 1 CIRCULAR PIN L2 ar izliekto pusi uz CIRCULAR PIN L2 galvu
13. Izbīdiet CIRCULAR PIN L2 caur abiem samontētajiem PALIKA INT
14. Bīdiet 1 THIGH caur CIRCULAR PIN L2
15. Nostipriniet savā vietā ar 3 CIRKULA KLIPIEM
16. Atkārtojiet visus procesus atlikušajām 3 kājām, paturot prātā, ka tad, kad kājas ir samontētas robotam, tapas galvas ir vērstas uz āru un CALF EXTS atrodas CALF INTS priekšā, tāpēc montāža būs identiska priekšā no aizmugures, bet simetriska no kreisās uz labo.

5. solis: Arduino instalēšana

Lai darbotos, GorillaBot izmanto C ++ programmēšanu. Lai augšupielādētu programmas GorillaBot, mēs izmantosim Arduino IDE kopā ar dažām citām bibliotēkām, kas jāinstalē Arduino IDE.

Instalējiet Arduino IDE savā datorā: Arduino IDE (saite šeit)

Lai instalētu bibliotēkas Arduino IDE, jums ir jādara šādi ar visām bibliotēkām zemāk esošajās saitēs

1. Noklikšķiniet uz tālāk esošajām saitēm (tas aizvedīs uz bibliotēku lapu GitHub)
2. Noklikšķiniet uz zaļās pogas, kurā norādīts kods
3. Noklikšķiniet uz lejupielādes ZIP (lejupielāde jāsāk jūsu tīmekļa pārlūkprogrammā)
4. Atveriet lejupielādētās bibliotēkas mapi
5. Izsaiņojiet lejupielādētās bibliotēkas mapi
6. Kopējiet neizpakoto bibliotēkas mapi
7. Ielīmējiet neizsaiņotās bibliotēkas mapi Arduino bibliotēkas mapē (C: / Documents / Arduino / libraries)

Bibliotēkas:

• Varspeedservo bibliotēka (saite šeit)
• QMC5883L bibliotēka (saite šeit)
• RF24 bibliotēka (saite šeit)

Un mums tas ir, jums vajadzētu būt gatavam darbam Lai pārliecinātos, ka esat pareizi iestatījis Arduino IDE, rīkojieties šādi

1. Tālāk lejupielādējiet vēlamo Arduino kodu (GorillaBot Controller & Autonomous.ino)
2. Atveriet to Arduino IDE
3. Atlasiet Rīki:
4. Izvēlieties padomi:
5. Izvēlieties Arduino Nano
6. Atlasiet Rīki:
7. Izvēlieties procesoru:
8. Atlasiet ATmega328p vai ATmega328p (vecais sāknēšanas ielādētājs) atkarībā no tā, kuru Arduino nano iegādājāties
9. Arduino IDE kreisajā augšējā stūrī noklikšķiniet uz pogas Pārbaudīt (poga Atzīmēt)

Ja viss iet labi, apakšā vajadzētu saņemt ziņojumu, kurā teikts, ka kompilēšana ir pabeigta.

6. darbība: koda augšupielāde

Tagad ir pienācis laiks augšupielādēt kodu GorillaBot smadzenēs Arduino Nano.

1. Pievienojiet Arduino Nano datoram, izmantojot USB kabeli
2. Noklikšķiniet uz augšupielādes pogas (labā bultiņa)

Ja viss iet labi, apakšā vajadzētu saņemt ziņojumu, kurā teikts, ka augšupielāde ir pabeigta.

7. solis: Servo kalibrēšana

Lai pareizi saliktu kājas, mums ir jāpārvieto servo to sākuma stāvoklī.

1. Ievietojiet 2 litija jonu baterijas akumulatora turētājā
2. Ieslēdziet robotu un pagaidiet 5 sekundes, līdz servosistēmas sasniegs sākuma stāvokli
3. Izslēdziet robotu

8. solis: kāju salikšana pie ķermeņa

Kāju savienošana ar servos ir diezgan vienkārša, vienkārši atcerieties, ka CALF EXT ir jānovieto CALF INT priekšā, kad montāžas tapu galvas ir vērstas uz āru.

1. Bīdiet vienas kājas CALF EXT pusi THIGH pār CIRCULAR PIN L1 uz priekšējā kreisā servo turētāja
2. Nostipriniet savā vietā ar 1 CIRCULAR CLIP
3. Bīdiet tās pašas kājas CALF EXT sānu THIGH SERVO pār servo galvu priekšējā kreisā servo turētāja priekšējā daļā (pārliecinieties, ka THIGH SERVO atrodas 90 grādu leņķī pret ķermeni)
4. Nostipriniet THIGH SERVO 90 grādu leņķī pret ķermeni ar vienu rokas servo ragu un mazu servo skrūvi
5. Atkārtojiet to pašu procesu priekšējam aizmugurējam servo turētājam ar šīs kājas atlikušajiem THIGH un THIGH SERVO
6. Atlikušās 3 kājas atkārtojiet visus iepriekšējos procesus

9. solis: gatavs sacensībām !

Tāpēc jums vajadzētu būt gatavam doties ceļā !!!

Manuālais režīms:

• Ieslēdziet robotu un kontrolieri un pārbaudiet, vai robots staigā pareizi, izmantojot kursorsviru augšup pa kreisi un pa labi.
• Nospiediet lejupvērsto pogu, un robotam vajadzētu nedaudz dejot

Ja viss darbojas labi, servos ir labi kalibrēts un tagad varat izmēģināt autonomo režīmu.

Autonomais režīms

Autonomā sprinta režīmā tiek izmantots magnetometrs, lai robots darbotos nemainīgā virzienā 2,5 metrus. Izmantojot kontrolleri, varat ieprogrammēt vēlamo pozīciju un vēlamo korekcijas leņķi

1. Ieslēdziet robotu un kontrolieri
2. Pārvietojiet robotu visos virzienos, lai 5 sekundes kalibrētu magnetometru
3. Novietojiet robotu uz zemes vēlamajā vietā, kurā vēlaties, lai viņš ieiet
4. Nospiediet augšupvērsto pogu, lai iegaumētu šo virsrakstu
5. Pagrieziet robotu par 30-45 grādiem pa kreisi no vēlamā virziena
6. Nospiediet kreiso pogu, lai iegaumētu šo pozīciju
7. Pagrieziet robotu par 30-45 grādiem pa labi no vēlamā virziena
8. Nospiediet labo pogu, lai iegaumētu šo pozīciju
9. Novietojiet robotu atpakaļ vēlamajā virzienā
10. Nospiediet kursorsviras pogu, lai iedarbinātu robotu

Robots darbosies nemainīgā virzienā 2,5 metrus, tad apstāsies un dejos uzvaras deju.

Manam robotam 2,5 metrus izdevās veikt 7,5 sekundēs.

Tas man dod teorētisku laiku 10 metrus 30 sekundēs, ar ko, cerams, pietiks, lai labi pavadītu laiku Tulūzas robotu sacensībās

Novēlu veiksmi un tiem no jums, kuri nolemj izveidot šo robotu, es labprāt uzklausīšu jūsu atsauksmes un iespējamos uzlabojumus, kurus, jūsuprāt, varētu veikt !!!

Otrā vieta robotu konkursā