Džaspers Arduino heksapods: 8 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:55

Projekta datums: 2018. gada novembris

PĀRSKATS (JASPER)

Sešas kājas, trīs servo vienā kājā, 18 servo kustību sistēma, ko kontrolē Arduino Mega. Servo savienojumi, izmantojot Arduino Mega sensoru vairogu V2. Saziņa ar Hexapod, izmantojot Bluetooth BT12 moduli, kas runā ar individuālu Android lietojumprogrammu. Sistēmu darbina 2 x 18650, 3400mAh un 2 x 2400mA akumulatoru komplekts, kas tiek turēts ar Velcro zem heksapoda korpusa. Tiek nodrošināts jaudas pārslēgšanas slēdzis gan servo, gan vadības sistēmām, kā arī zaļš ieslēgšanas indikators uz heksapoda galvas. Komandas tiek atkārtotas 16x2 LCD displejā. Video padeve, gaismas gredzens un ultraskaņas šķēršļu novēršana atrodas galvā.

PIEZĪME. Prātīguma labad es ļoti iesaku izmantot labas kvalitātes servoservisus, es sāku ar MG995 serviem, no kuriem 20, no kuriem 11 vai nu izdeguši, zaudējuši spēju centrēt, vai vienkārši pārstājuši darboties.

www.youtube.com/embed/ejzGMVskKec

1. solis: IEKĀRTAS

1. 20 x DS3218 servo

2. 1x Hexapod bāzes komplekts

3. 1x Arduino Mega R3

4. 1x Arduino Mega sensora vairogs v2

5. 1 x 2 nodalījuma 18650 akumulatora turētājs

6. 2 x divu polu barošanas slēdzis

7. Zaļā led gaisma un 220kohm rezistors

8. 2 x 6v 2800mAh akumulatori ar Velcro fiksāciju

9. 2 x 18650 x 3400mAh baterijas

10. 1x HC-SR04 sonāra modulis

11. 1x BT12 Bluetooth modulis

12. 1 x Arduino V3 NodeMcu Lua WIFI ESP8266 12E IOT izstrādes dēlis

13. 1 x Arducam mini moduļa kameras vairogs ar OV2640 2 megapikseļu objektīvu

14. 1 x Pixie Neon 16 LCD gaismas gredzens

15. 1 x 16x2 rindu LCD displejs ar pievienotu IIC adapteri.

16. 1 x 5v strāvas kontaktdakša Arduino Mega

17. 1 x 5v mikro USB spraudnis NodeMcu modulim.

18. 1 x DC uz DC Buck pārveidotāja modulis

19. 1 x 70 mm x 120 mm x 39 mm kvadrātveida melna plastmasas kaste (korpuss)

20. 1 x 70 mm x 50 mm x 70 mm melna plastmasas kaste (galva)

21. 4 x 40 mm M3 misiņa statīvi un 4 gumijas balsti

22. Dažādi kabeļi no vīriešu līdz vīriešiem, lodmetāls, m3 skrūves un skrūves, kā arī karsta līme

Kāju kustība, izmantojot individuālu loģiku. Kameras kustība, izmantojot divus neatkarīgus servos, kas atsakās, lejup, pa kreisi, pa labi un centrā. Kamera, ko kontrolē WIFI savienojums, tiek parādīta Android lietojumprogrammas WebView skatā.

2. darbība: SERVOS

Katram ir maksimums 180 grādi

vismaz 0 grādu kustība.

Katrs servo apzīmēts ar trīs ciparu kombināciju, LegCFT; kur C ir ķermenis (COXA), F ir augšstilbs (FEMUR) un T ir elkonis (TIBIA), tāpēc 410 attiecas uz ceturto kāju un stilba kaula servo, līdzīgi 411 attiecas uz ceturto kāju un stilba kaula servo. Numurēšanas secība būtu no 100 līdz 611. Katrai servo kājai ir uz gumijas balstīta pēda, kas mīkstina triecienu un nodrošina labāku saķeri.

1. kāja: 100, 110, 111 priekšā

2. kāja: 200, 210, 211 kāja2-kāja1

3. kāja: 300, 310, 311 kāja4-kāja3

4. kāja: 400, 410, 411 leg6

Kāja 5: 500, 510, 511 Atpakaļ

6. kāja: 600, 610, 611

Visu Coax Servos noklusējuma pozīcija ir 90 grādi.

Ciskas kaula servo noklusējuma pozīcija ir 90 grādi, 45 grādi ir atpūtas stāvoklis.

Tibia Servos noklusējuma pozīcija visām kājām ir 90 grādi, 1., 3. un 5. kājiņai izmantojiet 175 grādus kā atpūtas pozīcijai, bet 2., 4. un 6. kājai - 5 grādus.

Kakls 1: 700 Ierobežots līdz 75 līdz 105 grādiem kustībai augšup un lejup

Kakls 2: 800 Ierobežota līdz 45 līdz 135 grādiem kustībai pa kreisi un pa labi

Servo kustība ir ierobežota līdz trim “ierakstiem”, pirms tiek iekļauta 10 milisekundes aizkave, pirms tiek izsniegtas turpmākas “rakstīšanas” komandas. Tas palīdz samazināt bateriju slodzi.

3. darbība: KOMANDAS

A = Apturēt - stāvēt noklusējuma pozīcijā.

B = uz priekšu - iet_ uz priekšu

C = reverss - staigāt_atpakaļ

D = pa labi - pagriezieties pa labi

E = pa kreisi - pagrieziens_pa kreisi

F = kustība pa kreisi uz sāniem - krabis_pa kreisi

G = kustība uz labo pusi - krabis_pa labi

H = Aizmugurējais pacēlums (1. un 2. kājas maksimāli, 3. un 4. kājas neitrālā stāvoklī, 5. un 6. kājas minimālajā stāvoklī)

I = Front_crouch (1. un 2. kājas minimālajā stāvoklī, 3. un 4. kājas neitrālā stāvoklī, 5. un 6. kājas maksimālajā stāvoklī)

J = kamera ir novietota centrā (1. kakls un 2. kakls vidus pozīcijā, noklusējuma pozīcija)

K = kamera pa kreisi - pan_left (1. kakls, vidējā pozīcija, 2. kakla minimālā servo pozīcija)

L = kamera pa labi - pan_right (1. kakls, vidējā pozīcija, 2. kakla maksimālā servo pozīcija)

M = kamera uz augšu - pan_up (1. kakla maksimālā pozīcija, 2. kakla servo vidus pozīcija)

N = kamera uz leju - pan_down (1. kakla minimālā pozīcija, 2. kakla servo vidus pozīcija)

O = Atpūtas (Hexapod) sēž uz balstiem.

P = Standing Up - Hexapod stāv līdz noklusējuma pozīcijai.

Q = gaisma izslēgta

R = zaļā gaisma uz Pixie Neon gaismas gredzena.

S = sarkanā gaisma uz Pixie Neon gaismas gredzena.

T = zila gaisma uz Pixie Neon gaismas gredzena.

U = balta gaisma uz Pixie Neon gaismas gredzena.

V = viļņojas priekšējās kājas.

W = skaņas signāls.

X = slaucīt galvu no kreisās uz labo.

Y = Play melodija.

4. solis: KUSTĪBA

Coax servo pozīcija ir gareniska pret ķermeņa asi, tāpēc taisni uz priekšu ir 0 grādi un tieši aiz muguras ir 180 grādi. Tomēr šis Coax un visi citi servo būtu ierobežoti līdz 45 līdz 135 grādiem.

Kāju kustība uz priekšu, atpakaļ, pa kreisi un pa labi būtu jāsāk ar kājas pacelšanu, izmantojot augšstilba un stilba kaula servos, pēc tam ķermeņa kustību un visbeidzot tās pašas kājas nolaišanu vēlreiz, izmantojot augšstilba un stilba kaula servus.

Uz priekšu un atpakaļ

Lai pārvietotos uz priekšu vai atpakaļ, strādājiet pa pāriem, 1. un 2., 3. un 4., 5. un 6. Vienkārša kustība uz priekšu sastāv no 1. un 2. kājas pārvietošanās no pašreizējā stāvokļa uz pēc iespējas tālāk uz priekšu, pēc tam 3. un 4. kājas, un visbeidzot 5 un 6 kājas atkārto to pašu darbību. Pēc tam visi seši pierunātie servopārvadātāji pārvietojas no šīs pagarinātās pozīcijas atpakaļ uz sākotnējo sākuma stāvokli. Šī procesa reverss tiek izmantots, lai pārvietotos atpakaļ. Kustības uz priekšu procesa ietvaros ultraskaņas iekārta HC_SR04 pārbaudīs, vai priekšā nav šķēršļu, un, ja kāds tiek atrasts, pagrieziet Hexapod vai nu pa kreisi, vai pa labi.

Pa kreisi un pa labi

Lai pārvietotos kreisās vai labās kājas pāri, strādājiet kopā, bet pretējos virzienos. Piemēram, lai pagrieztu labo kāju 1 pārvietojas no pašreizējās pozīcijas atpakaļ 135 grādu stāvoklī, bet otrā kāja virzās uz priekšu 45 grādu stāvoklī. To atkārto kāju pāriem 3 un 4, kā arī 5 un 6 kājām. Tajā laikā Coax servos pāriet sākotnējā stāvoklī atpakaļ savā jaunajā stāvoklī, tādējādi pagriežot ķermeni kustības virzienā, t.i. taisnība. Šis process tiek turpināts, līdz ir pabeigta nepieciešamā pagriešanās pa kreisi. Šī procesa reverss tiek izmantots, lai pagrieztu pa kreisi, tāpēc 1. kāja pārvietojas no pašreizējās pozīcijas uz priekšu uz 45 grādu stāvokli, bet 2. kāja pārvietojas atpakaļ uz 135 grādu stāvokli.

Piecelties un atpūsties

Abos šajos procesos netiek izmantots nevienas kājas Coax servo, tāpēc, lai paceltu stilba kaula servo visām kājām, tas pārvietojas no pašreizējā stāvokļa uz maksimālo 45 grādu leņķi, bet, lai atpūstos, šie paši augšstilba kaula servos tiek pārvietoti uz zemāko pozīcija, 175 vai 5 grādi. Tāda pati kustība attiecas uz stilba kaula servos, kas pārvietojas maksimāli līdz 45 grādiem, stāvot un minimāli, t.i. 175 vai 5 grādi atpūtai.

Nogriezieties uz priekšu un noliecieties atpakaļ

Šeit atkal procesi ir viens otra spoguļattēli. Lai noliektos uz priekšu, 1. un 2. kājas atrodas zemākajā pozīcijā, savukārt 5. un 6. kājas atrodas augstākajā pozīcijā. Abos gadījumos 4. un 5. kāja ieņem neitrālu stāvokli, kas atbilst 1. un 2. un 5. un 6. kāju komplektam. Atgāzušās kājas 1. un 2. ir augstākajā pozīcijā, savukārt 5. un 6. kājas atrodas zemākajā pozīcijā.

5. darbība: GALVAS KAMERA/SONAR

Galva sastāv no kvadrātveida plastmasas kastes 38 mm x 38 mm x 38 mm ar noņemamu vāku. Kastītei/galvai būs ierobežota vertikāla un horizontāla kustība. Kustība tiks panākta, izmantojot divus servos, no kuriem viens ir piestiprināts pie robota ķermeņa, bet otrs - pie pirmā servo korpusa un tā roka ir piestiprināta pie galvas. 7.4v, ko piegādā divas 18650 baterijas, darbinās Arduino V3 NodeMcu Lua WIFI ESP8266 12E IOT izstrādes plati DEVKIT, kas pievienota Arducam mini moduļa kameras vairogam ar OV2640 2 megapikseļu objektīvu. Šis izkārtojums ļaus robotam atklāt šķēršļus un straumēt video tiešraidē, izmantojot iebūvēto Wi-Fi. Sonārs, izmantojot HC-SR04 un iespējamo gaismas pārvaldības informāciju, atgrieztos Arduino Mega.

Pateicos Dmainmun par viņa rakstu Arducam Instructables, kas man ļoti palīdzēja sākotnēji saprast, kā Arducam varētu izmantot video straumēšanai.

Akumulators

Tika nolemts izmantot divus akumulatorus, vienu galvas komponentiem un Arduino Mega plati, un otru bloku, lai piegādātu enerģiju visiem servos. Pirmais iepakojums sastāvēja no 2 x 18650 3400mAh baterijām, kas piegādā 7.4v. Otrā pakete sastāvēja no 2 x 6V 2800mAh akumulatoriem, kas savienoti paralēli, tādējādi nodrošinot 6,4 V barošanu, bet palielinātu jaudu 5600 mAh, kas piestiprināta Hexapod apakšai, izmantojot Velcro sloksnes.

6. solis: KĀJU KUSTĪBA

Ieroči var darboties pa pāriem vai atsevišķi. Katra roka sastāv no ķermeņa locītavas, ko sauc par pierunāšanu ar 45 līdz 135 grādu kustību, augšstilba locītavu, ko sauc par augšstilbu, ar 45 līdz 135 grādu kustību un, visbeidzot, elkoņa locītavu, ko sauc par stilba kaulu, vai gala efektoru ar 45 līdz 135 grādu kustību.. Lai nodrošinātu kāju kustību, tika uzrakstīta individuāla programmatūra.

Kāju kustības veidi:

Coax gadījumā 45 grādi ir vērsti uz aizmuguri no galvas, 90 grādi ir neitrāls stāvoklis un 135 grādi ir vērsti uz priekšu.

Ciskas kaula gadījumā 45 grādi ir augstākā pozīcija no zemes, 90 grādi ir neitrāla un 135 grādi ir zemākā pozīcija no zemes.

Attiecībā uz stilba kaulu 45 grādi ir visattālākā pozīcija no ķermeņa, 90 grādi ir neitrāla pozīcija un 135 grādi ir ķermeņa tuvākā pozīcija.

Pieņemsim, ka visi servos ir neitrālā stāvoklī, 90 grādi.

Uz priekšu: 1. un 2. kāja, augšstilba kauls paceļas līdz 135 grādiem, pierunājums pārvietojas līdz 45 grādiem, stilba kauls pārvietojas līdz 45 grādiem, kas atrodas vistālāk no ķermeņa, augšstilba kauls pazeminās līdz 45 grādiem. To atkārto 3. un 4. kāju pārim un 5. un 6. kāju pārim. Visi 6 pierunātie servopārvadi pārvietojas no 45 grādiem atpakaļ uz 90 grādiem, neitrālā stāvoklī, visi 6 augšstilba kaula servopārvadi pārvietojas no 45 grādiem līdz 90 grādiem, neitrālā stāvoklī. Visbeidzot, visi stilba kaula servo mehānismi pārvietojas no 45 grādiem uz 90 grādiem, neitrālā stāvoklī.

Reverss: sākot ar 5. un 6. kāju, pēc tam ar 3. un 4. kāju un beidzot ar 1. un 2. kāju, pretējā gadījumā kustība Coax, augšstilba kaula un stilba kaula gadījumā ir vienāda.

Pa kreisi: 1., 3. un 5. kāja pārvietojas pretējā virzienā, savukārt 2., 4. un 6. kāja virzās uz priekšu. Gan kustība uz priekšu, gan atpakaļgaita atbilst standarta kustībai uz priekšu un atpakaļ. Lai pabeigtu pagriezienu visus sešus Coax servos, pārvietojiet 45 grādus, kas pagriež ķermeni.

Pa labi: 2., 4. un 6. kāja pārvietojas pretējā virzienā, savukārt 1., 3. un 5. kāja virzās uz priekšu. Gan kustība uz priekšu, gan atpakaļgaita atbilst standarta kustībai uz priekšu un atpakaļ. Koaksiālā kustība ir līdzīga iepriekšējai, bet pretējā virzienā.

Atpūta: visi pierunātie un augšstilba kauli ir neitrālā stāvoklī, visi stilba kaula servi zemākajā pozīcijā 45 grādi, efektīvi saliecot gan priekšējās, gan vidējās, gan aizmugurējās kājas.

Nogriezieties aizmugurē, stāviet priekšā: 1. un 2. kāja augstākajā pozīcijā, 3. un 4. kājas neitrālā stāvoklī un 5. un 6. kāja zemākajā pozīcijā.

Stāviet aizmugurē, noliecieties priekšā: kājas 1 un zemākajā pozīcijā, 3 un 4 kājas neitrālā stāvoklī un 5 un 6 kājas augstākajā pozīcijā.

Krabis pa kreisi: 1. un 5. kājas paceļ un stiepjas uz āru pa kreisi, vienlaikus 2. un 6. kājas paceļ un savelkas zem ķermeņa. Kad visas četras šīs kājas atrodas uz zemes, visi stilba kauli atgriežas neitrālā stāvoklī. Visbeidzot, 3. un 4. kājas atkārto to pašu procesu.

Krabis pa labi: 2. un 6. kāja paceļas un stiepjas uz āru pa labi, vienlaikus 1. un 5. kājas paceļ un savelkas zem ķermeņa. Kad visas četras šīs kājas atrodas uz zemes, visi stilba kauli atgriežas neitrālā stāvoklī. Visbeidzot, 3. un 4. kājas atkārto to pašu procesu.

Galvas kreisā kustība: kakls 1 servo 45 grādi. Abi servi atgriežas 90 neitrālā stāvoklī.

Galvas kustība pa labi: kakls 1 servo 135 grādi

Galvas kustība uz augšu: kakls 2 servo 45 grādi

Galvas kustība uz leju: kakla 2 servo 135 grādi

Pannas galvas kustība: 2. kakls pārvietojas no 45 līdz 135 grādiem

SERVOS

Pēc sākotnējās pārbaudes MG995 un MG996 servos tika nomainīti visi. Visi 20 servopārvadātāji tika aizstāti ar DS32228 20 kg servos, kas nodrošināja daudz labāku centrēšanu un palielinātu kravnesību.

Ir svarīgi rūpīgi pārbaudīt katru servo, izmantojot piemērotu testa programmu. Es modificēju vienkāršo “slaucīšanas” piemēru programmu, lai īpaši pārbaudītu 0, 90 un 180 pozīcijas; šī testa rutīna tika palaista vismaz 5 minūtes katram servo un pēc tam atkārtota dienu vēlāk.

PIEZĪME: Izmantojot standarta Arduino Uno plāksni, ko darbina USB kabelis, iespējams, netiek nodrošināts pietiekams spriegums noteiktu servo darbību. Es atklāju, ka no Uno saņemtais 4,85 V servo izraisīja neparastu uzvedību ar DS3218 servos, palielinot šo spriegumu līdz 5,05 V, šo problēmu izārstēja. Tātad, es nolēmu palaist servos pie 6v. Galu galā es atklāju, ka ir nepieciešams 6,4 V spriegums, jo 6 V izraisīja servo nepareizu uzvedību.

7. solis: CELTNIECĪBA

KĀJAS

Sākās ar Hexapod komplekta detaļu ieklāšanu. Visiem servo apļveida ragiem bija nepieciešams palielināt matēšanas caurumu abos augšstilba kaula galos un visus pierunātos caurumus. Katrs servo rags tika piestiprināts pie atbilstošā pierunāšanas un augšstilba kaula ar četrām skrūvēm un piekto skrūvi caur servo galvas centru. Visi servo korpusi ir piestiprināti, izmantojot četras skrūves un uzgriežņus. Coax servo stiprinājumam katrai no sešām kājām bija gultnis, kas piestiprināts stiprinājuma apakšai, izmantojot vienu skrūvi un uzgriezni. Katrs Coax servo stiprinājums, izmantojot četras skrūves un uzgriežņus, tika piestiprināts pie augšstilba kaula servo stiprinājuma, šo stiprinājumu pagriežot par 90 grādiem. Ciskas kaula servo galva bija piestiprināta pie viena augšstilba kaula gala, bet otrs - pie augšstilba kaula servo galvas. Seši stilba kaula servo tika piestiprināti pie sešu kāju augšdaļas ar četrām skrūvēm un uzgriežņiem. Katrs kājas gala efektors bija pārklāts ar mīkstu gumijas zābaku, lai nodrošinātu papildu saķeri. Tika konstatēts, ka piegādātais servo rags bija pārāk liels, lai to varētu piestiprināt pie pieļaujamās, augšstilba un stilba kaula savienojumiem, tāpēc visi centra caurumi tika palielināti līdz 9 mm. Pateicos “Toglefritz” par viņa Capers II pamācību attiecībā uz Hexapod komplekta konstrukcijas elementiem. Tomēr es novirzījos no konstrukcijas vienā apgabalā, proti, servo ragu piestiprināšanai abiem augšstilba kaula galiem. Es nolēmu palielināt augšstilba kaula centrālo caurumu, lai servo raga centrs varētu iziet caur to, tādējādi piešķirot servo ragam papildu spēku, jo tas bija tuvāk servo un šie divi savienojumi piedzīvoja maksimālo griezes momentu. Katrs servo rags tika piestiprināts pie augšstilba kaula, izmantojot divas M2.2 pašvītņojošas skrūves, šo skrūvju galus noņemot un nogludinot. Visas M3 skrūves bija cieši pielīmētas.

ĶERMENIS

Korpuss sastāv no divām plāksnēm, katrā ar sešiem caurumiem, un katrs caurums tiek izmantots, lai piestiprinātu Coax servo ragu. Divas 6V 2800mAh baterijas tika piestiprinātas apakšējās plāksnes apakšpusē, izmantojot Velcro. Tika piestiprināti četri M3 statīvi, kas stiepjas garām akumulatora turētāja apakšai, un katram no tiem ir mīksts gumijas zābaks, kas slīd uz apakšas, tas nodrošina stabilu pamatni, uz kuras Hexapod var balstīties. Apakšējās plāksnes augšējā daļā ir pievienots Arduino Mega un tā sensora vairogs, izmantojot četrus 5 mm statīvus. Apakšējās plāksnes augšpusē tika piestiprināts 4 x M3 statīvs 6 cm augstumā, kas ieskauj Arduino Mega un nodrošināja atbalstu augšējai plāksnei. Augšējai plāksnei bija pievienota 120 mm x 70 mm x 30 mm kaste, tajā atradīsies pirmais no kakla servo un LCD ekrāns. Otrs 2 nodalījums, 2 x 18650 akumulatora turētājs tika piestiprināts augšējās plāksnes apakšpusē pie Arduino Mega plāksnes aizmugures, kas vērsta pret Hexapod priekšpusi.

Augšējā plāksnē ir seši servo ragi, katrs piestiprināts ar četrām M2.2 skrūvēm. Plāksnes augšpusē ir uzstādīta 70 mm x 120 mm x 30 mm kārba, kurā ir uzstādīts 2 nodalījumu 18650 akumulatora turētājs, divu polu slēdzis, zaļa gaismas diode un IC2 16 x 2 LCD displejs. Turklāt ir uzstādīts arī pirmais kakla servo, barošana un otrā kakla servo datu kabelis iziet caur caurumu, lai pabarotu otro servo un Arduino V3 NodeMcu moduli. Vēl viens datu kabelis iet caur augšējo kārbu un baro ultraskaņas moduli HC-SR04, kas atkal atrodas galvā. Otrs datu un strāvas kabelis ir arī līdz galvai, lai darbinātu pikseļu vadīto gredzenu.

Abi servodatu kabeļi un datu kabelis HC-SR04 tiek padoti caur augšējo plāksni, kamēr Bluetooth modulis ir piestiprināts pie plāksnes apakšpuses, izmantojot neona formas spilventiņu un karstu līmi. Atlikušo 18 servodatu kabeļu kabeļu vadībai jābūt uzstādītai pirms jebkāda mēģinājuma piestiprināt augšējo plāksni pie apakšējās plāksnes, izmantojot 4 x M3 skrūves, kas iekļaujas 4 x M3 statīvos, kas bija piestiprināti pie apakšējās plāksnes. Kā daļu no augšējās apakšējās plāksnes piestiprināšanas procesa visi seši Coax servoiekārtas arī jānovieto pareizajā pozīcijā ar gultņa stiprinājumu apakšējās plāksnes atverē un servo galvas stiprinājumu augšējās plāksnes ragā. Pēc uzstādīšanas sešu Coax servo virsotnes ir nostiprinātas ar 6 M3 skrūvēm. Ņemot vērā sešu Coax servo servo ragu stāvokli, 4 x M3 statīvu augstums bija jāsamazina par 2 mm, lai Coax servo gultņi pareizi nostātos apakšējā plāksnē.

GALVA

Galva sastāv no diviem serviem, kas atrodas 90 grādu leņķī viens pret otru, viens atrodas kastē, kas piestiprināta pie augšējās plāksnes, bet otrs ir piestiprināts pie pirmā, izmantojot servo ragu, izmantojot U veida misiņa plāksnes daļu. Otrais servo rags ir piestiprināts pie L formas misiņa kronšteina, kas pats ir piestiprināts pie 70 mm x 70 mm x 50 mm kastes ar divām skrūvēm un uzgriežņiem. Kastīte veido galvu, kuras iekšpusē ir uzstādīta kamera Ardcam, ultraskaņas modulis HC-SR04 un Arduino V3 NodeMcu modulis, kā arī barošanas gaismas diode. Gan ultraskaņas modulis, gan kameras objektīvs, pārraida un uztver sensoru galviņas, kas izvirzītas kastes priekšpusē. Ap objektīvu kastes ārpusē ir 16 LCD Nero pikseļu gredzens. NodeMcu barošanas gaismas diode ir redzama caur caurumu galvas aizmugurējā plāksnē, strāvas kabeli, ultraskaņas moduļa datu kabeli un Pixie Neon datu barošanas kabeļus caur caurumu starp aizmugurējo plāksni un galvas plāksni.

ELEKTRONIKA

Sekojošās Fritzinga diagrammas parāda ķermeņa un galvas elektroniku. VCC un GRD līnijas nav parādītas 20 servos, lai veicinātu diagrammas skaidrību. Bluetooth modulis, izmantojot Android lietotni, kontrolē Hexapod kustību, ieskaitot kakla servos. Uz WIFI balstītais Arduino NodeMcu modulis kontrolē Arducam kameras moduli. Visi servi ir pievienoti Arduino sensora vairogam, izmantojot vienu bloku, kas satur VCC, GRD un signālu līnijas. Standarta 20 cm DuPont džemperu kabeļi tiek izmantoti, lai savienotu Bluetooth BT12, HC-SR04 un IC2 LCD.

KĀJU KALIBRĒŠANA

Šī ir viena no grūtākajām sagatavošanās jomām pirms darba pie Hexapod kustības. Sākotnējā ideja ir iestatīt visas kājas uz sekojošo, pierunāt servos 90 grādus, augšstilba kaula servus līdz 90 grādiem un stilba kaula servus iestatīt uz 90, kāju fizisko stāvokli iestatot uz 105 grādiem 2., 4. un 6. kājai un 75 grādiem 1., 3. un 5. kājām. Hexapod tika novietots uz līdzenas virsmas, kas balstījās uz četriem balstiem zem akumulatora korpusa. Tās ir kājas, kas novietotas vienādā attālumā starp katru kāju un vienādā attālumā no ķermeņa. Visas šīs pozīcijas ir atzīmētas uz līdzenas virsmas. Kāju konstrukcijas laikā tika atrasts katra servo viduspunkts, tam vajadzētu būt servo 90 grādu stāvoklim. Šī 90 grādu noklusējuma pozīcija tiek izmantota visiem servos.

Coax servos 2 un 5 iekšējās virsmas ir paralēlas viena otrai, tas attiecas uz servos 1 un 6, un 3 un 4. Visi augšstilba kaula un Coax servi ir nostiprināti kopā 90 grādu leņķī viens pret otru būvniecības posmā. Visiem augšstilba kaula servos ir augšstilba kauls piestiprināts 90 grādu leņķī. Visi stilba kaula servo elementi ir piestiprināti pie stilba kaula 90 grādu leņķī. 2, 4 un 6 stilba kaula servo daļas ir piestiprinātas pie augšstilba kaula rokas 105 grādu leņķī, savukārt 1., 3. un 5. apakšstilba kaula servo daļas ir piestiprinātas pie augšstilba kaula rokas 75 grādu leņķī.

Ir svarīgi atzīmēt, ka, veicot testēšanu, visiem servoservisiem ir jāuzrauga temperatūra, karsts servo nozīmē, ka servo strādā pārāk smagi un var neizdoties, lielākā daļa servo būs silti.

Sākotnējā kalibrēšana ir pārvietot Hexapod no atpūtas stāvokļa pēc ieslēgšanas uz stāvošu stāvokli, kas ir gan stabils, gan stabils, līdzens, un vissvarīgākais, ka neviens no servos nav pārkarsis. Lai saglabātu stabilu stāvokli, katram servo ir jāraksta ar aizkavi, kas mazāks par 20 milisekundēm, tika izmantotas 10 milisekundes. Visi servopārvadi var pārvietoties tikai no 0 līdz 180 grādiem un no 180 grādiem atpakaļ uz 0, tāpēc visiem augšstilba kaula servos 0 un 180 grādi ir vertikāli un 90 grādi ir horizontāli.

Pirms katra servo pievienošanas katram no iepriekš definētajiem servos tika nosūtīts inicializācijas raksts, norādot tā pašreizējo atpūtas leņķi, t.i. pašreizējais stāvoklis, kurā servo atrodas atpūšoties. Tas bija 90 grādi visiem Coax servos, 55 grādi augšstilba un stilba kaula servos 1, 3 un 5 un 125 grādi augšstilba un stilba kaula servos 2, 4 un 6.

Ir svarīgi ņemt vērā, ka kalibrēšanas sesijas sākumā akumulatoriem vienmēr jābūt pilnībā uzlādētiem.

Hexapod vienmēr sākas no atpūtas stāvokļa, visu ķermeni atbalsta četras pēdas. No šīs pozīcijas visi augšstilba un stilba kaula servopārvadājumi tiek pārvietoti no sākuma stāvokļa līdz stāvus stāvoklī, un tad visi servoiekārtas atrodas 90 grādu leņķī. Lai pabeigtu stāvēšanas stāvokli, tiek izsniegta komanda “stāvēt”. Šī komanda pieprasa, lai visas kājas paceltos un atkal nolaistu divos trīs kāju kustību komplektos, 1., 5. un 4., un 2., 6. un 3. kājā.

8. solis: PROGRAMMATŪRA

Programmatūra sastāv no trim daļām, pirmā daļa ir Arduino kods, kas darbojas ar Arduino Mega, otrā daļa ir Arduino kods, kas darbojas NodeMcu modulī galvā. Saziņa notiek, izmantojot Bluetooth BT12 ierīci, kas saņem komandas no Android planšetdatora, proti, Samsung Tab 2, kurā darbojas Android Studio veidota pielāgota lietojumprogramma. Šī lietojumprogramma sūta komandas uz Hexapod. Tā pati lietojumprogramma arī saņem tiešraides video plūsmu no NodeMcu moduļa, izmantojot iebūvēto WIFI.

ANDROID KODS

Individuālais Android kods, kas izstrādāts, izmantojot Android Studio, nodrošina platformu, kurā tiek palaista divu ekrānu lietojumprogramma. Lietojumprogrammai ir divi ekrāni, galvenais ekrāns ļauj lietotājam izdot komandas Hexapod un skatīt video plūsmu, kas nāk no hexapod galvas. Otrais ekrāns, kuram var piekļūt, izmantojot WIFI pogu, ļauj lietotājam, pirmkārt, izveidot savienojumu ar hexapod Bluetooth un, otrkārt, ar WIFI karsto punktu, ko ģenerē NodeMCU Arduino karte hexapod galvā. Lietojumprogramma no planšetdatora, izmantojot iebūvēto Bluetooth, sūta viena burta komandas, izmantojot sērijas 9600 Baud, uz hexapod pievienoto BT12 Bluetooth.

ARDUINO KODS

Koda izstrāde sākās, izstrādājot testēšanas programmu, kas tika izstrādāta, lai pārbaudītu Hexapod, tā galvas un ķermeņa pamatfunkcijas. Tā kā galva un tās darbība ir pilnīgi nošķirta no ķermeņa, tās programmatūras izstrāde tika pārbaudīta paralēli ķermeņa funkcijas kodam. Galvas darbības kods lielā mērā balstījās uz iepriekšējo attīstību, iekļaujot servo kustību. Kods ietvēra 16x2 LCD displeja, HC-SR04 ultraskaņas moduļa un 16 LED gaismas gredzena darbību. Lai nodrošinātu WIFI piekļuvi tiešraides video plūsmai no galvas, bija nepieciešama turpmāka koda izstrāde.

Ķermeņa funkcijas kods sākotnēji tika izstrādāts, lai nodrošinātu sākotnējo servopiedziņu un sākotnējo stāvokli miera stāvoklī. No šīs pozīcijas Hexapod tika ieprogrammēts vienkārši stāvēt. Pēc tam attīstība tika veikta ar papildu Hexapod kustībām un galvas un ķermeņa koda sadaļu apvienošanu ar sērijas sakariem ar Android lietotni.

Testa servo kods ļāva attīstīt kāju un ķermeņa kustības, proti:

1. InitLeg - Ļauj atpūsties kāju stāvoklī, stāvēt kājā, krabis sākotnēji novietot kāju pa kreisi vai pa labi, sākotnēji novietot kāju uz priekšu vai atpakaļ.

2. Vilnis - Ļauj priekšējām kājām vilnīties četras reizes, pirms atgriezties stāvošā stāvoklī.

3. TurnLeg- ļauj heksapodam pagriezties pa kreisi vai pa labi.

4. MoveLeg- ļauj Hexapod staigāt uz priekšu vai atpakaļ.

5. CrouchLeg- ļauj Hexapod vai nu noliekties uz priekšu uz leju uz priekšējām kājām, vai atpakaļ uz aizmugurējām kājām.

Kāju kustības pamatā ir kāju pāri, kas darbojas kopā, tāpēc 1. un 2., 3. un 4., 5. un 6. kājas darbojas kā pāri. Kustība sastāv no divām pamatdarbībām, sasniedzamības un vilkšanas uz priekšu un spiediena atpakaļ. Lai staigātu atpakaļ, šīs divas kustības tiek apgrieztas pretēji, piemēram, ejot uz priekšu, 1. un 2. kājas velk, bet 5. un 6. kājas spiež, 3. un 4. kājas nodrošina stabilitāti. Krabju staigāšana ir vienkārši šīs pašas darbības, bet 90 grādu leņķī pret ķermeni, šajā gadījumā arī 3. un 4. kājas pārvietojas tāpat kā pārējās kājas. Ejot kāju pāri pārvietojas pārmaiņus, bet, kamēr krabju staigāšanas kājas 1. un 5. darbojas kā pāris, savukārt 3. kāja darbojas ar alternatīviem soļiem līdz 1. un 5. kājai.

Kustība Funkcionālais apraksts seko katrai no galvenajām kustību funkcijām, no kurām katra sastāv no kustību elementiem, kas ir apkopoti un veikti noteiktā secībā.

ATPŪTA: Sākot no stāvošas pozīcijas, visi augšstilba kaula servo elementi virzās uz augšu, lai nolaistu ķermeni uz četriem balstiem. Tajā pašā laikā visi stilba kaula servos virzās uz iekšu.

STĀVOTS: Sākot no atpūtas stāvokļa, visi stilba kaula servopārvadi virzās uz āru, kad tas ir pabeigts, visi augšstilba kaula servopārvadi pārvietojas 90 grādu stāvoklī, visbeidzot visi stilba kaula servopārvadi vienlaikus pārvietojas 90 grādu stāvoklī.

Pagriešanās pa kreisi: 1., 3. un 5. kāja atkāpjas no galvas par 45 grādiem, tajā pašā laikā 2., 4. un 6. kājas virzās uz priekšu galvas virzienā. Kad visi Coax servos ir pabeigti, pārvietojas no pašreizējā stāvokļa atpakaļ uz standarta 90 grādu stāvokli, šī kustība pret ķermeni būtu pretēji pulksteņrādītāja virzienam.

Pagrieziens pa labi: 1., 3. un 5. kāja virzās uz priekšu galvas virzienā par 45 grādiem, tajā pašā laikā 2., 4. un 6. kājas virzās atpakaļ no galvas. Kad visi Coax servos ir pabeigti, pārvietojas no pašreizējā stāvokļa atpakaļ uz standarta 90 grādu stāvokli, šī kustība būtu ķermenim pulksteņrādītāja virzienā.

LĀKŠANA UZ PRIEKŠU: 1. un 2. kāja tiek nolaista zemāk, izmantojot augšstilba un stilba kaula servus, savukārt 5. un 6. kājas tiek paceltas, izmantojot augšstilba un stilba kaula servo, 3. un 4. kājas paliek standarta stāvoklī.

KRŪVAS ATPAKAĻ: 1. un 2. kāja tiek pacelta, izmantojot augšstilba un stilba kaula servus, savukārt 5. un 6. kāja tiek nolaista, izmantojot augšstilba un stilba kaula servo, 3. un 4. kājas paliek standarta stāvoklī.

VILNOŠANA: Šī rutīna izmanto tikai 1. un 2. kāju. Coax servos pārvietojas 50 grādu lokā, bet augšstilbs un stilba kauls arī 50 grādu lokā. Kājas 3 un 4 virzās uz priekšu galvas virzienā par 20 grādiem, tas nodrošina stabilāku platformu.

Pastaiga uz priekšu: 1. un 6., 2. un 5., kā arī 3. un 4. kājai jāsadarbojas. Tātad, kamēr 1. kāja velk ķermeni, 6. kājai ir jāspiež ķermenis, tiklīdz šī darbība ir pabeigta, 2. un 5. kājai ir jāveic viena un tā pati darbība, kamēr katrs no šiem darbības cikliem notiek 3. un 4. kājai. iet uz priekšu rutīnas.

Sākotnējās pārbaudes kāju moduļa funkcijas ļāva izveidot dizainu katrai no trim kāju kustībām. Nepieciešamas trīs kāju kustības, jo pretējās kājas vienkārši veic apgrieztās kustības. Tika izstrādāts, pārbaudīts un kopēts jauns kombinētais 1., 3. un 6. kāju modulis otram apgrieztajam 2., 4. un 5. kāju modulim. Sešstūra kāju kustību pārbaude tika panākta, novietojot seškāju kāju uz pacelta bloka, ļaujot kājām pilnībā kustēties, nepieskaroties zemei. Mērījumi tika veikti, kamēr kājas kustējās, un tika konstatēts, ka visas kājas pārvietojas horizontāli 80 mm attālumā, vienlaikus pārvietošanās laikā paliekot 10 mm attālumā no zemes zemākajā punktā. Tas nozīmē, ka Hexapod kustības laikā vienkārši šūposies no vienas puses uz otru un ka visām kājām kustības laikā būs vienāds vilkšanas spēks.

GRIEZTIES ATPAKAĻ:

KRĀJU PASTAIGA KREISI: Sākotnējā kustība sākas ar 1., 2., 5. un 6. kāju, kas pagriežas par 45 grādiem braukšanas virzienā. Tas novieto visas kājas vienā virzienā ar braukšanas virzienu, 3. un 4. kājas jau ir pareizajā virzienā. Katras kājas augšstilbs un stilba kauls sākas noklusējuma 90 grādu stāvoklī. Šī gaita sastāv no diviem trīs kāju komplektiem, kas darbojas uz alternatīviem soļiem, 1., 5. un 4. kājas, kā arī 3., 2. un 6. Katrs trīs kāju komplekts darbojas, velkot ar priekšējām kājām, ti, 1. un 5., un spiežot ar 4. kāja, tad šī kustība tiek mainīta, tāpēc 3. kāja pavelk, kamēr 2. un 6. kāja spiež, neviens no Coax servos šīs kustības laikā neveic nekādu darbu. Katrs trīs kāju komplekts paceļ nekustīgo citu kāju komplektu, pārvietojoties pirmajam komplektam.

KRABU GREJAS PASTAIGAS:

PIEZĪME. Galva pagriezīsies krabju gājiena virzienā pa kreisi vai pa labi. Tas ļauj izmantot HC-SR04 ultra skaņas noteikšanu, ejot.

KĀJU IESTATĪŠANA: Lai Hexapod stāvētu līdzenumā, visām kājām ir jāstāv vienā augstumā. Novietojot Hexapod uz blokiem un pēc tam izmantojot statīvu un atpūtas režīmu, bija iespējams izmērīt katra gala efektora attālumu no zemes. Katram gala efektoram es pievienoju gumijas zābakus, lai vispirms pievienotu saķeri, bet arī ļautu nedaudz pielāgot kājas garumu, lai starp visām kājām būtu 5 mm vai mazāk. Katra servo iestatīšana līdz 90 grādiem bija vienkārša, tomēr katra servo raga piestiprināšana abiem augšstilba kaula galiem var un radīja problēmas, jo ļoti nelielas atšķirības ragu iekšējo muguriņu rotācijas leņķos izraisa kāju augstuma atšķirības par 20 mm. Nomainot skrūves uz dažādiem stiprinājuma caurumiem servo ragos, tika labota šī 20 mm augstuma starpība. Es biju apņēmies novērst šo problēmu, izmantojot šo metodi, nevis kompensēt šīs augstuma atšķirības, izmantojot programmatūru.