Kartona zirneklis (DIY četrkājains): 13 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Labdien vēlreiz un laipni lūdzam manā jaunajā projektā.

Šajā pamācībā esmu mēģinājis izgatavot vienkāršu četrkāju, kas izgatavots no visiem pieejamiem materiāliem. Es zinu, ka, lai iegūtu labu izskatu, jums ir nepieciešams 3D printeris un varbūt CNC, taču ne visiem ir viena no šīm izsmalcinātajām ierīcēm, tāpēc es centos parādīt, ka ar vienkāršu materiālu jūs joprojām varat izveidot jaukas lietas.

Tātad, kā minēts iepriekš, mēs centīsimies izveidot četrkāju. Četrkājainais rāmis tiks izgatavots vienkārši no gofrētas kartona, ieskaitot katras četras kājas rāmi, augšstilbu un stilba kaulu.

1. solis: Kāpēc četrkājains un kā tas darbojas?

Man jāsaka, ka roboti ir jautri un interesanti. Es nekad neesmu uzbūvējis robotu ar kājām, tāpēc domāju, ka man vajadzētu to izmēģināt.

Es nolēmu vispirms uzbūvēt četrkājaino, jo man nebija pietiekami daudz servo heksapodam. Es iedomājos, ja jūs varat uzbūvēt četrkāju, tad heksapoda būvēšana būs tikai solis uz priekšu. Tā kā šis ir mans pirmais šāda veida projekts, es nezināju, ko tieši gaidīt, tāpēc domāju, ka četras kājas būs vieglākas nekā 6, bet, kā vēlāk uzzināju, tas ne vienmēr ir taisnība.

Četrkājainajam ir tikai 4 kājas, lai nenokristu, kad viena no kājām ir pacelta, robota smaguma centrs ir jāpārvieto trīsstūra iekšpusē, kas izveidots starp pārējo trīs kāju galiem.

Ļoti jauks visa šī procesa apraksts atrodams šeit:

Katrai četrkājainajai kājai ir 3 locītavas, lai kontrolētu kājas galu kosmosā. Tātad locītavas būs:

- Coxa servo - starp rāmi un augšstilbu

- Ciskas kaula servo - kājas augšstilba kontrole

- stilba kaula servo - starp augšstilbu un stilba kaulu, kas kontrolē stilba kaulu

Lai uzzinātu katra servo leņķi nepieciešamajai kājas gala vietai, mēs izmantosim kaut ko, ko sauc par apgriezto kinemātiku. Internetā varat atrast daudz dokumentācijas par to un to, kā aprēķināt servo leņķus dažādās kājas gala vietās. Bet manā gadījumā es tikko paņēmu Arduino kodu, ko izveidoja RegisHsu (jūs varat atrast detalizētu pamācību četrkājainajam, ja jūs to meklējat), un es esmu mainījis robota izmērus un robota kājas, lai tas atbilstu manam robotam, kā arī mainīju programma, lai robota vadīšanai izmantotu tālvadības pulti, un viss.

2. solis: Kāpēc rāmim un kājām izmantot gofrētu kartonu?

Pirmkārt, tas ir plaši izplatīts, to var atrast jebkurā vietā, un, ja vēlaties, tas ir ļoti lēts. Gofrēts kartons ir ciets, stiprs un viegls materiāls, kas sastāv no trim brūna kraftpapīra slāņiem un lielākā daļa iepakojuma kārbu ir izgatavotas no tā. Tāpēc ir ļoti viegli atrast dažus.

Manā gadījumā es izmantoju apavu kasti, kuru esmu nogriezusi un no tās izveidoju rāmi. Kartona kastīte, ko nodrošināja mana kaste, bija 2 mm bieza, tāpēc tā ir ļoti plāna. Tātad katrai rāmja daļai man bija jāizgriež trīs identiskas daļas un jāpielīmē tās kopā ar dubultu lentes skotu. Tātad patiesībā mums būs jāizgatavo 3 rāmji, lai beigās būtu 6 mm bieza kartona kārba.

3. darbība. Nepieciešamā daļa:

Četrkājainajam nepieciešamajām elektroniskajām detaļām:

- Arduino Nano mikrokontrolleris;

- Deek Robot Nano V03 Shield - nav būtisks, taču tas ievērojami atvieglos visu servo savienojumu ar Nano Board.

- 12 gab. Tower Pro Micro Servo 9g SG90 - 4 kājas ar 3 locītavām katrā;

- LED - gaismai (es izmantoju vecu izdegušu krāsu sensoru)

- 1 x NRF24L01 raiduztvērējs

Tālvadības pultim nepieciešamās elektroniskās detaļas

- Arduino Uno mikrokontrolleris;

- 1 x NRF24L01 uztvērējs;

- kursorsviru;

- LED;

- dažādi rezistori;

- Uzspied pogu;

- daži džemperu vadi;

Rāmim:

- gofrētā kartona loksne

- Kuteris

- Skrūvgrieži

- Dubultās lentes skots

- trīsstūri

- Lineāls

- Zīmulis

Tātad, sāksim būvēt.

4. solis: Servo iestatīšana uz 90 grādiem

Pirms rāmja veidošanas man bija jācentrē visi servoiekārtas līdz 90 grādiem, lai vēlāk būtu vieglāk tos novietot, kad rāmis būs gatavs. Tāpēc es vispirms pievienoju Arduino Nano, kas paredzēts četrkājainajam, pie Nano vairoga, un pēc tam visus servos pie vairoga. Tad viss, kas jums jādara, ir augšupielādēt kodu, un visi servos tiks centrēti 90 grādu pozīcijās.

Kods ir atrodams pamācības pēdējā solī.

5. solis: rāmja veidošana

Kā minēts iepriekš, rāmis ir izgatavots no gofrētā kartona, kas piegādāts no apavu kastes. Rāmja veidni varat atrast pievienotajos attēlos kopā ar rāmja izmēriem.

Vispirms es sagriezu kartona kastes malas, lai izveidotu rāmi. Esmu ieguvis trīs labus gabalus, kuriem ņēmu vērā gofrētā slāņa orientāciju tā, lai 2 gabaliem būtu vertikāls šūnu gofrēts slānis un viens horizontāls.

Kad kartona kārba bija gatava, es uzzīmēju rāmja veidni uz kartona loksnes, kurā ir vertikālā gofrētā vide. Lai iegūtu stingrāku un stingrāku struktūru, es sagriezu trīs gabalus, lai tos salīmētu kopā, lai iegūtu papildu izturību pret saliekšanu. Augšējā un apakšējā kartona loksnēs ir vertikāls gofrēts slānis, savukārt iesaiņotajai kartona loksnei būs horizontāls gofrēts slānis.

Pirms salīmēju trīs rāmja detaļas, es sagatavoju servomotoru sviru un uzzīmēju katra coxa servomotora pozīciju turpmākai pareizai novietošanai.

Tagad, kad es zinu, kur ir jānovieto coxa servos, es salīmēju trīs gabalus kopā.

Tagad rāmis ir pabeigts.

6. solis: Coxa Servo piestiprināšana pie rāmja

Lai vispirms piestiprinātu servos, es iezīmēju atveri atzīmētajā vietā, lai servo sviras nostiprināšanas skrūve izietu, un nostiprinu servo pie rāmja.

Izmantojot servo motoru komplektācijā iekļautās skrūves, esmu piestiprinājis rāmim coxa servomotoru sviras. Koksa ir veidota no diviem servos, kas salīmēti kopā ar dubultu lenti un pastiprināti ar gumiju. Viens servo būs vērsts uz leju ar vārpstu vertikālā stāvoklī un tiks piestiprināts pie rāmja, bet otrs - ar vārpstu horizontālā stāvoklī un tiks piestiprināts augšstilba kaula iekšējai pusei.

Visbeidzot, lai coxa servo piestiprinātu pie rāmja, ir ieskrūvēta stiprinājuma skrūve.

7. solis: augšstilba kaula veidošana

Tika izmantota tā pati kartona griešanas procedūra. Katrs augšstilbs ir izveidots no trim kopā salīmētām kartona loksnēm. Horizontālais gofrētais slānis tiks ievietots starp vertikālajām gofrētā slāņa kartona loksnēm.

8. solis: stilba kaula veidošana

Vienam stilba kaulam es izgriezu trīs veidnes katram stilba kaulam, bet šoreiz gofrētā slāņa orientācija bija vertikāla, lai stilba kaulam būtu labāka gareniskā izturība.

Kad tika izgrieztas visas trīs veidnes, es tās salīmēju, izveidojot arī caurumu stilba kaula servo ievietošanai.

Es piestiprināju servo stilba kaula daļā, un servo rokturi ar nostiprināšanas skrūvi piestiprināja pie servo caur caurumu, kas izveidots augšstilbā, tādā veidā, lai savienotu augšstilbu ar stilba kaulu.

9. solis: visu apvienošana

Tagad, kad ir izveidotas visas rāmja un kāju daļas, es tās visas savienoju kopā, lai montāža sāktu izskatīties kā četrkājaina.

10. solis: Elektronikas uzstādīšana un savienojumu iestatīšana

Vispirms Arduino Nano kopā ar Deek Robot Shield ir jāiekļaujas rāmī. Šim nolūkam es paņēmu vairogu un iebāzu rāmi ar 4 caurumiem, lai, izmantojot 4 skrūves un uzgriežņus, nostiprinātu Deek robota vairogu pie rāmja.

Tagad “smadzenes ir pieķērušās ķermenim”: D. Tālāk es pievienoju visus servos Deek Nano Shield.

Servo pieslēgšana ir ļoti vienkārša, jo vairogam ir speciāli izveidotas trīs tapas (Signal, VCC, GND) katrai Arduino Nano digitālajai un analogajai tapai, kas ļauj perfekti un viegli savienot mikro servos. Parasti mums ir nepieciešams motora vadītājs, lai vadītu servos ar Arduino, jo tas nespēj tikt galā ar motoru nepieciešamajiem pastiprinātājiem, taču manā gadījumā tas nav derīgi, jo 9 g mikro servos ir pietiekami mazs, lai Arduino Nano varētu tos apstrādāt.

Kāju servi tiks savienoti šādi:

1. kāja: (uz priekšu kreisā kāja)

Coxa - Arduino Nano digitālā tapa 4

Ciskas kauls - Arduino Nano digitālā tapa 2

Stilba kauls - Arduino Nano digitālā tapa 3

2. kāja: (aizmugurējā kreisā kāja)

Coxa - Arduino Nano analogā tapa A3

Ciskas kauls - Arduino Nano analogā tapa A5

Stilba kauls - Arduino Nano Analog Pin A4

3. kāja: (uz priekšu labā kāja)

Coxa - Arduino Nano analogā tapa 10

Ciskas kauls - Arduino Nano analogā tapa 8

Stilba kauls - Arduino Nano analogā tapa 9

4. kāja: (aizmugurējā labā kāja)

Coxa - Arduino Nano digitālā tapa A1

Ciskas kauls - Arduino Nano digitālā tapa A0

Stilba kauls - Arduino Nano digitālā tapa A2

LED savienojums gaismas efektam

Es domāju, ka būtu jauki uzlikt četrkājainajam gaismu, tāpēc man ir vecs krāsu sensors, kas vairs nedarbojas (man izdevās to sadedzināt: D), bet gaismas diodes joprojām darbojas, jo ir ieslēgtas četras gaismas diodes neliela tāfele un tie ir ļoti spilgti, es nolēmu izmantot krāsu sensoru, lai četrkājainajam piešķirtu kādu gaismas efektu. Tā kā tas ir četri, tas šķiet nedaudz tuvāk zirneklim.

Tāpēc esmu pievienojis krāsu sensora VCC ar Arduino Nano Pin D5 un sensora GND ar Arduino Nano GND. Tā kā mazajā panelī jau ir daži rezistori, kas tiek izmantoti gaismas diodēm, man nebija nepieciešams ievietot citu rezistoru sērijā ar LED. Visas pārējās tapas netiks izmantotas, jo sensors ir izdegis, un es tikai izmantoju mazās tāfeles gaismas diodes.

Savienojumi modulim NRF24L01.

- Moduļa GND iet uz Arduino Nano Shield GND

- VCC iet uz Arduino Nano 3V3 tapu. Esiet piesardzīgs, lai nepievienotu VCC pie maizes dēļa 5 V, jo jūs riskējat iznīcināt NRF24L01 moduli

- CSN tapa iet uz Arduino Nano D7;

- CE tapa iet uz Arduino Nano D6;

- SCK tapa iet uz Arduino Nano D13;

- MOSI tapa iet uz Arduino Nano D11;

- MISO tapa iet uz Arduino Nano D12;

- IRQ tapa netiks pievienota. Esiet piesardzīgs, ja izmantojat citu dēli nekā Arduino Nano vai Arduino Uno, SCK, MOSI un MISO tapas būs atšķirīgas.

- Jums būs arī jālejupielādē RF24 bibliotēka šim modulim. To var atrast šajā vietnē:

Kā zirnekļa barošanas avotu es izmantoju sienas adapteri 5V (1A). Man nav pieejamas nekāda veida baterijas, un šis bija mans vienīgais pieejamais sienas adapteris, kas, manuprāt, būs labāks par vismaz 2A stiprāku, bet man tāda nav, tāpēc man bija jāizmanto vienīgais, kas man ir. Tas būs daudz jaukāk, ja izmantosit li-po akumulatoru, lai robots varētu būt brīvs, nav pievienots kabelis.

Lai uz tāfeles būtu stabilāks barošanas avots, esmu pievienojis 10microF kondensatoru starp Deek Robot Nano Shield 5V un GND tapām, jo pamanīju, ka tad, kad visi servi zem slodzes Arduino Nano vienkārši atsāksies. kondensatora pievienošana atrisināja problēmu.

11. solis: vāka veidošana

Tā kā es gribēju, lai vāks būtu pēc iespējas vieglāks, es to esmu izgatavojis tikai no viena 2 mm gofrētas kartona loksnes kārtas, jo tam nav nepieciešama nekāda stiprināšana, jo nekādas slodzes to neietekmēs.

Esmu izgriezis kartona gabalu tādā formā un izmēros, kā redzams attēlā, un esmu piestiprinājis to pie rāmja ar tiem pašiem uzgriežņiem, kas nostiprina Arduino Nano vairogu zem rāmja. Augšpusē abas detaļas tiks pielīmētas viena ar otru ar dubultu lenti. Esmu mēģinājis ietīt visus vadus iekšā, lai četrkājains izskatās pēc iespējas labāk.

Tagad četrkājainais ir darīts. Pāriesim pie tālvadības pults.

12. solis: tālvadības pults

Tālvadības pultim es izmantoju to pašu tālvadības pulti no sava iepriekšējā projekta Maverick tālvadības automašīnas, tikai es svītroju diagrammu, kas šajā projektā nav nepieciešama. Bet tikai tad, ja esat palaidis garām šo uzbūvi, es to atkal šeit uzrakstīju.

Tā kā es izmantoju kontrolieri Arduino Uno, es esmu pievienojis Uno pie maizes dēļa ar dažām gumijas joslām, lai nepakustētos.

- Arduino Uno caur ligzdu piegādās 9 V akumulators;

- Arduino Uno 5V tapa pie maizes dēļa 5V sliedes;

-Arduino Uno GND tapa pie maizes dēļa GND sliedes;

NRF24L01 modulis.

- Moduļa GND iet uz maizes dēļa sliedes GND

- VCC iet uz Arduino Uno 3V3 tapu. Esiet piesardzīgs, lai nepievienotu VCC pie maizes dēļa 5 V, jo jūs riskējat iznīcināt NRF24L01 moduli

- CSN tapa iet uz Arduino Uno D8;

- CE tapa iet uz Arduino Uno D7;

- SCK tapa iet uz Arduino Uno D13;

- MOSI tapa iet uz Arduino Uno D11;

- MISO tapa iet uz Arduino Uno D12;

- IRQ tapa netiks pievienota. Esiet piesardzīgs, ja izmantojat citu dēli nekā Arduino Nano vai Arduino Uno, SCK, MOSI un MISO tapas būs atšķirīgas.

Kursorsviras modulis

- kursorsviras modulis sastāv no 2 potenciometriem, tāpēc tas ir ļoti līdzīgs savienojumiem;

- GND tapa uz maizes dēļa GND sliedes;

- VCC tapa pie maizes dēļa 5V sliedes;

- VRX tapa ar Arduino Uno A3 tapu;

- VRY tapa ar Arduino Uno A2 tapu;

LED

- Sarkana gaismas diode sērijveidā tiks savienota ar 330Ω rezistoru ar Arduino Uno tapu D4;

- zaļā gaismas diode sērijveidā tiks savienota ar 330Ω rezistoru ar Arduino Uno tapu D5;

Spiedpogas

- Viena no spiedpogām tiks izmantota četrkājainas gaismas ieslēgšanai un izslēgšanai, bet otra netiks izmantota;

- Spiedpoga LIGHT tiks savienota ar Arduino Uno tapu D2. Poga ir jāvelk uz leju ar 1k vai 10k rezistoru, vērtība nav svarīga.

- Atlikušā spiedpoga tiks savienota ar Arduino Uno tapu D3. Tā pati poga ir jāvelk uz leju ar 1k vai 10k rezistoru. (tas netiks izmantots šim projektam)

Tieši tā, tagad mēs esam savienojuši visas elektriskās daļas.

13. darbība: Arduino IDE kodi

Šajā daļā ir daži kodi, kurus esmu izmantojis.

Leg_Initialization - tika izmantota servo centrēšanai 90 grādu stāvoklī.

Spider_Test - tika izmantots, lai pārbaudītu pareizās funkcijas, piemēram, ejot uz priekšu, atpakaļ, pagriežoties

Zirneklis - izmantojams zirneklim

Zirnekļa tālvadības pults - izmantojams zirnekļa kontrolierim

Man jāpiemin, ka zirnekļa kods tika pielāgots un mainīts pēc koda RegisHsu [DIY] SPIDER ROBOT (QUAD ROBOT, QUADRUPED), un tāpēc es vēlos pateikties RegisHsu par viņa labo darbu.

Nu, visu sakot, es ceru, ka jums patika mans zirneklis.