ICBob - Boba iedvesmots divkāju robots: 10 soļi (ar attēliem)

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

Mēs esam pusaudžu iztēles klubs no Bridžvilas Delavēras publiskās bibliotēkas. Mēs veidojam foršus projektus, mācoties par elektroniku, datoru kodēšanu, 3D dizainu un 3D drukāšanu.

Šis projekts ir mūsu pielāgojums BoB the BiPed un Arduino balstītam robotam. Mēs pārveidojām korpusu, lai izmantotu mūsu iecienītā Arduino barošanas avota - Powerbot tālruņa strāvas bankas - priekšrocības. Šis lētais uzlādējamais 5 voltu barošanas avots ir lieliski piemērots mūsu Arduino projektu barošanai, un tas tiek uzlādēts ar jebkuru USB sienas lādētāju. Mēs arī pielāgojām 3 pirkstu pēdas no Arduped divkājainā robota tikai tāpēc, ka tās izskatās IZCILI. Mēs jums parādīsim, kur iegūt nepieciešamās detaļas, kā salikt robotu un pat iedosim jums vienkāršu Arduino kodu, lai tas sāktu staigāt. Mums bija lielisks laiks, veidojot vienpadsmit ICBob robotus. Turpiniet lasīt, ja vēlaties iemācīties to pagatavot sev.

1. darbība. Nepieciešamās detaļas un rīki

ICBob ir paredzēts šādam detaļu komplektam. Lai gan ir iespējama aizstāšana, jums, iespējams, būs jāmaina korpuss, lai tie darbotos. Mūsu iecienītākais piegādātājs ir Yourduino.com, bet dažiem priekšmetiem jums būs jāiet uz Amazon vai Ebay.

Produkta pieejamības atjauninājums- Yourduino vairs nēsā Micro Magician un saka, ka tos pārtrauc Dagu. Dagu tīmekļa vietnē tie joprojām ir pieejami https://www.dagurobot.com/goods.php?id=137, un, ja tie nav pieejami, S4A EDU kontrolieris ir nomaiņas kritums un darbojas pie 5 voltiem.

Daļas

• 1x- MICRO Magician kontrolieris
• 4x- SG 90 servo
• 1x- HC-SR04 ultraskaņas sensors
• 1x- Powerbot strāvas banka 2600mAh (3000mAh Powerbot ir lielāka diametra un nederēs)
• 1x- sieviešu MICRO USB uz DIP 5-pin pinboard
• 1x- 20cm 40 kontaktu plakanā kabeļa sievišķie gali
• 1x- 10k rezistors
• 4x- 2-56 x 3/8 pašvītņojošas skrūves (alternatīva karstā līme)

3D izdrukas - Stl faili ir pieejami vietnē Thingiverse: 1313344

• 1x- ķermenis
• 1x- apvalks
• 2x- celis
• 1x- kreisā pēda
• 1x- labā pēda

Rīki

• dators ar Arduino IDE
• Arduino pievieno bibliotēkai VarSpeedServo
• MICRO Magician draiveris (nepieciešams dažām operētājsistēmām)
• 3D printeris (vai izgatavojiet detaļas)
• 3D detaļu tīrīšanas rīki
• Lodēšanas komplekts (tikai USB adaptera tapām)
• Karstās līmes pistole
• Mazs Philips skrūvgriezis
• usb lādētājs

Šajā pamācībā tiek pieņemts, ka jums ir pamatzināšanas par Arduino lietošanu. Ja esat jauns Arduino lietotājs, varat uzzināt vairāk vietnē

MICRO Magician izvēlieties Board - Arduino Pro vai Pro Mini (3.3V, 8MHz) ar ATmega328

Lai izmantotu mūsu skices, jums būs nepieciešama Korman VarSpeedServo bibliotēka. Šeit varat uzzināt vairāk par viņa bibliotēku, bet izmantojiet mūsu lejupielādi, kas ir saderīga ar jaunāko IDE. Lejupielādējiet zemāk esošo VarSpeedServo.zip failu un izpakojiet to mapē arduino/libraries.

Jums var būt nepieciešams instalēt MICRO Magician CP210x draiveri, ja jūsu sistēma neatpazīst kontrolieri. Šī vietne var palīdzēt ar draivera instalēšanu

2. solis: Sāksim celtniecību - salieciet kājas

Šim solim jums būs nepieciešami 2 - 3D izdrukāti ceļi un 4 servopaketes.

Sāciet ar ceļu tīrīšanu. 2 servo ragu caurumiem jāatbilst vienpusējiem servo ragiem. Mēs tos notīrījām ar burtu L (.290) izmēra urbi. Vienam šarnīra caurumam ir jāatbilst šarnīra pēdai. Mēs tos notīrījām ar urbi # 2 (.220).

Ievietojiet 4 servo ragus ceļos. Piestipriniet ragu, izmantojot vienu no lielākām skrūvēm, kas pievienota servo iepakojumam. Izskrūvējiet skrūvi no ceļa puses un pievelciet vienā no mazajiem caurumiem servo ragā. Vienai skrūvei jums būs jāpievelk ar skrūvgriezi leņķī, bet tas ir izdarāms. Ja vēlaties, varat saspiest skrūvju punktus ar sānu griezēju knaiblēm.

4 servo vārpstas ir jācentrē, pirms tās tiek piestiprinātas pie ceļiem. To var izdarīt manuāli, viegli pārvietojot vārpstu, pagriežot to, lai atrastu pusceļu. Labāks veids ir piestiprināt servo 12. tapai. Lejupielādējiet zemāk esošo icbob_servo_center.zip failu. Izsaiņojiet savā Arduino direktorijā. Pēc tam palaidiet šo Arduino skici katram servo.

Sāciet, saliekot gūžas (augšējos) servos pie ceļiem. Nepārvietojot vārpstu, piestipriniet gurnu servo paralēli ceļam ar vadiem pret otru servo ragu (priekšā). Nostipriniet ar vienu mazu skrūvi no servo iepakojuma. Atkārtojiet ar citu ceļu.

Tagad par potītes servos. Atcerieties, ka jums būs labās un kreisās potītes, tāpēc kājas būs viena otras spoguļattēls. Lai saliktu potītes servo, jums būs nedaudz jāizplatina ceļgalis, lai pirms saspiešanas servo novirzītu tā, kā redzams fotoattēlā. Atcerieties, ka vārpstu nedrīkst pagriezt. Nostipriniet ar nelielu skrūvi. Atkārtojiet ar citu ceļu, lai pabeigtu ar labo un kreiso kāju.

3. solis: celtniecība - piestipriniet kājas pie ķermeņa

Šim solim jums būs nepieciešami 2 kāju komplekti un 3D drukātā pamatne. Jums būs nepieciešamas arī (4) 2-56x3/8 pašvītņojošas skrūves vai karsta līme.

Kāju komplekts tiek piestiprināts pie pamatnes, izmantojot gūžas servus. Vispirms novietojiet 2 servo vadus augšup pa pamatnes apakšdaļu. Ņemiet vērā tiesības un kreisās puses. Kā parādīts zīmējumā, potītes stieple beidzas pusmēness izgriezumā, bet pirms servo piestiprināšanas jums ir jābūt potītes vadam. Jums ir jāsasver servo tā, lai gūžas stieple (kur tā nonāk servo) vispirms izietu caur taisnstūra caurumu (uz priekšu). Tas ir cieši pieguļošs, bet aizmugurējam galam vajadzētu vienkārši ieslīdēt. Tagad pagrieziet pamatni un nostipriniet servo ar 2 skrūvēm, vai arī vajadzētu darboties ar karstu līmi. Atkārtojiet procesu otrai kājai.

4. solis: celtniecība - piestipriniet pēdas

Šim solim jums būs nepieciešama kreisā un labā pēda, lai pievienotu to montāžai. Tie ir karsti pielīmēti, tāpēc aizdedzina līmes pistoli.

Pārliecinieties, ka labi notīrāt spraugas pēdās. Pēc tīrīšanas uzmanīgi pārbaudiet servo piestiprināšanu pie pēdas. Pārliecinieties, ka šarnīra caurums ceļgalā iekļaujas pēdas šarnīra tapā. Vislabāk ir izmantot plānu skrūvgriezi starp servo un pēdu, lai noņemtu pēdu, ja tā ir saspringta. Pēc tam, kad esat ieguvis labu testa piemērotību, novietojiet uz pēdas kaļķakmens izmēra bumbiņu ar karstu līmi un pēc tam piespiediet servo pie kājas. Izvairieties no līmes nokļūšanas šarnīra zonā. Atkārtojiet to otrā pusē, lai jūsu robots varētu stāvēt uz savām kājām.

5. solis: Elektroinstalācija - Servo un barošana

Šajā solī jums būs nepieciešams MICRO Magician kontrolieris, mikro USB adaptera plate ar galvenes tapām, plakanais kabelis un jūsu pastāvīgais robots. Šajā solī jūs lodēsit un līmēsit, tāpēc sagatavojiet šos instrumentus.

Powerbot strāvas bankai ir īss USB - mikro USB kabelis. Lai uzlādētu akumulatoru, mikro USB tiek pievienots akumulatora uzlādes slotā, un USB tiek pievienots sienas lādētājam. Šo kabeli atkārtoti izmantosit, lai darbinātu ICBob. Akumulatora izvade notiek caur USB, tāpēc mēs izveidojam savienojumu caur mikro USB adaptera plati, lai iegūtu enerģiju robotam.

Vispirms ļaujiet samontēt adapteri. Turpmākās darbības skatiet fotoattēlā. Bota darbināšanai izmantosit tikai 2 ārējās tapas (gnd un V+). Uzmanīgi pabīdiet galvenē esošās 2 ārējās tapas tā, lai īsā puse izvirzītu apmēram 3/16 collas. Ar knaiblēm salieciet 2 garās tapas 60 grādu leņķī. Pirms lodēšanas salieciet, jo dēļi ir trausli. Ievietojiet galveni, kā parādīts attēlā, un lodējiet visas tapas aizmugurē, lai iegūtu spēku. Saspraudiet visas neizmantotās tapas pēc iespējas īsākas gan priekšā, gan aizmugurē. Pirms mēs pielīmējam adapteri pie mucas, pievienojiet mikro USB kabeli, lai jums būtu pietiekami daudz brīvas vietas. Uzlieciet adaptera aizmugurē lielu karstu līmi, pēc tam novietojiet to uz mucas norādītajā vietā. Turiet, līdz tas sacietē.

Tālāk pievienojiet 4 servo savienotājus kontrolierim. Mums patīk MICRO Magician, jo tajā ir 3 kontaktu savienotāji ērtai servo vadu pieslēgšanai. Tumšākas krāsas vads (brūns?) Iet uz tāfeles malu. Iekļautajās Arduino skicēs tiek izmantotas šādas tapas.

• Labais gurns (RH) - 9. tapa
• Labā potīte (RA) - 10. tapa
• Kreisā gūža (LH) - 11. tapa
• Kreisā potīte (LA) - 12. tapa

Strāvas pieslēgšanai pie plates atvelciet pāris vadus no plakanā kabeļa. Vairāk no šī plakanā kabeļa izmantosit hidrolokatoru vadiem. Pievienojiet vienu pāra galu mikro USB adapterim. Piespraude, kas atrodas tuvāk robota priekšpusei, ir noslīpēta, bet otra - V+. Otrs gals piestiprinās pie kontroliera pie slēdža. V+ vads tiek pievienots tapai, kas dokumentācijā ir apzīmēta ar “Battery IN”. Pievienojiet zemējuma vadu “gnd” tapai nedaudz virs “Battery IN” tapas.

SVARĪGS! - Tieši virs D1 tapu komplekta ir džemperis “V+ select”. Šim džemperim ir jāatrodas INSIDE tapu komplektā, pretējā gadījumā servo nedarbosies.

Visbeidzot notīriet kontroliera slotu uz pamatnes, lai kontrolieris būtu cieši pieguļošs. Jūs varat pievienot akumulatoru un ieslēgt kontrolieri, lai pārliecinātos, ka tas tiek ieslēgts.

6. darbība: programmēšana - mājas kalibrēšanas kods

Daži vārdi par mūsu programmēšanas izvēli

Kad mēs izveidojām šī projekta prototipu, mēs izmantojām pamācību Pārveidot robotus, lai jūsu BoB Biped pārvietotos. Bob Poser programmatūra bija forša, un mums bija jautri spēlēties ar to. Problēma bija tā, ka 600+ koda rindas navigācijas skicē bija krietni virs pusaudžu zināšanu līmeņa. Lai viņiem padarītu šo projektu par mācīšanās pieredzi, mēs nolēmām apkopot dažas idejas no Poser koda un pēc tam sākt ar tukšu lapu. Pusaudži jau izmantoja VarSpeedServo bibliotēku, mācoties par servos mūsu Arduino laboratorijās. Mēs nolēmām noskaidrot, vai VarSpeedServo var tikt galā ar servo laika un ātruma pienākumiem, lai mēs varētu koncentrēties tikai uz pozīcijām. Iegūtais kods darbojas lieliski, un pilnā walk_avoid_turn skicē ir mazāk par 100 koda rindiņām. Vienīgie jaunie jēdzieni, kas pusaudžiem bija jāzina, bija 2 dimensiju masīvi un tas, kā piekļūt šiem datiem ar kodu. Izbaudi!

Mājas kalibrēšana

Jūs apkopojat servo vārpstas, kad tās samontējāt. Tagad jūs redzēsit, cik tuvu esat nonācis, un precīzi noregulējiet viņu mājas pozīcijas. Pārliecinieties, vai ir instalēta VarSpeedServo bibliotēka no 1. darbības. Lejupielādējiet zemāk esošo icbob_home_calibration.zip failu un izpakojiet to savā Arduino direktorijā. Atveriet skici Arduino IDE. Ieslēdziet MICRO Magician ar akumulatoru. Pievienojiet datoru pie tāfeles un augšupielādējiet kodu. Iespējams, ka servo mājas pozīcijas nebūs perfektas. Atrodiet šādu koda sadaļu. Turpiniet pielāgot un augšupielādēt, līdz viss ir kārtībā.

//…………………………………………………….

// Sāciet ar 4 stundu masīva membrānām, kas iestatītas uz 90 grādiem. pēc tam pielāgojiet // šos iestatījumus tā, lai ceļi būtu taisni uz priekšu un pēdas būtu plakanas int hm [4] = {90, 90, 90, 90}; // masīvs, lai saglabātu sākuma stāvokli katram servo RH, RA, LH, LA // …………………………………………………….

Ja kāds no jūsu skaitļiem ir mazāks par 50 vai lielāks par 130, jums jāatkāpjas un jāizjauc kājas un jāpievelk vārpstas tuvāk centram.

Kad esat ieguvis labu mājas stāvokli, pierakstiet ciparus. Šie skaitļi jums būs nepieciešami pārējām skicēm.

7. solis: programmēšana - pārvietojiet ģeneratora kodu

Tagad, lai jūsu robots kustētos. Lejupielādējiet zemāk esošo icbob_move_generator.zip failu un izpakojiet to savā Arduino direktorijā. Atveriet skici Arduino IDE. Atrodiet šādu koda sadaļu. Ievietojiet skicē mājas pozīcijas, kuras ierakstījāt savam robotam.

// iestatiet masīva hm dalībniekus uz sava robota sākuma pozīcijām

// tos var atrast, izmantojot icbob_home_calibration skice const int hm [4] = {95, 95, 85, 90}; // masīvs, lai saglabātu sākuma stāvokli katram servo RH, RA, LH, LA

Nākamajā koda sadaļā ir ievadītas pārvietošanas secības. Katrā rindā ir pozīcijas 4 servos (RH, RA, LH, LA) attiecībā pret sākuma stāvokli.

// mv masīva dati. Katra līnija ir “rāmis” vai pozīcija, kas paredzēta 4 servos

// Vairākas līnijas rada kustību grupu, kuru var cilpot, lai // izveidotu staigāšanu, pagriešanos, deju vai citas kustības const int mvct = 6; // Padariet šo skaitli vienādu ar rindu skaitu masīvā const int mv [mvct] [4] = {{0, -40, 0, -20}, // Šiem iepriekš ielādētajiem skaitļiem jāsniedz virzība uz priekšu {30, -40, 30, -20}, {30, 0, 30, 0}, {0, 20, 0, 40}, {-30, 20, -30, 40}, {-30, 0, -30, 0},};

Šis ir kods, kas pārvērš mv masīva datus par servo lēnām kustībām

void loop () // cilpa atkārtojas mūžīgi

{// Vai pārvietot secību (int x = 0; x <mvct; x ++) {// ciklu pa RH.slowmove (hm [0]+mv [x] [0], svsp); // rindas 'kadri' masīvā RA.slowmove (hm [1] + mv [x] [1], svsp); LH.slowmove (hm [2] + mv [x] [2], svsp); LA.slowmove (hm [3] + mv [x] [3], svsp); kavēšanās (kadru aizkavēšanās); }}

Augšupielādēt robotprogrammatūrā. Bots uz 2 sekundēm pāries sākuma stāvoklī, pēc tam sāks iet uz priekšu. Tas vislabāk darbojas, ja galds nav pārāk slidens.

Kad esat noguris, redzot viņu staigājam, varat izmēģināt savas kustības. Izmantojiet “saglabāt kā”, lai pārdēvētu skici. Pēc tam spēlējiet ar skaitļiem un redziet, ko varat darīt. Saglabājiet skaitļus no +50 līdz -50, pretējā gadījumā jūs varat sasprindzināt servos. Atcerieties, ja pievienojat vai atņemat līnijas, jums ir jāmaina mvct vērtība, lai atspoguļotu izmaiņas. Izklaidējieties!

8. solis: Elektroinstalācija - HC -SR04 sonāra sensors (acis)

Šim solim jums būs nepieciešama icbob_shell 3D druka, HC-SR04 ultraskaņas sensors, plakanais kabelis un viens 10k omu rezistors. Tam vajadzētu pabeigt mūsu saraksta daļas. Jā!

Vispirms notīriet sensora caurumus korpusā, lai tie būtu vidēji blīvi. Pārbaudot montāžu, nespiediet sensoru pārāk daudz. Vadu noņemšanai no korpusa.

Pēc tam no plakanā kabeļa noņemiet 4 dzīslas. Pievienojiet 4 vadus HC-SR04 sensora tapām.

MICRO Magician iekšēji darbojas ar 3,3 voltiem, un tapas var uztvert tikai 3,3 voltu signālu. Problēma ir tā, ka HC-SR04 darbojas ar 5 voltiem. Tas var izmantot 3,3 voltu ieeju kā “sprūda” signālu, bet, kad tas sūta “atbalss” signālu, tas ir 5 volti, un, ja tas ir tieši pievienots, tas sabojās kontroliera ieeju. Mums ir jāuzliek 10k omu strāvas ierobežošanas rezistors uz "atbalss" stieples, lai aizsargātu ievadi.

ATJAUNINĀT: Lai gan mums nav bijušas nekādas problēmas tikai ar 10K rezistoru, komentāros tika norādīts, ka paraugprakse norāda, ka šeit ir jāizmanto sprieguma dalītāja ķēde. Papildus 10K rezistoram starp “atbalsi” un “zemi” jānovieto 15K rezistors.

Izgrieziet rezistora vadus līdz.5 collas. Rezistors nonāk jūsu plakanā kabeļa "atbalss" vadā. Mēs uzliekam savienojumam pilienu superlīmes, lai tas paliktu vietā.

Skicē sprūda tiek izmantota ar 13. tapu un atbalss 3. tapu. Izmantojiet kontroliera tapu 13 grupu “gnd”, “vcc”, “trig” šādā secībā, virzoties no malas uz centru. Lai to izdarītu pareizi, jums šeit būs jāšķērso daži vadi. "Atbalss" vads ar rezistoru tiek pievienots sieviešu kontaktligzdai 3.

Ja vēlaties pārbaudīt sensoru, pirms pāriet uz nākamo darbību, varat izmantot pirmo skici šajā lapā https://arduino-info.wikispaces.com/UltraSonicDistance, lai to pārbaudītu. Jums būs jāpievieno akumulators. Sērijas monitorā var redzēt attāluma rādījumu. Noteikti skicē iestatiet “trigger_pin” uz 13 un “echo_pin” uz 3.

Labākais veids, kā uzstādīt sensoru korpusā, ir ar tapām, kas vērstas uz augšu, un vadi ir salocīti un novietoti starp sensora "acīm" un apvalku.

9. solis: programmēšana - Walk_Avoid_Turn Code

Visu saliekot kopā. Visas detaļas ir samontētas. Mēs esam gatavi ielādēt visu kodu, uzlikt apvalku un skatīties, kā tas dara savu.

Jūs zināt rutīnu. Lejupielādējiet zemāk esošo icbob_walk_avoid_turn.zip failu un izpakojiet to savā Arduino direktorijā. Atveriet skici Arduino IDE. Atrodiet šādu koda sadaļu. Ievietojiet skicē mājas pozīcijas, kuras ierakstījāt savam robotam.

// iestatiet hm masīva dalībniekus uz sava robota sākuma pozīcijām

// tos var atrast, izmantojot icbob_home_calibration skice const int hm [4] = {95, 95, 85, 90}; // masīvs, lai saglabātu sākuma stāvokli katram servo RH, RA, LH, LA

Šī skice pievieno otro gājienu masīvu un otru lēnas kustības koda kopu “pagrieziena” kustībai.

// pārsūtīt masīva datus

const int fwdmvct = 6; // Padariet šo skaitli vienādu ar rindu skaitu masīvā const int fwdmv [fwdmvct] [4] = {{0, -40, 0, -20}, // soļi uz priekšu, lai pārvietotos uz priekšu {30, -40, 30, -20}, {30, 0, 30, 0}, {0, 20, 0, 40}, {-30, 20, -30, 40}, {-30, 0, -30, 0},}; // pagriezt masīva datus const int trnmvct = 5; // Padariet šo skaitli vienādu ar rindu skaitu masīvā const int trnmv [trnmvct] [4] = {{-40, 0, -20, 0}, // pagrieziet pārvietošanas rāmjus {-40, 30, -20, 30}, {0, 30, 0, 30}, {30, 0, 30, 0}, {0, 0, 0, 0},};

Mēs pievienojām sonāra šķēršļu noteikšanas kodu, kā arī paziņojumu “ja””citādi, lai izlemtu, vai dodamies taisni vai pagriežamies.

Noslēguma montāža un palaišana

Atstājiet akumulatoru atvienotu un augšupielādējiet skici. Atvienojiet programmēšanas vadu. Pārliecinieties, vai kontrollera barošanas slēdzis ir ieslēgts. Uzmanīgi pabīdiet apvalku uz pamatnes, USB strāvas vadam izbāžot caur augšējo atveri. Ielieciet akumulatoru. Pievienojiet to. Jūsu ICBob jāsāk kustēties un griezties, lai izvairītos no šķēršļiem, kas ir tuvāk par 7 collām.

10. solis: iesaiņošana

Mēs ceram, ka jums ir tikpat jautri veidot savu ICBob kā mums. Paziņojiet mums, ja jums ir kādi jautājumi vai komentāri. Ja jūs to izveidojat, informējiet mūs šeit vai šeit Thingiverse.