Hexapod: 14 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:58

Man ir interese dažus gadus spēlēties un veidot robotus, un mani ļoti iedvesmoja Zenta, šeit jūs atradīsit viņa Youtube kanālu https://www.youtube.com/channel/UCmCZ-oLEnCgmBs_T un viņa vietni

Internetā var atrast daudz dažādu pārdevēju komplektu, taču tie ir ļoti dārgi - līdz pat 1500 ASV dolāriem+ par 4 DoF sešstūrīšu, un komplektiem no Ķīnas nav labas kvalitātes. Tātad, esmu nolēmis savā veidā izveidot heksapodā. Iedvesmojoties no Zentas seškodes Fēniksa, jūs to atradīsit viņa Youtube kanālā (un komplektu, kuru varat atrast https://www.lynxmotion.com/c-117-phoenix.aspx, es sāku veidot savu no nulles.

Lai izveidotu, ja es sev izvirzīju šādus mērķus/prasības:

1.) Izklaidējieties un uzziniet jaunas lietas.

2.) Uz izmaksām orientēts dizains (sasodīts, mans uzņēmums mani pilnībā sabojāja)

3.) Daļas, kas izgatavotas no koka slāņa (jo lielākajai daļai cilvēku un arī man ir vieglāk griezt koku)

4.) Izmantojot bezmaksas pieejamos rīkus (programmatūru)

Tātad, ko es līdz šim esmu izmantojis?

a) SketchUp, mehāniskai konstrukcijai.

b) dižskābarža koka 4mm un 6mm (1/4 ).

c) Arduino Uno, Mega, IDE.

d) Digitālā standarta servos (atrodami amazonā par labu cenu).

e) Dosuki un lentzāģis, urbjmašīna, slīpēšanas papīrs un vīle.

1. darbība: kāju un servo kronšteinu konstrukcija

Vispirms es veicu dažus pētījumus internetā, lai uzzinātu, kā rīkoties ar robotu, taču nebija ļoti veiksmīga, lai atrastu labu informāciju par to, kā veikt mehānisko dizainu. Tāpēc es daudz cīnījos un beidzot esmu nolēmis izmantot SketchUp.

Pēc dažu stundu mācīšanās, izmantojot SketchUp, esmu pabeidzis savu pirmo kāju dizainu. Ciskas kauls ir optimizēts manu izmantoto servo ragu izmēram. Kā es sapratu, šķiet, ka oriģināls ir aptuveni 1 collas diametrā, bet maniem servo ragiem ir 21 mm.

Izveidot izdruku ar pareizo skalu nedarbojās pareizi ar SketchUp datorā, tāpēc esmu saglabājis to kā PDF, izveidojis izdruku ar 100%, veicis dažus mērījumus un beidzot atkal izdrukājis ar pareizo mērogošanas koeficientu.

Pirmajā mēģinājumā es radīju tikai mākslu divām kājām. Šim nolūkam es sakrauju divus dēļus, līmēju (sienas papīram) izdruku un izgriezu detaļas ar parauga amatniecības lentzāģi.

Izmantotais materiāls: dižskābarža koks 6 mm (1/2 )

Pēc tam es veicu dažus eksperimentus, es neesmu dokumentējis un veicu dažas optimizācijas. Kā redzat, stilba kauls ir nedaudz pārāk liels, kā arī augšstilba kauls.

Lai uzstādītu servo ragus caur augšstilbu, ir jānogriež 2 mm materiāla. To var izdarīt dažādos veidos. Ar maršrutētāju vai ar Forstnera urbi. Forstnera diametrs bija tikai 200 mm, tāpēc man nācās pēckara laikā ar roku veikt kaltu.

2. solis: augšstilba un stilba kaula optimizācija

Es nedaudz mainīju dizainu.

1.) stilba kauls tagad ir daudz labāk piemērots manis izmantotajam servo.

2.) Ciskas kauls tagad ir nedaudz mazāks (apmēram 3 collas no ass līdz asij) un ir piestiprināts pie servo ragiem (diametrs 21 mm).

Es izmantoju 6 dēlus no 6 mm slāņa koka un līmēju tos kopā ar divpusēju līmlenti. Ja tas nav pietiekami stiprs, varat izurbt caurumu caur visiem dēļiem un ar skrūvi tos salikt kopā. tad ar lentzāģi uzreiz tiek izgrieztas detaļas. Ja esat pietiekami grūts, varat izmantot arī finierzāģi:-)

3. solis: Servo kronšteina projektēšana

Tagad ir pienācis laiks izveidot servo kronšteinu. Tas ir stingri izstrādāts saistībā ar izmantoto servo, kuru esmu izmantojis. Visas detaļas ir izgatavotas no 6 mm dižskābarža koka, skatiet nākamo soli.

4. solis: Servo kronšteinu griešana un salikšana

Atkal esmu sagriezis sešas daļas vienlaikus uz lentzāģa. Metode ir tāda pati kā iepriekš.

1.) Izmantojot divpusēju lenti, salīmējiet dēļus kopā.

2.) Skrūvēm ir lielāka stabilitāte griešanas laikā (šeit nav parādīts).

Tad es esmu izmantojis kādu modeļu amatniecības līmi, lai tās salīmētu kopā, un divas SPAX skrūves (vēl nav uzliktas fotoattēlā).

Salīdzinot ar oriģinālo sešstūrīšu, es vēl neizmantoju lodīšu gultņus, tā vietā vēlāk izmantoju tikai 3 mm skrūves, paplāksnes un pašfiksējošos uzgriežņus, lai saliktu kājas ar korpusu/šasiju.

5. solis: kāju salikšana un pārbaude

Pirmajos divos attēlos redzat kājas pirmo versiju. Tālāk jūs redzat veco un jauno daļu salīdzinājumu un jauno daļu (otrā versija) salīdzinājumu ar oriģinālu (fotoattēls fonā).

Visbeidzot, jūs veiksit pirmo kustību pārbaudi.

6. darbība: ķermeņa uzbūve un salikšana

Ķermenis, kuru esmu mēģinājis rekonstruēt no fotogrāfijām. Kā atsauci es izmantoju servo ragu, ko es pieņēmu ar 1 "diametru. Tātad, priekšējā puse kļūst par 4,5" platumu un vidējo 6,5 ". Garumā es pieņemu 7". Vēlāk es nopirku oriģinālo ķermeņa komplektu un to salīdzināju. Es biju ļoti tuvu oriģinālam. Beidzot esmu izveidojis trešo versiju, kas ir oriģināla 1: 1 kopija.

Pirmais korpusa komplekts, ko esmu izgatavojis no 6 mm slāņa koka, šeit jūs redzat otro versiju, kas izgatavota no 4 mm koka, kas, kā es uzzināju, ir pietiekami stipra un stīva. Atšķirībā no oriģinālā komplekta es uzstādīju servo ragu uz augšu, resp. caur materiālu (to var redzēt arī ar augšstilbu). Iemesls ir tāds, ka man nav noskaņojuma pirkt dārgus alumīnija ragus, tā vietā es vēlos izmantot jau piegādātos plastmasas ragus. Vēl viens iemesls ir tas, ka es tuvojos servo, tāpēc griezes spēki ir mazāki. Tas nodrošina stabilāku savienojumu.

Starp citu, dažreiz ir labi, ja uz kuģa ir Ganešs. Paldies manam draugam Tejam:-)

7. darbība. Pirmie elektronikas testi

Visas mākslas tagad ir saliktas kopā. Labi, es zinu, ka tas neizskatās ļoti skaisti, bet patiesībā es daudz eksperimentēju. Videoklipā var redzēt, kā tiek atskaņotas dažas vienkāršas iepriekš noteiktas secības, patiesībā nav ieviesta apgriezta kinemātika. Iepriekš definētā gaita nedarbojas pareizi, jo tā ir paredzēta 2 DoF.

Šajā piemērā es izmantoju SSC-32U servo kontrolieri no Lynxmotion, to atradīsit šeit:

Pirms dažām dienām es izmantoju arī citu PWM kontrolieri (Adafruit 16 kanālu PWM kontrolieris, https://www.adafruit.com/product/815), taču SCC patiesībā ir dažas jaukas funkcijas, piemēram, servo palēnināšana.

Tātad, pagaidām tas ir viss. Tālāk man ir jānoskaidro, kā veikt apgrieztās kinemātikas (IK) darbus, varbūt es ieprogrammēšu vienkāršu gaitu, piemēram, iepriekš noteikto SSC kontrollerī. Es jau atradu lietošanai gatavu piemēru šeit: https://github.com/KurtE/Arduino_Phoenix_Parts, bet man vēl nav izdevies to palaist. Nav ne jausmas kāpēc, bet es strādāju pie tā.

Tātad, šeit ir īss uzdevumu saraksts.

1.) Programmējiet vienkāršu gaitu, piemēram, iebūvēšanu SSC.

2.) Programmējiet PS3 kontroliera klasi/iesaiņojumu Arduino Phoenix.

3.) Saņemiet kodu no KurtE vai uzrakstiet savu kodu.

Servos, kurus izmantoju, esmu atradis vietnē Amazon https://www.amazon.de/dp/B01N68G6UH/ref=pe_3044161_189395811_TE_dp_1. Cena ir diezgan laba, bet kvalitāte varētu būt daudz labāka.

8. solis: pirmais vienkāršais gaitas tests

Kā jau minēju pēdējā solī, esmu mēģinājis ieprogrammēt savu gaitas secību. Šī ir ļoti vienkārša spēle, piemēram, mehāniska rotaļlieta, un tā nav optimizēta ķermenim, kuru es šeit izmantoju. Vienkāršs taisns ķermenis būtu daudz labāks.

Tātad, novēlu jums daudz jautrības. Man tagad jāmācās IK;-)

Piezīmes: Rūpīgi vērojot kājas, jūs redzēsit, ka daži servo uzvedas dīvaini. Es domāju, ka tie ne vienmēr pārvietojas vienmērīgi, varbūt man tie ir jāaizstāj ar citiem servos.

9. darbība: PS3 kontroliera pārnešana

Šorīt es strādāju pie Phoenix koda iesaiņojuma rakstīšanas. Man vajadzēja dažas stundas, apmēram 2-3, lai to izdarītu. kods beidzot netiek atkļūdots, un es konsolei esmu pievienojis papildu atkļūdošanu. Tas darbojas līdz šim:-)

Bet, starp citu, kad es darbināju Fīniksas kodu, izskatās, ka visi servi darbojas apgriezti (pretējā virzienā).

Ja vēlaties izmēģināt pats, jums ir nepieciešams KurtE kods https://github.com/KurtE/Arduino_Phoenix_Parts. Izpildiet norādījumus par koda instalēšanu. Kopējiet mapi Phoenix_Input_PS savā Arduino bibliotēkas mapē (parasti skiču mapes apakšmapē) un mapi Phoenix_PS3_SSC32 savā skiču mapē.

Informācija: ja jums nav pieredzes ar Arduino un rīkiem un jums ir problēmas, lūdzu, sazinieties ar Arduino kopienu (www.arduino.cc). Ja rodas problēmas ar KurtE Fēniksa kodu, lūdzu, sazinieties ar viņu. Paldies.

Brīdinājums: Koda izpratne, manuprāt, iesācējiem nav nekas, tāpēc jums ir ļoti labi jāpārzina C/C ++, programmēšana un algoritms. Kodam ir arī daudz nosacīti apkopota koda, ko kontrolē #defines, tāpēc to ir ļoti grūti lasīt un saprast.

Aparatūras saraksts:

• Arduino Mega 2560
• USB resursdatora vairogs (Arduino)
• PS3 kontrolieris
• LynxMotion SSC-32U servo kontrolieris
• Akumulators 6 V (lūdzu, izlasiet prasības no sava HW, pretējā gadījumā varat to sabojāt)
• Arduino IDE
• Daži USB kabeļi, slēdži un citas mazas detaļas pēc nepieciešamības.

Ja jums patīk PS2 kontrolieris, internetā atradīsit daudz informācijas par to, kā izveidot savienojumu ar Arduino.

Tātad, lūdzu, esiet pacietīgs. Es atjaunināšu šo soli, kad programmatūra darbosies pareizi.

10. solis: pirmais IK tests

Esmu atradis citu Phoenix koda portu, kas darbojas daudz labāk (https://github.com/davidhend/Hexapod), varbūt man ir konfigurācijas problēma ar citu kodu. Šķiet, ka kods ir nedaudz kļūdains, un gaitas neizskatās ļoti gludas, bet man tas ir liels solis uz priekšu.

Lūdzu, ņemiet vērā, ka kods faktiski ir eksperimentāls. Man daudz jātīra un jālabo, un nākamās dienas publicēšu atjauninājumu. PS3 ports ir balstīts uz jau publicēto PS3 portu, un es esmu atmetis PS2 un XBee failus.

11. solis: otrais IK tests

Risinājums bija tik vienkāršs. Man nācās labot dažas konfigurācijas vērtības un apgriezt visus servo leņķus. Tagad tas darbojas:-)

12. darbība: stilba kauls un Coxa EV3

Es nevarēju pretoties, tāpēc esmu izgatavojis jaunus stilba kaulus un koksus (servo kronšteinus). Šī ir trešā versija, ko esmu izveidojis. Jaunie ir apaļākas formas un tiem ir organiskāks/bioniskāks izskats.

Tātad, faktiskais stāvoklis ir. Hexapod darbojas, taču joprojām ir dažas problēmas ar dažām lietām.

1.) Neesmu noskaidrojis, kāpēc BT kavējas 2..3 sekundes.

2.) Servo kvalitāte ir slikta.

Lietas ko darīt:

* Ir jāuzlabo servo vadi.

* Nepieciešams labs akumulatora turētājs.

* Jāatrod veids, kā uzstādīt elektroniku.

* Pārkalibrējiet servos.

* Pievienojot sensorus un akumulatora sprieguma monitoru.

13. solis: gluda formas augšstilba kauls

Pirms dažām dienām es jau esmu izveidojis jaunu augšstilbu, jo nebiju pilnībā apmierināts ar iepriekšējo. Pirmajā attēlā jūs redzēsit atšķirības. Vecajiem galos bija 21 mm diametrs, jaunajiem - 1 collas. Es izveidoju izlietnes caurumus augšstilbā ar savu frēzmašīnu ar vienkāršu palīginstrumentu, kā jūs varat redzēt nākamajos trīs attēlos.

Pirms izlietņu ievietošanas augšstilbā ir jēga izurbt visus caurumus, pretējā gadījumā tas var kļūt grūti. Servo rags der ļoti labi, nākamais solis, kas šeit nav parādīts, piešķir malām apaļu formu. Šim nolūkam esmu izmantojis maršrutētāja uzgali ar 3 mm rādiusu.

Pēdējā attēlā redzēsit vecā un jaunā salīdzinājumu. Nezinu, ko jūs domājat, bet jaunais man patīk daudz vairāk.

14. solis: pēdējie soļi

Es tūlīt pabeigšu šo apmācību, citādi tas kļūs par nebeidzamu stāstu:-).

Es redzēšu videoklipā KurtE Phoenix kodu, kas darbojas ar dažām manām izmaiņām. Robots nepārvietojas perfekti, atvainojiet, bet lētajiem servos ir slikta kvalitāte. Es esmu pasūtījis dažus citus servos, es tikko pārbaudīju divus no tiem ar labiem rezultātiem un joprojām gaidu piegādi. Diemžēl es nevaru jums parādīt, kā robots darbojas ar jaunajiem servos.

Skats no aizmugures: 20 ampēru strāvas sensors, pa kreisi no 10 k katla. Kad robots staigā, tas viegli patērēs 5 ampērus. Pa labi no 10 k katla redzēsit OLED 128x64 pikseļus, kas parāda statusa informāciju.

Skats no priekšpuses: vienkāršs ultraskaņas sensors HC-SR04, kas vēl nav integrēts SW.

Skats no labās puses: MPU6050 paātrinātājs un žiro (6 asis).

Skats no kreisās puses: pjezo skaļrunis.

Mehāniskā konstrukcija tagad ir vairāk vai mazāk paveikta, izņemot servos. Tātad nākamie uzdevumi būs dažu sensoru integrēšana SW. Šim nolūkam esmu izveidojis GitHub kontu ar SW, kuru es izmantoju un kura pamatā ir KurtE Phoenix SW momentuzņēmums.

OLED:

Mans GitHub: