3D iliyochapishwa Arduino Powered Quadruped Robot: Hatua 13 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:48

Miradi ya Fusion 360 »

Kutoka kwa Maagizo yaliyotangulia, labda unaweza kuona kuwa nina hamu ya miradi ya roboti. Baada ya Iliyofundishwa hapo awali ambapo nilijenga roboti iliyokatwa, niliamua kujaribu kutengeneza roboti iliyopigwa mara nne ambayo inaweza kuiga wanyama kama mbwa na paka. Katika Agizo hili, nitakuonyesha muundo na mkusanyiko wa roboti iliyopigwa mara nne.

Lengo la msingi wakati wa kujenga mradi huu ilikuwa kuufanya mfumo uwe thabiti iwezekanavyo ili kwamba wakati wa kujaribu majaribio anuwai ya kutembea na kukimbia singekuwa na wasiwasi kila wakati juu ya vifaa kutofaulu. Hii iliniruhusu kusukuma vifaa hadi kikomo chake na kujaribu majaribio ngumu na mwendo. Lengo la sekondari lilikuwa kufanya bei iliyopunguzwa mara nne kwa kutumia sehemu za kupendeza zinazopatikana kwa urahisi na uchapishaji wa 3D ambao uliruhusu utaftaji wa haraka. Malengo haya mawili kwa pamoja yanatoa msingi thabiti wa kufanya majaribio anuwai, ikiruhusu moja ikue mara nne kwa mahitaji maalum kama urambazaji, kuzuia kikwazo na nguvu za nguvu.

Angalia video iliyoambatanishwa hapo juu ili kuona onyesho la haraka la mradi huo. Fuata kuunda Arduino Powered Quadruped Robot yako mwenyewe na uangushe kura kwenye "Shindano la Fanya Lisongeze" ikiwa ulipenda mradi huo.

Hatua ya 1: Muhtasari na Mchakato wa Ubunifu

Mara nne ilibuniwa kwa Autodesk bure kutumia programu ya uundaji wa Fusion 360 3d. Nilianza kwa kuingiza motors za servo kwenye muundo na kujenga miguu na mwili kuzunguka. Nilitengeneza mabano kwa servo motor ambayo hutoa nukta ya pili ya pivot kinyume kabisa na shimoni la servo motor. Kuwa na shafts mbili pande zote za gari kunatoa utulivu wa muundo kwa muundo na huondoa skewing yoyote ambayo inaweza kutokea wakati miguu imetengenezwa kuchukua mzigo. Viungo viliundwa kushikilia kuzaa wakati mabano yalitumia bolt kwa shimoni. Mara tu viungo vilipowekwa kwenye shafts kwa kutumia nati, kuzaa kunatoa nukta laini na thabiti kwa upande mwingine wa shimoni la servo.

Lengo lingine wakati wa kubuni ya nne ilikuwa kuweka mfano kuwa sawa iwezekanavyo ili kutumia upeo wa torati inayotolewa na motors za servo. Vipimo vya viungo vilifanywa kufikia mwendo mkubwa wakati wa kupunguza urefu wa jumla. Kuwafanya wafupi sana kungefanya mabano kugongane, kupunguza mwendo, na kuifanya kuwa ndefu sana kutatoa mwendo usiohitajika kwa watendaji. Mwishowe, nilibuni mwili wa roboti ambayo Arduino na vifaa vingine vya elektroniki vingepanda. Nimeacha pia vidokezo vya ziada kwenye jopo la juu ili kufanya mradi uwe rahisi kwa maboresho zaidi. Mara moja inaweza kuongeza sensorer kama sensorer za umbali, kamera au mifumo mingine iliyosababishwa kama grippers za roboti.

Kumbuka: Sehemu hizo zinajumuishwa katika moja ya hatua zifuatazo.

Hatua ya 2: Vifaa vinahitajika

Hapa kuna orodha ya vifaa vyote na sehemu zinazohitajika kutengeneza Roboti yako ya Arduino Powered Quadruped. Sehemu zote zinapaswa kupatikana kawaida na kupatikana kwa urahisi katika duka za vifaa vya ndani au mkondoni.

Elektroniki:

Arduino Uno x 1

Towerpro MG995 servo motor x 12

Arduino Sensor Shield (Ninapendekeza toleo la V5 lakini nilikuwa na toleo la V4)

Waya za Jumper (vipande 10)

MPU6050 IMU (hiari)

Sensorer ya Ultrasonic (hiari)

Vifaa Vikuu:

Fani za Mpira (8x19x7mm, vipande 12)

Karanga za M4 na bolts

Faili ya printa ya 3D (ikiwa haumiliki printa ya 3D, lazima kuwe na printa ya 3D katika nafasi ya kazi ya hapa au chapa zinaweza kufanywa mkondoni kwa bei rahisi kabisa)

Karatasi za Acrylic (4mm)

VIFAA

Printa ya 3D

Laser cutter

Gharama muhimu zaidi ya mradi huu ni motors 12 za servo. Ninapendekeza kwenda kwa anuwai ya katikati hadi toleo la anuwai badala ya kutumia zile za bei rahisi za plastiki kwani huwa zinavunjika kwa urahisi. Ukiondoa zana, gharama ya jumla ya mradi huu ni takriban $ 60.

Hatua ya 3: Sehemu Zilizotengenezwa Kidijiti

Sehemu zinazohitajika kwa mradi huu zilipaswa kuwa iliyoundwa-kwa hivyo tulitumia nguvu ya sehemu zilizotengenezwa kwa dijiti na CAD kuziunda. Sehemu nyingi zimechapishwa kwa 3D mbali na chache ambazo ni laser iliyokatwa kwa akriliki ya 4mm. Prints zilifanywa kwa ujazo wa 40%, 2 perimeters, nozzle 0.4mm, na urefu wa safu ya 0.1mm na PLA. Sehemu zingine zinahitaji msaada kwa kuwa zina umbo tata na overhangs, hata hivyo, vifaa vinaweza kupatikana kwa urahisi na vinaweza kuondolewa kwa kutumia wakataji. Unaweza kuchukua rangi ya chaguo lako la filament. Chini unaweza kupata orodha kamili ya sehemu na STL ili kuchapisha toleo lako mwenyewe na muundo wa 2D wa sehemu zilizokatwa za laser.

Kumbuka: Kuanzia hapa sehemu zitatajwa kutumia majina kwenye orodha ifuatayo.

Sehemu zilizochapishwa za 3D:

• bracket ya servo ya kiboko x 2
• kioo kioo cha servo x 2
• bracket ya goti servo x 2
• Kioo cha servo ya goti x 2
• mmiliki wa kuzaa x 2
• kioo cha mmiliki x 2
• mguu x 4
• kiungo cha pembe ya servo x 4
• kuzaa kiungo x 4
• mmiliki wa arduino x 1
• mmiliki wa sensa ya umbali x 1
• L-msaada x 4
• kuzaa kichaka x 4
• pembe ya servo spacer x 24

Sehemu zilizokatwa na Laser:

• jopo la mmiliki wa servo x 2
• jopo la juu x 1

Kwa jumla, kuna sehemu 30 ambazo zinahitaji kuchapishwa kwa 3D ukiondoa spacers anuwai, na sehemu 33 za maandishi kwa jumla. Wakati wote wa kuchapisha ni kama masaa 30.

Hatua ya 4: Kuandaa Viungo

Unaweza kuanza mkutano kwa kuanzisha sehemu kadhaa mwanzoni ambazo zitafanya mchakato wa mkutano wa mwisho kusimamiwa zaidi. Unaweza kuanza na kiunga. Ili kutengeneza kiunga cha kuzaa, punguza mchanga wa uso wa ndani wa mashimo kisha usukume kubeba ndani ya shimo pande zote mbili. Hakikisha kushinikiza kuzaa mpaka upande mmoja uweze. Ili kujenga kiunga cha pembe ya servo, shika pembe mbili za servo na vis ambazo zilikuja pamoja nao. Weka pembe kwenye uchapishaji wa 3D na uweke laini kwenye mashimo mawili, kisha piga pembe kwenye uchapishaji wa 3D kwa kushikamana na screw kutoka upande wa kuchapisha 3D. Ilinibidi nitumie spacers za pembe za servo zilizochapishwa za 3D kwani visu ambazo zilitolewa zilikuwa ndefu kidogo na zingeingiliana na mwili wa servo wakati inazunguka. Mara viungo vikijengwa unaweza kuanza kuanzisha wamiliki na mabano anuwai.

Rudia hii kwa viungo vyote 4 vya aina zote mbili.

Hatua ya 5: Kuandaa Mabano ya Servo

Kuweka bracket ya goti la servo, pitisha tu bolt 4mm kupitia shimo na uifunge na karanga. Hii itafanya kazi kama ekseli ya sekondari kwa motor. Kutoka kwenye bracket ya servo ya kiuno, pitisha bolts mbili kupitia mashimo mawili na uzifunga na karanga mbili zaidi. Ifuatayo, shika pembe nyingine ya servo na uiambatanishe na sehemu iliyoinuliwa kidogo ya bracket ukitumia screws mbili zilizokuja na pembe. Kwa mara nyingine ningependekeza utumie spacer ya pembe ya servo ili screws zisiingie kwenye pengo la servo. Mwishowe, shika sehemu ya mmiliki wa kushikilia na kushinikiza kuzaa ndani ya shimo. Unaweza kuhitaji mchanga mchanga uso wa ndani kwa kifafa kizuri. Ifuatayo, sukuma msukumo wa kuzaa ndani ya fani kuelekea kwamba kipande cha mmiliki wa kuzaa kinainama.

Rejea picha zilizoambatanishwa hapo juu wakati wa kujenga mabano. Rudia mchakato huu kwa mabano yote. Vioo vinafanana, kila kitu tu kinaonekana.

Hatua ya 6: Kukusanya Miguu

Mara tu viungo na mabano yote yamekusanyika unaweza kuanza kujenga miguu minne ya roboti. Anza kwa kuambatisha servos kwenye mabano ukitumia bolts 4 x M4 na karanga. Hakikisha kuweka sawa axle ya servo na bolt inayojitokeza upande wa pili.

Ifuatayo, unganisha servo ya nyonga na servo ya goti ukitumia kipande cha kiungo cha pembe ya servo. Usitumie bisibisi bado kupata pembe kwenye ekseli ya servo kwani tunaweza kuhitaji kurekebisha msimamo baadaye. Kwa upande mwingine, weka kiunga cha kubeba kilicho na fani mbili kwenye vifungo vinavyojitokeza kwa kutumia karanga.

Rudia mchakato huu kwa miguu yote iliyobaki na miguu 4 ya nne ime tayari!

Hatua ya 7: Kukusanya Mwili

Ifuatayo, tunaweza kuzingatia kujenga mwili wa roboti. Mwili huhifadhi motors nne za servo ambazo huipa miguu kiwango chao cha 3 cha uhuru. Anza kwa kutumia bolts 4 x M4 na buti ili kuambatisha servo kwenye jopo la mmiliki wa servo ya kukata laser.

Kumbuka: Hakikisha kwamba servo imeambatishwa kama kwamba axle iko upande wa nje wa kipande kama inavyoonekana kwenye picha zilizoambatanishwa hapo juu. Rudia mchakato huu kwa motors zingine tatu za servo ukizingatia mwelekeo.

Ifuatayo, ambatisha msaada wa L pande zote mbili za jopo ukitumia karanga mbili za M4 na bolts. Kipande hiki kinaturuhusu kupata salama jopo la wamiliki wa servo kwenye jopo la juu. Rudia mchakato huu na msaada mwingine wa L-mbili na jopo la pili la mmiliki wa servo inayoshikilia seti ya pili ya motors servo.

Mara tu vifaa vya L vipo, tumia karanga zaidi za M4 na bolts kushikamana na jopo la mmiliki wa servo kwenye jopo la juu. Anza na seti ya nje ya karanga na bolts (kuelekea mbele na nyuma). Karanga za kati na bolts pia zinashikilia kipande cha mmiliki wa arduino. Tumia karanga nne na bolts kushikamana na mmiliki wa arduino kutoka juu kwenye jopo la juu na upatanishe bolts ili pia zipitie mashimo ya msaada wa L. Rejea picha zilizoambatanishwa hapo juu kwa ufafanuzi. Mwishowe teremsha karanga nne kwenye nafasi kwenye paneli za wadogowadogo wa servo na utumie bolts kupata paneli za wamiliki wa servo kwenye jopo la juu.

Hatua ya 8: Kuiweka Pamoja

Mara miguu na mwili vimekusanyika unaweza kuanza kukamilisha mchakato wa kusanyiko. Panda miguu minne kwa servos nne ukitumia pembe za servo ambazo zilishikamana na bracket ya kiuno ya servo. Mwishowe, tumia vipande vya kishika kubeba mhimili wa kinyume wa bracket ya kiboko. Pitisha axle kupitia kuzaa na utumie bolt ili kuiweka mahali pake. Ambatisha wamiliki wa kuzaa kwenye jopo la juu ukitumia karanga mbili za M4 na bolts.

Pamoja na hili mkutano wa vifaa vya quaduped uko tayari.

Hatua ya 9: Wiring na Mzunguko

Niliamua kutumia ngao ya sensorer ambayo ilitoa unganisho kwa motors za servo. Napenda kupendekeza utumie kinga ya sensorer v5 kwani ina bandari ya usambazaji wa umeme wa nje. Walakini, ile ambayo nilikuwa nikitumia haikuwa na chaguo hili. Kuangalia ngao ya sensorer kwa karibu zaidi, niligundua kuwa ngao ya sensorer ilikuwa ikichora nguvu kutoka kwa pini ya 5v ya Arduino (ambayo ni wazo baya linapokuja gari kubwa za servo kwani una hatari ya kuharibu Arduino). Marekebisho ya shida hii ilikuwa kuinama pini ya 5v kwenye ngao ya sensor nje ya njia ili isiunganishane na pini ya 5v ya Arduino. Kwa njia hii, sasa tunaweza kutoa nguvu ya nje kupitia pini ya 5v bila kuharibu Arduino.

Uunganisho wa pini za ishara za motors 12 za servo zinaonyeshwa kwenye jedwali hapa chini.

Kumbuka: Hip1Servo inahusu servo iliyounganishwa na mwili. Hip2Servo inahusu servo iliyowekwa kwenye mguu.

Mguu 1 (mbele kushoto):

• Hip1Servo >> 2
• Hip2Servo >> 3
• KneeServo >> 4

Mguu 2 (mbele kulia):

• Hip1Servo >> 5
• Hip2Servo >> 6
• KneeServo >> 7

Mguu 3 (nyuma kushoto):

• Hip1Servo >> 8
• Hip2Servo >> 9
• KneeServo >> 10

Mguu 4 (nyuma kulia):

• Hip1Servo >> 11
• Hip2Servo >> 12
• KneeServo >> 13

Hatua ya 10: Usanidi wa Awali

Kabla ya kuanza kupanga mipango ngumu na harakati zingine, tunahitaji kuweka alama za sifuri za kila servo. Hii inatoa roboti hatua ya kumbukumbu ambayo hutumia kutekeleza harakati anuwai.

Ili kuzuia uharibifu wa roboti unaweza kuondoa viungo vya pembe za servo. Ifuatayo, pakia nambari ambayo imeambatanishwa hapa chini. Nambari hii inaweka kila servos kwa digrii 90. Mara tu servos imefikia nafasi ya digrii 90 unaweza kushikamana tena na viungo kama kwamba miguu imenyooka kabisa na servo iliyounganishwa na mwili ni sawa na jopo la juu la mara nne.

Kwa wakati huu, kwa sababu ya muundo wa pembe za servo, viungo vingine bado vinaweza kuwa sio sawa kabisa. Suluhisho la hii ni kurekebisha safu ya nafasi za zero zilizopatikana kwenye mstari wa 4 wa nambari. Kila nambari inawakilisha nafasi ya sifuri ya servo inayolingana (agizo ni sawa na utaratibu ambao uliambatanisha servo na Arduino). Tweak maadili haya kidogo mpaka miguu iko sawa kabisa.

Kumbuka: Hapa kuna maadili ambayo ninatumia ingawa maadili haya hayawezi kukufanyia kazi:

Nafasi za sifuri [12] = {93, 102, 85, 83, 90, 85, 92, 82, 85, 90, 85, 90};

Hatua ya 11: Kidogo Kuhusu Kinematics

Kufanya mara nne kufanya vitendo muhimu kama vile kukimbia, kutembea, na harakati zingine servos zinahitaji kusanidiwa kwa njia ya njia za mwendo. Njia za mwendo ni njia ambazo athari ya mwisho (miguu katika kesi hii) husafiri. Kuna njia mbili za kufanikisha hili:

1. Njia moja itakuwa kulisha pembe za pamoja za motors anuwai kwa njia ya nguvu. Njia hii inaweza kuwa ya kuchukua muda, ya kuchosha, na pia kujazwa na makosa kwani hukumu ni ya kuona tu. Badala yake, kuna njia nzuri ya kufikia matokeo unayotaka.
2. Njia ya pili inazunguka kulisha kuratibu za athari ya mwisho badala ya pembe zote za pamoja. Hii ndio inayojulikana kama Kinematics Inverse. Pembejeo za mtumiaji huratibu na pembe za pamoja hurekebisha nafasi ya athari ya mwisho kwenye kuratibu zilizotajwa. Njia hii inaweza kuzingatiwa kama sanduku nyeusi ambayo inachukua kama pembejeo kuratibu na kutoa pembe za pamoja. Kwa wale ambao wanavutiwa na jinsi hesabu za trigonometri za sanduku hili jeusi zilivyotengenezwa wanaweza kutazama mchoro hapo juu. Kwa wale ambao hawapendi, hesabu tayari zimepangwa na zinaweza kutumiwa kutumia kazi ya pos ambayo inachukua kama pembejeo x, y, z, ambayo ni eneo la katuni la mtekelezaji wa mwisho na hutoa pembe tatu zinazolingana na motors.

Programu iliyo na kazi hizi inaweza kupatikana katika hatua inayofuata.

Hatua ya 12: Kupanga Programu ya Mara nne

Mara tu wiring na uanzishaji ukamilika, unaweza kupanga roboti na utengeneze njia za mwendo baridi ili roboti ifanye kazi za kupendeza. Kabla ya kuendelea, badilisha mstari wa 4 kwenye nambari iliyoambatanishwa na maadili ambayo ulikuwa umeweka katika hatua ya uanzishaji. Baada ya kupakia programu, roboti inapaswa kuanza kutembea. Ukigundua kuwa viungo vingine vimebadilishwa unaweza kubadilisha tu mwelekeo wa mwelekeo unaolingana katika safu ya mwelekeo kwenye laini ya 5 (ikiwa ni 1 ifanye -1 na ikiwa ni -1 ifanye 1).

Hatua ya 13: Matokeo ya Mwisho: Wakati wa Jaribio

Roboti iliyopigwa mara nne inaweza kuchukua hatua ambazo hutofautiana kutoka cm 5 hadi 2 kwa urefu. Kasi pia inaweza kutofautiana wakati wa kuweka usawa wa usawa. Nne hii hutoa jukwaa dhabiti la kujaribu majaribio mengine na malengo mengine kama kuruka au kazi kamili. Napenda kukupendekeza ujaribu kubadilisha njia za mwendo za miguu ili kuunda viwango vyako mwenyewe na kugundua jinsi viwango anuwai vinavyoathiri utendaji wa roboti. Nimeacha pia sehemu nyingi za kuweka juu ya roboti kwa sensorer ya ziada kama sensorer za kupima umbali kwa kazi za kuzuia kikwazo au IMU kwa viwango vya nguvu kwenye eneo lisilo sawa. Mtu anaweza pia kujaribu mkono wa nyongeza uliowekwa juu ya roboti kwani roboti ni thabiti sana na imara na haina ncha kwa urahisi.

Natumahi ulifurahiya Agizo hili na imekuhimiza ujenge yako mwenyewe.

Ikiwa ulipenda mradi huo uunge mkono kwa kuacha kura kwenye Mashindano ya "Ifanye Isogeze".

Kufanya Kufurahi!

Zawadi ya Pili katika Shindano la Fanya Kusongesha 2020