Nyoka wa Robotic aliyepumuliwa: Hatua 16 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:53

Nilihamasishwa kuanza mradi huu baada ya kuona video za utafiti wa nyoka wote wa kupanda roboti na eels za roboti. Hili ni jaribio langu la kwanza na kujenga roboti kwa kutumia nguvu za nyoka, lakini haitakuwa mwisho wangu! Jisajili kwenye YouTube ikiwa ungependa kuona maendeleo ya baadaye.

Hapo chini ninaelezea ujenzi wa nyoka 2 tofauti pamoja na faili za uchapishaji wa 3D na mjadala juu ya nambari na algorithms kufikia mwendo kama wa nyoka. Ikiwa unataka kuendelea kujifunza zaidi, baada ya kusoma maelezo haya ningependekeza kusoma viungo kwenye sehemu ya marejeo chini ya ukurasa.

Hii inaweza kufundishwa 2-in-1, kwa kuwa ninaelezea jinsi ya kutengeneza matoleo 2 tofauti ya nyoka wa roboti. Ikiwa una nia tu ya kujenga moja ya nyoka puuza maagizo ya yule nyoka mwingine. Nyoka hawa 2 tofauti watatoka hapa wakitajwa kutumia vishazi vifuatavyo kwa kubadilishana:

1. Nyoka wa mhimili mmoja, nyoka wa 1D, au nyoka wa manjano na mweusi
2. Nyoka wa mhimili mara mbili, nyoka wa 2D, au nyoka mweupe

Kwa kweli unaweza kuchapisha nyoka katika filamenti yoyote ya rangi unayotaka. Tofauti pekee kati ya nyoka wawili ni kwamba katika nyoka ya 2D kila gari inazungushwa digrii 90 ukilinganisha na ile ya awali, wakati kwa nyoka ya 1D motors zote zimepangwa katika mhimili mmoja.

Utangulizi wa mwisho ni kwamba wakati kila mmoja wa nyoka zangu ana servos 10 tu inawezekana kutengeneza nyoka na servos zaidi au chini. Jambo moja la kuzingatia ni kwamba ukiwa na servos kidogo utafikia mwendo usiofanikiwa sana, na ukiwa na servos zaidi labda utafanikiwa zaidi na mwendo wa nyoka lakini utahitaji kuzingatia gharama, sare ya sasa (tazama maoni ya baadaye) na idadi ya pini inapatikana kwenye Arduino. Jisikie huru kubadilisha urefu wa nyoka, hata hivyo kumbuka utahitaji pia kubadilisha nambari ili kuhesabu mabadiliko haya.

Hatua ya 1: Vipengele

Hii ni orodha ya sehemu ya nyoka mmoja, ikiwa unataka kutengeneza nyoka zote mbili utahitaji kuzidisha ujazo wa vifaa.

• Servos 10 MG996R *
• 1.75mm filament ya uchapishaji
• Fani 10 za mpira, sehemu namba 608 (Niliokoa mgodi kutoka kwenye ukingo wa nje wa Jitterspin fidget spinners)
• Fani 20 ndogo za mpira, sehemu namba r188, kwa magurudumu ** (Niliokoa mgodi kutoka sehemu ya ndani ya Jitterspin fidget spinners)
• Vipuli 40 vya kichwa cha philips 6-32 x 1/2 "(au sawa)
• Skrufu 8 ndefu zaidi (sina nambari ya sehemu lakini ni kipenyo sawa na visu hapo juu)
• Angalau vipande 20 vya ziti 4 inchi (ni juu yako ni wangapi unataka kutumia)
• 5m kila waya mweusi na mweusi wa kupima 20 au mzito ***
• Kiwango waya 22 cha kupima
• Pini za kichwa cha kiume 30 (zikigawanywa kwa kura 10 ya 3)
• Arduino Nano
• Sehemu zilizochapishwa za 3D (tazama sehemu inayofuata)
• Aina fulani ya nguvu (angalia sehemu: "Kuiwezesha nyoka" kwa maelezo zaidi), mimi mwenyewe nilitumia umeme uliobadilishwa wa ATX
• 1000uF 25V capacitor elektroni
• Joto hupunguza bomba la saizi anuwai, solder, gundi na zana zingine anuwai

* unaweza kutumia aina zingine lakini utahitaji kuunda upya faili za 3D kutoshea na servos zako. Pia ukijaribu kutumia servos ndogo kama sg90, unaweza kupata kuwa hazina nguvu ya kutosha (sijajaribu hii na itakuwa juu yako kujaribu).

** hauitaji kutumia fani ndogo za mpira kwa magurudumu, nilikuwa na mengi tu ya kuwekewa kote. Vinginevyo unaweza kutumia magurudumu ya LEGO au magurudumu mengine ya kuchezea.

*** Waya hii inaweza kuwa na hadi amps 10 kupitia hiyo, nyembamba sana na ya sasa itayeyuka. Tazama ukurasa huu kwa habari zaidi.

Hatua ya 2: Vipengele vya Uchapishaji vya 3D

Ikiwa unafanya nyoka ya 1D kuchapisha vipande hivi.

Ikiwa unafanya nyoka ya 2D kuchapisha vipande hivi.

Ujumbe muhimu: Kiwango kinaweza kuwa kibaya! Ninabuni vifaa vyangu katika Fusion 360 (kwa vitengo vya mm), nilisafirisha muundo kama faili ya.stl kwenye programu ya MakerBot na kisha nikachapisha kwenye printa ya Qidi Tech (toleo la Clone la MakerBot Replicator 2X). Mahali fulani kando ya utendakazi huu kuna mdudu na chapa zangu zote hutoka ndogo sana. Nimeshindwa kutambua eneo la mdudu lakini nina urekebishaji wa muda wa kuongeza kila kuchapisha hadi saizi ya 106% katika programu ya MakerBot, hii inarekebisha shida.

Kwa kuzingatia hii, onya kwamba ikiwa utachapisha faili zilizo hapo juu zinaweza kupunguzwa vibaya. Ninapendekeza uchapishe kipande kimoja tu na uangalie ikiwa inafaa na servo yako ya MG996R kabla ya kuzichapisha zote.

Ikiwa unachapisha faili yoyote tafadhali nifahamishe matokeo ni nini: ikiwa uchapishaji ni mdogo sana, sawa tu, kubwa sana na kwa asilimia ngapi. Kwa kufanya kazi pamoja kama jamii tunaweza kusuluhisha eneo la mdudu kwa kutumia printa tofauti za 3D na vipande vya.stl. Mara tu suala litakapotatuliwa nitasasisha sehemu hii na viungo hapo juu.

Hatua ya 3: Mkutano wa Nyoka

Mchakato wa kusanyiko ni sawa kwa matoleo yote ya nyoka. Tofauti pekee ni katika nyoka ya 2D kila gari inazungushwa digrii 90 ukilinganisha na ile ya awali, wakati kwa nyoka ya 1D motors zote zimepangwa katika mhimili mmoja.

Anza kwa kufunua servo, sahau visu na uondoe vipande vya juu na chini vya fremu nyeusi ya plastiki, na uwe mwangalifu usipoteze gia yoyote! Telezesha servo kwenye fremu iliyochapishwa ya 3D, iliyoelekezwa kama kwenye picha hapo juu. Badilisha sehemu ya juu ya kesi ya servo, na uizungushe mahali pamoja na screws nne 6-32 1/2. Hifadhi chini ya fremu ya servo (ikiwa unataka kuitumia tena katika miradi ya baadaye) na kuibadilisha na 3D kesi iliyochapishwa, tofauti pekee ikiwa kitovu cha nyongeza cha mpira ulioteleza. Parafua servo pamoja, rudia mara 10.

MUHIMU: Kabla ya kuendelea lazima upakie nambari kwa Arduino na usonge kila servo hadi digrii 90. Kushindwa kufanya hivyo kunaweza kusababisha kuvunja servo moja au zaidi na / au fremu zilizochapishwa za 3D. Ikiwa haujui jinsi ya kuhamisha servo hadi digrii 90 angalia ukurasa huu. Kimsingi unganisha waya nyekundu wa servo hadi 5V kwenye Arduino, waya wa hudhurungi kwa GND na waya wa manjano kwenye pini ya dijiti 9, kisha pakia nambari kwenye kiunga.

Sasa kwa kuwa kila servo iko kwenye digrii 90, endelea:

Unganisha sehemu 10 kwa kuingiza kitanzi kilichochapishwa cha 3D kutoka kwenye kasha moja ya servo ndani ya shimo la kipande cha sehemu ya pili, kisha kwa nguvu kidogo sukuma mhimili wa servo ndani ya shimo lake (angalia picha hapo juu na video kwa ufafanuzi). Ikiwa unafanya nyoka ya 1D, sehemu zote zinapaswa kuwa sawa, ikiwa unafanya nyoka ya 2D, kila sehemu inapaswa kuzungushwa digrii 90 kwa sehemu iliyopita. Kumbuka kuwa mkia na sura ya kichwa ni nusu tu ya urefu wa sehemu zingine, ziunganishe lakini usitoe maoni juu ya vipande vilivyo na umbo la piramidi hadi baada ya kumaliza wiring.

Ambatisha mkono wa servo wa umbo la x na uipenyeze katika nafasi. Slip mpira uliobeba juu ya kitanzi kilichochapishwa cha 3D, hii itahitaji kubana kwa upole machapisho 2 ya duara kwa pamoja. Kulingana na aina gani ya filament unayotumia na ujazo wa ujazo, machapisho yanaweza kuwa mabaya sana na snap, sidhani hii itakuwa hivyo lakini hata hivyo usitumie nguvu nyingi. Mimi mwenyewe nilitumia filament ya PLA na ujazo wa 10%. Mara tu mpira unapoendelea, inapaswa kukaa imefungwa na overhangs kwenye kitovu.

Hatua ya 4: Mzunguko

Mzunguko ni sawa kwa nyoka zote za roboti. Wakati wa mchakato wa wiring hakikisha kuna nafasi ya kutosha ya wiring kwa kila sehemu ili kuzunguka kabisa, haswa katika nyoka ya 2D.

Hapo juu ni mchoro wa mzunguko wa wiring na servos 2 tu. Nilijaribu kufanya kuchora mzunguko na servos 10 lakini ikawa imejaa mno. Tofauti pekee kati ya picha hii na maisha halisi ni kwamba unahitaji waya servos 8 zaidi sambamba na unganisha waya za ishara za PWM kwa pini kwenye Arduino Nano.

Wakati wa kuunganisha nyaya za umeme nilitumia kipande kimoja cha waya wa kupima 18 (nene ya kutosha kuhimili 10amps) kama laini kuu ya 5V inayotembea urefu wa nyoka. Kutumia vipande vya waya niliondoa sehemu ndogo ya kizio katika vipindi 10 vya kawaida, na nikauza waya mfupi kutoka kila moja ya vipindi hivi kikundi cha pini 3 za vichwa vya kiume. Rudia hii mara ya pili kwa waya mweusi wa kupima 18 ya GND na pini ya kichwa cha pili cha kiume. Mwishowe kauza waya mrefu kwa pini ya kichwa cha tatu cha kiume, pini hii itabeba ishara ya PWM kwenda servo kutoka kwa Arduino Nano kichwani mwa nyoka (waya lazima iwe na urefu wa kutosha kufikia, hata wakati sehemu zinainama). Ambatanisha bomba la kupungua joto kama inavyotakiwa. Unganisha pini 3 za kichwa cha kiume zile pini 3 za kichwa cha kike za waya za servo. Rudia mara 10 kwa kila moja ya servos 10. Mwishowe kile kinachofanikiwa ni kuunganisha waya kwa sambamba na kuendesha waya za ishara za PWM kwa Nano. Sababu ya pini za kichwa cha kiume / kike ilikuwa ili uweze kuchukua sehemu kwa urahisi na kuchukua nafasi ya servos ikiwa zinavunja bila kuchimba kila kitu.

Solder waya za GND na 5V kwa bodi ya manyoya ya shimo 3x7 mkia na vituo vya capacitor na screw. Kusudi la capacitor ni kuondoa spikes za kuchora zilizosababishwa wakati wa kuanzisha servos, ambazo zinaweza kuweka upya Arduino Nano (ikiwa huna capacitor labda unaweza kuondoka bila hiyo, lakini ni bora kuwa salama). Kumbuka kuwa prong ndefu ya capacitors elektroliti inahitaji kushikamana na laini ya 5V na prong fupi kwa laini ya GND. Solder waya wa GND kwenye pini ya GND ya Nano na waya wa 5V kwa pini ya 5V. Kumbuka ikiwa unatumia voltage tofauti, (angalia sehemu inayofuata), sema betri ya Lipo iliyo na 7.4V, halafu waya waya mwekundu kwenye pini ya Vin, SIYO pini ya 5V, kufanya hivyo kutaharibu pini.

Solder waya 10 za ishara za PWM kwa pini kwenye Arduino Nano. Nilitia waya yangu kwa mpangilio ufuatao, unaweza kuchagua kuweka waya yako tofauti lakini kumbuka tu kwamba utahitaji kubadilisha laini za servo.attach () kwenye nambari. Ikiwa haujui kile ninachozungumza juu ya waya tu kwa njia ile ile kama mimi na hautakuwa na maswala. Kwa utaratibu kutoka kwa servo kwenye mkia wa nyoka hadi kichwa cha nyoka, nilitia waya zangu wote kwa mpangilio ufuatao. Kuunganisha pini za ishara kwa: A0, A1, A2, A3, A4, A5, D4, D3, D8, D7.

Tumia ziki kusafisha wiring. Kabla ya kuendelea kukagua kwamba sehemu zote zinaweza kusonga na nafasi ya kutosha kwa waya kusonga bila kuvutwa. Sasa kwa kuwa wiring imefanywa tunaweza kupunja vichwa vya kichwa na mkia vyenye umbo la piramidi. Kumbuka kuwa mkia una shimo la tether kutoka na kichwa kina shimo kwa kebo ya programu ya Arduino.

Hatua ya 5: Nguvu ya Nyoka

Kwa sababu servos zina waya sawa, wote wanapata voltage sawa, lakini sasa lazima iongezwe. Kuangalia data ya MG996r servos wanaweza kuteka hadi 900mA kila moja wakati wa kukimbia (ikidhani hakuna kukwama). Kwa hivyo jumla ya sasa ya kuchora ikiwa servos zote 10 zinahama kwa wakati mmoja ni 0.9A * 10 = 9A. Kama vile kawaida 5v, 2A adapta ya tundu la ukuta haitafanya kazi. Niliamua kurekebisha usambazaji wa nguvu ya ATX, inayoweza 5v saa 20A. Sitaelezea jinsi ya kufanya hivyo, kwani imejadiliwa sana kwenye Maagizo na YouTube tayari. Utafutaji wa haraka mkondoni utakuonyesha jinsi ya kurekebisha moja ya vifaa hivi vya umeme.

Kwa kudhani umebadilisha usambazaji wa umeme, ni kesi tu ya kuunganisha tether ndefu kati ya usambazaji wa umeme na vituo vya screw kwenye nyoka.

Chaguo jingine ni kutumia kifurushi cha betri ya lipo. Sijajaribu hii kwa hivyo itakuwa juu yako kubuni mlima wa betri na kuziunganisha. Kumbuka kuwa voltages za uendeshaji, sare ya sasa ya servos na Arduino (usitengeneze chochote isipokuwa 5v kwa pini 5v kwenye Arduino, nenda kwenye pini ya Vin ikiwa una voltage ya juu).

Hatua ya 6: Jaribu kila kitu kinafanya kazi

Kabla ya kuendelea, jaribu tu kila kitu kinafanya kazi. Pakia nambari hii. Nyoka wako anapaswa kusonga kila servo kivyake kati ya 0-180 na kisha amalize kwa kuwekewa laini moja kwa moja. Ikiwa haifanyi hivyo kuna kitu kibaya, uwezekano mkubwa wiring hiyo sio sahihi au servos hapo awali hazikuwekwa katika digrii 90 kama ilivyotajwa katika sehemu ya "Mkutano wa nyoka".

Hatua ya 7: Kanuni

Kwa sasa hakuna kidhibiti cha mbali cha nyoka, mwendo wote umepangwa mapema na unaweza kuchagua unachotaka. Nitatengeneza udhibiti wa kijijini katika toleo la 2, lakini ikiwa unataka kuidhibiti kwa mbali ningependekeza kutazama mafunzo mengine kwenye Maagizo na kurekebisha nyoka kuwa inayofaa kwa Bluetooth.

Ikiwa unafanya nyoka ya 1D kupakia nambari hii.

Ikiwa unafanya nyoka ya 2D kupakia nambari hii.

Ninakuhimiza ucheze karibu na nambari, ufanye mabadiliko yako mwenyewe, na uunda algorithms mpya. Soma sehemu kadhaa zifuatazo kwa maelezo ya kina ya kila aina ya locomotion na jinsi nambari yake inavyofanya kazi.

Hatua ya 8: Mizani Vs Magurudumu

Njia moja kuu ya nyoka kuweza kusonga mbele ni kupitia umbo la mizani yao. Mizani inaruhusu mwendo rahisi wa mbele. Kwa maelezo zaidi tazama video hii kutoka 3:04 na kuendelea kuona jinsi mizani inavyosaidia nyoka kusonga mbele. Kuangalia 3:14 kwenye video hiyo hiyo inaonyesha athari wakati nyoka ziko kwenye sleeve, kuondoa msuguano wa mizani. Kama inavyoonyeshwa kwenye video yangu ya YouTube wakati nyoka wa roboti wa 1D akijaribu kuteleza kwenye nyasi bila mizani, haiendi mbele au nyuma kwani nguvu zinafika kwa sifuri wavu. Kama hivyo tunahitaji kuongeza mizani ya bandia kwa chini ya roboti.

Utafiti wa kurudisha uchochoro kupitia mizani ulifanywa katika Chuo Kikuu cha Harvard na kuonyeshwa kwenye video hii. Sikuweza kubuni njia kama hiyo ya kusonga mizani juu na chini kwenye roboti yangu na badala yake nikakaa kwa kushikamana na mizani ya 3D iliyochapishwa kwa chini.

Kwa bahati mbaya hii ilionekana kuwa haina tija (angalia kwenye video yangu ya YouTube saa 3:38) kwani mizani bado ilizidi juu ya uso wa zulia badala ya kushika nyuzi na kuongeza msuguano.

Ikiwa ungependa kujaribu na mizani niliyoifanya unaweza 3D kuchapisha faili kutoka kwa GitHub yangu. Ikiwa utafanya yako mwenyewe kwa mafanikio nipashe katika maoni hapa chini!

Kutumia njia tofauti nilijaribu kutumia magurudumu yaliyotengenezwa kutoka kwa fani za mpira r188 na neli inapunguza joto juu ya nje kama 'matairi'. Unaweza kuchapisha 3D axles za gurudumu za plastiki kutoka kwa faili za.stl kwenye GitHub yangu. Wakati magurudumu sio sahihi kibaolojia, yanafanana na mizani katika mzunguko huo wa mbele ni rahisi lakini upande wa mwendo ni ngumu sana. Unaweza kuona matokeo mafanikio ya magurudumu kwenye video yangu ya YouTube.

Hatua ya 9: Mwendo wa kuteleza (Nyoka mmoja wa mhimili)

Zawadi ya kwanza katika Shindano la Fanya Usogeze