Labah-labah kadbod (DIY Quadruped): 13 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:11

Halo sekali lagi dan selamat datang ke projek baru saya.

Dalam arahan ini, saya telah berusaha membuat Kuadrupel sederhana yang diperbuat daripada bahan yang dapat diakses oleh semua orang. Saya tahu untuk mendapatkan produk akhir yang cantik anda memerlukan pencetak 3d dan mungkin CNC, tetapi tidak semua orang mempunyai salah satu peranti mewah ini, jadi saya cuba menunjukkan bahawa dengan bahan sederhana anda masih boleh membina beberapa barang yang bagus.

Jadi seperti yang telah disebutkan sebelumnya, kami akan berusaha untuk membina sebuah Quadruped. Rangka Quadruped akan dibuat hanya dari kadbod bergelombang, ini termasuk rangka, femur dan tibia dari masing-masing empat kaki.

Langkah 1: Mengapa Berempat dan Bagaimana Ia Berfungsi?

Saya harus mengatakan bahawa robot itu menyeronokkan dan menarik. Saya tidak pernah membuat robot berkaki sebelumnya jadi saya fikir saya harus mencubanya.

Saya memutuskan untuk membina empat kali ganda kerana saya tidak mempunyai servo yang mencukupi untuk hexapod. Saya bayangkan jika anda dapat membina empat kali ganda maka membina heksapod akan menjadi satu langkah ke depan. Oleh kerana ini adalah projek pertama saya jenis ini, saya tidak tahu apa yang diharapkan sehingga saya fikir 4 kaki akan lebih mudah daripada 6 tetapi seperti yang saya ketahui kemudian ini tidak selalu benar.

Berlipat empat dengan hanya 4 kaki agar tidak jatuh setelah salah satu kaki diangkat pusat graviti robot harus dipindahkan di bahagian dalam segitiga yang dibuat di antara hujung tiga kaki yang lain.

Penerangan yang sangat bagus untuk semua proses ini yang anda dapati di sini:

Setiap kaki berempat mempunyai 3 sendi untuk mengawal hujung kaki di ruang angkasa. Jadi sendi akan:

- Coxa servo - antara bingkai dan femur

- Servo femur - mengawal tulang paha

- Servo Tibia - antara femur dan tibia mengawal tibia

Untuk mengetahui sudut setiap servo untuk lokasi yang diperlukan dari hujung kaki kita akan menggunakan sesuatu yang disebut kinematik terbalik. Anda boleh mendapatkan banyak dokumentasi di internet mengenai perkara ini, dan cara mengira sudut servo untuk lokasi yang berbeza dari hujung kaki. Tetapi dalam kes saya, saya hanya mengambil Kod Arduino yang dibuat oleh RegisHsu (anda boleh mendapatkan petunjuk terperinci empat kali ganda jika anda mencarinya) dan saya telah mengubah dimensi robot dan kaki robot agar sesuai dengan robot saya dan juga mengubah atur cara menggunakan alat kawalan jauh untuk mengawal robot dan itu sahaja.

Langkah 2: Mengapa Menggunakan Karton Bergelombang untuk Bingkai dan Kaki?

Pertama sekali ia tersebar secara meluas, anda boleh mendapatkannya di mana sahaja dan jika anda ingin membeli sangat murah. Karton bergelombang adalah bahan kaku, kuat, dan ringan yang terdiri daripada tiga lapisan kertas kraft coklat dan kebanyakan kotak pembungkusan dibuat daripadanya. Oleh itu, sangat mudah untuk mencari sebilangan.

Dalam kes saya, saya menggunakan kotak kasut yang telah saya potong dan membuat bingkai dari dalamnya. Kadbod yang disediakan oleh kotak saya setebal 2 mm sehingga sangat nipis. Oleh itu, untuk setiap bahagian bingkai saya harus memotong tiga bahagian yang sama dan melekatkannya bersama dengan double tape scotch. Jadi sebenarnya kita harus membuat 3 bingkai untuk mempunyai kadbod setebal 6 mm.

Langkah 3: Bahagian Diperlukan:

Bahagian elektronik yang diperlukan untuk Quadruped:

- Pengawal Mikro Arduino Nano;

- Deek Robot Nano V03 Shield - tidak penting, tetapi ia akan menjadikan sambungan semua servos ke Nano Board menjadi lebih mudah.

- 12 pcs Tower Pro Micro Servo 9g SG90 - 4 kaki dengan 3 sendi setiap satu;

- LED - untuk cahaya (saya menggunakan sensor warna lama yang sudah habis)

- 1 x pemancar NRF24L01

Bahagian elektronik diperlukan untuk alat kawalan jauh

- Pengawal Mikro Arduino Uno;

- 1 x pemancar NRF24L01;

- Joystick;

- LED;

- Pelbagai perintang;

- Tekan butang;

- Beberapa wayar pelompat;

Untuk bingkai:

- Lembaran kadbod beralun

- Pemotong

- Pemacu Skru

- Skot pita berganda

- Segitiga

- Pembaris

- Pensil

Jadi mari kita mula membina.

Langkah 4: Menetapkan Servos pada 90 Darjah

Sebelum mula membina bingkai, saya harus memusatkan semua servo hingga 90 darjah sehingga lebih mudah untuk meletakkannya di kemudian hari apabila bingkai sudah siap. Oleh itu, saya melampirkan dahulu Arduino Nano yang ditujukan untuk perisai Quadruped ke Nano, dan setelah semua servo ke perisai. Maka yang perlu anda lakukan ialah memuat naik kod dan semua servos akan berpusat pada kedudukan 90 darjah.

Kodnya boleh didapati di langkah terakhir yang boleh dipesan.

Langkah 5: Membina Bingkai

Seperti yang disebutkan sebelumnya, rangka dibuat dari kadbod bergelombang yang disediakan dari kotak kasut. Templat bingkai yang anda dapati terdapat dalam gambar yang dilampirkan bersama dengan dimensi bingkai.

Mula-mula saya memotong sisi kotak kadbod untuk membuat bingkai. Saya telah memperoleh tiga kepingan yang bagus dan saya mengambil kira orientasi lapisan bergelombang sehingga 2 keping mempunyai lapisan bergelombang sel menegak dan satu mendatar.

Setelah kadbod siap, saya melukis templat bingkai pada lembaran kadbod yang mempunyai medium bergelombang menegak. Untuk mendapatkan struktur yang lebih kuat dan kaku, saya telah memotong tiga keping untuk merekatkannya untuk kekuatan tambahan agar tidak lentur. Lembaran kadbod atas dan bawah mempunyai lapisan bergelombang menegak sementara kepingan kadbod sandwic akan menjadi lapisan bergelombang mendatar.

Sebelum saya melekatkan tiga kepingan bingkai bersama-sama, saya menyiapkan lengan motor servo dan saya melukis kedudukan setiap motor servo coxa untuk kedudukan yang betul di masa depan.

Sekarang saya tahu di mana servo coxa harus diletakkan, saya menempelkan ketiga-tiga kepingan itu bersama-sama.

Sekarang bingkai selesai.

Langkah 6: Memasang Coxa Servos ke Rangka

Untuk memasang servo terlebih dahulu saya menerkam lubang pada kedudukan yang ditandakan sehingga skru penahan untuk lengan servo akan berlalu, dan pasangkan servo ke bingkai.

Dengan menggunakan skru yang disediakan dari motor servo, saya melekatkan lengan motor servo coxa ke bingkai. Coxa terbentuk dari dua servo yang dilekatkan bersama dengan pita berganda dan diperkuat dengan gelang getah sekiranya berlaku. Satu servo akan berorientasi ke bawah dengan poros dalam kedudukan menegak dan akan dilekatkan pada bingkai, dan yang lain akan berorientasi dengan poros dalam kedudukan mendatar dan akan dipasang pada sisi dalam femur.

Akhirnya untuk mengikat servo coxa ke bingkai skru penahan dimasukkan.

Langkah 7: Membangunkan Femur

Prosedur pemotongan kadbod yang sama digunakan. Setiap femur akan dibuat dari tiga kepingan kadbod yang dilekatkan bersama. Lapisan beralun mendatar akan dilapisi di antara kepingan kadbod lapisan beralun menegak.

Langkah 8: Membangun Tibia

Untuk tibia yang sama, saya memotong tiga templat untuk setiap tibia, tetapi kali ini orientasi lapisan bergelombang adalah menegak untuk memberikan kekuatan membujur pada tibia yang lebih baik.

Setelah tiga templat dipotong, saya melekatkannya bersama-sama membuat lubang untuk servo tibia agar sesuai.

Saya memasang servo di tibia, dan lengan servo diikat ke servo dengan skru penahan melalui lubang yang dibuat di femur sedemikian rupa untuk menghubungkan tulang paha dengan tibia.

Langkah 9: Menyatukan Semua

Setelah semua bahagian rangka dan kaki dibuat, saya menghubungkannya semua sehingga pemasangan mula kelihatan seperti empat kali ganda.

Langkah 10: Memasang Elektronik dan Mengatur Sambungan

Mula-mula Arduino Nano bersama dengan Deek Robot Shield harus dipasang pada bingkai. Untuk ini saya mengambil perisai dan saya menerkam bingkai dengan 4 lubang untuk menahan Deek Robot Shield ke bingkai menggunakan 4 baut dan mur.

Sekarang "otak melekat pada tubuh": D. Seterusnya saya menyambungkan semua servo ke Deek Nano Shield.

Sambungan servo sangat mudah kerana perisai telah membina tiga pin khas (Signal, VCC, GND) untuk setiap pin digital dan analog Arduino Nano, yang membolehkan sambungan servo mikro yang sempurna dan mudah. Biasanya kita memerlukan pemandu motor untuk memandu servo dengan Arduino kerana tidak mampu mengatasi amp yang diperlukan oleh motor, tetapi dalam kes saya ini tidak sah kerana servo mikro 9g cukup kecil untuk Arduino Nano mengatasinya.

Servo kaki akan dihubungkan seperti berikut:

Kaki 1: (Kaki kiri ke hadapan)

Coxa - Pin Digital Arduino Nano 4

Femur - Pin Digital Arduino Nano 2

Tibia - Pin Digital Arduino Nano 3

Kaki 2: (Kaki kiri belakang)

Coxa - Arduino Nano Analog Pin A3

Femur - Arduino Nano Analog Pin A5

Tibia - Pin Analog Arduino Nano A4

Kaki 3: (Kaki kanan ke hadapan)

Pin Analog Coxa - Arduino Nano 10

Femur - Arduino Nano Analog Pin 8

Tibia - Pin Analog Arduino Nano 9

Kaki 4: (Kaki kanan belakang)

Coxa - Arduino Nano Digital Pin A1

Femur - Arduino Nano Digital Pin A0

Tibia - Pin Digital Arduino Nano A2

Sambungan LED untuk kesan cahaya

Saya fikir akan menyenangkan meletakkan lampu empat kali ganda jadi saya mempunyai dan sensor warna lama yang tidak berfungsi lagi (saya berjaya membakarnya: D) tetapi LED masih berfungsi kerana mereka menggunakan empat LED papan kecil dan mereka sangat terang saya memutuskan untuk menggunakan sensor warna untuk memberi kesan cahaya empat kali ganda. Juga menjadi empat ia kelihatan sedikit lebih dekat dengan labah-labah.

Oleh itu, saya telah menghubungkan VCC sensor warna ke Arduino Nano Pin D5 dan GND sensor ke GND Arduino Nano. Oleh kerana papan kecil mempunyai beberapa perintang di atasnya yang digunakan untuk LED, saya tidak perlu meletakkan perintang lain bersiri dengan LED. Semua pin lain tidak akan digunakan kerana sensornya habis dan saya hanya menggunakan LED dari papan kecil.

Sambungan untuk Modul NRF24L01.

- GND Modul menuju ke GND Arduino Nano Shield

- VCC menuju ke pin Arduino Nano 3V3. Hati-hati untuk tidak menyambungkan VCC ke 5V papan roti kerana anda berisiko memusnahkan Modul NRF24L01

- Pin CSN menuju ke Arduino Nano D7;

- Pin CE menuju ke Arduino Nano D6;

- Pin SCK menuju ke Arduino Nano D13;

- Pin MOSI menuju ke Arduino Nano D11;

- Pin MISO menuju ke Arduino Nano D12;

- Pin IRQ tidak akan disambungkan. Berhati-hati jika anda menggunakan papan yang berbeza daripada Arduino Nano atau Arduino Uno, pin SCK, MOSI dan MISO akan berbeza.

- Anda juga perlu memuat turun pustaka RF24 untuk modul ini. Anda boleh mendapatkannya di laman web berikut:

Sebagai bekalan kuasa untuk labah-labah, saya menggunakan penyesuai dinding 5V (1A). Saya tidak mempunyai apa-apa jenis bateri, dan ini adalah satu-satunya penyesuai dinding saya yang tersedia yang saya fikir akan lebih baik yang paling kuat daripada sekurang-kurangnya 2A tetapi saya tidak memilikinya jadi saya harus menggunakan satu-satunya yang saya ada. Akan lebih baik jika anda menggunakan bateri li-po sehingga robot dapat bebas, tanpa kabel terpasang.

Untuk mendapatkan bekalan kuasa yang lebih stabil di papan, saya telah memasang kapasitor 10microF antara pin 5V dan GND dari Deek Robot Nano Shield, kerana saya perhatikan bahawa ketika semua servos di bawah beban, Arduino Nano akan dimulakan semula, sementara menambahkan kapasitor menyelesaikan masalah.

Langkah 11: Membina Penutup

Oleh kerana saya mahukan penutupnya ringan, saya membuatnya hanya dari satu lapisan kepingan kadbod beralun 2 mm kerana ia tidak memerlukan pengukuhan, kerana tidak ada beban yang akan mempengaruhinya.

Saya telah memotong sekeping kadbod dalam bentuk dan dimensi seperti yang anda lihat dalam gambar dan saya melekatkannya pada bingkai dengan kacang yang sama yang menahan Arduino Nano Shield di bawah bingkai. Di bahagian atas kedua kepingan itu akan dilekatkan satu sama lain dengan pita berganda. Saya telah cuba membungkus semua wayar di dalamnya supaya empat kali lipat kelihatan sebaik mungkin.

Sekarang empat kali ganda selesai. Mari beralih ke alat kawalan jauh.

Langkah 12: Alat kawalan jauh

Untuk alat kawalan jauh saya menggunakan alat kawalan jauh yang sama dari kereta kawalan jauh Maverick projek saya sebelumnya, hanya saya yang mencorakkan grafik yang mana dalam projek ini tidak diperlukan. Tetapi sekiranya anda terlepas binaan itu, saya akan menulisnya lagi di sini.

Oleh kerana saya menggunakan Arduino Uno untuk pengawal, saya memasang Uno pada papan roti dengan beberapa gelang getah agar tidak bergerak.

- Arduino Uno akan dibekalkan oleh bateri 9V melalui bicu;

- Pin Arduino Uno 5V ke rel 5V papan roti;

-Arduino Uno GND pin ke rel GND papan roti;

Modul NRF24L01.

- GND Modul menuju ke GND rel papan roti

- VCC menuju ke pin Arduino Uno 3V3. Hati-hati untuk tidak menyambungkan VCC ke 5V papan roti kerana anda berisiko memusnahkan Modul NRF24L01

- Pin CSN menuju ke Arduino Uno D8;

- Pin CE menuju ke Arduino Uno D7;

- Pin SCK menuju ke Arduino Uno D13;

- Pin MOSI menuju ke Arduino Uno D11;

- Pin MISO menuju ke Arduino Uno D12;

- Pin IRQ tidak akan disambungkan. Hati-hati jika anda menggunakan papan yang berbeza daripada Arduino Nano atau Arduino Uno, pin SCK, MOSI dan MISO akan berbeza.

Modul Joystick

- Modul joystick terdiri daripada 2 potensiometer sehingga sangat serupa dengan sambungan;

- Pin GND ke rel GND papan roti;

- Pin VCC ke rel 5V papan roti;

- Pin VRX ke pin Arduino Uno A3;

- Pin VRY ke pin Arduino Uno A2;

LED

- LED merah akan dihubungkan secara bersiri dengan perintang 330Ω ke pin Arduino Uno D4;

- LED Hijau akan dihubungkan secara bersiri dengan perintang 330Ω ke pin Arduino Uno D5;

Butang Tekan

- Salah satu butang tekan akan digunakan untuk menghidupkan dan mematikan lampu empat kali ganda, dan yang lain tidak akan digunakan;

- Tombol LIGHT akan disambungkan ke pin D2 dari Arduino Uno. Butang harus ditarik ke bawah dengan perintang 1k atau 10k nilainya tidak penting.

- Tombol tekan yang tinggal akan disambungkan ke pin D3 dari Arduino Uno. Butang yang sama harus diturunkan dengan perintang 1k atau 10k. (ia tidak akan digunakan untuk projek ini)

Itu sahaja kami telah menghubungkan semua bahagian elektrik.

Langkah 13: Kod IDE Arduino

Untuk bahagian ini terdapat beberapa kod yang telah saya gunakan.

Leg_Initialization - digunakan untuk memusatkan servo ke kedudukan 90 darjah.

Spider_Test - digunakan untuk menguji fungsi yang betul, seperti berjalan ke depan, belakang, pusing

Spider - untuk digunakan untuk Spider

Spider Remote Controller - untuk digunakan untuk Spider Controller

Saya harus menyebutkan bahawa kod untuk Spider telah disesuaikan dan diubahsuai setelah kod dari RegisHsu [DIY] SPIDER ROBOT (QUAD ROBOT, QUADRUPED) dan inilah sebabnya saya ingin mengucapkan terima kasih kepada RegisHsu untuk pekerjaannya yang baik.

Baiklah, saya harap anda menyukai Spider saya.