BUGS на образователния робот: 11 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

През последната година почти прекарах цялото си свободно време в проектирането и изучаването на 3D отпечатваща роботика с отворен код, така че когато видях, че Instructables е направил конкурс по роботика, нямаше как да не участвам в него.

Исках дизайнът на този робот да бъде възможно най -образователен. Така че учителите по целия свят с малко умения за проектиране и програмиране и които имат достъп до 3D принтер, могат лесно да създават и използват роботите много различни функции в класната стая.

Преди това бях проектирал и публикувал BORIS Biped (връзка тук) робот, който също бях проектирал за образователни цели и реших да използвам същата електроника в BORIS като в BUGS, така че всеки от вас, който реши да изгради BUGS на много малко допълнителни разходи също могат да създадат BORIS

Имам този проект в главата си от дълго време и най -накрая е време да го споделя.

Отне ми около 3 седмици проектиране, прототипиране и документиране, за да завърша този проект.

Надявам се да ви хареса и да намерите тази инструкция за полезна

Колко струва BUGS:

Като цяло BUGS ще ви струва около 90 $ за изграждането на включени батерии и зарядно устройство

Какви са характеристиките на BUGS:

• На първо място исках BUGS да се откроява, така че за разлика от много други колесни образователни роботи BUGS ходи на 8 крака, използвайки връзката Klann, това има предимството да намали необходимите сервомотори до едно серво на страна и по този начин намалява разходите.
• BUGS е оборудван с шарнирен нокът, който е идеалният размер за хващане на топка за голф или тенис на маса.
• За да изтласка наистина образователните възможности на BUGS, реших да му добавя много допълнителни сензори, така че той да може наистина да изпълни всяка задача по роботика, която поискате от него, тези функции включват:

- Следване на ред

- Заглавие на цифров компас

- Избягване на препятствия

- Звуков сигнал

- Ръчно управление с 3D отпечатан контролер Arduino (връзка тук)

Какво е предварително програмирано BUGS:

BUGS е програмиран с помощта на Arduino, има 3 предварително програмирани кода arduino, които могат да бъдат качени в мозъка му:

- Режим на автономно следване на линия, при който BUGS може да вземе топка, следваща линия и да пусне топка в края на линията

- Автоматичен цифров компас и режим за избягване на препятствия, при който BUGS може да се придържа към фиксирана посока и да избягва препятствия, които са поставени пред него, като същевременно запазва една и съща посока

- Ръчен режим, при който BUGS може да се управлява ръчно и да изпълнява 2 -те автономни режима по -горе с натискане на бутон

Консумативи

За тази инструкция ще ви трябва:

ИНСТРУМЕНТИ:

Малка отвертка с кръстосана глава

ДОСТАВКИ ЗА РОБОТА:

3x оригинален Tower Pro MG90S аналогов 180 градусов серво (линк тук)

Можете да излезете евтино от Китай за много неща, но сервомоторите не са едно от тях! След като изпробвах много различни видове, особено евтини фалшиви серво сервера на towerpro, разбрах, че евтините фалшиви са толкова ненадеждни и често се счупват един ден след използване, така че реших, че истинските сервомобили на towerpro ще бъдат най -добрите!

1x Sunfounder Wireless Servo Control Board (връзка тук)

Не можете да намерите по -добра прототипна платка от тази за безжично серво управление. Тази платка разполага с 5V 3A захранващ преобразувател и 12 серво входни щифта и щифтове за безжичен трансивър модул nrf24L01 и Arduino NANO - всичко това в кондензиран чист пакет, така че не се притеснявайте повече за разхвърляните кабели навсякъде!

• 1x Arduino NANO (връзка тук)
• 1x трансивер модул NRF24L01 (връзка тук) (Нямате нужда от това, ако не използвате контролера)
• 1x магнометър (цифров компас) QMC5883L GY-273 (връзка тук)
• 1x ултразвуков сензор HC-SR04 (връзка тук)
• 2x инфрачервен сензорен модул за избягване на препятствия (връзка тук)
• 1x пасивен зумер (връзка тук)
• 2x 18650 3.7V литиево -йонни батерии (линк тук)
• 1x 18650 държач на батерията (връзка тук) (тези батерии ви дават около 30 минути време за работа, по -добрите ще ви дадат около 2 часа време на работа)
• 1x LI йонно зарядно устройство (връзка тук)
• 1x джъмпер кабели 120 бр. С дължина 10 см (връзка тук)
• 1x винтове 2 мм х 8 мм пакет от 100 (връзка тук)

Цялата електроника може да бъде намерена и в Amazon, ако не можете да си позволите да чакате доставка, но те ще бъдат малко по -скъпи.

КОНТРОЛЕР:

За да управлявате този робот ръчно, ще ви е необходим 3D отпечатаният Arduino контролер (връзка тук) Роботът може да бъде и чисто автономен, така че контролерът не е задължителен.

ПЛАСТМАСИ:

Частите могат да бъдат отпечатани в PLA или PETG или ABS. !! Моля, обърнете внимание, че 500 грама макара е повече от достатъчно, за да отпечатате 1 робот !!

3D ПРИНТЕР:

Необходима минимална платформа за изграждане: L150mm x W150mm x H100mm

Всеки 3D принтер ще се справи.

Аз лично отпечатах частите на Creality Ender 3, който е евтин 3D принтер под 200 $. Разпечатките се получиха перфектно.

Стъпка 1: 3D отпечатване на частите

Така че сега е време за печат … Да

Внимателно проектирах всички части на BUGS да бъдат 3D отпечатани без никакви поддържащи материали или салове, необходими при печат.

Всички части са достъпни за изтегляне на Pinshape (линк тук)

Всички части са тествани отпечатани на Creality Ender 3

Материал: PETG

Височина на слоя: 0,3 мм

Запълване: 15%

Диаметър на дюзата: 0,4 мм

Списъкът с части за BUGS е следният:

• 1x ОСНОВНО ТЯЛО
• 1x ТОП ТЯЛО
• 2x СТРАНИЧНО ТЯЛО
• 1x ARM
• 1x ПРЕДНА РЪКА
• 1x РЪКА
• 2x АРМ ПИН кодове
• 1x ПИН за РЪКА
• 2x COGS
• 4x LINKAGE COG
• 4x КВАДРАЛНА ПИН ВРЪЗКА
• 4x ЛИНКАЖЕН ДИСК
• 8x ВЪНШЕН ВРЪЗК
• 8x КРАК НА ВРЪЗКАТА
• 8x ВРЪЗКА ТОП МАЛКА
• 8x ВРЪЗКА ДОЛНО МАЛКО
• 8x КРЪГЛИВЕН ПИН L1
• 4x КРЪГЛЕН ПИН L2
• 16x КРЪГЛЕН ПИН L3
• 8x КРЪГЛЕН ПИН L4
• 4x КРЪГЛЕН ПИН L5
• 4x ГОЛЯМ КРЪГЛЕН КЛИП
• 36x КРЪГЛИ КЛИПИ
• 12x ПРАВОКЪЛНИ КЛИПИ

Всяка част може да бъде отпечатана като група или поотделно.

За групов печат изпълнете следните стъпки:

• Започнете с отпечатване на GROUP ARM FOREARM.stl тези части са най -трудни за печат и може да изискват ръб, за да се избегне изкривяване
• Продължете отпечатването на останалите части. За да отпечатате всички части, всичко, което трябва да направите, е да отпечатате всеки отделен файл GROUP.stl и ще имате пълния набор от части, уверете се, че отпечатвате файла GROUP LEG LINKAGES AND PINS.stl 4 пъти

И там имаме около ден и половина отпечатване по -късно, трябва да имате всички пластмасови части на BUGS.

Стъпка 1 завършена !!!

Стъпка 2: Инсталиране на Arduino

BUGS използва C ++ програмиране, за да функционира. За да качим програми в BUGS, ще използваме Arduino IDE заедно с няколко други библиотеки, които трябва да бъдат инсталирани в Arduino IDE.

Инсталирайте Arduino IDE на вашия компютър

Arduino IDE (връзка тук)

За да инсталирате библиотеките в Arduino IDE, трябва да направите следното с всички библиотеки в връзките по -долу

1. Щракнете върху връзките по -долу (това ще ви отведе до страницата на библиотеките GitHub)
2. Щракнете върху Clone или Download
3. Щракнете върху изтегляне на ZIP (изтеглянето трябва да започне във вашия уеб браузър)
4. Отворете папката на изтеглената библиотека
5. Разархивирайте папката на изтеглената библиотека
6. Копирайте разархивираната папка на библиотеката
7. Поставете разархивираната библиотечна папка в папката на библиотеката на Arduino (C: / Documents / Arduino / libraries)

Библиотеки:

• Библиотека Varspeedservo (връзка тук)
• Библиотека QMC5883L (връзка тук)
• Библиотека RF24 (връзка тук)

И тук го имаме, трябва да сте готови за работа. За да сте сигурни, че сте настроили правилно Arduino IDE, следвайте следните стъпки

1. Изтеглете желания код на Arduino по -долу (Robot Controller & Autonomous.ino или Robot Autonomous Compass.ino или Robot Autonomous Line follower.ino) (по някаква причина не успях да кача кода в Instructables, моля пишете ми на seb.coddington@ gmail.com за код, докато разреша проблема)
2. Отворете го в Arduino IDE
3. Изберете Инструменти:
4. Изберете дъска:
5. Изберете Arduino Nano
6. Изберете Инструменти:
7. Изберете процесор:
8. Изберете ATmega328p (стар буутлоудър)
9. Щракнете върху бутона Проверка (бутон Тик) в горния ляв ъгъл на Arduino IDE

Ако всичко върви добре, трябва да получите съобщение в долната част, което казва Готово компилиране.

И това е, че сега завършихте Стъпка 2 !!!

Стъпка 3: Програмиране на BUGS

Сега е време да качите кода в мозъка на BUGS, Arduino Nano.

1. Включете Arduino Nano към компютъра си чрез USB кабел
2. Щракнете върху бутона за качване (бутон със стрелка надясно)

Ако всичко върви добре, трябва да получите съобщение в долната част, което казва Готово качване.

И това е всичко за Стъпка 3.

Стъпка 4: Сглобяване на краката на BUGS

Всички следващи стъпки са изобразени във видеото Assembley по -горе.

Сглобяване на зъбните зъбци от лявата страна

Необходими електронни части:

1x серво за непрекъснато въртене на Fitech FS90R

Необходими пластмасови части:

• 1x Странично тяло
• 1x Cog
• 2x зъбно колело
• 2x квадратна щифтова връзка
• 2x задвижващ механизъм
• 2x квадратни клипове
• 4x кръгъл щифт L4

Необходими винтове и серво клаксони:

• 2x дълги самонарезни винтове
• 1x къси винтове за серво клаксон
• 1x серво клаксон с двойно рамо

Инструкции за сглобяване:

1. Поставете сервопривода FS90R в страничното тяло
2. Закрепете на място с 2 дълги самонарезни винта
3. Поставете серво клаксона в зъбчето
4. Поставете зъбчето на Servo
5. Закрепете на място с 1 къс винт със серво рога
6. Плъзнете кръговите щифтове L4 навътре към зъбните колела и и задвижванията за свързване
7. Плъзнете квадратните щифтове за свързване в зъбците на връзката (уверете се, че ги плъзгате по правилния начин)
8. Плъзнете зъбните зъбци в страничното тяло, като се уверите, че позиционирате зъбците в огледални образи един на друг, както е показано във видеото за монтажа по -горе
9. Плъзнете задвижващия механизъм върху противоположната страна на квадратния щифт, за да се уверите, че кръговите щифтове L4 са в противоположни посоки един към друг
10. Закрепете квадратния щифт за свързване на място с 2 квадратни скоби

Сглобяване на зъбните зъбци от дясната страна

Продължете по същия начин, както при зъбните колела от лявата страна

Сглобяване на краката

Необходими пластмасови части:

• 2x Външна връзка
• 2x Връзка отгоре малка
• 2x Връзка Долу малка
• 2x свързващ крак
• 2x кръгъл щифт L1
• 1x кръгъл щифт L2
• 4x кръгъл щифт L3
• 1x кръгъл щифт L5
• 1x голям клип
• 9x кръг с клип

Инструкции за сглобяване:

1. Плъзнете кръговия щифт L5 в страничното тяло
2. Закрепете кръгъл щифт L5 на място с Big Clip
3. Плъзнете едно от горните малки парчета на връзката върху кръгъл щифт L2
4. Плъзнете кръговия щифт L2 през страничното тяло
5. Плъзнете другото горно свързващо парче върху кръгъл щифт L2
6. Закрепете с Clip Circular
7. Плъзнете и двете кръгли щифтове L1 през двете малки части отдолу
8. Плъзнете двете малки части отдолу на свързване върху кръгъл щифт L5
9. Плъзнете двете външни части на връзката върху кръговия щифт L4 и кръговия щифт L1, както е показано във видеото за монтаж по -горе
10. Закрепете двете външни части на връзката с по 2 кръгли скоби
11. Плъзнете 2 кръгли щифтове L3 през двете малки горни части на връзката
12. Плъзнете двете връзки на краката от другата страна на кръговия щифт L3
13. Закрепете двете връзки за крака на място с 2 кръгли скоби
14. Плъзнете последните 2 кръгови щифта L3 през връзките на 2 крака
15. Плъзнете другия край на кръговия щифт L3 през външната връзка
16. Закрепете с 2 кръгли скоби

Продължете същия процес с останалите три ъгъла на робота.

Стъпка 5: Сглобяване на нокътя на BUGS

Всички следващи стъпки са изобразени във видеото Assembley по -горе.

Необходими електронни части:

3x оригинално серво серво Towerpro MG90S

Необходими пластмасови части:

• 1x горно тяло
• 1x рамо
• 1x предмишница
• 1x ръка
• 2x щифтове за рамо
• 1x щифт за ръце

Необходими винтове:

2x дълги самонарезни винтове

Инструкции за сглобяване:

1. Поставете един от щифтовете на рамото в отвора за горния корпус
2. Поставете един от сервомоторите в горното тяло
3. Закрепете сервопривода с 2 дълги самонарезни винта
4. Поставете другия щифт на ръката в долния отвор на предмишницата
5. Поставете щифта за ръка в горния (от страна на ръката) отвор за предмишницата
6. Поставете 2 -те останали серво в предмишницата
7. Поставете рамото върху горния корпус на серво и щифт (най -широката страна), за да го оправите по правилния начин
8. Поставете ръката над серво и щифт на предмишницата (най -тънката страна), за да я разберете по правилния начин
9. Поставете ръката върху другото серво и щифт на предмишницата

Стъпка 6: Сглобяване на електрониката на BUGS

Всички следващи стъпки са изобразени във видеото Assembley по -горе.

Необходими електронни части:

• 1x Arduino NANO
• 1x трансивер NRF24L01 (по избор)
• 1x серво щит
• 1x зумер
• 1x ултразвуков сензор
• 1x магнометър (цифров компас)
• 2x IR сензори
• 1x държач за батерия
• 2x 18650 батерии

Необходими пластмасови части:

1x основно тяло

Необходими винтове:

9x дълги самонарезни винтове

Инструкции за сглобяване:

1. Прикрепете трансивъра Arduino NANO и NRF24L01 към серво щита
2. Завийте проводниците на държача на батерията към серво щита (проверете полярността)
3. Завийте държача на батерията към основното тяло с 2 винта по диагонал
4. Завийте зумера към основното тяло с 1 винт
5. Завийте серво щита към основното тяло с 2 винта по диагонал
6. Завийте магнометъра (цифров компас) към основното тяло с 2 винта
7. Закрепете ултразвуковия сензор на място на основното тяло
8. Завийте двата IR сензора към основното тяло с по 1 винт
9. Поставете батериите в държача за батерии

Стъпка 7: Сглобяване на краката и ноктите на BUGS към тялото

Всички следващи стъпки са изобразени във видеото Assembley по -горе.

Необходими пластмасови части:

• 2x събрани крака
• 1x Сглобен нокът
• 1x Сглобено основно тяло
• 8x квадратни клипове

Инструкции за сглобяване:

1. Плъзнете страната на сглобения нокът в горните квадратни отвори на един от сглобените крака
2. Плъзнете страната на сглобеното основно тяло в долните квадратни отвори на същия сглобен крак
3. Закрепете на място с 4 квадратни скоби
4. Плъзнете останалия сглобен крак от другата страна на сглобения нокът и сглобеното тяло
5. Закрепете на място с 4 квадратни скоби

Стъпка 8: Окабеляване на електрониката на BUGS

Използвайте схемата на свързване по -горе, за да определите кабелните връзки

Подгответе необходимите джъмперни кабели от женски към женски

• 5x червено или оранжево за положителни 5V
• 5x кафяво или черно за отрицателно заземяване
• 1x синьо за входно -изходния щифт на зумера
• 2x Зелено за двата изходни извода на инфрачервените сензори
• 2x Жълто за ултразвукови щифтове за задействане и ехо
• 2x лилаво за магнометрите (цифров компас) SDA и SCL щифтове

Инструкции за окабеляване:

1. Включете ръчното серво в пин номер 1 на платката за управление на серво (уверете се, че връзките са правилни)
2. Включете сервото на предмишницата в щифт номер 2 на платката за управление на серво (уверете се, че връзките са правилни)
3. Включете сервомотора на Arm в щифт номер 3 на платката за управление на серво (уверете се, че сте обърнали връзките по правилния начин)
4. Включете сервото на левите крака в пин номер 4 на платката за управление на серво (уверете се, че връзките са правилни)
5. Включете сервото на десните крака в пин номер 5 на платката за управление на серво (уверете се, че връзките са правилни)
6. Включете синия кабел към женския джъмпер към сигналния щифт номер 6 на сервоуправляващата платка
7. Включете червен или оранжев кабел от женски към женски джъмпер към VCC пин номер 6 на сервоуправляващата платка
8. Включете кафяв или черен кабел от женски към женски джъмпер към GND щифт номер 6 на платката за управление на серво
9. Включете 2 зелени женски към женски джъмперни кабели към сигнални щифтове номер 7 и 8 на платката за управление на серво
10. Включете 2 червени или оранжеви джъмперни кабели от женски към женски към VCC щифтове номер 7 и 8 на сервоуправляващата платка
11. Включете 2 кафяви или черни женски към женски джъмперни кабели към GND щифтове номер 7 и 8 на сервоуправляващата платка
12. Включете 2 жълти женски към женски джъмперни кабели към сигнални щифтове номер 9 и 10 на платката за управление на серво
13. Включете 1 червен или оранжев кабел от женски към женски джъмпер към VCC пин номер 9 на платката за управление на серво
14. Включете 1 кафяв или черен кабел от женски към женски джъмпер към GND щифт номер 9 на платката за управление на серво
15. Включете 2 лилави женски към женски джъмперни кабели към сигналните щифтове номер 11 и 12 на платката за управление на серво
16. Включете 1 червен или оранжев кабел от женски към женски джъмпер към VCC пин номер 10 на платката за управление на серво
17. Включете 1 кафяв или черен кабел от женски към женски джъмпер към GND щифт номер 10 на платката за управление на серво
18. Включете синия кабел към женския джъмпер на щифт 6 към I/O щифта на зумера
19. Включете червения или оранжевия кабел от женски към женски джъмпер на щифт 6 към щифта VCC на зумера
20. Включете кафявия или черния кабел към женския джъмпер на щифт 6 към щифта GND на зумера
21. Включете зеления женски към женския джъмпер кабел на щифт 7 към изхода OUT на левия IR сензор
22. Включете червения или оранжевия кабел от женски към женски джъмпер на щифт 7 към щифта VCC на левия IR сензор
23. Включете кафявия или черния кабел от женски към женски джъмпер на щифт 7 към щифта GND на левия IR сензор
24. Включете зеления женски към женски джъмпер кабел на щифт 8 към изхода OUT на десния IR сензор
25. Включете червения или оранжевия кабел от женски към женски джъмпер на щифт 8 към щифта VCC на десния IR сензор
26. Включете кафявия или черния кабел към женския джъмпер на щифт 8 към щифта GND на десния IR сензор
27. Включете жълтия кабел от женски към женски джъмпер на щифт 9 към щифта Trig на ултразвуковия сензор
28. Включете жълтия женски към женския джъмпер кабел на щифт 10 към щифта Echo на ултразвуковия сензор
29. Включете червения или оранжевия кабел от женски към женски джъмпер на щифт 9 към щифта VCC на ултразвуковия сензор
30. Включете кафявия или черния кабел от женски към женски джъмпер на щифт 9 към щифта GND на ултразвуковия сензор
31. Включете лилавия женски към женския джъмпер на щифт 11 към щифта SDA на магнометъра
32. Включете лилавия женски към женския джъмпер на щифт 12 към SCL щифта на магнометъра
33. Включете червения или оранжевия кабел от женски към женски джъмпер на щифт 10 към щифта VCC на магнометъра
34. Включете кафявия или черния кабел от женски към женски джъмпер на щифт 10 към щифта GND на магнометъра

Стъпка 9: Калибриране на ноктите на BUGS

Всички следващи стъпки са изобразени във видеото Assembley по -горе.

Необходими винтове и серво рога:

• 3x серво рога с една ръка
• 3x къси винта за серво рога

Инструкции за сглобяване:

1. Включете робота за 5 секунди, докато сервомоторите достигнат началната си позиция, след което изключете робота
2. Поставете ръката под ъгъл от 90 градуса спрямо тялото
3. Поставете серво клапан за рамо/тяло
4. Закрепете на място с къс винт със серво рога
5. Поставете предмишницата под ъгъл от 90 градуса спрямо ръката
6. Поставете серво клаксона на предмишницата/ръката
7. Закрепете на място с къс винт със серво рога
8. Поставете ръката в затворено положение
9. Поставете серво клаксона за ръка/предмишница
10. Закрепете на място с къс винт със серво рога

Стъпка 10: Калибриране на IR сензорите за следване на линия

За да могат инфрачервените сензори да открият черна линия, трябва да регулирате винта за потенциометър на всеки инфрачервен сензор, така че 2 -те червени светодиода да светят, когато сензорът е близо до бяла повърхност, и че само един червен светодиод свети, когато сензорът е близо до черна повърхност.

Стъпка 11: Използване на BUGS

Използване на BUGS в ред следния режим:

• Поставете робота на пода в началото на линията
• Поставете топка за голф на 3 см пред робота
• Включете робота и го гледайте как тръгва !!!

Използване на BUGS в режим на компас и избягване на препятствия:

• Поставете робота в посоката, в която искате да се насочи
• Включете робота и го гледайте как тръгва

Използване на BUGS с контролер:

• Използвайте джойстика, за да преместите робота
• Използвайте бутона нагоре, за да отворите и затворите нокътя
• Използвайте бутона надолу, за да повдигнете ръката нагоре и надолу
• Използвайте бутона наляво, за да активирате компаса и режима за избягване на препятствия
• Задръжте бутона наляво, за да деактивирате режима за избягване на препятствия по компаса
• Използвайте десния бутон, за да активирате режим следване на линия
• Задръжте десния бутон, за да деактивирате режима Следване на линия

Втора награда в конкурса по роботика