Картонен паяк (DIY четворка): 13 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Здравейте отново и добре дошли в новия ми проект.

В тази инструкция се опитах да направя обикновена четворка, направена от материали, достъпни за всички. Знам, че за да получите добре изглеждащ краен продукт, имате нужда от 3D принтер и може би ЦПУ, но не всеки има едно от тези фантастични устройства, затова се опитах да демонстрирам, че с обикновен материал все още можете да създадете някои хубави неща.

Така че, както бе споменато по -рано, ще се опитаме да изградим четириног. Рамката на четириногата ще бъде направена просто от велпапе, което включва рамката, бедрената кост и пищяла на всеки от четирите крака.

Стъпка 1: Защо четириъгълник и как работи?

Трябва да кажа, че роботите са забавни и интересни. Никога досега не съм създавал робот с крака, затова реших, че трябва да опитам.

Реших първо да създам четириног, защото нямах достатъчно серво за хексапод. Представях си, че ако можете да изградите четириног, тогава изграждането на шестоъгълник ще бъде само крачка напред. Тъй като това е първият ми проект от този тип, не знаех какво точно да очаквам, затова мислех, че 4 крака ще бъдат по -лесни от 6, но както разбрах по -късно, това не винаги е вярно.

Четириногите, които имат само 4 крака, за да не паднат, след като един от краката се повдигне, центърът на тежестта на робота трябва да бъде изместен във вътрешността на триъгълника, създаден между върховете на другите три крака.

Много хубаво описание на целия този процес можете да намерите тук:

Всеки крак на четириногата има 3 стави за контрол на върха на крака в пространството. Така че ставите ще бъдат:

- Coxa servo - между рамката и бедрената кост

- Серво на бедрената кост - контролиране на бедрената кост на крака

- Tibia servo - между бедрената кост и пищяла, контролиращи пищяла

За да знаем ъгъла на всяко серво за необходимото местоположение на върха на крака, ще използваме нещо, наречено обратна кинематика. В интернет можете да намерите много документация за това и как да изчислите ъглите на серво за различни местоположения на върха на крака. Но в моя случай току -що взех кода Arduino, създаден от RegisHsu (можете да намерите подробните му четириъгълни инструкции, ако го потърсите) и промених размерите на робота и краката на робота, за да отговарят на моя робот, а също и промених програма за използване на дистанционно управление за управление на робота и това е всичко.

Стъпка 2: Защо да използвате гофриран картон за рамката и краката?

На първо място той е широко разпространен, можете да го намерите навсякъде и ако обичате да купувате е много евтин. Велпапето е твърд, здрав и лек материал, съставен от три слоя кафява крафт хартия и повечето опаковъчни кутии са направени от него. Така че е много лесно да се намерят някои.

В моя случай използвах кутия за обувки, която изрязах и направих рамката от нея. Картонената кутия, предоставена от кутията ми, беше с дебелина 2 мм, така че е много тънка. Така че за всяка част от рамката трябваше да изрежа три еднакви части и да ги залепя заедно с скоч с двойна лента. Така че всъщност ще трябва да направим 3 рамки, за да имаме в края кашон с дебелина 6 мм.

Стъпка 3: Необходима част:

Електронни части, необходими за четворката:

- Микроконтролер Arduino Nano;

- Deek Robot Nano V03 Shield - не е от съществено значение, но ще направи свързването на всички сервомотори с Nano Board много по -лесно.

- 12 бр. Tower Pro Micro Servo 9g SG90 - 4 крака с по 3 фуги;

- LED - за светлина (използвах стар изгорял цветен сензор)

- 1 x трансивер NRF24L01

Необходими са електронни части за дистанционното управление

- Микроконтролер Arduino Uno;

- 1 x трансивер NRF24L01;

- джойстик;

- LED;

- Различни резистори;

- Натисни бутона;

- Някои джъмперни проводници;

За рамката:

- Велпапе картон

- Фреза

- Винтоверти

- Скоч с двойна лента

- Триъгълници

- Владетел

- Молив

Така че нека започнем да изграждаме.

Стъпка 4: Настройка на сервомоторите на 90 градуса

Преди да започна изграждането на рамката, трябваше да центрирам всички сервоустройства на 90 градуса, така че да бъде по -лесно да ги позиционирам по -късно, когато рамката е готова. Така че първо прикрепих Arduino Nano, предназначен за четириъгълника, към Nano щита, а след всичко и сервомоторите към щита. След това всичко, което трябва да направите, е да качите кода и всички сервомотори ще бъдат центрирани до позиции от 90 градуса.

Кодът може да бъде намерен в последната стъпка на инструкцията.

Стъпка 5: Изграждане на рамката

Както бе споменато по -рано, рамката е изградена от велпапе, предоставено от кутия за обувки. Шаблонът на рамката можете да намерите в приложените снимки заедно с размерите на рамката.

Първо изрязах страните на картонената кутия, за да направя рамката. Получих три добри парчета, за които взех предвид ориентацията на гофрирания слой, така че 2 парчета ще имат вертикален клетъчен гофриран слой и един хоризонтален.

След като кашонът е готов, нарисувам шаблона на рамката върху картонения лист, който има вертикална гофрирана среда. За да се получи по -здрава и по -твърда структура, изрязах три парчета, за да ги залепя за допълнителна здравина срещу огъване. Горният и долният картонен лист имат вертикален гофриран слой, докато сандвичът ще бъде хоризонтален гофриран слой.

Преди да залепя трите части на рамката, подготвих рамото на серво моторите и нарисувам позицията на всеки кокса серво мотор за бъдещо правилно позициониране.

Сега, когато знам къде трябва да бъдат позиционирани сервоприводите на coxa, залепих трите парчета заедно.

Сега рамката е готова.

Стъпка 6: Прикрепване на Coxa Servo към рамката

За да закрепя първо сервомоторите, пробих дупка в маркираното положение, така че фиксиращият винт на серво рамото да мине и закрепи серво към рамката.

С помощта на винтовете, предоставени от серво моторите, съм прикрепил рамената на сервомоторите coxa към рамката. Коксата е оформена от два сервомотора, залепени заедно с двойна лента и подсилени с ластик за всеки случай. Едното серво ще бъде ориентирано надолу с вала във вертикално положение и ще бъде прикрепено към рамката, а другото ще бъде ориентирано с вала в хоризонтално положение и ще бъде прикрепено към вътрешната страна на бедрената кост.

Накрая за закрепване на сервопривода coxa към рамката се завинтва фиксиращият винт.

Стъпка 7: Изграждане на бедрената кост

Използвана е същата процедура за рязане на картонена кутия. Всяка бедрена кост ще бъде създадена от три картонени листа, залепени заедно. Хоризонталният гофриран слой ще бъде поставен между вертикалните картонени листове от гофриран слой.

Стъпка 8: Изграждане на пищяла

За пищяла изрязах по три шаблона за всяка пищяла, но този път ориентацията на гофрирания слой беше вертикална, за да даде по -добра надлъжна здравина на пищяла.

След като всеки три шаблона бяха изрязани, аз ги залепих, като направих и дупката за тибио серво, за да се побере.

Прикрепих сервопривода в пищяла, а рамото на сервото беше закрепено към сервото със закрепващия винт през отвора, направен в бедрената кост по такъв начин, че да свързва бедрената кост с пищяла.

Стъпка 9: Обединяване на всички

Сега, когато всички части на рамката и краката са създадени, ги свързах заедно, така че монтажът започна да изглежда като четворка.

Стъпка 10: Инсталиране на електрониката и настройка на връзките

Първо Arduino Nano заедно с щита за роботи Deek трябва да се монтират на рамката. За целта взех щита и нахвърлих рамката с 4 отвора, за да закрепя щита за робот Deek към рамката, използвайки 4 болта и гайки.

Сега „мозъкът е прикрепен към тялото“: D. След това свързах всички сервомотори към Deek Nano Shield.

Свързването на сервоустройствата е много лесно, тъй като щитът има специално изградени три пина (сигнал, VCC, GND) за всеки цифров и аналогов щифт на Arduino Nano, което позволява перфектно и лесно свързване на микро серво. Обикновено се нуждаем от шофьор на мотор, за да задвижваме сервомоторите с Arduino, защото той не е в състояние да се справи с усилвателите, изисквани от двигателите, но в моя случай това не е валидно, тъй като 9g микро сервомоторите са достатъчно малки, за да може Arduino Nano да се справи с тях.

Сервомоторите на краката ще бъдат свързани, както следва:

Крак 1: (Преден ляв крак)

Coxa - Arduino Nano цифров пин 4

Бедрена кост - Arduino Nano Digital Pin 2

Тибия - Arduino Nano Digital Pin 3

Крак 2: (Заден ляв крак)

Coxa - Arduino Nano аналогов щифт A3

Бедра - Arduino Nano аналогов щифт A5

Тибия - Arduino Nano аналогов щифт A4

Крак 3: (напред десен крак)

Coxa - Arduino Nano аналогов щифт 10

Бедра - Arduino Nano аналогов щифт 8

Тибия - Arduino Nano аналогов щифт 9

Крак 4: (Заден десен крак)

Coxa - Arduino Nano цифров пин A1

Бедрена кост - Arduino Nano Digital Pin A0

Тибия - Arduino Nano Digital Pin A2

Свързване на светодиода за светлинен ефект

Мислех, че ще бъде хубаво да сложа малко светлина върху четириъгълника, така че имам и стар цветен сензор, който вече не работи (успях да го изгоря: D), но светодиодите все още работят, тъй като са включени четири светодиода малка дъска и те са много ярки Реших да използвам цветния сензор, за да дам на четириъгълника някакъв светлинен ефект. Също така на четири го прави да изглежда малко по -близо до паяк.

Така че свързах VCC на цветния сензор към Arduino Nano Pin D5 и GND на сензора към GND на Arduino Nano. Тъй като малката платка вече има някои резистори, които се използват за светодиода, нямаше нужда да поставям друг резистор последователно със светодиода. Всички останали щифтове няма да се използват, тъй като сензорът е изгорял и просто използвам светодиодите от малката платка.

Връзки за модул NRF24L01.

- GND на модула отива към GND на Arduino Nano Shield

- VCC отива към щифта Arduino Nano 3V3. Внимавайте да не свържете VCC към 5V на макетната платка, тъй като рискувате да разрушите модула NRF24L01

- CSN щифт отива към Arduino Nano D7;

- CE щифт отива към Arduino Nano D6;

- SCK щифт отива към Arduino Nano D13;

- ПИН за MOSI отива към Arduino Nano D11;

- ПИН за MISO отива към Arduino Nano D12;

- IRQ изводът няма да бъде свързан. Внимавайте, ако използвате различна платка от Arduino Nano или Arduino Uno, щифтовете SCK, MOSI и MISO ще бъдат различни.

- Ще трябва също да изтеглите библиотеката RF24 за този модул. Можете да го намерите на следния сайт:

Като захранване за паяка използвах адаптер за стена 5V (1A). Нямам налични батерии и това беше единственият ми наличен адаптер за стена, който мисля, че ще бъде по -добър, по -силен от поне 2А, но нямам такъв, така че трябваше да използвам единствения, който имам. Ще бъде много по-хубаво, ако използвате li-po батерия, така че роботът да може да бъде свободен, без да е свързан кабел.

За да има по -стабилно захранване на платката, аз съм прикрепил 10microF кондензатор между 5V и GND щифтове на Deek Robot Nano Shield, защото забелязах, че когато всички сервомашини, когато са под натоварване, Arduino Nano просто ще се рестартира, докато добавянето на кондензатор реши проблема.

Стъпка 11: Изграждане на капака

Тъй като исках покритието да е възможно най -леко, направих го само от един слой от 2 мм гофриран картон, защото не се нуждае от укрепване, тъй като никакви товари няма да го повлияят.

Изрязах парче кашон във формата и размерите, както можете да видите на снимката, и го прикрепих към рамката със същите гайки, които закрепват Arduino Nano Shield под рамката. От горната страна двете части ще се залепят една върху друга с двойна лента. Опитах се да увия всички проводници вътре, така че четириногият да изглежда възможно най -добре.

Сега четворката е готова. Да преминем към дистанционното управление.

Стъпка 12: Дистанционно управление

За дистанционното управление използвам същото дистанционно управление от предишния си проект на автомобил с дистанционно управление Maverick, само аз изтрих графиката, която в този проект не е необходима. Но само ако сте пропуснали тази конструкция, аз я написах отново тук.

Тъй като използвам за контролера Arduino Uno, прикрепих Uno към макет с няколко гумени ленти, за да не се движи.

- Arduino Uno ще се захранва от 9V батерия през жака;

- Arduino Uno 5V щифт към 5V шината на платката;

-Arduino Uno GND щифт към GND шината на макета;

Модул NRF24L01.

- GND на модула отива към GND на релсата

- VCC отива към щифта на Arduino Uno 3V3. Внимавайте да не свържете VCC към 5V на макетната платка, тъй като рискувате да разрушите модула NRF24L01

- CSN щифт отива към Arduino Uno D8;

- CE щифт отива към Arduino Uno D7;

- SCK щифт отива към Arduino Uno D13;

- ПИН за MOSI отива към Arduino Uno D11;

- ПИН за MISO отива към Arduino Uno D12;

- IRQ изводът няма да бъде свързан. Бъдете внимателни, ако използвате различна платка от Arduino Nano или Arduino Uno, щифтовете SCK, MOSI и MISO ще бъдат различни.

Модул с джойстик

- Модулът на джойстика се състои от 2 потенциометра, така че е много сходен с връзките;

- GND щифт към GND шината на макета;

- VCC щифт към 5V шината на платката;

- VRX щифт към щифта Arduino Uno A3;

- VRY щифт към щифта Arduino Uno A2;

LED

- Червеният светодиод ще бъде свързан последователно с резистор 330Ω към Arduino Uno извод D4;

- Зеленият светодиод ще бъде свързан последователно с резистор 330Ω към Arduino Uno извод D5;

Бутони за натискане

- Един от бутоните ще се използва за включване и изключване на четириъгълната светлина, а другият няма да се използва;

- Бутонът LIGHT ще бъде свързан към щифт D2 на Arduino Uno. Бутонът трябва да се дърпа надолу с 1k или 10k резистор стойността не е важна.

- Останалият бутон ще бъде свързан към щифт D3 на Arduino Uno. Същият бутон трябва да бъде изтеглен с 1k или 10k резистор. (няма да се използва за този проект)

Това е, сега сме свързали всички електрически части.

Стъпка 13: IDE кодове на Arduino

За тази част има няколко кода, които съм използвал.

Leg_Initialization - използва се за центриране на сервомоторите до позиция от 90 градуса.

Spider_Test - използва се за тестване на правилните функции, като ходене напред, назад, завъртане

Spider - да се използва за Spider

Spider Remote Controller - да се използва за Spider Controller

Трябва да спомена, че кодът за Spider беше адаптиран и променен след кода от RegisHsu [DIY] SPIDER ROBOT (QUAD ROBOT, QUADRUPED) и затова бих искал да благодаря на RegisHsu за добрата работа.

Добре казано, надявам се, че моят Паяк ви е харесал.