Hexapod: 14 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:54

Интересувам се от няколко години да играя и да създавам роботи и бях много вдъхновен от Zenta, тук ще намерите неговия канал в YouTube https://www.youtube.com/channel/UCmCZ-oLEnCgmBs_T и неговия уеб сайт

Можете да намерите много комплекти от много различни доставчици в интернет, но те са много скъпи, до 1 500 $+ за 4 DoF хексапод, а комплектите от Китай нямат добро качество. Така че, реших да създам в шестоноги по моя начин. Вдъхновен от хексапода на Zenta Phoenix, ще го намерите в канала му в Youtube (и комплект, който можете да намерите https://www.lynxmotion.com/c-117-phoenix.aspx, започнах да създавам свой собствен от нулата.

За създаване, ако зададете следните цели/изисквания за моите собствени:

1.) Забавлявайте се много и научете нови неща.

2.) Дизайн, управляван от разходите (по дяволите, компанията ми ме разглезе напълно)

3.) Части, изработени от слоеста дървесина (защото е по -лесно за повечето хора, а също и за мен да режа дърво)

4.) Използване на безплатни налични инструменти (софтуер)

И така, какво използвах досега?

а) SketchUp, за механичен дизайн.

б) Буково дърво 4 мм и 6 мм (1/4 ).

в) Arduino Uno, Mega, IDE.

г) Стандартни цифрови сервоустройства (намерени в Amazon на добра цена).

д) Dosuki и лентови триони, пробивна машина, шкурка и пила.

Стъпка 1: Конструкция на крака и серво скоби

Първо правех някои изследвания в интернет, за да разбера как да направя робот, но не бях много успешен да намеря добра информация за това как да направя механичен дизайн. Така че се мъчех много и накрая реших да използвам SketchUp.

След няколко часа обучение чрез SketchUp приключих с първия си дизайн на краката. Бедрената кост е оптимизирана спрямо размера на серво клаксоните, които използвам. Както разбрах, оригиналът изглежда с диаметър около 1 , но моите серво рога имат 21 мм.

Направете разпечатка с правилната скала не работеше правилно със SketchUp на моя компютър, затова я запазих като PDF, направих разпечатка със 100%, направих известно измерване и накрая отново отпечатах с правилния коефициент на мащабиране.

За първи опит създавах само изкуства за два крака. За целта подредих две дъски, залепих (за тапети) разпечатката върху нея и изрязах частите с моделен занаятчийски трион.

Използвани материали: буково дърво 6 мм (1/2 )

След това направих някои експерименти, които не документирах и направих някои оптимизации. Както можете да видите, пищялът е малко по -голям, както и бедрената кост.

За да монтирате серво рогата през бедрената кост, трябва да отрежете 2 мм от материала. Това може да стане по различни начини. С рутер или с бормашина Forstner. Forstner беше само 200 мм в диаметър, така че трябваше да направя следвоен на ръка с длето.

Стъпка 2: Оптимизиране на бедрената кост и пищяла

Промених малко дизайна.

1.) Тибия сега се вписва много по -добре в серво, което използвам.

2.) Бедрената кост вече е малко по -малка (около 3 от оста до ос) и пасва на серво рогата (диаметър 21 мм).

Използвах 6 дъски от 6 мм слоесто дърво и ги залепих с двустранна лента. Ако това не е достатъчно силно, можете да пробиете дупка през всички дъски и да използвате винт, за да ги фиксирате заедно. след това части се изрязват наведнъж с лентовия трион. Ако сте достатъчно издръжливи, можете да използвате и мозайката:-)

Стъпка 3: Проектиране на серво скобата

Сега е време да проектирате серво скобата. Това е силно проектирано във връзка с използваното серво, което съм използвал. Всички части са изработени от букова дървесина 6 мм отново вижте следващата стъпка.

Стъпка 4: Изрязване и сглобяване на серво скоби

Отново изрязах шест части едновременно на лентовия трион. Методът е същият като преди.

1.) Използвайки двустранна лента, за да залепите дъските заедно.

2.) Винтовете за по -голяма стабилност при рязане (не са показани тук).

След това използвах някакъв модел занаятчийско лепило, за да ги залепя и два винта SPAX (все още не са приложени на снимката).

В сравнение с оригиналния хексапод, все още не използвам сачмени лагери, вместо това използвам само 3 мм винтове, шайби и само фиксиращи се гайки по -късно, за да сглобя краката с тялото/шасито.

Стъпка 5: Сглобяване на краката и тест

В първите две снимки виждате първата версия на крака. След това виждате сравнение на стари и нови части и сравнение на новите части (версия втора) с оригинала (снимка на заден план).

Накрая ще направите първи тест за движение.

Стъпка 6: Конструиране и сглобяване на тяло

Тялото, което се опитах да възстановя от снимки. Като справка използвах серво клаксона, който предположих с 1 "диаметър. И така, предната страна става ширина 4,5" и средна 6,5 ". За дължината предположих 7". По -късно купих оригиналния бодикит и го сравних. Бях много близо до оригинала. Накрая направих трета версия, която е 1: 1 копие на оригинала.

Първият бодикит, който съм направил от 6 мм слоеста дървесина, тук виждате втората версия, изработена от 4 мм слоеста дървесина, за която открих, че е достатъчно здрава и твърда. За разлика от оригиналния комплект, монтирах серво клаксона отгоре, респ. чрез материала (можете да видите това и с бедрената кост). Причината е, че не съм в настроение да купувам скъпи алуминиеви клаксони, вместо това искам да използвам вече доставяните пластмасови клаксони. Друга причина е, че се приближавам до сервото, така че силите на рязане са по -малко. Това прави по -стабилна връзката.

Между другото, понякога е добре да имаш Ганеш на борда. Благодаря на приятеля ми Техас:-)

Стъпка 7: Първи тестове за електроника

Сега всички изкуства са събрани заедно. Добре, знам, че не изглежда много красиво, но всъщност експериментирам много. Във видеото можете да видите възпроизвеждане на някои прости предварително зададени последователности, всъщност няма реализирана обратна кинематика. Предварително дефинираната походка не работи правилно, защото е проектирана за 2 DoF.

В този пример използвам серво контролера SSC-32U от Lynxmotion, ще го намерите тук:

Преди няколко дни също използвах друг PWM контролер (16-канален PWM контролер Adafruit, https://www.adafruit.com/product/815), но SCC всъщност има някои хубави функции, като например забавяне на сервомоторите.

И така, това е вече. След това трябва да разбера как да работи обратната кинематика (IK), може би ще програмирам проста походка като предварително дефинираната в SSC контролера. Вече намерих готов за използване пример тук https://github.com/KurtE/Arduino_Phoenix_Parts, но все още не съм го стартирал. Нямам представа защо, но работя.

И така, ето кратък списък с ToDo.

1.) Програмирайте проста походка като вградена в SSC.

2.) Програмирайте клас/обвивка на PS3 контролер за Arduino Phoenix.

3.) Вземете кода от KurtE работещ или напишете моя собствен код.

Сервомоторите, които използвам, открих в Amazon https://www.amazon.de/dp/B01N68G6UH/ref=pe_3044161_189395811_TE_dp_1. Цената е доста добра, но качеството може да бъде много по -добро.

Стъпка 8: Първи прост тест за походка

Както споменах в последната стъпка, аз се опитах да програмирам собствената си поредица от походки. Това е много проста, като механична играчка и не е оптимизирана за тялото, което използвам тук. Едно просто тяло ще бъде много по -добре.

Така че, желая ви много забавление. Трябва да науча IK сега;-)

Забележки: Когато наблюдавате внимателно краката, ще видите, че някои сервоприводи се държат странно. Искам да кажа, че те не се движат винаги гладко, може би трябва да ги заменя с други серво.

Стъпка 9: Пренасяне на PS3 контролер

Тази сутрин работех по писането на обвивка за кода на Феникс. Отне ми няколко часа, около 2-3, за да направя това. кодът не е отстранен окончателно и добавих допълнително отстраняване на грешки в конзолата. Засега работи:-)

Но между другото, когато работех с кода на Phoenix, изглежда, че всички сервоустройства работят обърнати (в обратна посока).

Когато искате да изпробвате сами, имате нужда от кода от KurtE като основа https://github.com/KurtE/Arduino_Phoenix_Parts. Следвайте инструкциите за инсталиране на кода. Копирайте папката Phoenix_Input_PS в папката на вашата библиотека Arduino (обикновено подпапка на вашата папка за скици) и папката Phoenix_PS3_SSC32 във вашата папка за скици.

Информация: Ако нямате опит с Arduino и инструменти и имате проблеми, моля, свържете се с общността на Arduino (www.arduino.cc). Когато имате проблеми с кода на Phoenix от KurtE, моля, свържете се с него. Благодаря.

Внимание: Разбирането на кода според мен не е нищо за начинаещи, така че трябва да сте добре запознати с C/C ++, програмирането и алгоритъма. Кодът има и много условно компилиран код, контролиран от #defines, което затруднява четенето и разбирането.

Списък на хардуера:

• Arduino Mega 2560
• USB хост щит (за Arduino)
• PS3 контролер
• Серво контролер LynxMotion SSC-32U
• Батерия 6 V (моля, прочетете изискванията на всички ваши HW, в противен случай можете да я повредите)
• Arduino IDE
• Някои USB кабели, ключове и други малки части, ако е необходимо.

Ако харесвате PS2 контролер, ще намерите много информация в интернет за това как да се свържете с Arduino.

Така че, моля, бъдете търпеливи. Ще актуализирам тази стъпка, когато софтуерът работи правилно.

Стъпка 10: Първи IK тест

Намерих различен порт на кода на Phoenix, който работи много по -добре (https://github.com/davidhend/Hexapod), може би имам проблем с конфигурацията с другия код. Кодът изглежда малко бъги и походките не изглеждат много гладки, но за мен това е голяма крачка напред.

Моля, имайте предвид, че кодът всъщност е експериментален. Трябва да почистя и коригирам много и ще публикувам актуализация следващите дни. Портът PS3 се основава на вече публикувания порт PS3 и аз изхвърлих файловете PS2 и XBee.

Стъпка 11: Втори IK тест

Решението беше толкова лесно. Трябваше да коригирам някои конфигурационни стойности и да обърна всички серво ъгли. Сега работи:-)

Стъпка 12: Тибия и Coxa EV3

Не можах да устоя, затова направих нови тибии и кокса (серво скоби). Това вече е третата версия, която направих. Новите са с по -кръгла форма и имат по -органичен/бионичен вид.

И така, действителното състояние е такова. Хексаподът работи, но все пак има проблеми с няколко неща.

1.) Не съм разбрал защо BT има закъснение от 2..3 секунди.

2.) Качеството на серво е лошо.

Неща за правене:

* Окабеляването на сервомоторите трябва да бъде подобрено.

* Нуждаете се от добър държач на батерията.

* Трябва да се намери начин да се монтира електрониката.

* Калибрирайте отново сервомоторите.

* Добавяне на сензори и монитор за напрежение за батерията.

Стъпка 13: Гладко оформена бедрена кост

Преди няколко дни вече направих нова бедрена кост, защото не бях напълно доволна от предишната. На първата снимка ще видите разликите. Старите имаха диаметър 21 мм в краищата, новите са с диаметър 1 инч. Направих дупки за мивка в бедрената кост с моята фреза с прост помощен инструмент, както можете да видите на следващите три снимки.

Преди да вкарате мивките в бедрената кост, има смисъл да пробиете всички отвори, в противен случай това може да стане трудно. Серво клаксонът се вписва много добре, следващата стъпка, която не е показана тук, е придаването на краищата на кръгла форма. За това използвах фреза с радиус 3 мм.

На последната снимка ще видите сравнение на старата и новата. Не знам какво мислите, но новата ми харесва много повече.

Стъпка 14: Последни стъпки

Ще завърша този урок сега, иначе ще се превърне в безкрайна история:-).

Във видеото ще видите кода на Феникс на KurtE, работещ с някои от моите модификации. Роботът не се движи перфектно, съжалявам за това, но евтините сервоустройства имат лошо качество. Поръчах някои други сервоустройства, току -що тествах две от тях с добри резултати и все още чакам доставката. Така че, съжалявам, не мога да ви покажа как роботът работи с новите сервомотори.

Изглед отзад: Токов датчик от 20 ампера, вляво от 10 k пота. Когато роботът ходи, той ще консумира лесно 5 ампера. Вдясно от 10 k пота ще видите OLED 128x64 пиксел, показващ информация за състоянието.

Изглед отпред: Прост ултразвуков сензор HC-SR04, който все още не е интегриран в SW.

Изглед от дясната страна: ускорител и жироскоп MPU6050 (6-ос).

Изглед отляво: Пиезо високоговорител.

Механичният дизайн вече е повече или по -малко направен, с изключение на сервомоторите. Така че следващите задачи ще бъдат интегриране на някои сензори в SW. За целта създадох акаунт в GitHub с използвания от мен софтуер, който е базиран на моментна снимка на Phoenix SW на KurtE.

OLED:

Моят GitHub: