GorillaBot 3D tiskani Arduino autonomni sprint četveronožni robot: 9 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Svake godine u Toulouseu (Francuska) održava se Toulouse Robot Race #TRR2021

Utrka se sastoji od autonomnog sprinta od 10 metara za dvonožne i četveronožne robote.

Trenutni rekord koji skupim za četveronošce je 42 sekunde za sprint na 10 metara.

Pa sam s tim na umu morao smisliti plan dizajniranja robota za koji sam mislio da bi to mogao pobijediti kako bih postao novi vladajući prvak !!!

Tražeći inspiraciju od kolege člana instructablesa "jegatheesan.soundarapandian" i prošlogodišnjeg pobjednika utrke robota u Toulouseu "Oracid 1" koji oboje vole dizajnirati i dijeliti upute o tome kako izgraditi četveronoške. Počeo sam u osnovi kopirati tamošnji dizajn i učiniti ga većim!

Dizajn se temelji na mehanizmu povezivanja s pet šipki za svaku nogu 2 servo pogona za svaku nogu za ukupno 8 servo pogona.

Pravila kažu da osim startnog signala cijelu utrku mora robot izvesti samostalno pa sam morao smisliti sustav male težine kako bi robot ostao na stazi, u ovom slučaju koristio sam magnetometar QMC5883L (digitalni kompas) pa mogao bi ostati vjeran svojoj orijentaciji, HC-SR04 ultrazvučni senzor u slučaju da robot stvarno zabrlja i počne udarati u zid pod kutom od 90 stupnjeva, a ja sam samo koristio brojač koraka u kodu da mu kažem koliko koraka treba napraviti za 10 metara.

U slučaju da ste zainteresirani za izradu ovog robota, ne brinite, ovaj majmun ima sve promišljeno!

100% besplatno tijelo za 3D ispis bez podrške:

Sve osim elektronike i vijaka za pričvršćivanje elektronike može se ispisivati u 3D tehnici, jedino se koriste isti mali križni vijci, sve što vam je potrebno je mali odvijač s križnom glavom za sastavljanje robota

Jednostavna plug and play elektronika:

nije potrebno složeno lemljenje

Razumno vrijeme ispisa:

Možda izgleda velik i impozantan, ali ispisuje samo 15 sati (u redu dugo za neke: D)

Razumni zahtjevi za volumen gradnje:

Može se ispisivati na relativno malom pisaču koji zahtijeva volumen izrade samo L: 150 mm x Š: 150 mm x V: 25 mm

Ukupni troškovi robota:

Sam robot košta oko 75 USD, uključujući i izradu punjača

3D tiskani kontroler (izborno) potreban je ako želite iste postavke kao i ja.

UPOZORENJE:

Napajanje od 5V 3A koje sam koristio nije najbolje rješenje jer za hod ovog robota svih 8 servo pogona mora raditi istodobno i stoga crpe dosta struje, ne brinite se nisam zapalio robota ili bilo što drugo ali očekujte da će se tranzistor jako zagrijati, ne bih preporučio korištenje robota dulje od 2 minute, ostavljajući ga da se ohladi između ciklusa kako bi se izbjegla neželjena oštećenja servo štita.

Ako netko od vas ima rješenje za ovaj problem, vaš bi doprinos bio jako zahvalan!

Pribor

OPSKRBE ZA ROBOT:

• 8x Tower Pro MG90S analogni servo od 180 stupnjeva (Aliexpress/Amazon)
• 1x Sunfounder bežična servo upravljačka ploča (trgovina Sunfounder/ RobotShop)
• 1x Arduino NANO (Aliexpress/Amazon)
• 1x primopredajnički modul NRF24L01 (ovo vam ne treba ako ne koristite kontroler) (Aliexpress/Amazon)
• 1x magnetometar (digitalni kompas) QMC5883L GY-273 (Aliexpress/Amazon)
• 1x ultrazvučni senzor HC-SR04 (Aliexpress/Amazon)
• 2x 18650 3,7 V Li-ion baterije (Aliexpress/Amazon)
• 1x dvostruki držač baterije 18650 s prekidačem za uključivanje i isključivanje (Aliexpress/Amazon)
• 1x 18650 Li-ion punjač baterija (Aliexpress/Amazon)
• 4x dupont prespojni kabeli za žene i žene duljine 10 cm (Aliexpress/Amazon)
• 4x dupont kratkospojni kabeli za žene i žene duljine 20 cm (Aliexpress/Amazon)
• 10x vijci 2 mm x 8 mm (isto kao i vijci u pakiranju servo uređaja) (Aliexpress/Amazon)

UPRAVLJAČ:

Za ručno upravljanje ovim robotom trebat će vam 3D ispisani Arduino kontroler (veza ovdje)

Robot također može biti čisto autonoman pa kontroler nije obavezan.

PLASTIKA:

Dijelovi se mogu ispisati u PLA ili PETG ili ABS -u.

!! Imajte na umu da je 500 g kalema više nego dovoljno za ispis 1 robota !!

3D PISAK:

Minimalna potrebna platforma za izgradnju: D150 mm x Š150 mm x V25 mm

Svaki 3d pisač će poslužiti. Osobno sam ispisao dijelove na Creality Ender 3, jeftinom 3D pisaču ispod 200 USD. Ispisi su ispali savršeno.

Korak 1: 3D ispis dijelova

Dakle, došlo je vrijeme za ispis … Da!

Pažljivo sam dizajnirao sve dijelove za 3D ispis bez ikakvih pomoćnih materijala tijekom ispisa.

Svi dijelovi su dostupni za preuzimanje na thingiverse (link ovdje)

Svi su dijelovi testirani ispisani na Creality Ender 3

• Materijal: PETG
• Visina sloja: 0,3 mm
• Ispuna: 15%
• Promjer mlaznice: 0,4 mm

Popis dijelova je sljedeći:

• 1x BAZNA ELEKTRONIKA
• 1x BAZA NAZAD
• 1x OSNOVNA PREDNJA LICA
• 8x KRUGLI PIN PIN1
• 4x KRUGLI PIN PIN2
• 4x KRUGLI PIN PIN L3
• 4x KRUGLI PIN PIN L4
• 8x BEDALNI SERVO
• 8x BADA
• 8x TELA EXT
• 8x INT
• 8x STOPALA
• 4x KVADRATNA KLIPA
• 44x KRUŽNA KLIPA

Datoteke su dostupne kao pojedinačni dijelovi i dijelovi grupe.

Za brzi ispis jednostavno ispišite svaku datoteku GROUP.stl jednom.

Korak 2: Sklapanje GorillaBot -ovog tijela

Sve upute za montažu prikazane su u gornjem videu o montaži:

1. Postavite KRUGLI PIN PIN L1 u otvor prednjeg lijevog servo držača BASE FRONT
2. Provucite kabel jednog od servomotora MG90S kroz utor u prednjem lijevom držaču servo servera BASE FRONT
3. Umetnite servo MG90S na mjesto
4. Pričvrstite servo MG90S na mjesto s 2 vijka (nemojte ih previše zatezati jer to može oštetiti BAZU)
5. Ponovite isti postupak za BASE FRONT stražnje lijeve, prednje desne i stražnje desne servo držače
6. Ponovite isti postupak za BASE BACK prednje lijeve, stražnje lijeve, prednje desne i stražnje desne servo držače
7. Pričvrstite držač baterije na BASE ELECTRONICS pomoću 2 vijka dijagonalno ili 4 vijka
8. Pričvrstite bežičnu servo upravljačku ploču na BASE ELECTRONICS s 2 vijka dijagonalno ili 4 vijka
9. Pričvrstite primopredajnik Arduino nano i NRF24L01 na bežičnu servo upravljačku ploču
10. Gurnite BASE FRONT na BASE ELECTRONICS kroz 2 pravokutna USB priključka okrenuta prema natrag
11. Učvrstite na mjestu s 2 KVADRATNE Štipaljke
12. Gurnite BASE BACK na BASE ELECTRONICS kroz USB priključak s 2 kvadratne rupe okrenut prema natrag
13. Učvrstite na mjestu s 2 KVADRATNE Štipaljke
14. Pričvrstite magnetometar na PREDNJU OSNOVU pomoću 2 vijka
15. Pričvrstite ultrazvučni senzor na PREDNJU BAZU
16. Vodite servo kabele prema upravljačkoj ploči za bežični servo kako je prikazano

Korak 3: Uključite elektroniku

Sve veze su prikazane na gornjoj slici:

1. Priključite 4 dupont kabela od 20 cm u bežične servo upravljačke ploče Ultrazvučne pinove
2. Drugi kraj 4 kabela priključite u ultrazvučni senzor (provjerite jesu li ispravni)
3. Priključite 4 dupont kabela od 10 cm u iglice magnetometra bežičnih servo upravljačkih ploča
4. Priključite drugi kraj 4 kabela u magnetometar (provjerite jesu li ispravni)
5. Priključite sve servosisteme na njihove namjenske pinove na bežičnoj servo upravljačkoj ploči
6. Pričvrstite žice VIN i GND baterije na bežičnu servo upravljačku ploču kako biste osigurali ispravan polaritet

Korak 4: Sklapanje GorillaBot -ovih nogu

Svi koraci montaže prikazani su u gornjem videu montaže:

1. Prevucite 1 STOPALU preko 1 KRUGLOG PIN -a L4
2. Gurnite deblji kraj 1 TELETNOG IZVODA preko KRUGLOG PIN -a L4 tako da strana koja viri okrenuta od stopala
3. Povucite 2 CALF INT preko KRUGLOG PIN -a L4
4. Gurnite deblji kraj 1 TELETNOG IZVODA preko KRUGLOG PIN -a L4 tako da strana koja viri gleda prema stopalu
5. Prevucite 1 NOGU preko KRUGLOG PIN -a L4
6. Učvrstite na mjestu s 3 KRUGLICE
7. Gurnite 1 KRUGLI PIN PIN L3 kroz 1 sastavljenog CALF EXT
8. Gurnite 1 THIGH SERVO preko KRUGLOG PIN -a L3 tako da strana koja viri gleda prema CALF EXT
9. Povucite 1 BAGOM preko KRUGLOG PIN -a L3
10. Provucite KRUGLI PIN PIN L3 kroz drugi sklopljeni DODATAK ZA TELE
11. Učvrstite na mjestu s 3 KRUGLICE
12. Povucite 1 THIGH SERVO preko 1 KRUGLOG PIN -a L2 sa stranom koja viri prema glavi KRUGLOG PIN -a L2
13. Provucite KRUGLI PIN PIN2 kroz oba sklopljena utora za tele
14. Provucite 1 DESNO kroz KRUGLI PIN PIN2
15. Učvrstite na mjestu s 3 KRUGLICE
16. Ponovite sve postupke za preostale 3 noge, imajte na umu da će se, kad su noge sastavljene na robota, glave igle okrenute prema van, a IZLAZI ZA TELE su ispred CALF INTS -a, pa će sklop biti identičan sprijeda prema natrag, ali simetričan slijeva nadesno.

Korak 5: Instalirajte Arduino

GorillaBot koristi C ++ programiranje kako bi funkcionirao. Kako bismo učitali programe na GorillaBot, koristit ćemo Arduino IDE zajedno s nekoliko drugih knjižnica koje je potrebno instalirati u Arduino IDE.

Instalirajte Arduino IDE na svoje računalo: Arduino IDE (veza ovdje)

Da biste instalirali knjižnice u Arduino IDE, morate učiniti sve sa svim knjižnicama na donjim vezama

1. Kliknite na donje veze (ovo će vas odvesti na stranicu biblioteka GitHub)
2. Pritisnite zeleni gumb na kojem piše Code
3. Kliknite Preuzmi ZIP (preuzimanje bi trebalo započeti u vašem web pregledniku)
4. Otvorite mapu preuzete knjižnice
5. Raspakirajte mapu preuzete biblioteke
6. Kopirajte raspakiranu mapu knjižnice
7. Mapu nezapakirane biblioteke zalijepite u mapu knjižnice Arduino (C: / Documents / Arduino / libraries)

Knjižnice:

• Knjižnica Varspeedservo (veza ovdje)
• Knjižnica QMC5883L (veza ovdje)
• Knjižnica RF24 (veza ovdje)

I evo ga, trebali biste biti spremni za rad. Kako biste bili sigurni da ste ispravno postavili Arduino IDE, slijedite ove korake

1. U nastavku preuzmite željeni Arduino kôd (GorillaBot kontroler i Autonomous.ino)
2. Otvorite ga u Arduino IDE -u
3. Odaberite Alati:
4. Odaberite ploču:
5. Odaberite Arduino Nano
6. Odaberite Alati:
7. Odaberite procesor:
8. Odaberite ATmega328p ili ATmega328p (stari bootloader) ovisno o tome koji ste Arduino nano kupili
9. Pritisnite gumb Potvrdi (gumb Označi) u lijevom gornjem kutu Arduino IDE -a

Ako sve prođe dobro, pri dnu biste trebali dobiti poruku koja kaže Gotovo sastavljanje.

Korak 6: Prijenos koda

Sada je vrijeme za učitavanje koda u mozak GorillaBot -a, Arduino Nano.

1. Priključite Arduino Nano na računalo putem USB kabela
2. Pritisnite gumb za prijenos (gumb sa strelicom udesno)

Ako sve prođe dobro, pri dnu biste trebali dobiti poruku koja kaže Gotovo učitavanje.

Korak 7: Kalibriranje servomotora

Da bismo pravilno sastavili noge, moramo servo pogone postaviti u početni položaj.

1. Umetnite 2 litij-ionske baterije u držač baterija
2. Uključite robota i pričekajte 5 sekundi da servomotori dođu u svoj početni položaj
3. Isključite robota

Korak 8: Sastavljanje nogu uz tijelo

Spajanje nogu na servo pogone prilično je jednostavno. Sjetite se da se CALF EXT mora postaviti ispred CALF INT -a tijekom montažnih glava okrenutih prema van.

1. Gurnite THIGH na strani CALF EXT jedne od nogu preko KRUGLOG PIN -a L1 na prednjem prednjem lijevom servo držaču
2. Učvrstite na mjestu s 1 KRUGLOM
3. Gurnite THIGH SERVO na strani CALF EXT iste noge preko servo glave na prednjem prednjem lijevom servo držaču (Pazite da THIGH SERVO bude pod kutom od 90 stupnjeva prema tijelu)
4. Učvrstite THIGH SERVO na mjestu pod kutom od 90 stupnjeva u odnosu na tijelo pomoću jednoručne servo trube i malog servo vijka
5. Ponovite isti postupak za prednji stražnji lijevi servo držač s preostalim THIGH i THIGH SERVO -om te noge
6. Ponovite sve prethodne postupke za preostale 3 noge

Korak 9: Spremni za utrku !

Znači to je to što biste trebali biti spremni za polazak !!!

Ručni mod:

• Uključite robota i upravljački sklop te provjerite hoda li robot ispravno koristeći gore -dolje lijevo i desno smjer upravljačke palice.
• Pritisnite gumb za dolje i robot bi trebao otplesati

Ako sve radi dobro, servo su dobro kalibrirani i sada možete isprobati autonomni način rada.

Autonomni način rada

Autonomni način sprinta koristi magnetometar za održavanje robota u stalnom smjeru 2,5 metra. Pomoću kontrolera možete programirati željeni položaj i željeni kut korekcije

1. Uključite robota i kontroler
2. Pomaknite robota u svim smjerovima kako biste kalibrirali magnetometar na 5 sekundi
3. Postavite robota na tlo u željeni položaj u koji želite da uđe
4. Pritisnite gumb za gore da biste zapamtili taj naslov
5. Okrenite robota 30-45 stupnjeva lijevo od željenog smjera
6. Pritisnite lijevi gumb da biste zapamtili taj položaj
7. Okrenite robota 30-45 stupnjeva desno od željenog smjera
8. Pritisnite desnu tipku da biste zapamtili taj položaj
9. Vratite robota u željeni smjer
10. Pritisnite tipku upravljačke tipke za pokretanje robota

Robot će trčati u stalnom smjeru 2,5 metra, a zatim prestati sjediti i plesati pobjedu.

Moj robot uspio je odraditi 2,5 metra u 7,5 sekundi.

Što mi daje teoretsko vrijeme od 10 metara u 30 sekundi, što će, nadam se, biti dovoljno da se dobro provedem na utrci robota u Toulouseu

Poželi mi sreću, a za vas koji se odlučite za izradu ovog robota volio bih čuti vaše povratne informacije i potencijalna poboljšanja za koja mislite da bi se mogla napraviti !!!

Drugoplasirani na natjecanju Roboti