BUGS obrazovni robot: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Tijekom posljednjih godinu dana dosta sam svog slobodnog vremena proveo dizajnirajući i učeći o Open Source 3D ispisivoj robotici pa kad sam vidio da je Instructables održao natjecanje u robotici, nije bilo šanse da ne mogu sudjelovati u njemu.

Htio sam da dizajn ovog robota bude što obrazovniji. Učitelji diljem svijeta s malo vještina dizajna i programiranja, koji imaju pristup 3D pisaču, mogu lako izraditi i koristiti robote u različitim učionicama.

Prethodno sam dizajnirao i objavio BORIS Biped (link ovdje) robota kojeg sam također dizajnirao u obrazovne svrhe, te sam odlučio koristiti istu elektroniku u BORIS -u kao i u BUGS -u kako bi bilo tko od vas koji se odlučio za izradu BUGS -a na vrlo mali dodatni troškovi također mogu izgraditi BORIS

Ovaj projekt već dugo imam na umu i konačno je vrijeme da ga podijelim.

Trebalo mi je oko 3 tjedna za projektiranje, izradu prototipova i dokumentiranje da se ovaj projekt završi.

Nadam se da ćete uživati i da vam je ovo uputstvo korisno

Koliko košta BUGS:

Sveukupno BUGS -ovi će vas koštati oko 90 USD za izradu baterija i punjača uključeni

Koje su značajke BUGS -a:

• Prije svega, želio sam da se BUGS istakne pa za razliku od mnogih drugih obrazovnih robota na kotačima BUGS hoda na 8 nogu pomoću Klann veze, to ima prednost smanjenja potrebnih servo servo servera po stranici i na taj način smanjuje troškove.
• BUGS je opremljen zglobnom kandžom koja je savršene veličine za hvatanje loptice za golf ili stolni tenis.
• Kako bih stvarno doveo obrazovne sposobnosti BUGS -a do krajnjih granica, odlučio sam mu dodati tonu dodatnih senzora kako bi doista mogao unaprijed ispuniti bilo koji zadatak iz robotike koji od njega zatražite, ove značajke uključuju:

- Red slijedi

- naslov digitalnog kompasa

- izbjegavanje prepreka

- Zvučni signal

- Ručno upravljanje s 3D tiskanim Arduino kontrolerom (veza ovdje)

Što su BUGS programirani za napraviti:

BUGS je programiran pomoću Arduina, postoje 3 unaprijed programirana arduino koda koja se mogu prenijeti u njegov mozak:

- Autonomni način praćenja linije u kojem BUGS može podići loptu, pratiti liniju i ispustiti loptu na kraju linije

- Automatski ogromni digitalni kompas i način izbjegavanja prepreka gdje se BUGOVI mogu držati fiksnog smjera i izbjegavati prepreke koje su postavljene ispred njega, a pritom zadržati isti kurs

- Ručni način rada u kojem se BUGS -ovima može ručno upravljati i izvršiti 2 gore navedena autonomna načina pritiskom na gumb

Pribor

Za ovu instrukciju trebat će vam:

ALATI:

Mali odvijač s križnom glavom

OPSKRBE ZA ROBOT:

3x originalni Tower Pro MG90S analogni servo od 180 stupnjeva (veza ovdje)

Iz Kine možete jeftino kupiti mnoge stvari, ali servomotori nisu jedan od njih! Nakon testiranja mnogih različitih tipova, posebno jeftinih krivotvorenih towerpro servo servera, otkrio sam da su jeftini krivotvoreni toliko nepouzdani i da se često pokvare dan nakon korištenja pa sam odlučio da bi pravi towerpro servo motori bili najbolji!

1x Sunfounder bežična servo upravljačka ploča (link ovdje)

Ne možete pronaći bolju prototipnu ploču od ove za bežično servo upravljanje. Ova ploča ima ugrađen 5V 3A pretvarač napajanja i 12 servo ulaznih pinova i pinova za bežični primopredajni modul nrf24L01 i Arduino NANO, sve u zgusnutom urednom pakiranju, tako da ne brinite više o neurednim kablovima posvuda!

• 1x Arduino NANO (link ovdje)
• 1x primopredajnički modul NRF24L01 (veza ovdje) (Ovo vam ne treba ako ne koristite kontroler)
• 1x Magnometar (digitalni kompas) QMC5883L GY-273 (veza ovdje)
• 1x ultrazvučni senzor HC-SR04 (link ovdje)
• 2x infracrveni infracrveni senzor za izbjegavanje prepreka (link ovdje)
• 1x pasivni zujalica (veza ovdje)
• 2x 18650 3,7 V Li -ion baterije (link ovdje)
• 1x držač baterije 18650 (link ovdje) (ove baterije vam omogućuju trčanje od 30 minuta, bolje će vam dati oko 2 sata rada)
• 1x LI ionski punjač baterija (link ovdje)
• 1x kratkospojni kablovi 120 kom dužine 10 cm (link ovdje)
• 1x vijci 2 mm x 8 mm pakiranje od 100 (link ovdje)

Sva elektronika može se pronaći i na Amazonu ako si ne možete priuštiti čekanje na isporuku, ali bit će malo skuplje.

UPRAVLJAČ:

Za ručno upravljanje ovim robotom trebat će vam 3D tiskani 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:

Potrebna minimalna građevinska platforma: D150 mm x Š150 mm x V100 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 BUGS -a za 3D ispis bez ikakvih pomoćnih materijala ili splavova za vrijeme ispisa.

Svi dijelovi dostupni su za preuzimanje na Pinshape -u (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 za BUGS je sljedeći:

• 1x GLAVNO TIJELO
• 1x VRHUNSKO TIJELO
• 2x BOČNO TIJELO
• 1x ARM
• 1x RUKA
• 1x RUKA
• 2x ARM PINS
• 1x PIN ZA RUKU
• 2x COGS
• 4x LINKAGE COG
• 4x KVADRATNA PIN VEZA
• 4x LINKAGE DRIVE
• 8x VANJSKI LINK
• 8x NOGA VEZE
• 8x LINKAGE TOP SMALL
• 8x DNO NA DALJEM MALO
• 8x KRUGLI PIN PIN L1
• 4x KRUGLI PIN PIN2
• 16x KRUGLI PIN PIN L3
• 8x KRUGLI PIN PIN L4
• 4x KRUZNI PIN PIN5 L5
• 4x VELIKA KRUŽNA KLIPA
• 36x KRUGLOVNE KLIPE
• 12x PRAVOKUTNIH KLIPA

Svaki dio može se tiskati grupno ili pojedinačno.

Za grupni ispis slijedite ove korake:

• Počnite ispisivanjem GROUP ARM FOREARM.stl ovi su dijelovi najteži za ispis i mogu zahtijevati rub kako bi se izbjeglo iskrivljavanje
• Nastavite s ispisivanjem ostalih dijelova. Da biste ispisali sve dijelove, sve što trebate učiniti je ispisati svaku pojedinačnu datoteku GROUP.stl i imat ćete kompletan skup dijelova. Svakako ispišite datoteku GROUP LINKAGES AND PINS.stl 4 puta

I evo ga otprilike dan i pol nakon ispisa trebali biste imati sve dijelove BUGS -a od plastike.

Korak 1 dovršen !!!

Korak 2: Instalirajte Arduino

BUGS za funkcioniranje koristi C ++ programiranje. Kako bismo učitavali programe u BUGS -ove, 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. Kliknite Kloniraj ili Preuzmi
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 (Robot Controller & Autonomous.ino ili Robot Autonomous Compass.ino ili Robot Autonomous Line follower.ino) (iz nekog razloga nisam uspio učitati kôd u Instructables, pošaljite mi poruku na seb.coddington@ gmail.com za kôd dok ne riješim problem)
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 (stari pokretač za pokretanje)
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.

I to je to, sada ste dovršili 2. korak !!!

Korak 3: Programiranje BUGOVA

Sada je vrijeme za učitavanje koda u BUGS -ov mozak 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.

I to je to za treći korak.

Korak 4: Sklapanje nogu BUGS -a

Svi sljedeći koraci prikazani su u gornjem videu Assembley.

Sklapanje zupčanika lijeve strane tijela

Potrebni elektronički dijelovi:

1x servo upravljač Fitech FS90R s kontinuiranom rotacijom

Potrebni plastični dijelovi:

• 1x Bočno tijelo
• 1x Zupčanik
• 2x Zupčanik za povezivanje
• 2x četverokutni pin pin
• 2x pogonski sklop
• 2x kvadratne isječke
• 4x Kružni pin L4

Vijci i servo trube potrebni:

• 2x dugi samorezni vijci
• 1x kratki vijci za servo trubu
• 1x servo truba s dvije ruke

Upute za montažu:

1. Umetnite FS90R Servo u bočno tijelo
2. Pričvrstite na mjesto s 2 dugačka samorezna vijka
3. Umetnite servo trubu u Cog
4. Umetnite zupčanik na servo
5. Učvrstite na mjestu s 1 kratkim vijkom za servo trupu
6. Gurnite kružne pinove L4 u zupčanike i pogone za povezivanje
7. Umetnite četvrtaste klinove za povezivanje u zupčanike za povezivanje (pazite da ih gurnete na pravi način)
8. Gurnite zupčanike za povezivanje u bočno tijelo, pazite da zupčanike postavite u međusobne zrcalne slike kao što je prikazano u gornjem videu o montaži
9. Gurnite pogon za povezivanje preko suprotne strane četvrtastog klina za povezivanje pazite da kružni zatiči L4 budu u suprotnim smjerovima
10. Pričvrstite iglu kvadratne spone s 2 kvadratne kopče

Sastavljanje zupčanika desne strane tijela

Postupite isto kao i kod zupčanika lijeve strane tijela

Sastavljanje nogu

Potrebni plastični dijelovi:

• 2x Vanjska spojka
• 2x Gornji dio veze mali
• 2x Donja spona Donja
• 2x Noga za povezivanje
• 2x kružna iglica L1
• 1x kružni zatik L2
• 4x Kružni pin L3
• 1x kružni zatik L5
• 1x veliki isječak
• 9x isječak kružni

Upute za montažu:

1. Gurnite kružnu iglu L5 u bočno tijelo
2. Osigurajte kružnu iglu L5 na mjestu pomoću velike kopče
3. Gurnite jedan od malih gornjih dijelova veze preko kružnog zatiča L2
4. Provucite kružni zatik L2 kroz bočno tijelo
5. Gurnite drugi mali gornji dio poluge preko kružnog zatiča L2
6. Osigurajte kružnim isječcima
7. Provucite oba dijela kružnog zatiča L1 kroz oba mala donja dijela spojke
8. Povucite male komade donjeg dijela veze preko kružnog zatiča L5
9. Gurnite oba vanjska dijela spojke preko kružnog zatiča L4 i kružnog zatiča L1 kao što je prikazano u gornjem videu o montaži
10. Učvrstite oba vanjska dijela veze sa po 2 kružne kopče
11. Provucite 2 kružne iglice L3 kroz oba gornja mala komada
12. Povucite obje veze nogu preko druge strane kružnog zatiča L3
13. Pričvrstite obje spone za noge pomoću 2 kružne kopče
14. Provucite posljednja 2 kružna zatiča L3 kroz spojnice 2 noge
15. Provucite drugi kraj kružnog zatiča L3 kroz vanjsku spojnicu
16. Osigurajte s 2 kružne kopče

Postupite isto s preostala tri ugla robota.

Korak 5: Sastavljanje BUGS -ove kandže

Svi sljedeći koraci prikazani su u gornjem videu Assembley.

Potrebni elektronički dijelovi:

3x originalni Towerpro MG90S servo

Potrebni plastični dijelovi:

• 1x gornje tijelo
• 1x ruka
• 1x podlaktica
• 1x Ruka
• 2x igle za ruke
• 1x ručna iglica

Potrebni vijci:

2x dugi samorezni vijci

Upute za montažu:

1. Umetnite jedan od zatiča za ruke u gornju rupu na tijelu
2. Umetnite jedan od servo pogona u gornje tijelo
3. Učvrstite servo pomoću 2 dugačka samorezna vijka
4. Umetnite drugu iglu za ruku u donju rupu podlaktice
5. Umetnite ručnu iglu u gornju (sa strane) rupu za podlakticu
6. Umetnite 2 preostala servomotora u podlakticu
7. Umetnite ruku preko servo servera i pribadače gornjeg dijela tijela (najšira strana) kako biste bili ispravni
8. Umetnite ruku preko servo servera i igle za podlakticu (najtanja strana) pazite da je ispravno postavite
9. Umetnite ruku preko drugog servo i igle podlaktice

Korak 6: Sklapanje BUGS -ove elektronike

Svi sljedeći koraci prikazani su u gornjem videu Assembley.

Potrebni elektronički dijelovi:

• 1x Arduino NANO
• 1x primopredajnik NRF24L01 (opcionalno)
• 1x servo štit
• 1x zujalica
• 1x ultrazvučni senzor
• 1x Magnometar (digitalni kompas)
• 2x IR senzori
• 1x držač baterije
• 2x 18650 baterija

Potrebni plastični dijelovi:

1x Glavno tijelo

Potrebni vijci:

9x dugi samorezni vijci

Upute za montažu:

1. Pričvrstite primopredajnik Arduino NANO i NRF24L01 na servo štit
2. Pričvrstite žice držača baterije na servo štit (provjerite polaritet)
3. Pričvrstite držač baterije na glavno tijelo s 2 vijka dijagonalno
4. Pričvrstite zujalicu na glavno tijelo s 1 vijkom
5. Pričvrstite servo štitnik na glavno tijelo s 2 vijka dijagonalno
6. Pričvrstite Magnometar (digitalni kompas) na glavno tijelo s 2 vijka
7. Učvrstite ultrazvučni senzor na mjesto na glavnom tijelu
8. Pričvrstite oba IR senzora na glavno tijelo sa po 1 vijka
9. Umetnite baterije u držač baterija

Korak 7: Sklapanje nogu i kandži BUGS -a na tijelo

Svi sljedeći koraci prikazani su u gornjem videu Assembley.

Potrebni plastični dijelovi:

• 2x sastavljene noge
• 1x Sastavljena kandža
• 1x sastavljeno glavno tijelo
• 8x kvadratnih isječaka

Upute za montažu:

1. Gurnite stranu sklopljene kandže u gornje četvrtaste rupe jedne od sklopljenih nogu
2. Gurnite stranu sklopljenog glavnog tijela u donje četvrtaste rupe na istoj sklopljenoj nozi
3. Učvrstite na mjestu s 4 kvadratne kopče
4. Prevucite preostalu sklopljenu nogu preko druge strane sklopljene kandže i sklopljenog tijela
5. Učvrstite na mjestu s 4 kvadratne kopče

Korak 8: Ožičenje BUGS -ove elektronike

Pomoću gornjeg dijagrama ožičenja odredite ožičenje

Pripremite potrebne kablove za spajanje ženski na ženski

• 5x crvena ili narančasta za pozitivnih 5V
• 5x smeđa ili crna za negativno tlo
• 1x plava za I/O iglu zujalice
• 2x zelena za dva izlaza za IR senzore
• 2x žuta za ultrazvučne igle za okidanje i odjek
• 2x ljubičasta za iglice SDA i SCL za magnometre (digitalni kompas)

Upute za ožičenje:

1. Uključite ručni servo u pin broj 1 na upravljačkoj ploči servo servera (pazite da veze budu ispravne)
2. Uključite servo podlakticu u pin broj 2 na upravljačkoj ploči servo servera (pazite da veze budu ispravne)
3. Uključite servo upravljač u pin broj 3 na upravljačkoj ploči servo servera (pazite da veze budu ispravne)
4. Uključite servo za lijeve noge u pin broj 4 na upravljačkoj ploči servo servera (pazite da veze budu ispravne)
5. Uključite servo desne noge u pin broj 5 na upravljačkoj ploči servo servera (pazite da veze budu ispravne)
6. Priključite plavi ženski ženski kratkospojnik na signalni pin broj 6 na servo upravljačkoj ploči
7. Priključite crveni ili narančasti ženski ženski kratkospojnik na VCC pin broj 6 na servo upravljačkoj ploči
8. Priključite smeđi ili crni ženski kratkospojnik na GND pin broj 6 na servo upravljačkoj ploči
9. Priključite 2 zelena ženska -ženska kratkospojnička kabela na signalne pinove broj 7 i 8 na upravljačkoj ploči servo uređaja
10. Priključite 2 crvena ili narančasta ženska spojna kabela na VCC pinove broj 7 i 8 na servo upravljačkoj ploči
11. Priključite 2 smeđa ili crna ženska spojna kabela na GND pinove broj 7 i 8 na servo upravljačkoj ploči
12. Priključite 2 žute žice ženskog na ženski kratkospojnik na signalne pinove broj 9 i 10 na upravljačkoj ploči servo upravljača
13. Priključite 1 crveni ili narančasti ženski kratkospojnik kabela na VCC pin broj 9 na servo upravljačkoj ploči
14. Priključite 1 smeđi ili crni ženski kratkospojnik kabela na GND pin broj 9 na servo upravljačkoj ploči
15. Priključite 2 ljubičaste žice kratkospojnika ženski u ženski na signalne pinove broj 11 i 12 na upravljačkoj ploči servo uređaja
16. Priključite 1 crveni ili narančasti ženski kratkospojnik kabela na VCC pin broj 10 na upravljačkoj ploči servo servera
17. Priključite 1 smeđi ili crni ženski kratkospojnik na GND pin 10 na servo upravljačkoj ploči
18. Priključite kabel kratkospojnika Blue female to female na pin 6 u I/O pin na zujalici
19. Priključite crveni ili narančasti ženski kratkospojnik na pin 6 na VCC pin na zujalici
20. Priključite smeđi ili crni ženski kratkospojnik na pin 6 na GND pin na zujalici
21. Priključite zeleni ženski kratkospojnik na pin 7 na OUT pin na lijevom IC senzoru
22. Priključite crveni ili narančasti ženski kratkospojnik na pin 7 na VCC pin na lijevom IC senzoru
23. Spojite smeđi ili crni ženski kratkospojnik na pin 7 na GND pin na lijevom IC senzoru
24. Priključite zeleni ženski ženski kratkospojnik na pin 8 u OUT pin na desnom IC senzoru
25. Priključite crveni ili narančasti ženski kratkospojnik na pin 8 na VCC pin na desnom IC senzoru
26. Spojite smeđi ili crni ženski kratkospojnik na pin 8 na GND pin na desnom IR senzoru
27. Priključite žuti ženski ženski kratkospojnik na iglici 9 u iglu Trig na ultrazvučnom senzoru
28. Priključite žuti ženski ženski kratkospojnik na pin 10 na Echo pin na ultrazvučnom senzoru
29. Priključite crveni ili narančasti ženski kratkospojnik na pin 9 na VCC pin na ultrazvučnom senzoru
30. Priključite smeđi ili crni ženski kratkospojnik na pin 9 na GND pin na ultrazvučnom senzoru
31. Priključite ljubičasti ženski ženski kratkospojnik na iglici 11 u SDA pin na Magnometru
32. Priključite ljubičasti ženski ženski kratkospojnik na pin 12 na SCL pin na Magnometru
33. Priključite crveni ili narančasti ženski kratkospojnik na pin 10 na VCC pin na Magnometru
34. Priključite smeđi ili crni ženski kratkospojnik na pin 10 na GND pin na Magnometru

Korak 9: Kalibriranje servo pogona kandži BUGS -a

Svi sljedeći koraci prikazani su u gornjem videu Assembley.

Vijci i servo trube potrebni:

• 3x servo trube s jednom rukom
• 3x kratki vijci za servo trube

Upute za montažu:

1. Uključite robota na 5 sekundi dok servo upravljači ne dosegnu svoj početni položaj, a zatim isključite robota
2. Ruku postavite pod kutom od 90 stupnjeva u odnosu na tijelo
3. Umetnite servo trup ruke/tijela
4. Učvrstite na mjesto kratkim vijkom za servo trupu
5. Podlakticu postavite pod kutom od 90 stupnjeva u odnosu na ruku
6. Umetnite servo trubu podlaktice/ruke
7. Učvrstite na mjesto kratkim vijkom za servo trupu
8. Postavite ruku u zatvoreni položaj
9. Umetnite servo trubu ruke/podlaktice
10. Učvrstite na mjesto kratkim vijkom za servo trupu

Korak 10: Kalibriranje IC senzora za praćenje linije

Da bi infracrveni senzori mogli otkriti crnu liniju, morate namjestiti vijak za potenciometar na svakom infracrvenom senzoru tako da 2 crvene LED diode budu uključene kada je senzor blizu bijele površine i da samo jedna crvena LED svijetli kada je senzor uključen blizu crne površine.

Korak 11: Korištenje BUGS -ova

Korištenje BUGS -ova u linijskom sljedećem načinu rada:

• Postavite robota na pod na početku reda
• Postavite lopticu za golf 3 cm ispred robota
• Uključite robota i gledajte ga kako odlazi !!!

Korištenje BUGS -ova u načinu rada za kompas i izbjegavanje prepreka:

• Postavite robota u smjeru u kojem želite da ide
• Uključite robota i gledajte ga kako odlazi

Korištenje BUGS -a s kontrolerom:

• Pomjerite joystick za pomicanje robota
• Pomoću gumba Gore otvorite i zatvorite Kandžu
• Gumbom za dolje podignite ruku gore -dolje
• Pomoću tipke Lijevo aktivirajte kompas i način izbjegavanja prepreka
• Držite gumb Lijevo da biste deaktivirali način izbjegavanja prepreka kompasom
• Desnom tipkom aktivirajte način slijeđenja linije
• Držite desni gumb da biste deaktivirali način slijeđenja linije

Druga nagrada na natjecanju iz robotike