Heksapod: 14 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Zanima me nekoliko godina da se igram i stvaram robote, a Zenta me jako inspirirala, ovdje ćete pronaći njegov Youtube kanal https://www.youtube.com/channel/UCmCZ-oLEnCgmBs_T i njegovu web stranicu

Na internetu možete pronaći mnogo setova mnogih različitih dobavljača, ali oni su vrlo skupi, do 1.500 USD+ za šesteronožni nosač od 4 DoF, a setovi iz Kine nemaju dobru kvalitetu. Odlučio sam stvarati u heksapodu na svoj način. Nadahnut Zentinim heksapodom Phoenix, pronaći ćete ga na njegovom Youtube kanalu (i komplet koji možete pronaći na https://www.lynxmotion.com/c-117-phoenix.aspx, počeo sam stvarati vlastiti od nule.

Za kreiranje ako sam postavio sljedeće ciljeve/zahtjeve:

1.) Zabavite se i naučite nove stvari.

2.) Dizajn vođen troškovima (dovraga, moja me tvrtka potpuno razmazila)

3.) Dijelovi izrađeni od slojevitog drva (jer je većini ljudi, a i meni lakše, rezati drvo)

4.) Korištenje besplatnih dostupnih alata (softvera)

Dakle, ono što sam do sada koristio?

a) SketchUp, za mehanički dizajn.

b) Bukovo drvo od 4 mm i 6 mm (1/4 ).

c) Arduino Uno, Mega, IDE.

d) Standardni digitalni servo uređaji (na Amazonu po povoljnoj cijeni).

e) Dosuki i Bandsaw, stroj za bušenje, brusni papir i turpija.

Korak 1: Konstrukcija nogu i servo nosača

Prvo sam istraživao na internetu kako bih saznao kako napraviti robota, ali nisam bio baš uspješan u pronalaženju dobrih informacija o tome kako napraviti mehanički dizajn. Pa sam se puno mučio i konačno sam odlučio koristiti SketchUp.

Nakon nekoliko sati učenja radeći sa SketchUpom, završio sam sa svojim prvim dizajnom nogu. Femur je optimiziran prema veličini servo truba koje koristim. Kako sam shvatio, čini se da je original promjera oko 1 , ali moje servo trube imaju 21 mm.

Učiniti ispis s odgovarajućom ljestvicom nije ispravno funkcionirao sa SketchUpom na mom računalu, pa sam ga spremio kao PDF, napravio ispis sa 100%, napravio neko mjerenje i na kraju ponovno ispisao s odgovarajućim faktorom skaliranja.

Za prvi pokušaj stvarao sam samo umjetnost za dvije noge. Za to sam složio dvije ploče, zalijepio (za tapete) ispis na nju i izrezao dijelove modelom zanatske pile.

Korišteni materijal: drvo od bukovog drveta 6 mm (1/2 )

Poslije sam napravio neke eksperimente, koje nisam dokumentirao i napravio neke optimizacije. Kao što vidite, tibija je malo prevelika, kao i bedrena kost.

Za montažu servo trupa kroz bedrenu kost potrebno je odrezati 2 mm materijala. To se može učiniti na različite načine. S glodalicom ili s Forstnerovom bušilicom. Forstner je bio promjera samo 200 mm, pa sam morao nakon rata ručno obaviti dlijeto.

Korak 2: Optimiziranje femura i tibije

Malo sam promijenio dizajn.

1.) Tibija sada bolje pristaje servo -u koji koristim.

2.) Bedrena kost je sada nešto manja (oko 3 od osi do osi) i odgovara servo rogovima (promjera 21 mm).

Koristio sam 6 ploča od 6 mm sloja drveta i zalijepio ih dvostranom trakom. Ako ovo nije dovoljno čvrsto, možete izbušiti rupu kroz sve ploče i pričvrstiti ih vijkom. tada se dijelovi odjednom izrezuju tračnom pilom. Ako ste dovoljno čvrsti, možete upotrijebiti i slagalicu:-)

Korak 3: Dizajniranje servo nosača

Sada je vrijeme za dizajn servo nosača. Ovo je snažno dizajnirano u odnosu na rabljeni servo koji sam koristio. Svi su dijelovi izrađeni od bukovog drveta debljine 6 mm, pogledajte sljedeći korak.

Korak 4: Rezanje i sastavljanje servo nosača

Ponovno sam izrezao šest dijelova istovremeno na tračnoj pili. Metoda je ista kao i prije.

1.) Dvostranom trakom za lijepljenje ploča.

2.) Vijci za veću stabilnost tijekom rezanja (ovdje nije prikazano).

Zatim sam upotrijebio neki model zanatskog ljepila da ih zalijepim i dva vijka SPAX (još nije primijenjen na fotografiji).

U usporedbi s originalnim šesteronožcem, još ne koristim kuglične ležajeve, umjesto toga kasnije koristim samo vijke od 3 mm, podloške i samo pričvršćene matice za sastavljanje nogu s tijelom/šasijom.

Korak 5: Sklapanje nogu i testiranje

Na prve dvije slike vidite prvu verziju noge. Zatim vidite usporedbu starih i novih dijelova te usporedbu novih dijelova (verzija dva) s originalom (fotografija u pozadini).

Konačno ćete napraviti prvi test kretanja.

Korak 6: Konstrukcija i sastavljanje tijela

Tijelo koje sam pokušao rekonstruirati prema fotografijama. Kao referencu koristio sam servo trubu, za koju sam pretpostavio da ima promjer 1 ". Dakle, prednja strana postaje širine 4,5", a srednja 6,5 ". Za duljinu sam pretpostavila 7". Kasnije sam kupio originalni body body i usporedio ga. Približavao sam se izvorniku. Na kraju sam napravio treću verziju, koja je 1: 1 kopija originala.

Prvi body body koji sam napravio od drveta od sloja 6 mm, ovdje vidite drugu verziju od drveta od sloja od 4 mm, za koji sam otkrio da je dovoljno čvrst i čvrst. Za razliku od izvornog kompleta, servo trubu sam montirao na vrh, odn. kroz materijal (to možete vidjeti i s bedrenom kosti). Razlog je taj što nisam raspoložen za kupnju skupih aluminijskih truba, već umjesto toga želim koristiti već isporučene plastične trube. Drugi je razlog to što sam sve bliže servo pogonu, pa su sile promicanja manje. Time je veza stabilnija.

Usput, ponekad je dobro imati Ganesha na brodu. Hvala mojoj prijateljici Tejas:-)

Korak 7: Prva ispitivanja elektronike

Sve su umjetnosti sada spojene. U redu, znam da ne izgleda baš lijepo, ali zapravo puno eksperimentiram. U videu možete vidjeti neke jednostavne unaprijed definirane sekvence, zapravo nema implementirane inverzne kinematike. Unaprijed definirani hod ne radi ispravno jer je dizajniran za 2 DoF.

U ovom primjeru koristim servo upravljač SSC-32U iz Lynxmotion-a, naći ćete ga ovdje:

Prije nekoliko dana koristio sam i drugi PWM kontroler (Adafruit 16-kanalni PWM kontroler, https://www.adafruit.com/product/815), ali SCC zapravo ima neke lijepe značajke, poput usporavanja servomotora.

Dakle, to je već do sada. Zatim moram saznati kako funkcionirati inverzna kinematika (IK), možda ću programirati jednostavan hod poput unaprijed definiranog u SSC kontroleru. Ovdje sam već našao primjer za upotrebu spreman https://github.com/KurtE/Arduino_Phoenix_Parts, ali još ga nisam pokrenuo. Nemam pojma zašto, ali radim na tome.

Dakle, evo kratkog ToDo popisa.

1.) Programirajte jednostavan hod poput ugrađivanja u SSC.

2.) Programirajte klasu/omot PS3 kontrolera za Arduino Phoenix.

3.) Nabavite kod od KurtE pokrenut ili napišite svoj vlastiti kod.

Servo servise koje koristim pronašao sam na Amazonu https://www.amazon.de/dp/B01N68G6UH/ref=pe_3044161_189395811_TE_dp_1. Cijena je prilično dobra, ali kvaliteta bi mogla biti puno bolja.

Korak 8: Prvi jednostavan test hoda

Kao što sam spomenuo u posljednjem koraku, pokušao sam programirati vlastiti slijed hoda. Ovo je vrlo jednostavna, poput mehaničke igračke, i nije optimizirana za tijelo koje ovdje koristim. Jednostavno ravno tijelo bilo bi mnogo bolje.

Dakle, želim vam puno zabave. Moram sada naučiti IK;-)

Napomene: Kad pažljivo promatrate noge, vidjet ćete da se neki servo uređaji čudno ponašaju. Ono što želim reći je da se ne kreću uvijek glatko, možda ih moram zamijeniti drugim servo pogonima.

Korak 9: Prenos PS3 kontrolera

Jutros sam radio na pisanju omota za Phoenixov kod. Za to mi je trebalo nekoliko sati, oko 2-3. kôd nije konačno ispravljen i dodao sam neke dodatne pogreške u konzolu. Za sada radi:-)

Ali usput, kad sam izvodio Phoenix kod, izgleda da su svi servo pogoni obrnuti (suprotan smjer).

Kada želite sami isprobati, potreban vam je kôd iz KurtE -a kao osnova https://github.com/KurtE/Arduino_Phoenix_Parts. Slijedite upute za instaliranje koda. Kopirajte mapu Phoenix_Input_PS u mapu Arduino knjižnice (obično podmapu vaše mape skica), a mapu Phoenix_PS3_SSC32 u mapu sa skicama.

Podaci: Ako nemate iskustva s Arduinom i alatima i imate problema, obratite se zajednici Arduino (www.arduino.cc). Ako imate problema s Phoenix kodom iz KurtE -a, kontaktirajte ga. Hvala.

Upozorenje: Po mom mišljenju razumijevanje koda nije ništa za početnike, pa morate biti dobro upoznati sa C/C ++, programiranjem i algoritmom. Kod također ima puno uvjetno prevedenog koda, kontroliranog #defines, što ga čini vrlo teškim za čitanje i razumijevanje.

Popis hardvera:

• Arduino Mega 2560
• USB host štit (za Arduino)
• PS3 kontroler
• LynxMotion SSC-32U servo upravljač
• Baterija 6 V (molimo vas da pročitate sve zahtjeve za svoj HW, inače ga možete oštetiti)
• Arduino IDE
• Neki USB kabeli, prekidači i drugi sitni dijelovi po potrebi.

Ako volite PS2 kontroler, na internetu ćete pronaći mnogo informacija o tome kako se povezati s Arduinom.

Zato, molim vas, budite strpljivi. Ažurirat ću ovaj korak kad softver ispravno radi.

Korak 10: Prvi IK test

Našao sam drugi port Phoenix koda koji radi puno bolje (https://github.com/davidhend/Hexapod), možda imam problema s konfiguracijom s drugim kodom. Čini se da je kôd pomalo pogrešan i hod ne izgleda baš glatko, ali za mene je ovo veliki korak naprijed.

Molimo razmislite, kôd je zapravo eksperimentalni. Moram mnogo očistiti i ispraviti, a sljedećih dana objavit ću ažuriranje. PS3 port temelji se na već objavljenom PS3 priključku, a ja sam odbacio datoteke PS2 i XBee.

Korak 11: Drugi IK test

Rješenje je bilo tako jednostavno. Morao sam ispraviti neke konfiguracijske vrijednosti i obrnuti sve servo kutove. Sad radi:-)

Korak 12: Tibija i Coxa EV3

Nisam mogao odoljeti pa sam napravio nove tibije i coxa (servo nosači). Ovo je sada treća verzija koju sam napravio. Nove su okruglijeg oblika i imaju organskiji/bionički izgled.

Dakle, stvarni status je. Heksapod radi, ali ipak ima problema s nekoliko stvari.

1.) Nisam saznao zašto BT ima kašnjenje od 2..3 sekunde.

2.) Kvaliteta servo servera je loša.

Stvari za napraviti:

* Ožičenje servo motora mora se poboljšati.

* Treba vam dobar držač baterije.

* Morate pronaći način za montiranje elektronike.

* Ponovno kalibrirajte servomotore.

* Dodavanje senzora i monitora napona za bateriju.

Korak 13: Glatko oblikovana bedrena kost

Prije nekoliko dana već sam napravio novu femuru jer nisam bio u potpunosti zadovoljan prethodnom. Na prvoj slici vidjet ćete razlike. Stari su na rubovima imali promjer 21 mm, novi promjer 1 inč. Svojom glodalicom napravio sam rupe za umivaonik u bedrenoj kosti jednostavnim alatom za pomoć, kao što možete vidjeti na sljedeće tri slike.

Prije uranjanja u butnu kost ima smisla izbušiti sve rupe, jer u protivnom može postati teško. Servo truba jako dobro pristaje, sljedeći korak, koji ovdje nije prikazan, daje rubovima okrugli oblik. Za to sam koristio glodalicu promjera 3 mm.

Na posljednjoj slici vidjet ćete usporedbu stare i nove. Ne znam što mislite, ali novi mi se više sviđa.

Korak 14: Završni koraci

Sad ću završiti ovaj vodič, inače će to postati priča bez kraja:-).

U videu ćete vidjeti Phoenixov kod KurtE koji radi s nekim mojim izmjenama. Robot se ne kreće savršeno, žao mi je zbog toga, ali jeftini servo motori su loše kvalitete. Naručio sam neke druge servomotore, upravo sam testirao dva s dobrim rezultatima i još čekam na isporuku. Žao mi je što vam ne mogu pokazati kako robot radi s novim servo pogonima.

Pogled straga: Senzor struje od 20 ampera, lijevo od lonca od 10 k. Kada robot hoda, lako će potrošiti 5 ampera. Desno od lonca od 10 k vidjet ćete OLED 128x64 piksela koji prikazuje neke podatke o statusu.

Pogled sprijeda: Jednostavan ultrazvučni senzor HC-SR04, još nije integriran u SW.

Pogled s desne strane: MPU6050 akcelerator i žiroskop (6 osi).

Pogled s lijeve strane: Piezo zvučnik.

Strojarski dizajn sada je manje -više dovršen, osim servomotora. Dakle, sljedeći zadaci bit će integriranje nekih senzora u SW. Za ovo sam stvorio GitHub račun sa softverom koji koristim, a koji se temelji na snimci KurtE -ovog Phoenix SW -a.

OLED:

Moj GitHub: