"ไมล์" หุ่นยนต์แมงมุมสี่เท้า: 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

Miles เป็นหุ่นยนต์แมงมุมที่ใช้ 4 ขาในการเดินและบังคับทิศทางจาก Arduino Nano ใช้มอเตอร์เซอร์โว SG90 / MG90 จำนวน 8 ตัวเป็นแอคทูเอเตอร์สำหรับขา ประกอบด้วย PCB แบบกำหนดเองที่ทำขึ้นเพื่อจ่ายไฟและควบคุมเซอร์โว และ Arduino Nano PCB มีช่องเฉพาะสำหรับโมดูล IMU โมดูลบลูทูธ และแม้กระทั่งอาร์เรย์เซ็นเซอร์ IR เพื่อสร้างหุ่นยนต์ เป็นอิสระ ตัวเครื่องทำจากแผ่นอะครีลิคตัดด้วยเลเซอร์ขนาด 3 มม. สามารถพิมพ์ 3 มิติได้เช่นกัน เป็นโครงการที่ยอดเยี่ยมสำหรับผู้ที่ชื่นชอบการสำรวจจลนศาสตร์ผกผันในวิทยาการหุ่นยนต์

รหัสและไลบรารี ไฟล์ Gerber และไฟล์ STL/ขั้นตอนสำหรับโครงการจะพร้อมใช้งานตามคำขอ ไมล์ยังมีให้ในรูปแบบ Kit, DM สำหรับรายละเอียด

โปรเจ็กต์นี้ได้รับแรงบันดาลใจจาก mePed (www.meped.io) และใช้โค้ดที่อัปเกรดแล้วที่ได้รับแรงบันดาลใจจากมัน

เสบียง

ส่วนประกอบที่จำเป็น:

ตัวเลือกถูกทำเครื่องหมายเป็น ~

• ไมล์ PCB (1)
• ส่วนของร่างกายเครื่องกล Miles
• เซอร์โวมอเตอร์ SG90/MG90 (12)
• อดูอิโน นาโน (1)
• LM7805 ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า (6)
• สวิตช์สไลด์ (1)
• หมวกอิเล็กโทรไลต์ 0.33uF (2)
• ฝาอิเล็กโทรไลต์ 0.1uF (1)
• ขั้วต่อฟีนิกซ์ขนาด 3.08 มม. 2 ขา (1)
• ขั้วต่อ Relimate 2 ขา (1)~
• ขั้วต่อ Relimate 10 พิน (1)~
• 4 ในขั้วต่อ Relimate (1)~
• หมุดส่วนหัวชายสำหรับเซอร์โว Connectors

ขั้นตอนที่ 1: การออกแบบแผนผังและ PCBs

ฉันออกแบบ PCBs ของฉันในซอฟต์แวร์ Altium (เพื่อดาวน์โหลด คลิกที่นี่) เซอร์โว SG90/MG90 12 ตัวสามารถกินไฟได้มากถึง 4-5 แอมป์ หากทำงานพร้อมกันทั้งหมด ดังนั้นการออกแบบจึงต้องการความสามารถในการเอาท์พุตกระแสไฟที่สูงขึ้น ฉันเคยใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า 7805 สำหรับเปิดเครื่องเซอร์โว แต่สามารถส่งออกกระแสไฟสูงสุด 1 แอมป์ได้ เพื่อแก้ปัญหานี้ ไอซี LM7805 6 ตัวถูกเชื่อมต่อแบบขนานเพื่อเพิ่มเอาต์พุตปัจจุบัน

Schematics และ Gerber สามารถพบได้ที่นี่

คุณสมบัติของการออกแบบนี้รวมถึง:

• MPU6050/9250 ใช้สำหรับวัดมุม
• เอาต์พุตกระแสไฟสูงสุด 6 แอมป์
• แหล่งจ่ายไฟเซอร์โวที่แยกได้
• HCsr04 เอาต์พุตอัลตราโซนิกเซนเซอร์
• นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ต่อพ่วงสำหรับ Bluetooth และ I2C
• พินอะนาล็อกทั้งหมดมีให้ที่ Relimate สำหรับตัวเชื่อมต่อของเซ็นเซอร์และแอคทูเอเตอร์
• เอาต์พุตเซอร์โว 12 ตัว
• ไฟ LED แสดงสถานะ

ข้อมูลจำเพาะของ PCB:

• ขนาดของ PCB 77 x 94 mm
• 2 ชั้น FR4
• 1.6 มม.

ขั้นตอนที่ 2: การบัดกรีส่วนประกอบและการอัปโหลดรหัส

ประสานส่วนประกอบตามลำดับความสูงของส่วนประกอบโดยเริ่มจากส่วนประกอบ SMD ก่อน

การออกแบบนี้มีตัวต้านทาน SMD เพียงตัวเดียว เพิ่มหมุดส่วนหัวตัวเมียสำหรับ Arduino และ LM7805 เพื่อให้สามารถเปลี่ยนได้หากจำเป็น หมุดหัวบัดกรีตัวผู้สำหรับคอนเนคเตอร์เซอร์โวและส่วนประกอบอื่นๆ เข้าที่

การออกแบบมี 5V แยกสำหรับเซอร์โวและ Arduino ตรวจสอบกางเกงขาสั้นพร้อมกราวด์ที่รางจ่ายไฟแต่ละตัว เช่น เอาต์พุต Arduino 5V, เอาต์พุต Servo VCC และอินพุต 12V ฟีนิกซ์

เมื่อตรวจสอบ PCB สำหรับกางเกงขาสั้นแล้ว Arduino ก็พร้อมที่จะตั้งโปรแกรม รหัสทดสอบมีอยู่ใน GitHub ของฉัน (คลิกที่นี่) อัปโหลดรหัสทดสอบและประกอบหุ่นยนต์ทั้งหมด

ขั้นตอนที่ 3: การประกอบ Laser Cut Body:

มีทั้งหมด 26 ส่วนในการออกแบบที่สามารถพิมพ์ 3 มิติหรือตัดด้วยเลเซอร์จากแผ่นอะครีลิคขนาด 2 มม. ฉันเคยใช้แผ่นอะครีลิค 2 มม. สีแดงและสีน้ำเงินเพื่อให้หุ่นยนต์ดูเป็นสไปเดอร์แมน

โครงสร้างประกอบด้วยข้อต่อหลายตัวที่สามารถแก้ไขได้โดยใช้น็อตน็อต M2 และ M3 เซอร์โวได้รับการแก้ไขด้วยน็อตน็อต M2 ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้เพิ่มแบตเตอรี่และ PCB ภายในตัวเครื่องก่อนทำการยึดแผ่นปิดด้านบน

ไฟล์ที่จำเป็นสามารถพบได้บน GitHub ของฉัน (คลิกที่นี่)

ขั้นตอนที่ 4: การเดินสายไฟทุกอย่างขึ้นและทดสอบหุ่นยนต์:

จบด้วยการเชื่อมต่อเซอร์โวตามลำดับด้านล่าง:

(D2) เซอร์โวเดือยหน้าซ้าย

(D3) เซอร์โวยกหน้าซ้าย

(D4) เซอร์โวหมุนกลับซ้าย

(D5) เซอร์โวยกหลังซ้าย

(D6) Back Right Pivot Servo

(D7) เซอร์โวยกหลังขวา

(D8) เซอร์โวเดือยด้านหน้าขวา

(D9) เซอร์โวยกหน้าขวา

เริ่มหุ่นยนต์โดยใช้สวิตช์เลื่อน!

ขั้นตอนที่ 5: การปรับปรุงในอนาคต:

จลนศาสตร์ผกผัน:

รหัสปัจจุบันใช้วิธีการระบุตำแหน่งที่เราจัดเตรียมมุมที่เซอร์โวควรเคลื่อนที่เพื่อให้ได้การเคลื่อนไหวบางอย่าง จลนศาสตร์ผกผันจะทำให้หุ่นยนต์มีวิธีการที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นในการเดิน

การควบคุมแอพ Bluetooth:

ขั้วต่อ UART บน PCB ช่วยให้ผู้ใช้สามารถต่อโมดูลบลูทูธ เช่น HC-05 เพื่อควบคุมหุ่นยนต์แบบไร้สายโดยใช้สมาร์ทโฟน