GorillaBot die 3D -gedrukte Arduino Autonome Sprint Quadruped Robot: 9 stappe (met foto's)

2025 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2025-01-13 06:56

Elke jaar is daar in Toulouse (Frankryk) die Toulouse Robot Race #TRR2021

Die wedloop bestaan uit 'n outonome naelloop van 10 meter vir tweebaans- en viervoetige robotte.

Die huidige rekord wat ek vir viervoetiges insamel, is 42 sekondes vir 'n naelloop van 10 meter.

Met die oog hierop moes ek 'n plan opstel om 'n robot te ontwerp wat ek gedink het dit kan klop om die nuwe regerende kampioen te word !!!

Op soek na 'n bietjie inspirasie van 'n mede -instrukteur -lid "jegatheesan.soundarapandian" en verlede jaar se wenner van die Toulouse Robot Race "Oracid 1", wat albei daarvan hou om die ontwerp en deel van tutoriale oor hoe om viervoete te bou. Ek het begin met die basiese kopiëring van die ontwerp en dit 'n bietjie groter gemaak!

Die ontwerp is gebaseer op 'n skakelstangmeganisme van vyf balke vir elke been. 2 servo's dryf elke been vir 'n totaal van 8 servo's.

Die reëls bepaal dat, afgesien van die wegspringsein, die hele wedren outonoom deur die robot uitgevoer moet word, sodat ek 'n liggewigstelsel moes opstel om die robot op koers te hou. In hierdie geval het ek 'n QMC5883L -magnetometer (digitale kompas) dit kan sy oriëntasie getrou bly, 'n HC-SR04 Ultrasoniese sensor, ingeval die robot regtig deurmekaar raak en teen 'n hoek van 90 grade teen die muur begin slaan, en ek het net 'n stapteller in die kode gebruik om aan te dui hoeveel stappe dit moet doen vir 10 meter.

As u belangstel om hierdie robot te bou, moenie bekommerd wees nie, hierdie aap het alles bedink!

100% ondersteun gratis 3D -drukbare liggaam:

Alles behalwe die elektronika en skroewe om die elektronika aan te heg, is 3D -drukbaar, dieselfde klein kruiskopskroewe is die enigste wat gebruik word; al wat u nodig het, is 'n klein kruiskopskroewedraaier om die robot te monteer

Maklike plug and play -elektronika:

geen komplekse soldering nodig nie

Redelike druktyd:

Hy kan groot en indrukwekkend lyk, maar hy is slegs 'n druk van 15 uur (vir sommige baie lank: D)

Redelike vereistes vir die bouvolume:

Hy kan op 'n relatief klein drukker gedruk word met 'n bouvolume van slegs L: 150mm x B: 150mm x H: 25mm

Totale robotkoste:

Die robot alleen kos ongeveer $ 75 om 'n laaier te bou

'N 3D -gedrukte kontroleerder (opsioneel) is nodig as u dieselfde opstelling as ek wil hê.

WAARSKUWING:

Die 5V 3A -kragtoevoer wat ek gebruik het, is nie die beste oplossing nie; want hierdie robot moet loop, al 8 servo's moet gelyktydig loop, en daarom trek hulle baie stroom, moenie bekommerd wees nie, ek het nie die robot aan die brand geslaan of iets nie maar ek verwag dat die kragtransistor baie sal verhit. Ek sou nie aanbeveel dat u die robot meer as 2 minute op 'n slag gebruik nie, sodat dit tussen die lopies afkoel om ongewenste skade aan die Servo -skild te voorkom.

As iemand van u 'n oplossing vir hierdie probleem het, sal u insette baie waardeer word!

Voorrade

VOORSIENINGS VIR DIE ROBOT:

• 8x Tower Pro MG90S analoog 180 grade servo (Aliexpress/Amazon)
• 1x Sunfounder Wireless Servo Control Board (Sunfounder Store/ RobotShop)
• 1x Arduino NANO (Aliexpress/Amazon)
• 1x NRF24L01 -ontvangermodule (u benodig dit nie as u nie die beheerder gebruik nie) (Aliexpress/Amazon)
• 1x Magnetometer (digitale kompas) QMC5883L GY-273 (Aliexpress/Amazon)
• 1x Ultrasone sensor HC-SR04 (Aliexpress/Amazon)
• 2x 18650 3.7V Li-ion batterye (Aliexpress/Amazon)
• 1x 18650 dubbele batteryhouer met aan/uit -skakelaar (Aliexpress/Amazon)
• 1x 18650 Li-ion batterylaaier (Aliexpress/Amazon)
• 4x vroulike tot vroulike dupont -kabels 10 cm lank (Aliexpress/Amazon)
• 4x dupont -springkabels van vroulik tot vroulik 20 cm lank (Aliexpress/Amazon)
• 10x skroewe 2 mm x 8 mm (dieselfde as die skroewe in 'n pak servo's) (Aliexpress/Amazon)

BEHEERDER:

Om hierdie robot met die hand te beheer, benodig u die 3D -gedrukte Arduino -beheerder (skakel hier)

Die robot kan ook suiwer outonoom wees, sodat die beheerder nie verpligtend is nie.

PLASTIEK:

Die onderdele kan in PLA of PETG of ABS gedruk word.

!! Let daarop dat 'n spoel van 500 g meer as genoeg is om 1 robot af te druk !!

3D PRINTER:

Minimum bouplatform benodig: L150mm x B150mm x H25mm

Enige 3D -drukker sal dit doen. Ek het die onderdele persoonlik op die Creality Ender 3 gedruk, 'n goedkoop 3D -drukker onder 200 $. Die afdrukke het perfek uitgedraai.

Stap 1: 3D -druk van die onderdele

So nou is dit tyd vir druk … Ja!

Ek het al die onderdele noukeurig ontwerp om 3D -gedruk te word sonder dat ondersteuningsmateriaal benodig word tydens die druk.

Al die onderdele kan op thingiverse afgelaai word (skakel hier)

Al die onderdele is getoets op die Creality Ender 3

• Materiaal: PETG
• Laaghoogte: 0,3 mm
• Aanvulling: 15%
• Spuitstuk deursnee: 0,4 mm

Die onderdele lys is soos volg:

• 1x BASIS ELEKTRONIES
• 1x BASE TERUG
• 1x BASIS VOOR
• 8x Sirkulêre PIN L1
• 4x Sirkulêre PIN L2
• 4x Sirkulêre PIN L3
• 4x Sirkulêre PIN L4
• 8x THIGH SERVO
• 8x DIK
• 8x KALF EXT
• 8x KALF INT
• 8x VOET
• 4x Vierkantige knip
• 44x SIRKULARRE KLIP

Die lêers is beskikbaar as individuele dele en groeponderdele.

Druk vinnig elke GROUP.stl -lêer een keer vinnig af om te druk.

Stap 2: Monteer die liggaam van GorillaBot

Al die monteerinstruksies word in die samestellingsvideo hierbo uitgebeeld:

1. Plaas 'n CIRCULAR PIN L1 in die gat van die BASE FRONT voorste servohouer
2. Voer die kabel van een van die MG90S -servo's deur die gleuf in die BASE FRONT linker -servohouer voor
3. Sit die MG90S -servo op sy plek
4. Bevestig die MG90S -servo met 2 skroewe (moenie dit te hard aantrek nie, aangesien dit die BASE kan beskadig)
5. Herhaal dieselfde proses vir die BASE FRONT agter links, voor regs en agter regs servo houers
6. Herhaal dieselfde proses vir die BASE RUG links voor, agter links, regs voor en agter regs servohouers
7. Bevestig die batteryhouer aan die BASE ELECTRONICS met 2 skroewe diagonaal of 4 skroewe
8. Bevestig die Wireless Servo Control Board aan die BASE ELECTRONICS met 2 skroewe diagonaal of 4 skroewe
9. Koppel die Arduino nano en NRF24L01 -ontvanger aan die Wireless Servo Control Board
10. Skuif die BASE FRONT na die BASE ELECTRONICS deur die 2 vierkantige gate USB -poort na agter
11. Bevestig met 2 vierkantige knipsels
12. Skuif die BASE TERUG na die BASE ELECTRONICS deur die 2 vierkantige gate USB -poort na agter
13. Bevestig met 2 vierkantige knipsels
14. Bevestig die magnetometer aan die BASE FRONT met 2 skroewe
15. Bevestig die ultrasoniese sensor aan die BASE FRONT
16. Lei die servokabels na die Wireless Servo Control Board soos aangedui

Stap 3: Sluit die elektronika aan

Al die verbindings word op die prent hierbo uitgebeeld:

1. Koppel die 4 dupontkabels van 20 cm aan die draadlose servobestuurborde Ultrasoniese penne
2. Koppel die ander kant van die 4 kabels aan die ultrasoniese sensor (maak seker dat dit reg is)
3. Koppel die 4 dupont -kabels van 10 cm aan die draadlose servobestuurborde Magnetometerpenne
4. Steek die ander kant van die 4 kabels in die magnetometer (maak seker dat dit reg is)
5. Koppel al die servo's aan hul spesiale penne in die draadlose bedieningsbord
6. Skroef die VIN- en GND -drade van die battery aan die draadlose servobestuurbord om die korrekte polariteit te verseker

Stap 4: Monteer die bene van GorillaBot

Al die monteerstappe word in die vergaderingvideo hierbo uitgebeeld:

1. Skuif 1 VOET oor 1 SIRKULARRE PIN L4
2. Skuif die dikker punt van 1 CALF EXT oor die CIRCULAR PIN L4 met die uitsteekkant van die voet af
3. Skuif 2 CALF INT oor die CIRCULAR PIN L4
4. Skuif die dikker punt van 1 CALF EXT oor die CIRCULAR PIN L4 met die uitsteekkant na die voet
5. Skuif 1 VOET oor die CIRCULAR PIN L4
6. Bevestig op sy plek met 3 Sirkulêre knipsels
7. Skuif 1 CIRCULAR PIN L3 tot en met 1 van die saamgestelde CALF EXT
8. Skuif 1 THIGH SERVO oor die CIRCULAR PIN L3 met die uitsteekkant na die CALF EXT gerig
9. Skuif 1 DIK oor die sirkelvormige PIN L3
10. Skuif die CIRCULAR PIN L3 deur die ander saamgestelde CALF EXT
11. Bevestig op sy plek met 3 Sirkulêre knipsels
12. Skuif 1 THIGH SERVO oor 1 CIRCULAR PIN L2 met die uitsteekkant na die CIRCULAR PIN L2 se kop
13. Skuif die CIRCULAR PIN L2 deur albei die saamgestelde CALF INTS
14. Skuif 1 DIG deur die sirkelvormige PIN L2
15. Bevestig op sy plek met 3 Sirkulêre knipsels
16. Herhaal alle prosesse vir die oorblywende 3 bene in gedagte dat wanneer die bene aan die robot gekombineer word, die penne se koppe na buite wys en die CALF EXTS voor die CALF INTS is, sodat die vergadering identies is van voor na agter, maar simmetries van links na regs.

Stap 5: Installeer Arduino

GorillaBot gebruik C ++ - programmering om te kan funksioneer. Om programme na GorillaBot op te laai, gebruik ons Arduino IDE saam met 'n paar ander biblioteke wat in die Arduino IDE geïnstalleer moet word.

Installeer Arduino IDE op u rekenaar: Arduino IDE (skakel hier)

Om die biblioteke in Arduino IDE te installeer, moet u die volgende doen met al die biblioteke in die onderstaande skakels

1. Klik op die onderstaande skakels (dit sal u na die biblioteek se GitHub -bladsy neem)
2. Klik op die groen knoppie met die kode
3. Klik op zip -aflaai (die aflaai moet in u webblaaier begin)
4. Maak die afgelaaide biblioteekmap oop
5. Pak die afgelaaide biblioteekvouer uit
6. Kopieer die uitgepakte biblioteekmap
7. Plak die uitgepakte biblioteekmap in die gids van die Arduino -biblioteek (C: / Documents / Arduino / biblioteke)

Biblioteke:

• Varspeedservo biblioteek (skakel hier)
• QMC5883L biblioteek (skakel hier)
• RF24 -biblioteek (skakel hier)

En daar het ons dit, u moet almal gereed wees om seker te maak dat u Arduino IDE korrek opgestel het, volg die volgende stappe

1. Laai die gewenste Arduino -kode hieronder af (GorillaBot Controller & Autonomous.ino)
2. Maak dit oop in Arduino IDE
3. Kies gereedskap:
4. Kies raad:
5. Kies Arduino Nano
6. Kies gereedskap:
7. Kies verwerker:
8. Kies ATmega328p of ATmega328p (ou selflaaiprogram), afhangende van watter Arduino nano u gekoop het
9. Klik op die Verify -knoppie (Merk -knoppie) in die linker boonste hoek van Arduino IDE

As alles goed gaan, moet u onderaan 'n boodskap kry wat sê Klaar opstel.

Stap 6: Laai die kode op

Nou is dit tyd om die kode na die Arduino Nano na GorillaBot se brein op te laai.

1. Koppel die Arduino Nano via u USB -kabel aan op u rekenaar
2. Klik op die oplaai -knoppie (pyltjie regs)

As alles goed gaan, moet u onderaan 'n boodskap kry wat lui: Oplaai klaar.

Stap 7: Kalibreer die servo's

Om die bene korrek te monteer, moet ons die servo's in hul tuisposisie plaas.

1. Plaas 2 Li-ion batterye in die batteryhouer
2. Skakel die robot aan en wag 5 sekondes totdat die servo's hul tuisposisie bereik
3. Skakel die robot af

Stap 8: Monteer bene aan die liggaam

Dit is redelik eenvoudig om die bene met die servo's aan te sluit, onthou dat die CALF EXT voor die CALF INT geplaas moet word tydens die monteerpenkoppe wat na buite wys.

1. Skuif die THIGH van die CALF EXT -kant van een van die bene oor die CIRCULAR PIN L1 aan die voorste linker servohouer
2. Bevestig op sy plek met 1 sirkelvormige knip
3. Skuif die THIGH SERVO van die CALF EXT -kant van dieselfde been oor die servokop op die voorste linker servohouer (Maak seker dat die THIGH SERVO in 'n hoek van 90 grade teenoor die liggaam is)
4. Bevestig die THIGH SERVO in 'n hoek van 90 grade met die liggaam met 'n enkelarms servohoring en klein servoskroef
5. Herhaal dieselfde proses vir die voorste agterste servohouer met die oorblywende THIGH en THIGH SERVO van die been
6. Herhaal alle vorige prosesse vir die oorblywende 3 bene

Stap 9: Klaar om te jaag !

So dit is alles, u moet gereed wees om te gaan !!!

Handmatige modus:

• Skakel die robot en kontroleerder aan en kyk of die robot behoorlik loop deur die links en regs rigting van die joystick te gebruik.
• Druk die afknoppie en die robot moet 'n bietjie dans

As alles goed werk, is die servo's goed gekalibreer en kan u nou die outonome modus probeer.

Outonome modus

Autonomous Sprint -modus gebruik die magnetometer om die robot vir 2,5 meter in 'n konstante rigting te laat loop. U kan die gewenste posisie en gewenste regeringshoek met die kontroleerder programmeer

1. Skakel die robot en kontroleerder aan
2. Beweeg die robot in alle rigtings om die magnetometer vir 5 sekondes te kalibreer
3. Plaas die robot op die grond in die gewenste posisie waarin u wil hê dat hy moet gaan
4. Druk die op -knoppie om die opskrif te memoriseer
5. Draai die robot 30-45 grade links van die gewenste koers
6. Druk die linkerknoppie om die posisie te memoriseer
7. Draai die robot 30-45 grade regs van die gewenste koers
8. Druk die regter knoppie om die posisie te memoriseer
9. Plaas die robot terug in die gewenste koers
10. Druk die joystick -knoppie om die robot te begin

Die robot hardloop in 'n konstante rigting vir 2,5 meter, stop dan met sit en dans 'n oorwinningsdans.

My robot kon die 2,5 meter in 7,5 sekondes doen.

Dit gee my 'n teoretiese tyd van 10 meter in 30 sekondes, wat hopelik genoeg sal wees om my 'n goeie tyd by die Toulouse Robot Race te gee

Wens my geluk en vir die van julle wat besluit om hierdie robot te bou, hoor ek graag julle terugvoer en moontlike verbeterings wat julle dink sou aangebring kon word !!!

Naaswenner in die robotwedstryd