Hexapod: 14 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

Ek is al 'n paar jaar geïnteresseerd om rond te speel en robotte te skep, en ek is baie geïnspireer deur Zenta, hier vind u sy Youtube-kanaal https://www.youtube.com/channel/UCmCZ-oLEnCgmBs_T en sy webwerf

Op die internet kan u baie kits vind deur baie verkopers, maar dit is baie duur, tot 1.500 $+ vir 'n 4 DoF hexapod, en kits uit China het nie 'n goeie kwaliteit nie. Dus, ek het besluit om op my manier in hexapod te skep. Geïnspireer deur Zenta se hexapod Phoenix, vind u dit in sy Youtube-kanaal (en 'n kit wat u kan vind https://www.lynxmotion.com/c-117-phoenix.aspx, ek het van nuuts af begin om my eie te maak.

Stel die volgende doelwitte/vereistes vir my eie in:

1.) Geniet dit baie en leer nuwe dinge.

2.) Koste -gedrewe ontwerp (damn, my onderneming het my heeltemal bederf)

3.) Onderdele gemaak van laaghout (omdat dit vir die meeste mense en ook vir my makliker is om hout te sny)

4.) Gebruik gratis beskikbare gereedskap (sagteware)

So, wat het ek tot dusver gebruik?

a) SketchUp, vir die meganiese ontwerp.

b) Beuklaag 4mm en 6mm (1/4 ).

c) Arduino Uno, Mega, IDE.

d) Digitale standaard servo's (te koop teen 'n goeie prys by Amazon).

e) Dosuki en Bandsaw, 'n boormasjien, skuurpapier en 'n lêer.

Stap 1: Konstruksie van bene en servo -hakies

Eers het ek op die internet ondersoek gedoen om uit te vind hoe om 'n robot te doen, maar ek was nie baie suksesvol om goeie inligting te vind oor hoe om meganiese ontwerp te doen nie. Ek het dus baie gesukkel en uiteindelik het ek besluit om SketchUp te gebruik.

Na 'n paar uur se leer met SketchUp, is ek klaar met my eerste ontwerp van die bene. Die dijbeen is geoptimaliseer volgens die grootte van die servohorings wat ek gebruik. Soos ek agtergekom het, lyk die oorspronklike ongeveer 1 in deursnee, maar my servohorings het 21 mm.

'N Afdruk met die regte skaal werk nie korrek met SketchUp op my rekenaar nie, so ek het dit as PDF gestoor, 'n afdruk gemaak met 100%, 'n bietjie meting gedoen en uiteindelik weer met die regte skaalfaktor gedruk.

Vir die eerste probeerslag het ek slegs kuns vir twee bene geskep. Hiervoor het ek twee borde gestapel, die afdruk daarop vasgeplak (vir muurpapier) en die dele met 'n modelleband gesny.

Gebruik materiaal: beuken laag 6mm (1/2 )

Daarna het ek 'n paar eksperimente gemaak, wat ek nie gedokumenteer het nie, en 'n paar optimalisasies gedoen het. Soos u kan sien, is die tibia 'n bietjie te groot sowel as die femur.

Om die servohorings deur die femur te monteer, moet 2 mm van die materiaal afgesny word. Dit kan op verskillende maniere gedoen word. Met 'n router of met 'n Forstner -boor. Die Forstner was slegs 200 mm in deursnee, so ek moes 'n bietjie naoorlogs met die hand doen met 'n beitel.

Stap 2: Optimalisering van die femur en tibia

Ek het die ontwerp 'n bietjie verander.

1.) Tibia pas nou baie beter by die servo wat ek gebruik.

2.) Die femur is nou 'n bietjie kleiner (ongeveer 3 van as tot as) en pas by die servohorings (21 mm in deursnee).

Ek het 'n 6 -plaat van 6 mm -hout gebruik en dit met dubbelzijdige band vasgeplak. As dit nie sterk genoeg is nie, kan u 'n gat deur al die borde boor en dit met 'n skroef vasmaak. dan word 'n stuk meteens met die lintzaag gelyktydig uitgesny. As jy taai genoeg is, kan jy ook 'n legkaart gebruik:-)

Stap 3: Ontwerp die servo -houer

Nou is dit tyd om die servo -houer te ontwerp. Dit is sterk ontwerp met betrekking tot die gebruikte servo wat ek gebruik het. Alle dele is weer 6 mm lank uit beukenhout, sien die volgende stap.

Stap 4: Sny en monteer servo -hakies

Ek het weer ses dele gelyktydig op die bandsaag gesny. Die metode is dieselfde as voorheen.

1.) Plak die planke met dubbelzijdige band vas.

2.) Skroewe om meer stabiliteit te hê tydens sny (word nie hier getoon nie).

Dan het ek 'n paar modelle gom gebruik om dit aanmekaar te plak en twee SPAX -skroewe (nog nie op die foto aangebring nie).

In vergelyking met die oorspronklike hexapod, gebruik ek nog nie kogellagers nie, maar ek gebruik slegs 3 mm skroewe, ringe en selfbevestigende moere om die bene met die bak/onderstel te monteer.

Stap 5: Monteer die bene en toets

Op die eerste twee foto's sien u die eerste weergawe van 'n been. Vervolgens sien u vergelyking van ou en nuwe dele en 'n vergelyking van die nuwe dele (weergawe twee) met die oorspronklike (foto op die agtergrond).

Uiteindelik het u 'n eerste bewegingstoets.

Stap 6: Bou en monteer liggaam

Die liggaam wat ek probeer het om uit foto's te rekonstrueer. As verwysing het ek die servohoring gebruik, wat ek aangeneem het met 'n deursnee van 1 ". Die voorkant word dus 'n breedte van 4,5" en 'n middelste 6.5 ". Later het ek die oorspronklike bakkie gekoop en dit vergelyk. Ek was baie naby aan die oorspronklike. Uiteindelik het ek 'n derde weergawe gemaak, 'n 1: 1 kopie van die oorspronklike.

Die eerste bakstel wat ek van 6 mm -hout gemaak het, hier sien u die tweede weergawe van 4 mm -hout, waarvan ek agtergekom het dat dit sterk en styf genoeg is. Anders as die oorspronklike kit, het ek die servohoring bo -op aangebring, resp. deur die materiaal (jy kan dit ook met die femur sien). Die rede hiervoor is dat ek nie lus is om duur aluminiumhorings te koop nie, maar eerder plastiekhorings wat reeds gelewer is. 'N Ander rede is dat ek nader aan die servo kom, sodat die kragte minder is. Dit maak 'n meer stabiele verbinding.

Terloops, soms is dit goed om Ganesh aan boord te hê. Dankie aan my vriend Tejas:-)

Stap 7: Eerste elektroniese toetse

Alle kunste word nou saamgevoeg. OK, ek weet dit lyk nie baie mooi nie, maar eintlik eksperimenteer ek baie. In die video kan u 'n paar vooraf gedefinieerde rye sien speel, maar eintlik is daar geen inverse kinematika geïmplementeer nie. Die vooraf gedefinieerde gang werk nie behoorlik nie, want dit is ontwerp vir 'n 2 DoF.

In hierdie voorbeeld gebruik ek die SSC-32U servo-beheerder van Lynxmotion, u kry dit hier:

'N Paar dae gelede gebruik ek ook 'n ander PWM-beheerder (Adafruit 16-kanaals PWM-beheerder, https://www.adafruit.com/product/815), maar die SCC het eintlik 'n paar goeie funksies, soos om die servo's te vertraag.

So, dit is nou al. Vervolgens moet ek uitvind hoe om die inverse kinematika (IK) te doen, miskien programmeer ek 'n eenvoudige gang soos die vooraf gedefinieerde in die SSC -beheerder. Ek het al 'n gebruiksklare voorbeeld hier gevind https://github.com/KurtE/Arduino_Phoenix_Parts, maar ek het dit nog nie uitgevoer nie. Weet nie hoekom nie, maar ek werk daaraan.

Hier is 'n kort ToDo -lys.

1.) Programeer 'n eenvoudige gang soos ingeboude in die SSC.

2.) Programmeer 'n PS3 -kontroleerderklas/verpakking vir die Arduino Phoenix.

3.) Kry die kode van KurtE aan die gang of skryf my eie kode.

Die servo's wat ek gebruik, het ek by Amazon gekry https://www.amazon.de/dp/B01N68G6UH/ref=pe_3044161_189395811_TE_dp_1. Die prys is redelik goed, maar die kwaliteit kan baie beter wees.

Stap 8: Eerste eenvoudige gangtoets

Soos ek in die laaste stap genoem het, het ek probeer om my eie gangvolgorde te programmeer. Dit is 'n baie eenvoudige een, soos 'n meganiese speelding, en dit is nie geoptimaliseer vir die liggaam wat ek hier gebruik nie. 'N Eenvoudige reguit lyf sal baie beter wees.

So, wens jou baie plesier toe. Ek moet nou IK leer;-)

Opmerkings: As u die bene sorgvuldig dophou, sal u sien dat sommige servo's vreemd optree. Wat ek bedoel, is dat hulle nie altyd glad beweeg nie, miskien moet ek hulle deur ander servo's vervang.

Stap 9: Oordra PS3 -beheerder

Ek werk vanoggend daaraan om 'n verpakking vir die Phoenix -kode te skryf. Dit het my 'n paar uur geneem, ongeveer 2-3. die kode is uiteindelik nie ontfout nie en ek het 'n paar ekstra ontfouting by die konsole gevoeg. Dit werk tot dusver:-)

Maar terloops, toe ek die Phoenix -kode gebruik, lyk dit asof alle servo's omgekeerd (teenoorgestelde rigting) loop.

As u self wil probeer, benodig u die kode van KurtE as basis https://github.com/KurtE/Arduino_Phoenix_Parts. Volg die instruksies om die kode te installeer. Kopieer die Phoenix_Input_PS -lêergids na u Arduino -biblioteekmap (gewoonlik submap van u sketsmap) en die Phoenix_PS3_SSC32 -lêergids na u sketsmap.

Inligting: As u nie ervaring met Arduino en gereedskap het nie en probleme ondervind, kontak die Arduino -gemeenskap (www.arduino.cc). Kontak hom as u probleme ondervind met die Phoenix -kode van KurtE. Dankie.

Waarskuwing: die begryp van die kode is na my mening niks vir beginners nie, dus moet u baie vertroud wees met C/C ++, programmering en algoritme. Die kode het ook baie voorwaardelike saamgestelde kode, beheer deur #defines, dit maak dit baie moeilik om te lees en te verstaan.

Hardwarelys:

• Arduino Mega 2560
• USB -gasheerskerm (vir Arduino)
• PS3 kontroleerder
• LynxMotion SSC-32U servobestuurder
• Battery 6 V (lees die vereistes van al u HW, anders kan u dit beskadig)
• Arduino IDE
• Sommige USB -kabels, skakelaars en ander klein onderdele soos benodig.

As u van 'n PS2 -beheerder hou, vind u baie inligting op die internet oor hoe u met Arduino kan koppel.

So, wees asseblief geduldig. Ek sal hierdie stap opdateer as die sagteware korrek werk.

Stap 10: Eerste IK -toets

Ek het 'n ander poort van die Phoenix -kode gevind wat baie beter werk (https://github.com/davidhend/Hexapod), miskien het ek 'n konfigurasieprobleem met die ander kode. Die kode blyk 'n bietjie karig te wees en die ganges lyk nie so glad nie, maar vir my is dit 'n groot stap vorentoe.

Oorweeg dit, die kode is eintlik eksperimenteel. Ek moet baie opruim en regmaak en sal die volgende dae 'n opdatering publiseer. Die PS3 -poort is gebaseer op die reeds gepubliseerde PS3 -poort, en ek het die PS2- en XBee -lêers weggegooi.

Stap 11: Tweede IK -toets

Die oplossing was so maklik. Ek moes 'n paar konfigurasiewaardes regstel en alle servohoeke omkeer. Nou werk dit:-)

Stap 12: Tibia en Coxa EV3

Ek kon nie weerstaan nie, so ek het nuwe tibias en coxa (servo brackets) gemaak. Dit is nou die derde weergawe wat ek gemaak het. Die nuwes is meer rondvormig en het 'n meer organiese/bioniese voorkoms.

Die werklike status is dus. Die hexapod werk, maar het nog steeds probleme met 'n paar dinge.

1.) Ek het nie agtergekom waarom die BT 'n vertraging van 2..3 sekondes het nie.

2.) Servokwaliteit is swak.

Dinge om te doen:

* Bedrading van die servo's moet verbeter word.

* Benodig 'n goeie batteryhouer.

* Moet 'n manier vind om die elektronika te monteer.

* Kalibreer die servo's weer.

* Voeg sensors en 'n spanningsmonitor vir die battery by.

Stap 13: gladde vormige femur

'N Paar dae gelede het ek al 'n nuwe femur gemaak, want ek was nie heeltemal tevrede met die vorige nie. Op die eerste foto sien u die verskille. Die oues het 'n deursnee van 21 mm aan die ente, die nuwes het 'n deursnee van 1 duim. Ek het gate in die femur gemaak met my freesmasjien met 'n eenvoudige hulpmiddel, soos u op die volgende drie foto's kan sien.

Voordat u die wasbakke in die femur inbring, is dit sinvol om alle gate te boor, anders kan dit moeilik wees. Die servohoring pas baie goed; die volgende stap, wat nie hier getoon word nie, gee die rande 'n ronde vorm. Hiervoor het ek 'n frees met 'n radius van 3 mm gebruik.

Op die laaste prentjie sien u 'n vergelyking van die ou en die nuwe. Weet nie wat jy dink nie, maar ek hou baie van die nuwe een.

Stap 14: Laaste stappe

Ek sal hierdie tutoriaal nou voltooi, anders word dit 'n eindelose verhaal:-).

In die video sien u die Phoenix -kode van KurtE met 'n paar van my wysigings. Die robot beweeg nie perfek nie, jammer daarvoor, maar die goedkoop servo's het 'n slegte kwaliteit. Ek het 'n paar ander servo's bestel, ek het net twee daarvan getoets met goeie resultate en wag nog op die aflewering. So ek kan u nie wys hoe die robot met die nuwe servo's werk nie.

Agteraansig: 'n 20 ampère stroomsensor, links van die pot van 10 k. As die robot loop, sal dit maklik 5 ampère verbruik. Regs van die 10 k pot sien u 'n OLED 128x64 pixel met 'n paar statusinligting.

Vooraansig: 'n Eenvoudige ultrasoniese sensor HC-SR04, nog nie geïntegreer in SW nie.

Aan die regterkant: MPU6050-versneller en giro (6-as).

Aan die linkerkant: Piezo -luidspreker.

Meganiese ontwerp word nou min of meer gedoen, behalwe vir die servo's. Die volgende take is dus om 'n paar sensors in die SW te integreer. Hiervoor het ek 'n GitHub -rekening geskep met die SW wat ek gebruik, wat gebaseer is op 'n momentopname van KurtE's Phoenix SW.

OLED:

My GitHub: