גורילהבוט רובוט ארדואינו המודפס בתלת מימד, רובוט מרובע: 9 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

בכל שנה בטולוז (צרפת) מתקיים מרוץ הרובוטים של טולוז #TRR2021

המרוץ מורכב מספרינט אוטונומי בגובה 10 מטרים לרובוטים דו -רגליים וארבע.

השיא הנוכחי שאני אוסף עבור מרובעים הוא 42 שניות לספרינט של 10 מטר.

אז עם זה בחשבון הייתי צריך להמציא תוכנית של עיצוב רובוט שחשבתי שיכול לנצח אותו על מנת להפוך לאלוף המכהן החדש !!!

מחפש קצת השראה מחבר אחר במדריך "jegatheesan.soundarapandian" ומזוכה השנה שעברה במירוץ הרובוטים של טולוז "Oracid 1" ששניהם אוהבים לעצב ולשתף הדרכות כיצד לבנות מרובעים. התחלתי בעצם להעתיק את העיצוב לשם ולעשות אותו קצת יותר גדול!

העיצוב מבוסס על מנגנון הצמדה של חמישה ברים עבור כל רגל 2 סרווס מפעילים כל רגל בסך הכל 8 סרוו.

הכללים קובעים שמלבד אות ההתחלה כל המירוץ חייב להתבצע על ידי הרובוט באופן אוטונומי ולכן נאלצתי לבנות מערכת קלת משקל בכדי לשמור על הרובוט על המסלול במקרה זה השתמשתי במגנטומטר QMC5883L (מצפן דיגיטלי) כך הוא יכול להישאר נאמן לכיוון שלו, חיישן אולטרסוני HC-SR04 למקרה שהרובוט באמת יתבלבל ויתחיל להכות את הקיר בזווית של 90 מעלות ופשוט השתמשתי במונה צעדים בקוד כדי להגיד לו כמה צעדים הוא צריך לעשות למשך 10 מטרים.

אם אתה מעוניין לבנות את הרובוט הזה אל תדאג הקוף הזה חשב על הכל!

100% תמיכה בחינם תלת מימד להדפסה:

הכל מלבד האלקטרוניקה והברגים לחיבור האלקטרוניקה ניתנים להדפסה בתלת מימד, אותם ברגים קטנים עם ראש צולב הם היחידים שמשתמשים בהם, כל מה שתצטרך הוא מברג ראש צולב קטן להרכבת הרובוט.

קל וחבר אלקטרוניקה:

אין צורך בהלחמה מורכבת

זמן הדפסה סביר:

הוא אולי נראה גדול ומרשים אבל הוא רק הדפסה של 15 שעות (בסדר הרבה זמן לכמה: D)

דרישות נפח בנייה סבירות:

ניתן להדפיס אותו במדפסת קטנה יחסית הדורשת נפח בנייה של L: 150mm x W: 150mm x H: 25mm בלבד.

סה"כ עלות רובוט:

הרובוט לבדו עולה בסביבות 75 $ לבניית מטען כלול

בקר מודפס בתלת מימד (אופציונלי) נדרש אם אתה רוצה את אותה ההתקנה כמו שיש לי.

אַזהָרָה:

ספק הכוח 5V 3A שהשתמשתי בו הוא לא הפתרון הטוב ביותר, שכן הרובוט הזה צריך ללכת כל 8 הסרבים חייבים לפעול בו זמנית ולכן הם שואבים לא מעט זרם אל תדאגו לא הרובוט עלה באש או משהו אבל מצפה מטרנזיסטור הכוח להתחמם לא מעט. לא הייתי ממליץ להשתמש ברובוט במשך יותר מ -2 דקות בכל פעם לתת לו להתקרר בין ההרצות כדי למנוע נזק בלתי רצוי למגן סרוו.

אם למישהו מכם יש פתרון לבעיה זו הקלט שלכם יתקבל בברכה!

אספקה

אספקה עבור הרובוט:

• 8x Tower Pro MG90S סרוו 180 מעלות אנלוגי (Aliexpress/אמזון)
• 1x לוח בקרת סרוו אלחוטי של Sunfounder (חנות Sunfounder/ RobotShop)
• 1x Arduino NANO (Aliexpress/אמזון)
• 1x מודול משדר NRF24L01 (אינך צריך זאת אם אינך משתמש בבקר) (Aliexpress/אמזון)
• 1x מגנטומטר (מצפן דיגיטלי) QMC5883L GY-273 (Aliexpress/אמזון)
• 1x חיישן אולטרסאונד HC-SR04 (Aliexpress/אמזון)
• 2x 18650 סוללות ליתיום 3.7V (Aliexpress/אמזון)
• מחזיק סוללה כפול 18650 עם מתג כיבוי (Aliexpress/אמזון)
• 1x 18650 מטען סוללות ליתיום (Aliexpress/אמזון)
• 4x כבלי מגשר דופונט נקבה לנקבה באורך 10 ס"מ (Aliexpress/אמזון)
• 4 כבלי מגשר דופונט נקבה לנקבה באורך 20 ס"מ (Aliexpress/אמזון)
• 10x ברגים 2 מ"מ x 8 מ"מ (אותו הדבר כמו הברגים בחבילת סרוווס) (Aliexpress/אמזון)

בקר:

כדי לשלוט ברובוט זה באופן ידני תזדקק לבקר ה- Arduino המודפס בתלת -ממד (קישור כאן)

הרובוט יכול להיות גם אוטונומי בלבד כך שהבקר אינו חובה.

פלסטיק:

ניתן להדפיס את החלקים ב PLA או PETG או ABS.

!! שימו לב כי סליל של 500 גרם הוא יותר ממספיק להדפסת רובוט אחד !!

מדפסת תלת מימד:

דרושה פלטפורמת בנייה מינימלית: L150mm x W150mm x H25mm

כל מדפסת תלת מימד תעשה זאת. אני אישית הדפסתי את החלקים ב- Creality Ender 3 שהיא מדפסת תלת מימד בעלות נמוכה מתחת ל 200 $ ההדפסים יצאו בצורה מושלמת.

שלב 1: הדפסת תלת מימד של החלקים

אז עכשיו הגיע הזמן להדפסה … כן!

עיצבתי בקפידה את כל החלקים להדפסה תלת -ממדית ללא כל חומרי תמיכה הנדרשים בזמן ההדפסה.

כל החלקים זמינים להורדה ב- thingiverse (קישור כאן)

כל החלקים נבדקו במבחן ב- Creality Ender 3

• חומר: PETG
• גובה השכבה: 0.3 מ"מ
• מילוי: 15%
• קוטר זרבובית: 0.4 מ"מ

רשימת החלקים היא כדלקמן:

• 1x BASE אלקטרוניקה
• 1x BASE BACK
• 1x חזית בסיס
• 8x PIN עגול עגול L1
• 4x PIN עגול L2
• 4x PIN עגול L3
• 4x PIN עגול L4
• 8x SERVO THIGH
• 8x THIGH
• 8x CALF EXT
• 8x CALF INT
• 8x רגל
• 4x קליפ מרובע
• קליפ עגול 44x

הקבצים זמינים כחלקים בודדים וחלקים קבוצתיים.

להדפסה מהירה פשוט הדפיס כל קובץ GROUP.stl בודד פעם אחת.

שלב 2: הרכבת הגוף של GorillaBot

כל הוראות ההרכבה מתוארות בסרטון ההרכבה למעלה:

1. הנח PIN L1 במעגל החור של מחזיק הסרוו השמאלי הקדמי BASE FRONT
2. הזן את הכבל של אחד משרתי MG90S דרך החריץ שבמחזיק הסרוו השמאלי הקדמי של BASE FRONT
3. החזק את סרוו MG90S במקומו
4. אבטח את סרוו MG90S במקומו בעזרת 2 ברגים (לא להדק יותר מדי מכיוון שזה עלול לפגוע ב- BASE)
5. חזור על אותו תהליך עבור BASE FRONT אחורי שמאל, קדמי ימין ואחורי מחזיקי סרוו ימין
6. חזור על אותו תהליך עבור מחזיקי סרוו ימני קדמי שמאל, אחורי שמאל, קדמי ימני ואחורי
7. אבטח את מחזיק הסוללה ל- BASE ELECTRONICS בעזרת 2 ברגים באלכסון או 4 ברגים
8. אבטח את לוח בקרת הסרוו האלחוטי ל- BASE ELECTRONICS בעזרת 2 ברגים באלכסון או 4 ברגים
9. הצמיד את מקלט המשדר Arduino nano ו- NRF24L01 ללוח הבקרה של סרוו אלחוטי
10. החלק את חזית BASE אל ה- BASE ELECTRONICS דרך 2 חורי USB המרובעים הפונים לאחור
11. מאובטח במקום עם 2 קליפים מרובעים
12. החלק את BASE BACK אל ה- BASE ELECTRONICS דרך 2 חורי USB המרובעים הפונים לאחור
13. מאובטח במקום עם 2 קליפים מרובעים
14. אבטח את המגנומטר לחזית הבסיס בעזרת 2 ברגים
15. הצמד את החיישן האולטרא סאונד לחזית BASE
16. הנח את כבלי הסרוו לעבר לוח הבקרה של סרוו האלחוטי כפי שמוצג

שלב 3: חיבור החשמל

כל החיבורים מתוארים בתמונה למעלה:

1. חבר את 4 כבלי הדופונט בגודל 20 ס"מ ללוחות בקרת הסרוו האלחוטיים סיכות קוליות
2. חבר את הקצה השני של 4 הכבלים לחיישן האולטרסאונד (ודא שהם בכיוון הנכון)
3. חבר את 4 כבלי הדופונט בגודל 10 ס"מ ללוחות בקרת הסרוו האלחוטיים סיכות מגנטומטר
4. חבר את הקצה השני של 4 הכבלים למגנטומטר (ודא שהם בכיוון הנכון)
5. חבר את כל הסרבים לפינים הייעודיים שלהם בלוח הבקרה של הסרוו האלחוטי
6. הברג את חוטי ה- VIN וה- GND של הסוללה ללוח הבקרה של הסרוו האלחוטי כדי להבטיח קוטביות נכונה

שלב 4: הרכבת הרגליים של GorillaBot

כל שלבי ההרכבה מתוארים בסרטון ההרכבה למעלה:

1. שקף 1 רגל מעל סיכה עגולה אחת L4
2. החלק את הקצה העבה יותר של CALF EXT אחד מעל ה- CIRCULAR PIN L4 כשהצד הבולט כלפי חוץ מכף הרגל.
3. החלק 2 CALF INT מעל ה- PIN העגול L4
4. החלק את הקצה העבה יותר של CALF EXT אחד מעל ה- CIRCULAR PIN L4 כשהצד הבולט כלפי מטה כף הרגל.
5. החלק את רגל 1 מעל PIN PIN CIRCULAR L4
6. מאובטח במקום עם 3 קליפים מעגליים
7. החלק 1 PIN עגול L3 עד 1 מתוך ה- CALF EXT המורכב
8. החלק את שרוול THIGH 1 מעל ה- CIRCULAR PIN L3 כאשר הצד החוצה פונה לכיוון CALF EXT
9. החלק 1 THIGH מעל ה- PIN העגול L3
10. החלק את קוד ה- CIRCULAR L3 דרך שאר CALF EXT המורכב
11. מאובטח במקום עם 3 קליפים מעגליים
12. החלק את 1 THIGH SERVO מעל סיכה עגולה אחת L2 כשהצד החוצה פונה לכיוון ראש ה- CIRCULAR PIN L2
13. החלק את ה- PIN CIRCULAR L2 דרך שני כניסות ה- CALF שהורכבו
14. החלק 1 THIGH דרך ה- PIN L2 המעגלי
15. מאובטח במקום עם 3 קליפים מעגליים
16. חזור על כל התהליכים עבור שלוש הרגליים הנותרות חשופות בחשבון שכאשר הרגליים מורכבות לרובוט ראשי הסיכות פונים כלפי חוץ וה- CALF EXTS נמצאים מול כניסת ה- CALF כך שההרכבה תהיה זהה מקדימה לאחור אך סימטרית משמאל לימין.

שלב 5: התקנת Arduino

GorillaBot משתמש בתכנות C ++ על מנת לתפקד. על מנת להעלות תוכניות ל- GorillaBot נשתמש ב- Arduino IDE יחד עם עוד כמה ספריות שצריך להתקין ב- Arduino IDE.

התקן את Arduino IDE במחשב שלך: Arduino IDE (קישור כאן)

על מנת להתקין את הספריות ב- Arduino IDE עליך לבצע את הפעולות הבאות עם כל הספריות בקישורים למטה

1. לחץ על הקישורים למטה (זה יוביל אותך לדף GitHub של הספריות)
2. לחץ על הכפתור הירוק שאומר קוד
3. לחץ על הורד ZIP (ההורדה אמורה להתחיל בדפדפן האינטרנט שלך)
4. פתח את תיקיית הספרייה שהורדת
5. פתח את רשימת תיקיית הספרייה שהורדת
6. העתק את תיקיית הספרייה שלא מכווצת
7. הדבק את תיקיית הספרייה שלא נרכזה בתיקיית הספרייה של Arduino (C: / Documents / Arduino / libraries)

ספריות:

• ספריית Varspeedservo (קישור כאן)
• ספריית QMC5883L (קישור כאן)
• ספריית RF24 (קישור כאן)

ושם יש לנו את זה אתה צריך להיות מוכן ללכת על מנת לוודא שהגדרת נכון את Arduino IDE בצע את השלבים הבאים

1. הורד את קוד ה- Arduino הרצוי למטה (בקר GorillaBot & Autonomous.ino)
2. פתח אותו ב- Arduino IDE
3. בחר כלים:
4. בחר לוח:
5. בחר Arduino Nano
6. בחר כלים:
7. בחר מעבד:
8. בחר ATmega328p או ATmega328p (מטען אתחול ישן) בהתאם לאיזה Arduino nano שרכשת
9. לחץ על הלחצן אמת (לחצן סימון) בפינה העליונה השמאלית של Arduino IDE

אם הכל ילך כשורה אתה אמור לקבל הודעה בתחתית הכתובת Done compilation.

שלב 6: העלאת הקוד

עכשיו הגיע הזמן להעלות את הקוד למוח של GorillaBot, הארדואינו ננו.

1. חבר את ה- Arduino Nano למחשב שלך באמצעות כבל USB
2. לחץ על כפתור ההעלאה (לחצן חץ ימינה)

אם הכל ילך כשורה אתה אמור לקבל בתחתית הודעה שאומרת "בוצעה העלאה".

שלב 7: כיול סרוווס

על מנת להרכיב את הרגליים בצורה נכונה עלינו להחזיר את הסרבים למצבם הביתי.

1. הכנס 2 סוללות ליתיום למחזיק הסוללות
2. הפעל את הרובוט והמתן 5 שניות עד שהשרווסים יגיעו למיקום הבית שלהם
3. כבה את הרובוט

שלב 8: הרכבת רגליים לגוף

חיבור הרגליים לסרוווס פשוט למדי פשוט זכור כי ה- CALF EXT אמור להיות ממוקם מול ה- CALF INT במהלך ראשי סיכות ההרכבה הפונים כלפי חוץ.

1. החלק את ה- THIGH של צד CALF EXT של אחת הרגליים מעל ה- CIRCULAR PIN L1 על מחזיק הסרווו השמאלי הקדמי הקדמי.
2. מאובטח במקומו בעזרת מהדק מעגלי אחד
3. החלק את ה- THIGH SERVO של צד CALF EXT של אותה רגל מעל ראש הסרווו על מחזיק הסרוו השמאלי הקדמי הקדמי (ודא שה- THIGH SERVO נמצא בזווית של 90 מעלות לגוף)
4. אבטח את ה- THIGH SERVO במקומו בזווית של 90 מעלות לגוף בעזרת קרן סרוו בזרוע אחת ובורג סרוו קטן.
5. חזור על אותו תהליך עבור מחזיק הסרוו השמאלי האחורי הקדמי עם שאר THIGH ו- THIGH SERVO של הרגל
6. חזור על כל התהליכים הקודמים עבור שלוש הרגליים הנותרות

שלב 9: מוכן למרוץ !

אז זהו שכולכם צריכים להיות מוכנים לדרך !!!

מצב ידני:

• הפעל את הרובוט והבקר ובדוק שהרובוט הולך כראוי באמצעות הכיוון השמאלי והימני למעלה של הג'ויסטיק למעלה.
• לחץ על כפתור למטה והרובוט אמור לבצע ריקוד קטן

אם הכל עובד טוב הסרוווס מכוילים היטב ועכשיו אתה יכול לנסות מצב אוטונומי.

מצב אוטונומי

מצב ספרינט אוטונומי משתמש במגנטומטר כדי להשאיר את הרובוט פועל בכיוון קבוע במשך 2.5 מטר. ניתן לתכנת את המיקום הרצוי וזווית התיקון הרצויה באמצעות הבקר

1. הפעל את הרובוט והבקר
2. הזז את הרובוט לכל הכיוונים כדי לכייל את המגנומטר למשך 5 שניות
3. הנח את הרובוט על הקרקע במיקום הרצוי לו תרצה שיכנס
4. לחץ על הלחצן למעלה כדי לשנן את הכותרת הזו
5. סובב את הרובוט 30-45 מעלות משמאל לכותרת הרצויה
6. לחץ על הלחצן השמאלי כדי לשנן את המיקום הזה
7. סובב את הרובוט 30-45 מעלות מימין לכותרת הרצויה
8. לחץ על הלחצן הימני כדי לשנן את המיקום הזה
9. החזר את הרובוט לכותרת הרצויה
10. לחץ על לחצן הג'ויסטיק כדי להפעיל את הרובוט

הרובוט ירוץ בכיוון קבוע במשך 2.5 מטר ואז יפסיק לשבת ולעשות ריקוד ניצחון.

הרובוט שלי הצליח לבצע את ה -2.5 מטר תוך 7.5 שניות.

מה שנותן לי זמן תיאורטי של 10 מטרים ב -30 שניות אשר בתקווה יספיק כדי לתת לי זמן טוב במירוץ הרובוטים בטולוז.

תאחלו לי בהצלחה ולאלו מכם שמחליטים לבנות את הרובוט הזה אשמח לשמוע את המשוב שלכם ואת השיפורים האפשריים שאתם חושבים שאפשר לבצע !!!

סגנית בתחרות הרובוטים