ג'ספר הקספוד הארדואינו: 8 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

תאריך הפרויקט: נובמבר 2018

סקירה כללית (ג'ספר)

שישה רגליים, שלושה סרוו לכל רגל, מערכת תנועה של 18 סרוו הנשלטת על ידי Arduino Mega. סרוו מחובר באמצעות מגן חיישן Arduino Mega V2. תקשורת עם Hexapod באמצעות מודול Bluetooth BT12 מדברת עם אפליקציית Android מותאמת אישית. מערכת המונעת על ידי 2 x 18650, 3400mAh ו -2 x 2400mA סט כל אחת מוחזקת עם סקוטש מתחת לגוף ההקספוד. מתג מתג הפעלה הן למערכות סרוו והן לבקרה מסופק, כמו גם נורית חיווי להדלקה ירוקה על ראש ההקספוד. הפקודות חוזרות על עצמן לתצוגת LCD בגודל 16x2. הזנת וידאו, טבעת אור והימנעות ממכשולים אולטראסוניים נמצאים בראש.

הערה: למען השפיות אני ממליץ בחום על שימוש בסרבים באיכות טובה, התחלתי עם סרוו MG995, 20 מתוכם, 11 מהם או שנשרפו, איבדו את היכולת למרכז, או שפשוט הפסקתי לעבוד.

www.youtube.com/embed/ejzGMVskKec

שלב 1: ציוד

1. 20 x סרוו DS3218

2. 1x ערכת בסיס הקספוד

3. 1x Arduino מגה R3

4. 1x מגן חיישן Arduino Mega v2

5. מחזיק סוללה 1 x 2 bay 18650

6. 2 x מתג הפעלה דו קוטבי

7. אור LED ירוק ונגד 220 קאוהם

8. 2 x 6v 2800mAh סוללות עם תיקון סקוטש

9. 2 x 18650 x 3400mAh סוללות

10. 1x מודול סונאר HC-SR04

11. 1x BT12 מודול בלוטות '

12. 1 x Arduino V3 NodeMcu Lua WIFI ESP8266 12E IOT לוח פיתוח

13. 1 x מגן מצלמה מיני מודול Arducam עם עדשת OV2640 2 מגה פיקסל

14. 1 x טבעת אור LCD של Pixie Neon 16

15. צג LCD 1 x 16x2 קו עם מתאם IIC מצורף.

16. תקע חשמל 1 x 5v עבור Arduino Mega

17. 1 x תקע מיקרו USB של 5V למודול NodeMcu.

18. 1 x מודול ממיר DC ל- DC Buck

19. 1 x 70 מ"מ על 120 מ"מ x 39 מ"מ קופסת פלסטיק שחורה מרובעת (גוף)

20. 1 x 70 מ"מ על 50 מ"מ x 70 מ"מ קופסת פלסטיק שחורה (ראש)

21. 4 x 40 מ מ של עמידות פליז M3 פלוס 4 תומכי משענת גומי

22. כבלי מגשר בין זכר לגבר, הלחמה, ברגים וברגים m3 וכן דבק חם

תנועת רגליים תוך שימוש בהגיון בהתאמה אישית. תנועת מצלמה באמצעות שני סרוו עצמאיים שמוותרים, מטה, שמאל, ימין ומרכוז. המצלמה נשלטת על ידי חיבור WIFI, מוצגת בתצוגת WebView ביישום Android.

שלב 2: SERVOS

לכל אחד יש מקסימום 180 מעלות עד

תנועה מינימלית של 0 מעלות.

כל סרוו המזוהה עם שילוב של שלושה מספרים, LegCFT; כאשר C הוא הגוף (COXA), F הוא הירך (FEMUR) ו- T הוא המרפק (TIBIA), כך ש -410 יתייחס לרגל הרביעית וסרוו Tibia, באופן דומה 411 יתייחס לרגל הרביעית ולסרוו טיביה. רצף המספרים יהיה 100 עד 611. לכל רגל סרוו תהיה רגל מבוססת גומי בכדי לפגוע בכרית ולספק אחיזה טובה יותר.

רגל 1: 100, 110, 111 קדמית

רגל 2: 200, 210, 211 רגל 2 רגל 1

רגל 3: 300, 310, 311 רגל 4 רגל 3

רגל 4: 400, 410, 411 רגל 6 רגל 5

רגל 5: 500, 510, 511 גב

רגל 6: 600, 610, 611

מיקום ברירת המחדל עבור כל סרווקס הקואקס הוא 90 מעלות.

מיקום ברירת המחדל עבור סרבי עצם הירך הוא 90 מעלות, 45 מעלות הוא עמדת המנוחה.

מיקום ברירת המחדל של Tibia Servos לכל הרגליים הוא 90 מעלות, רגליים 1, 3 ו -5 משתמשות ב- 175 מעלות כמיקום המנוחה ורגליים 2, 4 ו -6 משתמשות ב- 5 מעלות.

צוואר 1: 700 מוגבל ל -75 עד 105 מעלות לתנועה למעלה ולמטה

צוואר 2: 800 מוגבל ל -45 עד 135 מעלות לתנועה שמאלה וימינה

תנועת סרוו מוגבלת לשלושה "כותבים" לפני שכלול עיכוב של 10 מילי שניות, לפני פקודות "כתיבה" נוספות. זה עוזר להפחית את העומס על הסוללות.

שלב 3: פקודות

A = עצור - עמד במיקום ברירת המחדל.

B = קדימה - walk_forward

C = הפוך - walk_backward

D = ימינה - פנייה_ ימינה

E = שמאלה - פנייה_שמאל

F = תנועה שמאלה הצידה - סרטן_שמאל

G = תנועה ימינה הצידה - crab_right

H = אחורי_כרכוב (רגליים 1 ו -2 לכל היותר, 3 ו -4 רגליים במצב ניטרלי, רגליים 5 ו -6 במיקום מינימלי)

I = רגל קדמית (רגליים 1 ו -2 במיקום מינימלי, 3 ו -4 רגליים במצב ניטרלי, רגליים 5 ו -6 במיקום מרבי)

J = מצלמה מוקפת - במרכז (צוואר 1 וצוואר 2 במיקום אמצע, מיקום ברירת מחדל)

K = מצלמה שמאלה - pan_left (צוואר 1, מיקום אמצע, צוואר 2 מיקום מינימום סרוו)

L = מצלמה ימינה - pan_right (צוואר 1, מיקום אמצע, צוואר 2 מיקום מקסימלי של סרוו)

M = מצלמה למעלה - pan_up (מיקום מקסימלי של צוואר 1, צוואר 2 עמדה באמצע סרוו)

N = מצלמה למטה - pan_down (מיקום מינימלי של צוואר 1, צוואר 2 עמדה באמצע סרוו)

O = מנוחה (Hexapod) יושבת על תומכים.

P = Standing Up - Hexapod עומד בעמדת ברירת המחדל.

ש = האורות כבויים

R = אור ירוק על טבעת אור ניאון של Pixie.

S = אור אדום על טבעת אור ניאון של Pixie.

T = אור כחול על טבעת אור ניאון של Pixie.

U = אור לבן על טבעת אור ניאון של Pixie.

V = רגליים קדמיות מנופפות.

W = קרן צלילים.

X = לטאטא את הראש משמאל לימין.

Y = Play Tune.

שלב 4: תנועה

תנוחת סרוו הקואקס היא לאורך לאורך ציר הגוף ולכן ישר קדימה היא 0 מעלות וישר מאחור היא 180 מעלות. עם זאת, Coax זה וכל שאר השירותים יוגבלו ל -45 עד 135 מעלות.

תנועת רגליים קדימה, אחורה, שמאלה וימינה תתחיל כולו עם הרמת הרגל בעזרת סרוו הירך והטיבה, ולאחר מכן תנועת סרוו הגוף, ולבסוף הורדת אותה רגל שוב באמצעות סרוו הירך והטיבה..

קדימה והיפוך

כדי לנוע רגליים קדימה או אחורה עובדים בזוגות, 1 ו -2, 3 ו -4, 5 ו -6. תנועה קדימה פשוטה מורכבת מרגליים 1 ו -2 הנעות ממקומן הנוכחי לכמה שיותר קדימה, ואז רגליים 3 ו -4, ולבסוף 5 ו -6 רגליים חוזרות על אותה פעולה. ואז כל ששת סרוו הקואקס עוברים ממיקום קדימה מורחב זה חזרה למצב ההתחלה המקורי שלהם. ההיפך של תהליך זה משמש לנוע אחורה. כחלק מתהליך התנועה קדימה יחידת האולטרסאונד HC_SR04 תבדוק אם יש מכשולים קדימה ואם נמצא אחד הפעל את ה- Hexapod שמאלה או ימינה באופן אקראי.

שמאל וימין

כדי להזיז זוגות רגליים שמאל או ימין עובדים יחד אך בכיוונים מנוגדים. כך, למשל, סיבוב רגל ימין 1 נע מהמיקום הנוכחי חזרה למצב 135 מעלות בעוד רגל 2 נעה קדימה למצב 45 מעלות. זה חוזר על עצמו עבור זוגות רגליים 3 ו -4, ו -5 ו -6 רגליים. בזמן זה סרווסי הקואקס מזיזים את מיקומם המקורי בחזרה למיקומם החדש ובכך מסובבים את הגוף לכיוון התנועה, כלומר. ימין. תהליך זה נמשך עד לסיום הסיבוב הנדרש שמאלה. הפוך של תהליך זה משמש לפנייה שמאלה, כך שרגל 1 נעה ממיקומה הנוכחי קדימה למצב של 45 מעלות, בעוד רגל 2 נעה אחורה למצב של 135 מעלות.

קום ותנוח

שני התהליכים הללו אינם משתמשים בסרוו הקואקס של אף אחת מהרגליים, כך שכדי לקום סרוו הטיביה, לכל הרגליים, נע ממיקומו הנוכחי עד למקסימום 45 מעלות שלו, תוך כדי מנוחה אותם סרוויים של עצם הירך עוברים לשפלם הנמוך ביותר מיקום, 175 או 5 מעלות. אותה תנועה חלה על סרווטי טיביה הנעים למקסימום של 45 מעלות, לעמידה ולמינימום שלהם, כלומר. 175 או 5 מעלות למנוחה.

קראוץ קדימה וקרוקט לאחור

גם כאן התהליכים הם תמונת מראה זה מזה. לכריעה קדימה, רגליים 1 ו -2 נמצאות במיקום הנמוך ביותר שלהן, בעוד רגליים 5 ו -6 נמצאות במיקום הגבוה ביותר שלהן. בשני המקרים רגליים 4 ו -5 תופסות מיקום נייטרלי העומד בקנה אחד עם הרגליים קבוצות 1 ו -2 ו -5 ו 6. לרגליים אחוריות שוכבות 1 ו -2 נמצאות במיקומן הגבוה ביותר בעוד רגליים 5 ו -6 נמצאות במיקומן הנמוך ביותר.

שלב 5: מצלמת ראש/סונאר

הראש יכלול קופסת פלסטיק מרובעת 38 מ"מ על 38 מ"מ x 38 מ"מ עם מכסה נשלף. לקופסה/לראש תהיה תנועה אנכית ואופקית מוגבלת. תנועה תתבצע באמצעות שני סרוו, אחד מחובר לגוף הרובוט ושני מחובר לגוף הסרוווס הראשון וזרועו מחוברת לראש. 7.4v המסופקים על ידי שתי סוללות 18650 יניעו את Arduino V3 NodeMcu Lua WIFI ESP8266 12E IOT לוח הפיתוח DEVKIT, המחובר למגן מצלמת מודול מיני של Arducam עם עדשת OV2640 2 מגה פיקסל. הסדר זה יאפשר לרובוט לזהות מכשולים ולהזרים וידאו חי באמצעות ה- Wi-Fi המשולב. סונאר באמצעות HC-SR04 ומידע לניהול אור אפשרי יזרום בחזרה ל- Arduino Mega.

תודתי ל- Dmainmun על מאמר Arducam Instructables שלו, שעזר לי רבות בהבנתי הראשונית כיצד ניתן להשתמש ב- Arducam לזרם וידאו.

סוֹלְלָה

הוחלט להשתמש בשתי חבילות סוללה, אחת לרכיבי הראש ולוח Arduino Mega, ואריזה שנייה לאספקת חשמל לכל הסרווואים. החבילה הראשונה כללה 2 x 18650 סוללות 3400mAh המספקות 7.4v. החבילה השנייה כללה 2 x 6V 2800mAh סוללות המחוברות במקביל ובכך נתנו אספקת 6.4V אך קיבולת מוגברת של 5600mAh המחוברת לחלק התחתון של ה- Hexapod באמצעות רצועות סקוטש.

שלב 6: תנועת רגליים

נשק יכול לעבוד בזוגות או ביחיד. כל זרוע מורכבת ממפרק גוף שנקרא קואקס עם תנועה של 45 עד 135 מעלות, מפרק ירך בשם עצם עצם, עם תנועה של 45 עד 135 מעלות, ולבסוף מפרק מרפק שנקרא טיביה, או משפיע קצה, עם תנועה של 45 עד 135 מעלות. תוכנה מותאמת אישית נכתבה על מנת לספק את תנועת הרגליים.

סוגי תנועות רגליים:

עבור הקואקס, 45 מעלות פונים לאחור מהראש, 90 מעלות הם מיקום ניטרלי, ו 135 מעלות פונים קדימה.

עבור עצם הירך, 45 מעלות הן המיקום הגבוה ביותר מהאדמה, 90 מעלות הן המיקום הנייטרלי, ו 135 מעלות היא המיקום הנמוך ביותר מהקרקע.

עבור Tibia, 45 מעלות היא המיקום הרחוק ביותר מהגוף, 90 מעלות היא מיקום ניטרלי, ו 135 מעלות היא המיקום הקרוב ביותר לגוף.

נניח שכל הסרבים נמצאים במצב ניטרלי, 90 מעלות.

קדימה: רגל 1 ו -2, הרמת עצם הירך ל -135 מעלות, קואקס נעה ל -45 מעלות, עצם השוקה זזה ל -45 מעלות הכי רחוק מהגוף, עצם הירך יורדת ל -45 מעלות. זה חוזר על זוגות הרגליים 3 ו -4, וצמד הרגליים 5 ו- 6. כל 6 סרווסי הקואקס נעים מ -45 מעלות לאחור ל -90 מעלות, מצב ניטרלי, כל 6 סרוו הירכיים נעים מ -45 מעלות עד 90 מעלות, מצב ניטרלי. לבסוף, כל סרווטי Tibia נעים למעלה מ -45 מעלות ל -90 מעלות, במצב ניטרלי.

הפוך: החל מרגליים 5 ו -6, אחר כך 3 ו -4, ולבסוף רגל 1 ו -2, אחרת התנועה זהה עבור Coax, Femur ו- Tibia.

שמאל: רגליים 1, 3 ו -5 נעות בכיוון ההפוך, בעוד רגליים 2, 4 ו -6 נעות בכיוון קדימה. התנועה קדימה וגם אחורה תואמים את התנועה הסטנדרטית קדימה ואחורה. כדי להשלים את הסיבוב כל ששת סרווקס הקואקס, הזז 45 מעלות מה שהופך את הגוף.

ימין: רגליים 2, 4 ו -6 נעות בכיוון ההפוך, בעוד רגליים 1, 3 ו -5 נעות בכיוון קדימה. התנועה קדימה וגם אחורה תואמים את התנועה הסטנדרטית קדימה ואחורה. תנועת קואקס דומה למעלה אך בכיוון ההפוך.

מנוחה: כל סרוו Coax ו- Femur במצב ניטרלי, כל סרווטי Tibia במיקום הנמוך ביותר 45 מעלות, למעשה כורעים את הרגליים הקדמיות, האמצעיות והאחוריות.

כורע מאחור, עומד קדמי: רגליים 1 ו -2 במיקום הגבוה ביותר, רגליים 3 ו -4 בנייטרלי, ורגליים 5 ו -6 במיקום הנמוך ביותר.

עמד אחורי, כפוף קדמי: רגליים 1 ובמיקום הנמוך ביותר, רגליים 3 ו -4 בנייטרלי, ורגליים 5 ו -6 במיקום הגבוה ביותר.

סרטן שמאל: רגליים 1 ו -5 מרימות ומתפרשות החוצה שמאלה, במקביל רגליים 2 ו -6 מרימות ומתכווצות מתחת לגוף. עם כל ארבע הרגליים האלה על הקרקע כל הטיביות חוזרות למיקומן הניטרלי. לבסוף רגל 3 ו -4 חוזרות על אותו תהליך.

סרטן ימינה: רגליים 2 ו -6 מרימות ומתפרשות החוצה ימינה, במקביל רגליים 1 ו -5 מרימות ומתכווצות מתחת לגוף. עם כל ארבע הרגליים האלה על הקרקע כל הטיביות חוזרות למיקומן הניטרלי. לבסוף רגל 3 ו -4 חוזרות על אותו תהליך.

תנועת ראש שמאל: צוואר 1 סרוו 45 מעלות. שני הסרוו חוזרים למצב נייטרלי של 90.

תנועת ראש ימין: צוואר סרוו 1 135 מעלות

תנועת ראש למעלה: צוואר 2 סרוו 45 מעלות

תנועת ראש למטה: צוואר 2 סרוו 135 מעלות

תנועת ראש פאן: צוואר 2 נע מ 45 ל 135 מעלות

SERVOS

לאחר בדיקה ראשונית סרוו MG995 ו- MG996 כאשר כולם הוחלפו. כל 20 הסרבים הוחלפו ב- DS32228 סרוו של 20 ק ג שסיפקו ריכוז משופר בהרבה ויכולת טעינה מוגברת.

חשוב לבדוק היטב כל סרוו באמצעות תוכנית בדיקה מתאימה. שיניתי את תוכנית הדוגמה הפשוטה "לטאטא" כדי לבדוק ספציפית עבור 0, 90 ו -180 עמדות, שגרת הבדיקה הזו הופעלה למשך 5 דקות לכל מיני סרוו ולאחר מכן חזרה על עצמה יום לאחר מכן.

הערה: שימוש בלוח Arduino Uno רגיל המופעל באמצעות כבל USB עשוי שלא לספק מספיק מתח להפעלת סרוו מסוימים. גיליתי ש- 4.85 v שהסרוו שהתקבל מה- Uno גרם להתנהגות לא יציבה עם סרוווס DS3218, והגדלת המתח הזה ל -5.05 V ריפאה את הבעיה הזו. אז, החלטתי להפעיל את סרווס ב -6 וולט. בסופו של דבר גיליתי שיש צורך במתח של 6.4v מכיוון שה- 6v גרם להתנהגות לא יציבה של הסרווואים.

שלב 7: בנייה

רגליים

התחיל עם פריסת חלקי ערכת הקספוד. כל הקרניים המעגליות של סרוו דרשו את הגדלת חור ההדבקה בשני קצות עצם הירך וכל חורי הקואקס. כל קרן סרוו הייתה מחוברת לקואקס ולפמור המקבילים שלה עם ארבעה ברגים ובורג חמישי במרכז ראשו של הסרוו. כל גופי הסרוו היו מחוברים באמצעות ארבעה ברגים ואומים. להר סרוו של Coax, לכל אחת משש הרגליים, היה מיסב המחובר לתחתית הרכבה באמצעות בורג ואום אחד. כל הרכבה של סרוו קואקס הוצמדה, באמצעות ארבעה ברגים ואומים, להתקנת סרוו הפמור שלה כשהרכבה זו מסתובבת 90 מעלות. ראש סרוו עצם הירך היה מחובר לקצה אחד של זרוע עצם הירך כאשר הקצה השני של עצם הירך מחובר לראש סרוו טיביה. ששת סרווטי טיביה היו מחוברים לחלק העליון של שש הרגליים עם ארבעה ברגים ואומים. כל מפעיל קצה הרגליים היה מכוסה במגף גומי רך כדי לספק אחיזה נוספת. נמצא שצופר הסרוו המסופק היה גדול מכדי לתקן אותו בחיבורי קואקס, עצם הירך וטיביה כך שכל חורי המרכז הוגדלו ל -9 מ"מ. אני מודה ל"טוגלפריץ "על ההדרכה שלו על קאפרס II בנוגע למרכיבי הבנייה של ערכת הקסאפוד. עם זאת חרגתי מהבנייה באזור אחד כלומר חיבור קרני הסרו לשני קצות עצם הירך. החלטתי להגדיל את החור המרכזי של עצם הירך בכדי לאפשר למרכז קרן הסרוו לעבור דרכו בזאת לתת לקרן הסרווו כוח נוסף כשהוא קרוב יותר לסרוו ושני המפרקים הללו חוו את המומנט המרבי. כל קרן סרוו הוצמדה אל עצם הירך באמצעות שני ברגים מסוג M2.2 לחיצה עצמית, קצוות הברגים הוסרו והונחו שטוחים. לכל הברגים M3 היה מנעול הדוק.

גוּף

הגוף מורכב משתי צלחות שלכל אחת שישה חורים, כל חור המשמש לחיבור קרן סרוו של Coax. שתי סוללות 2800mAh 6V הוצמדו לחלק התחתון של הצלחת התחתונה באמצעות סקוטש. הוצמדו ארבעה עמידות M3 המשתרעות ממש מעבר לתחתית מחזיק הסוללות, שלכל אחת מהן יש מגף גומי רך שהוחלק לתחתית, זה מספק בסיס יציב שעליו יכול ה- Hexapod לנוח. בחלקו העליון של הלוח התחתון יש את Arduino Mega ומגן החיישן שלו מחובר באמצעות ארבע סטנדים של 5 מ"מ. בחלק העליון של הלוח התחתון הוצמד 4 x M3 סטנדים בגובה 6 ס"מ, אלה הקיפו את ה- Arduino Mega וסיפקו תמיכה לצלחת העליונה. בצלחת העליונה הייתה מחוברת קופסה של 120 מ"מ על 70 מ"מ על 30 מ"מ. היא תכלול את סרוו הצוואר הראשון ומסך LCD. מחזיק סוללה 2 x 18650 שני מצורף לחלק התחתון של הלוח העליון לחלק האחורי של לוח ה- Arduino Mega הפונה לכיוון חזית ה- Hexapod.

הצלחת העליונה כוללת שש קרני סרוו שכל אחת מהן מחוברת עם ארבעה ברגי M2.2. על החלק העליון של הצלחת מותקנת קופסה בגודל 70 מ"מ על 120 מ"מ על 30 מ"מ שלתוכה מותקנים מחזיק סוללות 18650 עם 2 מפרצים, מתג שני קוטבים, LED ירוק ותצוגת LCD 16 x 2 IC2. בנוסף, מותקן גם סרוו הצוואר הראשון, כוח וכבל נתוני סרוו הצוואר השני עוברים דרך חור להזנת מודול הסרוו השני ו- Arduino V3 NodeMcu. כבל נתונים נוסף עובר דרך התיבה העליונה ומזין את המודול האולטראסוני HC-SR04, הממוקם שוב בראשו. כבל נתונים וכוח חשמל שני עבר גם הוא לראשו כדי להפעיל את טבעת ה- pixie led.

שני כבלי נתוני הסרוו וכבל הנתונים HC-SR04 מוזנים דרך הצלחת העליונה בעוד מודול ה- Bluetooth מחובר לחלקו התחתון של הלוח בעזרת משטח טופס ניאון ודבק חם. ניהול כבלים של 18 כבלי נתוני סרוו הנותרים חייב להיות במקום לפני כל ניסיון לתקן את הלוח העליון לצלחת התחתונה באמצעות 4 ברגי M3 המתאימים לסטנדים של 4 x M3 שהוצמדו לצלחת התחתונה. כחלק מתהליך חיבור הצלחת התחתונה העליונה יש למקם את כל ששת סרווסי הקואקס גם במיקומם הנכון עם התאמת המסב לתוך חור הצלחת התחתונה וראש הסרוו מתאים לקרן הצלחת העליונה. לאחר שהותקנו החלק העליון של ששת סרווקס ה- Coax מאובטחים באמצעות 6 ברגי M3. בשל המיקום של קרני הסרוו לששת סרווקס ה- Coax, צריך היה להקטין את גובה 4 x M3 בגובה של 2 מ מ, כך שמסבי הסרוו של Coax ישבו בצורה נכונה בצלחת התחתונה.

רֹאשׁ

הראש מורכב משני סרוו ב -90 מעלות זה לזה, האחד שוכן בקופסה המחוברת לצלחת העליונה, והשני מחובר לראשון באמצעות קרן הסרו באמצעות קטע בצורת U של צלחת פליז. קרן הסרוו השנייה מחוברת לתושבת פליז בצורת L המחוברת בעצמה לארגז 70 מ"מ על 70 מ"מ על 50 מ"מ עם שני ברגים ואומים. התיבה יוצרת את הראש, שבתוכו מותקנת מצלמת Ardcam, מודול קולי HC-SR04, ומודול Arduino V3 NodeMcu ונורית LED. שני המודולים האולטראסוניים משדרים ומקבלים ראשי חיישנים בולטים בחזית התיבה וכך גם עדשת המצלמה. מקיפה את העדשה בצד החיצוני של הקופסה טבעת Nero Pixie 16 LCD. נורית החשמל של NodeMcu נראית דרך חור בצלחת האחורית של הראש, כבל חשמל, כבל נתונים של מודול קולי וכבלי חשמל של נתוני ניאון נכנסים דרך חור שבין הצלחת האחורית לפלטת הראש.

מכשירי חשמל

התרשימים הבאים של פריטינג מציגים את האלקטרוניקה של הגוף והראש. קווי VCC ו- GRD אינם מוצגים עבור 20 השרוואות כדי לסייע בהירות התרשים. מודול בלוטות ', באמצעות אפליקציית אנדרואיד., שולט בתנועת הקסאפוד כולל סרוו הצוואר שלה. מודול Arduino NodeMcu מבוסס WIFI שולט במודול המצלמה של Arducam. כל סרוו מחוברים למגן החיישנים של Arduino באמצעות בלוק יחיד המכיל קווי VCC, GRD וקווי אותות. כבלי מגשר DuPont סטנדרטיים בגודל 20 ס מ משמשים לחיבור ה- Bluetooth BT12, HC-SR04 ו- IC2 LCD.

כיול רגליים

זהו אחד מתחומי ההכנה הקשים ביותר לפני העבודה על תנועת ההקספוד. הרעיון הראשוני הוא להגדיר את כל הרגליים להלן: סרווקס קואקס 90 מעלות, סרווקס עצם הירך ל -90 מעלות ושירותי טביה להגדיר ל -90 כאשר תנוחת הרגל הפיזית מוגדרת ל 105 מעלות לרגליים 2, 4 ו -6 ו -75 מעלות לרגליים 1, 3 ו- 5. ה- Hexapod הונח על משטח ישר המונח על ארבעת התמיכות שמתחת לבית הסוללה. הרגליים ממוקמות בנקודות מרחק שוות בין כל רגל ובמרחק שווה מהגוף. כל המיקומים האלה מסומנים על המשטח השטוח. במהלך בניית הרגליים נמצאה נקודת האמצע של כל סרוו, זו צריכה להיות תנוחת השרווסים של 90 מעלות. מיקום ברירת המחדל של 90 מעלות משמש עם כל סרווואים.

סרווקס 2 ו -5 פנים פנימיים מקבילים זה לזה, זה חל על סרוו 1 ו -6, ו -3 ו -4 כל סרוו Femur ו- Coax קבועים יחד ב -90 מעלות זה לזה במהלך הבנייה. לכל סרוו Femur זרוע עצם הירך מחוברת אליהם בזווית של 90 מעלות. כל סרווטי טיביה מחוברים לשוקה ב 90 מעלות. 2, 4, ו -6 סרוויים של עצם השוקה מחוברים לזרוע עצם הירך ב 105 מעלות, ואילו סרוויית השוקה 1, 3 ו -5 מחוברים לזרוע עצם הירך ב 75 מעלות.

חשוב לציין כי בזמן הבדיקה, יש לפקח על כל הטרווסים על הטמפרטורה, סרוו חם פירושו שהסרוו עובד קשה מדי ועלול להיכשל, רוב הסרוווים יהיו חמים למגע.

הכיול הראשוני הוא להעביר את ה- Hexapod ממצב מנוחתו, לאחר הפעלתו, למצב עמידה שהוא יציב, יציב, ברמה, והחשוב ביותר שאף אחד מהשרווסים אינו מחמם יתר על המידה. על מנת לשמור על מיקום יציב, יש צורך לכתוב לכל סרוו באיחור של פחות מ -20 אלפיות השנייה, נעשה שימוש ב -10 אלפיות השנייה. כל סרוו יכולים לנוע רק מ -0 ל -180 מעלות ומ -180 מעלות אחורה ל -0, כך שבכל סרוווס Femur 0 ו- 180 מעלות הוא אנכי ו -90 מעלות אופקי.

לפני צירוף כל סרוו נשלחה כתיבה לאתחול לכל אחד מהשרווסים שהוגדרו בעבר והעניקה לו את זווית המנוחה הנוכחית שלו, כלומר המיקום הנוכחי בו נמצא הסרוו בזמן מנוחה. זה היה 90 מעלות עבור כל סרווקס הקואקס, 55 מעלות עבור סרוו הירך והשוקה 1, 3 ו -5, ו -125 מעלות עבור סרוו הירך והטביה 2, 4 ו -6.

חשוב לציין כי הסוללות צריכות להיות נטענות במלואן בתחילת מפגש הכיול.

ה- Hexapod תמיד מתחיל ממצב מנוחה, כאשר כל הגוף נתמך על ידי ארבע הרגליים. ממצב זה כל סרוו Femur ו- Tibia מסובבים ממצבי ההתחלה שלהם לעמדת העמידה שלהם, ובשלב זה כל הסרווס נמצאים ב 90 מעלות. להשלמת עמידת הפקודה "עמידה" ניתנת פקודה זו מחייבת את כל הרגליים להרים ולרדת שוב בשתי קבוצות של שלוש תנועות רגליים, רגליים 1, 5 ו -4, ו -2, 6 ו -3.

שלב 8: תוכנה

התוכנה מורכבת משלושה חלקים, חלק ראשון הוא קוד הארדואינו הפועל במגה Arduino, חלק שני הוא קוד הארדואינו הפועל על מודול NodeMcu בראש. התקשורת היא באמצעות יחידת ה- Bluetooth BT12 המקבלת פקודות מהטאבלט אנדרואיד, כלומר כרטיסיית Samsung Tab 2, המריצה יישום מותאם אישית בנוי ב- Android Studio. יישום זה הוא ששולח פקודות ל- Hexapod. אותה אפליקציה גם מקבלת הזנת וידאו חיה ממודול NodeMcu באמצעות ה- WIFI המובנה שלו.

קוד אנדרואיד

קוד האנדרואיד המותאם אישית, שפותח באמצעות Android Studio, מספק את הפלטפורמה שאליה מופעל יישום שני המסכים. לאפליקציה שני מסכים, המסך הראשי מאפשר למשתמש להוציא פקודות ל- Hexapod ולצפות בהזנת הווידיאו שמגיעה מראש ה- hexapod. המסך השני, אליו ניתן לגשת באמצעות כפתור WIFI, מאפשר למשתמש להתחבר ראשית ל- Bluetooth hexapod ושנית לנקודה החמה של WIFI הנוצרת על ידי כרטיס NodeMCU Arduino בראש ה- hexapod. האפליקציה שולחת פקודות של אותיות בודדות, באמצעות באוד 9600 טורי, מהטאבלט באמצעות ה- Bluetooth המוטבע ל- Bluetooth BT12 המחובר להקספוד.

קוד ארדואינו

פיתוח קוד החל בפיתוח תוכנית בדיקה שנועדה לבדוק את הפונקציות הבסיסיות של ה- Hexapod, הראש והגוף. מכיוון שהראש ופעולתו נפרדים לחלוטין מהגוף פיתוח התוכנה שלו נבדק במקביל לקוד תפקוד הגוף. קוד פעולת הראש התבסס במידה רבה על התפתחות קודמת הכוללת תנועת סרוו. הקוד כלל הפעלה של צג LCD בגודל 16x2, מודול קולי HC-SR04 וטבעת טבעת 16 LED. נדרש פיתוח קוד נוסף כדי לספק גישה WIFI להזנת הווידאו החי מהראש.

קוד תפקודי הגוף פותח בתחילה על מנת לספק חיבור סרוו ראשוני ומיקום ראשוני בזמן מנוחה. מעמדה זו הקספוד תוכנת לעמוד פשוט. לאחר מכן הפיתוח התקדם בתנועות נוספות של ה- Hexapod ובשילוב של חלקים של קוד הגוף והגוף עם התקשורת הטורית עם אפליקציית Android.

קוד סרוו הבדיקה אפשר לפיתוח תנועות רגליים וגוף, כלומר:

1. InitLeg - מאפשר תנוחת רגל מנוחה, עמדת רגל עומדת, מיקום רגל ראשוני של סרטן להליכה שמאלה או ימינה, מיקום רגל ראשוני להליכה קדימה או אחורה.

2. גל - מאפשר לרגליים הקדמיות לנופף, ארבע פעמים, לפני החזרה לעמידה.

3. TurnLeg- מאפשר ל- Hexapod לפנות שמאלה או ימינה.

4. MoveLeg- מאפשר ל- Hexapod ללכת קדימה או אחורה.

5. CrouchLeg- מאפשר ל- Hexapod להתכופף קדימה כלפי מטה על רגליו הקדמיות או אחורה על רגליה האחוריות.

תנועת הרגליים מבוססת על זוגות רגליים העובדים יחד, כך שרגליים 1 ו -2, 3 ו -4, 5 ו -6 פועלות כזוגות. תנועה מורכבת משתי פעולות בסיסיות, הגעה ומשיכה קדימה ודחיפה אחורה. על מנת ללכת אחורה שתי תנועות אלו הפוכות, כך למשל הליכה קדימה רגל 1 ו -2 מושכות, בעוד רגליים 5 ו -6 דוחפות, רגליים 3 ו -4 מספקות יציבות. הליכה של סרטן היא פשוט אותן פעולות אך מוגדרת על 90 מעלות לגוף, במקרה זה גם רגל 3 ו -4 נעות באותו אופן כמו הרגליים האחרות. בעוד זוגות רגליים מהלכות נעות לסירוגין, אולם בעוד סרגל הליכה של סרטן 1 ו -5 פועלות כזוג ואילו רגל 3 עובדת בצעדים חלופיים לרגליים 1 ו -5.

תנועה פונקציונלית של תנועה מופיעה להלן עבור כל אחת מפונקציות התנועה העיקריות שכל אחת מהן מורכבת מרכיבי תנועה שחוברו יחד ופועלים ברצף קבוע.

מנוחה: החל ממצב עמידה כל סרוו הירך עוברים כלפי מעלה כדי להוריד את הגוף על ארבעת התמיכות. יחד עם זאת כל סרווטי Tibia כולם נעים פנימה.

עמידה: החל ממצב המנוחה כל סרווטי Tibia נעים החוצה, כאשר זה הושלם כל סרוו Femur עוברים למצב של 90 מעלות, לבסוף כל סרווטי Tibia עוברים למצב של 90 מעלות במקביל.

פונה שמאלה: רגליים 1, 3 ו -5 נעות לאחור מהראש ב -45 מעלות, במקביל רגליים 2, 4 ו -6 נעות קדימה לכיוון הראש. לאחר השלמת כל סרווסי הקואקס עוברים ממיקומם הנוכחי חזרה למצב הסטנדרטי של 90 מעלות, תנועה זו תהיה נגד כיוון השעון לגוף.

פונה ימינה: רגליים 1, 3 ו -5 נעות קדימה לכיוון הראש ב -45 מעלות, במקביל רגליים 2, 4 ו -6 נעות לאחור מהראש. לאחר השלמת כל סרווסי הקואקס עוברים ממיקומם הנוכחי חזרה למצב הסטנדרטי של 90 מעלות, תנועה זו תהיה בכיוון השעון לגוף.

CROUCH קדימה: רגליים 1 ו -2 יורדות באמצעות סרוו עצמות עצם הירך ושוקה, בעוד רגליים 5 ו -6 מורמות באמצעות סרוו עצמות הירך והטיביה, רגליים 3 ו -4 נשארות במיקום הסטנדרטי.

חזרה אחורה: רגליים 1 ו -2 מורמות באמצעות סרבי עצם עצם עצם עצם ירך ושוקה, בעוד רגליים 5 ו -6 יורדות באמצעות סרוו עצמות עצם הירך ושוקיה, רגליים 3 ו -4 נשארות במיקום הסטנדרטי.

גלי: שגרה זו משתמשת ברגל 1 ו -2 בלבד. סרווס הקואקס נעים בקשת של 50 מעלות, בעוד עצם הירך וטיביה נעים גם בקשת של 50 מעלות. רגליים 3 ו -4 נעות קדימה לכיוון הראש ב 20 מעלות, זה מספק פלטפורמה יציבה יותר.

הליכה קדימה: רגליים 1 ו -6, 2 ו -5, ו -3 ו -4 חייבות לעבוד יחד. כך שכאשר רגל 1 מושכת את הגוף, רגל 6 חייבת לדחוף את הגוף, ברגע שפעולה זו הושלמה, רגל 2 ו -5 חייבות לבצע את אותה הפעולה, בעוד שכל אחד ממחזורי הפעולות הללו מתרחש רגל 3 ו -4 חייבות לבצע את פעולתן להתקדם בשגרה.

הפונקציות הראשונות של מודול רגל הבדיקה אפשרו עיצוב לכל אחת משלוש תנועות הרגליים. שלוש תנועות רגליים נדרשות מכיוון שהרגליים הנגדיות פשוט מבצעות את התנועות הפוכות. מודול משולב חדש של רגל 1, 3 ו -6 פותח, נבדק והועתק עבור מודול רגל שני הפוך 2, 4 ו -5 רגליים. בדיקת תנועות רגל הקספוד הושגה על ידי הנחת ההקספוד על בלוק מורם כך שתאפשר לרגליים תנועה מלאה מבלי לגעת בקרקע. המדידות נלקחו בזמן שהרגליים נעות ונמצא שכל הרגליים נעות אופקית למרחק של 80 מ"מ ובו בזמן נשארו 10 מ"מ מהקרקע בנקודה הנמוכה ביותר שלה במהלך התנועה. המשמעות היא שההקסאפוד פשוט יתנדנד מצד לצד במהלך התנועה ושכל הרגליים יהיו בעלות משיכה שווה בזמן התנועה.

הליכה הפוכה:

הגולש השמאלי שמאלה: תנועה ראשונית מתחילה ברגליים 1, 2, 5 ו -6 כולן מסתובבות 45 מעלות לכיוון הנסיעה. זה ממקם את כל הרגליים בקו אחד עם כיוון הנסיעה, רגל 3 ו -4 כבר בכיוון הנכון. עצם הירך ושוקה של כל רגל המתחילות במיקום ברירת המחדל של 90 מעלות. הליכה זו מורכבת משתי קבוצות של שלוש רגליים העובדות על צעדים חלופיים, רגליים 1, 5 ו -4 ורגליים 3, 2 ו -6. כל סט של שלוש רגליים פועל על ידי משיכה עם הרגליים הקדמיות, כלומר 1 ו -5 ודחיפה עם רגל 4, תנועה זו מתהפכת אז רגל 3 מושכת בזמן שרגליים 2 ו -6 דוחפות, אף אחד מסרווסי הקואקס לא עושה עבודה במהלך התנועה הזו. כל סט של שלוש רגליים מרים את קבוצת הרגליים השנייה הנייחת כשהסט הראשון זז.

סרטן הליכה ימינה:

הערה: הראש יפנה לכיוון הליכה של הסרטן שמאלה או ימינה. זה מאפשר לזיהוי אולטרה קולי HC-SR04 תוך כדי הליכה.

הגדרת רגליים: על מנת שהקסאפוד יעמוד במפלס יש צורך שכל הרגליים יעמדו באותו גובה. הצבת ה- Hexapod על בלוקים ולאחר מכן שימוש בשגרת המעמד והנוחה ניתן היה למדוד את המרחק מהקרקע של כל מפעיל קצה. הוספתי מגפי גומי לכל אפקטור קצה כדי להוסיף תחילה אחיזה אך גם כדי לאפשר התאמה קטנה לאורך הרגל, במטרה של 5 מ"מ או פחות בין כל הרגליים. הגדרת כל סרוו ל- 90 מעלות הייתה קלה, אולם הצמדת כל קרן סרוו לשני קצות עצם הירך יכולה ואכן גרמה לבעיות מכיוון שהבדלים קטנים מאוד בזוויות סיבוב של הקרניים הפנימיות גורמות לגובה הרגליים להשתנות ב 20 מ"מ. החלפת הברגים לחורי תיקון שונים בקרני הסרוו תיקנה את הפרש הגובה הזה של 20 מ"מ. הייתי נחוש בפתרון הבעיה באמצעות שיטה זו במקום לפצות על הבדלי הגובה הללו באמצעות תוכנה.