עכביש קרטון (עשה זאת בעצמך מרובע): 13 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

שוב שלום וברוכים הבאים לפרויקט החדש שלי.

במדריך זה ניסיתי להפוך Quadruped פשוט מחומרים נגיש לכולם. אני יודע כדי לקבל מוצר סופי למראה טוב אתה צריך מדפסת תלת מימד ואולי CNC, אבל לא לכולם יש את המכשירים המפוארים האלה, אז ניסיתי להוכיח שעם חומר פשוט אתה עדיין יכול לבנות דברים נחמדים.

אז כפי שהוזכר קודם ננסה לבנות Quadruped. מסגרת ה- Quadruped תעשה פשוט מקרטון גלי זה כולל את המסגרת, עצם הירך ושוקה של כל אחת מארבע הרגליים.

שלב 1: מדוע Quadruped וכיצד זה עובד?

אני חייב לומר שרובוטים מהנים ומעניינים. מעולם לא בניתי רובוט רגליים קודם לכן חשבתי שכדאי לנסות.

החלטתי קודם כל לבנות ארבע כיוון שלא היו לי מספיק סרוו עבור הקספוד. דמיינתי שאם אתה יכול לבנות מרובע אז לבנות הקספוד יהיה רק צעד קדימה. מכיוון שזהו הפרויקט הראשון שלי מסוג זה לא ידעתי בדיוק למה לצפות אז חשבתי ש 4 רגליים יהיו קלות יותר אז 6 אבל כפי שגיליתי אחר כך זה לא תמיד נכון.

מרובע בעל 4 רגליים בלבד על מנת לא ליפול לאחר הרמה של אחת הרגליים יש להזיז את מרכז הכובד של הרובוט בפנים המשולש שנוצר בין קצות שלוש הרגליים האחרות.

תיאור נחמד מאוד של כל התהליך הזה תוכל למצוא כאן:

לכל רגל של מרובע יש 3 מפרקים לשליטה על קצה הרגל בחלל. אז המפרקים יהיו:

- סרוו קוקסה - בין המסגרת לעצם הירך

- עצם הירך - שליטה על עצם הירך של הרגל

- סרוו השוקה - בין עצם הירך לשוקה השולטת על עצם השוקה

כדי לדעת את הזווית של כל סרוו למיקום הדרוש של קצה הרגל נשתמש במשהו שנקרא קינמטיקה הפוכה. אתה יכול למצוא הרבה תיעוד באינטרנט בנושא זה, וכיצד לחשב את זוויות הסרווס למיקום השונה של קצה הרגל. אבל במקרה שלי פשוט לקחתי את קוד הארדואינו שנוצר על ידי RegisHsu (אתה יכול למצוא את ההרשמה המפורטת שלו אם אתה מחפש אותה) ושיניתי את מידות הרובוט ורגלי הרובוט כך שיתאימו לרובוט שלי וגם שיניתי את תוכנית לשימוש בשלט רחוק לשליטה ברובוט וזהו.

שלב 2: מדוע להשתמש בקרטון גלי למסגרת ולרגליים?

קודם כל הוא נפוץ באופן נרחב, אתה יכול למצוא אותו בכל מקום ואם אתה אוהב לקנות הוא מאוד זול. קרטון גלי הינו חומר נוקשה, חזק ובעל משקל קל המורכב משלוש שכבות נייר קראפט חום ורוב ארגזי האריזה עשויים ממנו. כך שקל מאוד למצוא כמה.

במקרה שלי השתמשתי בקופסת נעליים שחתכתי ועשיתי ממנה את המסגרת. הקרטון שסופק על ידי הקופסה שלי היה בעובי 2 מ"מ ולכן הוא דק מאוד. אז עבור כל חלק מהמסגרת נאלצתי לחתוך שלושה חלקים זהים ולהדביק אותם יחד עם סקוטש כפול. כך שבעצם נצטרך ליצור 3 מסגרות בכדי שיהיה בסוף קרטון בעובי 6 מ"מ.

שלב 3: חלק נדרש:

חלקים אלקטרוניים הנדרשים עבור Quadruped:

- מיקרו -בקר Arduino Nano;

- Deek Robot Nano V03 Shield - לא חיוני, אבל זה יהפוך את החיבור של כל הסרווואים ללוח ה- Nano להרבה יותר קל.

- 12 יח 'טאואר פרו מיקרו סרוו 9 גרם SG90 - 4 רגליים עם 3 מפרקים כל אחת;

- LED - לאור (השתמשתי בחיישן צבע ישן שנשרף)

- 1 x משדר NRF24L01

חלקים אלקטרוניים נדרשים לשלט הרחוק

- מיקרו -בקר Arduino Uno;

- 1 x משדר NRF24L01;

- ג'ויסטיק;

- לד;

- נגדים שונים;

- לחץ על הכפתור;

- כמה חוטי מגשר;

עבור המסגרת:

- יריעת קרטון גלי

- חותך

- מברגים

- סקוטש כפול

- משולשים

- סרגל

- עיפרון

אז בואו נתחיל לבנות.

שלב 4: הגדרת סרוו על 90 מעלות

לפני שהתחלתי לבנות את המסגרת נאלצתי לרכז את כל הסרוווס ל -90 מעלות, כך שיהיה קל יותר למקם אותם בהמשך כשהמסגרת מוכנה. אז חיברתי תחילה את ה- Arduino Nano המיועד ל- Quadruped למגן הננו, ואחרי כל הסרבים למגן. אז כל מה שאתה צריך לעשות הוא להעלות את הקוד וכל הסרוווס יהיו מרוכזים במיקומים של 90 מעלות.

ניתן למצוא את הקוד בשלב האחרון של המדריך.

שלב 5: בניית המסגרת

כפי שהוזכר קודם המסגרת בנויה מתוך קרטון גלי המסופק מקופסת נעליים. את תבנית המסגרת תוכלו למצוא בתמונות המצורפות יחד עם מידות המסגרת.

ראשית חתכתי את דפנות קופסת הקרטון ליצירת המסגרת. השגתי שלוש חתיכות טובות שלקחתי בחשבון את הכיוון של השכבה הגלית כך של -2 חלקים תהיה שכבה גלי אנכית ואחת אופקית.

לאחר שהקרטון היה מוכן, אני מצייר את תבנית המסגרת על גיליון הקרטון ובו המדיום הגלי האנכי. כדי להשיג מבנה חזק ונוקשה יותר חתכתי שלוש חתיכות על מנת להדביק אותן יחדיו בכוח נוסף נגד כיפוף. ליריעות הקרטון העליונות והתחתונות יש שכבה גלי אנכית ואילו יריעת הקרטון הכרוכה תהיה שכבה גלי אופקית.

לפני שהדבקתי את שלושת חלקי המסגרת יחד הכנתי את זרוע מנועי הסרווו ואני מצייר את המיקום של כל מנוע סרוו קוקוס למיקום נכון בעתיד.

עכשיו, כשאני יודע היכן יש למקם את סרוו הקוקסה הדבקתי את שלושת החלקים זה לזה.

עכשיו המסגרת הסתיימה.

שלב 6: הצמדת סרבי קוקה למסגרת

כדי לחבר את הסרוווס תחילה ניתקתי חור במצב המסומן כך שבורג האבטחה לזרוע הסרוו יעבור, ואבטח את הסרוו למסגרת.

באמצעות הברגים המסופקים מנועי הסרוו חיברתי את זרועות מנועי הסרוויים של קוקה למסגרת. הקוקסה נוצרת משני סרוו המודבקים יחד עם סרט כפול ומחוזקים בגומייה ליתר ביטחון. סרוו אחד יכוון כלפי מטה כשהפיר במצב אנכי ויוצמד למסגרת, והשני יכוון עם הפיר במצב אופקי ויהיה מחובר לצד הפנימי של עצם הירך.

לבסוף כדי להדק את סרוו הקוקסה למסגרת בורג האבטחה מוברג.

שלב 7: בניית עצם הירך

נעשה שימוש באותו הליך חיתוך קרטון. כל עצם הירך תיווצר משלושה יריעות קרטון המודבקות זו לזו. השכבה הגלית האופקית תהיה מוצבת בין דפי הקרטון האנכיים של שכבת הגלי.

שלב 8: בניית השוקה

עבור עצם השוקה חתכתי שלוש תבניות לכל עצם השוקה, אך הפעם כיוון השכבה הגלית היה אנכי בכדי לתת כוח אורך טוב יותר לשוקה.

לאחר שנחתכו כל שלוש התבניות הדבקתי אותן יחד ויצרתי גם את החור עבור סרוו השוקה כדי להשתלב.

חיברתי את סרוו השוקה, וזרוע הסרוו הייתה מחוברת לסרוו בעזרת בורג האבטחה דרך החור שנעשה בירך בצורה כזו לחיבור עצם הירך לשוקה.

שלב 9: חיבור הכל

כעת, כשכל חלקי המסגרת והרגליים נוצרו חיברתי את כולם יחד כך שהמכלול התחיל להיראות כמו מרובע.

שלב 10: התקנת האלקטרוניקה והגדרת החיבורים

ראשית ה- Arduino Nano יחד עם מגן הרובוט Deek צריכים להתאים למסגרת. לשם כך לקחתי את המגן והקפתי את המסגרת עם 4 חורים כדי להדק את מגן הרובוט Deek למסגרת באמצעות 4 ברגים ואומים.

עכשיו "המוח מחובר לגוף": ד. לאחר מכן חיברתי את כל הסרבים למגן Deek Nano.

החיבור של הסרווואים קל מאוד מכיוון שהמגן בנה במיוחד שלושה סיכות (אות, VCC, GND) לכל סיכה דיגיטלית ואנלוגית של Arduino Nano, המאפשרת חיבור מושלם וקל של המיקרו סרוו. בדרך כלל אנו זקוקים לנהג מנועים כדי להניע סרוו עם Arduino מכיוון שהוא אינו מסוגל להתמודד עם המגברים הנדרשים על ידי המנועים, אך במקרה שלי זה אינו תקף מכיוון שמערכות המיקרו 9 גרם קטנות מספיק כדי שארדואינו ננו יוכל להתמודד איתן.

סרוו הרגליים יחוברו באופן הבא:

רגל 1: (רגל שמאל קדימה)

קוקסה - Arduino Nano Digital Pin 4

Femur - Arduino Nano Digital Pin 2

Tibia - Arduino Nano Digital Pin 3

רגל 2: (רגל שמאל אחורית)

קוקסה - פין אנלוגי Arduino Nano A3

Femur - Arduino Nano Pin Analog Pin A5

Tibia - Arduino Nano Pin Analog Pin A4

רגל 3: (רגל ימין קדימה)

קוקסה - פין אנלוגי Arduino Nano 10

Femur - פין אנלוגי Arduino Nano 8

טיביה - פין אנלוגי Arduino Nano 9

רגל 4: (רגל ימין אחורית)

קוקסה - Arduino Nano Digital Pin A1

Femur - Arduino Nano Digital Pin A0

Tibia - Arduino Nano Digital Pin A2

חיבור של LED לאפקט אור

חשבתי שזה יהיה נחמד לשים קצת אור על מרובעים אז יש לי וחיישן צבע ישן שכבר לא עובד (הצלחתי לשרוף אותו: D) אבל הנורות עדיין פועלות אז מכיוון שהן ארבע נוריות דולקות לוח קטן והם בהירים מאוד החלטתי להשתמש בחיישן הצבעים על מנת להעניק למרובעים אפקט אור כלשהו. גם בהיותו ארבע הוא גורם לו להיראות קצת יותר קרוב לעכביש.

אז חיברתי את ה- VCC של חיישן הצבע ל- Pin Arduino Nano Pin D5 ו- GND של החיישן ל- GND של ה- Arduino Nano. מכיוון שהלוח הקטן כבר מכיל כמה נגדים המשמשים את ה- LED לא הייתי צריך לשים שום נגד אחר בסדרה עם ה- LED. כל הסיכות האחרות לא ישמשו מכיוון שהחיישן נשרף ואני משתמש רק בנורות הלוח מהלוח הקטן.

חיבורים למודול NRF24L01.

- GND של המודול עובר ל- GND של מגן Arduino Nano

- VCC עובר לסיכה Arduino Nano 3V3. היזהר שלא לחבר את ה- VCC ל- 5V של לוח הלחם מכיוון שאתה מסכן להרוס את מודול NRF24L01

- סיכת CSN עוברת ל- Arduino Nano D7;

- סיכת CE עוברת ל- Arduino Nano D6;

- סיכת SCK עוברת ל- Arduino Nano D13;

- סיכת MOSI עוברת ל- Arduino Nano D11;

- סיכת MISO עוברת ל- Arduino Nano D12;

- סיכת IRQ לא תחובר. היזהר אם אתה משתמש בלוח שונה מזה של Arduino Nano או Arduino Uno, סיכות SCK, MOSI ו- MISO יהיו שונות.

- יהיה עליך גם להוריד את ספריית RF24 עבור מודול זה. אתה יכול למצוא אותו באתר הבא:

כספק כוח לעכביש השתמשתי במתאם קיר 5V (1A). אין לי שום סוג של סוללות זמינות, וזה היה מתאם הקיר היחיד הזמין שלי, שלדעתי יהיה טוב יותר במיוחד של 2A לפחות אבל אין לי אחת ולכן הייתי צריך להשתמש היחיד שיש לי. זה יהיה הרבה יותר נחמד אם תשתמש בסוללת לי-פו, כך שהרובוט יהיה חופשי, ללא חיבור כבל.

כדי שיהיה לי ספק כוח יציב יותר על הלוח, חיברתי קבל של 10microF בין סיכות 5V ו- GND של מגן ה- Nano Deek Robot, כי שמתי לב שכאשר כל הסרוויים נמצאים תחת עומס הארדואינו ננו פשוט יופעל מחדש, בעוד הוספת הקבל פתרה את הבעיה.

שלב 11: בניית המכסה

מכיוון שרציתי שהכריכה תהיה קלה ככל האפשר, הכנתי אותה רק משכבה אחת של 2 מ מ קרטון גלי מכיוון שהיא אינה זקוקה לחיזוק, מכיוון שאף עומס לא ישפיע עליה.

חתכתי חתיכת קרטון בצורה ובמידות כפי שניתן לראות בתמונה והצמדתי אותה למסגרת עם אותם אגוזים המאבטחים את מגן הארדואינו ננו מתחת למסגרת. בצד העליון שתי החלקים יבואו מודבקים אחד על השני עם סרט כפול. ניסיתי לעטוף את כל החוטים בפנים כדי שהארבע יראה הכי טוב שאפשר.

עכשיו הארבע מסיים. בואו נעבור לשלט הרחוק.

שלב 12: שלט רחוק

עבור השלט הרחוק אני משתמש באותו שלט רחוק מהפרויקט הקודם שלי, מכונית שלט רחוק Maverick, רק אני פשטתי את הגרף שבפרויקט זה אין בו צורך. אבל רק אם פספסת את המבנה הזה כתבתי את זה שוב כאן.

בזמן שאני משתמש עבור הבקר ב- Arduino Uno, חיברתי את ה- Uno ללוח עם כמה גומיות כדי לא לזוז.

- Arduino Uno יסופק באמצעות סוללת 9V דרך השקע;

- סיכת Arduino Uno 5V למעקה 5V של לוח הלחם;

-סיכת ארדואינו Uno GND למעקה ה- GND של לוח הלחם;

מודול NRF24L01.

- GND של המודול עובר ל- GND של מסילת הלוח

- VCC עובר לסיכת Arduino Uno 3V3. היזהר שלא לחבר את ה- VCC ל- 5V של לוח הלחם מכיוון שאתה מסכן להרוס את מודול NRF24L01

- סיכת CSN עוברת ל- Arduino Uno D8;

- סיכת CE עוברת ל- Arduino Uno D7;

- סיכת SCK עוברת ל- Arduino Uno D13;

- סיכת MOSI עוברת ל- Arduino Uno D11;

- סיכת MISO עוברת ל- Arduino Uno D12;

- סיכת IRQ לא תחובר. היזהר אם אתה משתמש בלוח שונה מזה של Arduino Nano או Arduino Uno, סיכות SCK, MOSI ו- MISO יהיו שונות.

מודול ג'ויסטיק

- מודול הג'ויסטיק מורכב משני פוטנציומטרים כך שהוא דומה מאוד לחיבורים;

- סיכת GND למעקה ה- GND של לוח הלחם;

- סיכת VCC למעקה 5V של לוח הלחם;

- סיכת VRX לסיכה של Arduino Uno A3;

- סיכת VRY לסיכה של Arduino Uno A2;

לד

- LED אדום יתחבר בסדרה עם נגד 330Ω לסיכה D4 של Arduino Uno;

- LED ירוק יתחבר בסדרה עם נגד 330Ω לסיכה D5 של Arduino Uno;

ללחוץ על כפתורים

- אחד הלחצנים ישמש להפעלת וכיבוי האור הארבע, והשני לא ישמש;

- לחצן LIGHT יתחבר לסיכה D2 של ה- Arduino Uno. יש למשוך את הכפתור כלפי מטה עם נגד 1k או 10k הערך אינו חשוב.

- לחצן הנותר יתחבר לסיכה D3 של ה- Arduino Uno. אותו הכפתור צריך להיות משוך כלפי מטה עם נגד 1k או 10k. (הוא לא ישמש לפרויקט זה)

זהו זה שחיברנו כעת את כל החלקים החשמליים.

שלב 13: קודי IDE של Arduino

לחלק זה יש מעט קוד שבו השתמשתי.

Leg_Initialization - שימש למרכז הסרוווס למיקום של 90 מעלות.

Spider_Test - שימש לבדיקת הפונקציות הנכונות, כמו הליכה קדימה, אחורה, סיבוב

עכביש - לשימוש בעכביש

בקר מרחוק עכביש - לשמש לבקר העכביש

אני חייב לציין שהקוד לספיידר הותאם ושונה לאחר הקוד מ- RegisHsu [DIY] SPIDER ROBOT (QUAD ROBOT, QUADRUPED) ובגלל זה ברצוני להודות ל- RegisHsu על עבודתו הטובה.

ובכן כל זאת אני מקווה שאהבת את העכביש שלי.