GorillaBot Robot bốn chân tự động chạy nước rút Arduino được in 3D: 9 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Hàng năm ở Toulouse (Pháp) có Cuộc đua Robot Toulouse # TRR2021

Cuộc đua bao gồm chạy nước rút tự trị 10 mét dành cho rô bốt hai chân và bốn chân.

Kỷ lục hiện tại mà tôi thu thập được đối với xe chạy bốn bánh là 42 giây cho nước rút 10 mét.

Vì vậy, với suy nghĩ đó, tôi đã nghĩ ra một kế hoạch thiết kế một robot mà tôi nghĩ có thể đánh bại nó để trở thành nhà vô địch mới của nhà đương kim !!!

Tìm kiếm một chút cảm hứng từ một thành viên của Đội ngũ giáo viên "jegatheesan.soundarapandian" và người chiến thắng năm ngoái của Cuộc đua Robot Toulouse "Oracid 1", cả hai đều có vẻ thích thiết kế và chia sẻ hướng dẫn về cách chế tạo xe bốn bánh. Tôi đã bắt đầu về cơ bản sao chép thiết kế ở đó và làm cho nó lớn hơn một chút!

Thiết kế dựa trên cơ chế liên kết năm thanh cho mỗi chân 2 servo cung cấp năng lượng cho mỗi chân với tổng cộng 8 servo.

Các quy tắc quy định rằng ngoài tín hiệu xuất phát, toàn bộ cuộc đua phải được thực hiện bởi robot tự động, vì vậy tôi phải đưa ra một hệ thống trọng lượng nhẹ để giữ cho robot đi đúng hướng trong trường hợp này, tôi đã sử dụng Máy đo từ tính QMC5883L (la bàn kỹ thuật số). nó có thể giữ đúng định hướng của nó, một cảm biến siêu âm HC-SR04 trong trường hợp robot thực sự lộn xộn và bắt đầu va vào tường ở một góc 90 độ và tôi chỉ sử dụng bộ đếm bước trong mã để cho nó biết nó phải làm bao nhiêu bước trong 10 mét.

Trong trường hợp bạn quan tâm đến việc chế tạo con robot này, đừng lo lắng con khỉ này đã nghĩ ra mọi thứ!

Hỗ trợ 100% Thân máy có thể in 3D miễn phí:

Tất cả mọi thứ ngoại trừ thiết bị điện tử và ốc vít để gắn thiết bị điện tử đều có thể in 3D, chỉ sử dụng cùng một chiếc vít đầu chữ thập nhỏ, tất cả những gì bạn cần là một tuốc nơ vít đầu chữ thập nhỏ để lắp ráp rô bốt

Thiết bị điện tử cắm và chạy dễ dàng:

không cần hàn phức tạp

Thời gian in hợp lý:

Anh ấy có thể trông to lớn và bệ vệ nhưng anh ấy chỉ mới in được 15 tiếng (ok thì lâu lắm rồi: D)

Yêu cầu khối lượng xây dựng hợp lý:

Anh ta có thể được in trên một máy in tương đối nhỏ yêu cầu khối lượng bản dựng chỉ L: 150mm x W: 150mm x H: 25mm

Tổng chi phí robot:

Chỉ riêng robot đã tốn khoảng 75 đô la để xây dựng bộ sạc bao gồm

Cần có bộ điều khiển in 3D (tùy chọn) nếu bạn muốn thiết lập giống như tôi có.

CẢNH BÁO:

Nguồn điện 5V 3A mà tôi đã sử dụng không phải là giải pháp tốt nhất vì để robot này đi bộ, tất cả 8 servo phải chạy đồng thời và do đó chúng hút khá nhiều dòng điện, đừng lo lắng tôi đã không làm robot bắt lửa hay bất cứ điều gì nhưng mong đợi bóng bán dẫn điện sẽ nóng lên một chút Tôi không khuyên bạn nên sử dụng rô bốt hơn 2 phút mỗi lần để nó nguội dần giữa các lần chạy để tránh bất kỳ thiệt hại không mong muốn nào đối với lá chắn Servo.

Nếu bất kỳ ai trong số bạn có giải pháp cho vấn đề này, đầu vào của bạn sẽ được đánh giá rất cao!

Quân nhu

CUNG CẤP CHO ROBOT:

• 8x Tower Pro MG90S servo tương tự 180 độ (Aliexpress / Amazon)
• 1x Bảng điều khiển Servo không dây Sunfounder (Sunfounder Store / RobotShop)
• 1x Arduino NANO (Aliexpress / Amazon)
• 1x Mô-đun thu phát NRF24L01 (Bạn không cần cái này nếu bạn không sử dụng bộ điều khiển) (Aliexpress / Amazon)
• 1x Magnetometer (la bàn kỹ thuật số) QMC5883L GY-273 (Aliexpress / Amazon)
• 1x cảm biến siêu âm HC-SR04 (Aliexpress / Amazon)
• 2x pin Li-ion 18650 3.7V (Aliexpress / Amazon)
• Giá đỡ pin kép 1x 18650 có công tắc tắt (Aliexpress / Amazon)
• Bộ sạc pin Li-ion 1x 18650 (Aliexpress / Amazon)
• Cáp jumper dupont 4x từ nữ đến nữ dài 10 cm (Aliexpress / Amazon)
• Cáp jumper dupont 4x từ nữ đến nữ dài 20 cm (Aliexpress / Amazon)
• 10x Vít 2mm x 8mm (giống như vít trong một gói servos) (Aliexpress / Amazon)

BỘ ĐIỀU KHIỂN:

Để điều khiển Robot này theo cách thủ công, bạn sẽ cần Bộ điều khiển Arduino in 3D (liên kết tại đây)

Robot cũng có thể hoàn toàn tự động nên không bắt buộc phải điều khiển.

NHỰA:

Các bộ phận có thể được in bằng PLA hoặc PETG hoặc ABS.

!! Xin lưu ý rằng một ống chỉ 500g là quá đủ để in 1 Robot !!

MÁY IN 3D:

Nền tảng xây dựng tối thiểu yêu cầu: L150mm x W150mm x H25mm

Bất kỳ máy in 3d sẽ làm. Cá nhân tôi đã in các bộ phận trên Creality Ender 3, một máy in 3D giá rẻ dưới 200 đô la. Các bản in ra hoàn hảo.

Bước 1: In 3D các bộ phận

Vì vậy, bây giờ là thời gian cho In ấn … Yeay!

Tôi đã thiết kế tỉ mỉ tất cả các bộ phận để có thể in 3D mà không cần bất kỳ vật liệu hỗ trợ nào trong khi in.

Tất cả các phần đều có sẵn để tải xuống trên thingiverse (liên kết tại đây)

Tất cả các bộ phận đã được in thử nghiệm trên Creality Ender 3

• Vật chất: PETG
• Chiều cao lớp: 0,3mm
• Đổ đầy: 15%
• Đường kính vòi phun: 0,4mm

Danh sách các bộ phận như sau:

• 1x ĐIỆN TỬ CƠ SỞ
• 1x CƠ SỞ TRỞ LẠI
• 1x TRƯỚC CƠ SỞ
• MÃ PIN 8x L1
• 4x PIN THÔNG TƯ L2
• 4x PIN THÔNG TƯ L3
• 4x PIN THÔNG TƯ L4
• DÒNG DỊCH VỤ 8x
• 8x THIGH
• 8x CALF EXT
• 8x CALF INT
• CHÂN 8x
• CLIP 4x SQUARE
• CLIP THÔNG TƯ 44x

Các tệp có sẵn dưới dạng các phần riêng lẻ và các phần nhóm.

Để in nhanh, chỉ cần in mỗi tệp GROUP.stl một lần.

Bước 2: Lắp ráp cơ thể của GorillaBot

Tất cả các hướng dẫn lắp ráp được mô tả trong video lắp ráp ở trên:

1. Đặt PIN MẠCH L1 vào lỗ của giá đỡ servo bên trái phía trước BASE FRONT
2. Nạp cáp của một trong các Servo MG90S qua khe cắm trong giá đỡ servo bên trái phía trước BASE FRONT
3. Khe cắm servo MG90S tại chỗ
4. Cố định servo MG90S bằng 2 vít (không siết quá chặt vì điều này có thể làm hỏng BASE)
5. Lặp lại quy trình tương tự cho các giá đỡ servo BASE FRONT phía sau bên trái, phía trước bên phải và phía sau bên phải
6. Lặp lại quy trình tương tự cho các giá đỡ servo BASE BACK phía trước bên trái, phía sau bên trái, phía trước bên phải và phía sau bên phải
7. Cố định giá đỡ Pin vào ĐIỆN TỬ CƠ SỞ bằng 2 vít theo đường chéo hoặc 4 vít
8. Cố định Bảng điều khiển Servo không dây vào ĐIỆN TỬ CƠ SỞ bằng 2 vít theo đường chéo hoặc 4 vít
9. Kẹp bộ thu phát Arduino nano và NRF24L01 vào Bảng điều khiển Servo không dây
10. Trượt BASE FRONT vào BASE ELECTRONICS thông qua cổng USB 2 lỗ vuông quay mặt về phía sau
11. Đảm bảo an toàn tại chỗ với 2 MŨI HÌNH VUÔNG
12. Trượt BASE BACK về BASE ELECTRONICS thông qua cổng USB 2 lỗ vuông hướng ra sau
13. Đảm bảo an toàn tại chỗ với 2 KẸP MẶT VUÔNG
14. Giữ chặt Từ kế vào MẶT TRƯỚC CƠ SỞ bằng 2 vít
15. Kẹp cảm biến siêu âm vào MẶT TRƯỚC CƠ SỞ
16. Hướng các cáp servo về phía Bảng điều khiển Servo không dây như hình minh họa

Bước 3: Cắm thiết bị điện tử

Tất cả các kết nối được mô tả trong Hình trên:

1. Cắm 4 cáp dupont dài 20cm vào bảng điều khiển servo không dây Chân siêu âm
2. Cắm đầu còn lại của 4 dây cáp vào cảm biến Siêu âm (Đảm bảo rằng chúng đúng hướng)
3. Cắm 4 cáp dupont dài 10cm vào bảng điều khiển servo không dây Các chân từ kế
4. Cắm đầu còn lại của 4 sợi cáp vào Magnetometer (Đảm bảo rằng chúng đúng hướng)
5. Cắm tất cả các servo vào các chân chuyên dụng của chúng trong bảng điều khiển servo không dây
6. Vặn các dây VIN và GND của pin vào bảng điều khiển servo không dây để đảm bảo đúng cực

Bước 4: Lắp ráp chân của GorillaBot

Tất cả các bước lắp ráp được mô tả trong video lắp ráp ở trên:

1. Trượt 1 CHÂN qua 1 PIN MẠCH L4
2. Trượt phần cuối dày hơn của 1 CALF EXT qua PIN MẠCH L4 với mặt nhô ra hướng ra khỏi chân
3. Trượt 2 CALF INT qua PIN THÔNG TƯ L4
4. Trượt phần cuối dày hơn của 1 CALF EXT qua PIN MẠCH L4 với mặt nhô ra hướng về phía chân
5. Trượt 1 CHÂN qua PIN MẠCH L4
6. Bảo mật tại chỗ với 3 MẸO THÔNG MINH
7. Trượt 1 PIN MẠCH L3 qua 1 trong các CALF EXT đã lắp ráp
8. Trượt 1 CHIỀU DỊCH VỤ qua PIN MẠCH L3 với mặt nhô ra hướng về phía CALF EXT
9. Trượt 1 CHIỀU về mã PIN THÔNG TƯ L3
10. Trượt PIN MẠCH L3 qua CALF EXT đã lắp ráp khác
11. Bảo mật tại chỗ với 3 MẸO THÔNG MINH
12. Trượt 1 DỊCH VỤ CHIẾU qua 1 PIN MẠCH L2 với mặt nhô ra hướng về phía đầu của PIN MẠCH L2
13. Trượt PIN MẠCH L2 qua cả hai MÓC CALF INTS đã lắp ráp
14. Trượt 1 THAM QUAN qua mã PIN THÔNG TƯ L2
15. Bảo mật tại chỗ với 3 MẸO THÔNG MINH
16. Lặp lại tất cả các quy trình cho 3 chân còn lại để trần, lưu ý rằng khi các chân được lắp ráp vào rô bốt, đầu các chân hướng ra ngoài và CALF EXTS ở phía trước CALF INTS nên việc lắp ráp sẽ giống hệt nhau từ trước ra sau nhưng đối xứng từ trái sang phải.

Bước 5: Cài đặt Arduino

GorillaBot sử dụng lập trình C ++ để hoạt động. Để tải các chương trình lên GorillaBot, chúng tôi sẽ sử dụng Arduino IDE cùng với một vài thư viện khác cần được cài đặt trong Arduino IDE.

Cài đặt Arduino IDE vào máy tính của bạn: Arduino IDE (liên kết tại đây)

Để cài đặt các thư viện vào Arduino IDE, bạn phải làm như sau với tất cả các thư viện trong các liên kết bên dưới

1. Nhấp vào các liên kết bên dưới (điều này sẽ đưa bạn đến trang GitHub của thư viện)
2. Nhấp vào nút màu xanh lục có nội dung Mã
3. Nhấp vào tải xuống ZIP (quá trình tải xuống sẽ bắt đầu trong trình duyệt web của bạn)
4. Mở thư mục thư viện đã tải xuống
5. Giải nén thư mục thư viện đã tải xuống
6. Sao chép thư mục thư viện đã giải nén
7. Dán thư mục thư viện đã giải nén vào thư mục thư viện Arduino (C: / Documents / Arduino / architects)

Thư viện:

• Thư viện Varspeedservo (liên kết tại đây)
• Thư viện QMC5883L (liên kết tại đây)
• Thư viện RF24 (liên kết tại đây)

Và chúng tôi có nó, bạn nên sẵn sàng để bắt đầu Để đảm bảo rằng bạn đã thiết lập chính xác Arduino IDE, hãy làm theo các bước sau

1. Tải xuống Mã Arduino mong muốn bên dưới (Bộ điều khiển GorillaBot & Autonomous.ino)
2. Mở nó trong Arduino IDE
3. Chọn Công cụ:
4. Chọn bảng:
5. Chọn Arduino Nano
6. Chọn Công cụ:
7. Chọn bộ xử lý:
8. Chọn ATmega328p hoặc ATmega328p (bộ nạp khởi động cũ) tùy thuộc vào nano Arduino bạn đã mua
9. Nhấp vào nút Xác minh (nút Đánh dấu) ở góc trên bên trái của Arduino IDE

Nếu mọi việc suôn sẻ, bạn sẽ nhận được một thông báo ở dưới cùng có nội dung Hoàn tất quá trình biên dịch.

Bước 6: Tải lên mã

Bây giờ đã đến lúc tải mã Arduino Nano lên bộ não của GorillaBot.

1. Cắm Arduino Nano vào máy tính của bạn qua cáp USB
2. Nhấp vào nút tải lên (Nút mũi tên phải)

Nếu mọi việc suôn sẻ, bạn sẽ nhận được một thông báo ở dưới cùng có nội dung Hoàn tất tải lên.

Bước 7: Hiệu chỉnh Servos

Để lắp ráp các chân một cách chính xác, chúng ta phải đưa các servo về vị trí chính của chúng.

1. Lắp 2 Pin Li-ion vào ngăn chứa pin
2. Bật rô-bốt và đợi 5 giây để các Servos đến vị trí chính của chúng
3. Tắt rô bốt

Bước 8: Lắp ráp chân vào cơ thể

Kết nối các chân với servo khá đơn giản, chỉ cần nhớ rằng CALF EXT phải được đặt trước CALF INT trong khi đầu chốt lắp ráp hướng ra ngoài.

1. Trượt CHIỀU của mặt CALF EXT của một trong các chân qua PIN MẠCH L1 trên giá đỡ servo phía trước bên trái
2. Bảo mật tại chỗ với 1 CLIP LƯU THÔNG
3. Trượt THIGH SERVO của bên CALF EXT của cùng một chân qua đầu servo trên giá đỡ servo phía trước bên trái (Đảm bảo THIGH SERVO ở một góc 90 độ so với thân máy)
4. Cố định THIGH SERVO tại vị trí ở một góc 90 độ so với thân bằng còi servo một cánh tay và vít servo nhỏ
5. Lặp lại quy trình tương tự cho giá đỡ servo bên trái mặt trước với các THIGH và THIGH SERVO còn lại của chân đó
6. Lặp lại tất cả các quy trình trước đó cho 3 chân còn lại

Bước 9: Sẵn sàng để đua !!

Vì vậy, đó là nó, tất cả các bạn nên sẵn sàng để đi !!!

Chế độ thủ công:

• Bật rô-bốt và bộ điều khiển và kiểm tra xem rô-bốt có đi đúng cách hay không bằng cách sử dụng hướng lên xuống bên trái và bên phải của Cần điều khiển.
• Nhấn nút xuống và robot sẽ thực hiện một điệu nhảy nhỏ

Nếu mọi thứ hoạt động tốt, các servos đã được hiệu chỉnh tốt và bây giờ bạn có thể thử chế độ tự động.

Chế độ tự trị

Chế độ Autonomous Sprint sử dụng Magnetometer để giữ cho robot chạy theo một hướng cố định trong 2,5 mét. Bạn có thể lập trình vị trí mong muốn và góc hiệu chỉnh mong muốn bằng bộ điều khiển

1. Bật rô bốt và bộ điều khiển
2. Di chuyển robot theo mọi hướng để hiệu chỉnh Magnetometer trong 5 giây
3. Đặt robot trên mặt đất ở vị trí mong muốn mà bạn muốn nó vào
4. Nhấn nút lên để ghi nhớ tiêu đề đó
5. Xoay rô bốt 30-45 độ sang trái của tiêu đề mong muốn
6. Nhấn nút bên trái để ghi nhớ vị trí đó
7. Xoay rô bốt 30-45 độ về bên phải của tiêu đề mong muốn
8. Nhấn nút bên phải để ghi nhớ vị trí đó
9. Đặt robot trở lại tiêu đề mong muốn của nó
10. Nhấn nút cần điều khiển để khởi động rô bốt

Robot sẽ chạy theo một hướng không đổi trong 2,5 mét, sau đó dừng lại và thực hiện điệu nhảy chiến thắng.

Robot của tôi đã chạy được 2,5 mét trong 7,5 giây.

Điều này mang lại cho tôi thời gian lý thuyết là 10 mét trong 30 giây, hy vọng sẽ đủ để giúp tôi có một khoảng thời gian vui vẻ tại Cuộc đua Robot Toulouse

Chúc tôi may mắn và cho những người trong số các bạn quyết định chế tạo robot này, tôi rất muốn nghe phản hồi của bạn và những cải tiến tiềm năng mà bạn nghĩ có thể được thực hiện !!!

Về nhì trong cuộc thi rô bốt