Jasper the Arduino Hexapod: 8 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Ngày dự án: Tháng 11 năm 2018

TỔNG QUAN (JASPER)

Sáu chân, ba servo mỗi chân, hệ thống chuyển động 18 servo được điều khiển bởi Arduino Mega. Servos được kết nối thông qua lá chắn cảm biến Arduino Mega V2. Giao tiếp với Hexapod thông qua mô-đun Bluetooth BT12 nói chuyện với ứng dụng Android đặt riêng. Hệ thống được cung cấp bởi bộ pin 2 x 18650, 3400mAh và 2 x 2400mA, mỗi bộ được giữ bằng Velcro dưới thân hexapod. Công tắc bật tắt nguồn cho cả hệ thống Servo và Hệ thống điều khiển được cung cấp giống như đèn báo bật nguồn bằng đèn led màu xanh lục trên đầu của hexapod. Các lệnh được lặp lại trên màn hình LCD 16x2. Nguồn cấp dữ liệu video, vòng ánh sáng và khả năng tránh chướng ngại vật bằng sóng siêu âm được đặt ở đầu.

LƯU Ý: Vì lợi ích của sự tỉnh táo, tôi thực sự khuyên bạn nên sử dụng các Servos chất lượng tốt, tôi đã bắt đầu với các Servos MG995, 20 trong số đó, 11 trong số đó hoặc bị cháy, mất khả năng căn giữa hoặc chỉ đơn giản là ngừng hoạt động.

www.youtube.com/embed/ejzGMVskKec

Bước 1: THIẾT BỊ

1. 20 x DS3218 servos

2. Bộ đế 1x Hexapod

3. 1x Arduino Mega R3

4. 1x lá chắn cảm biến Arduino Mega v2

5. 1 x 2 ngăn chứa pin 18650

6. Công tắc nguồn 2 x hai cực

7. Đèn led xanh và điện trở 220kohm

8. Bộ pin 2 x 6v 2800mAh với sửa chữa Velcro

9. 2 pin 18650 x 3400mAh

10. Mô-đun Sonar 1x HC-SR04

11. Mô-đun Bluetooth 1x BT12

12. 1 x Arduino V3 NodeMcu Lua WIFI ESP8266 12E IOT board phát triển

13. 1 x Tấm chắn máy ảnh mô-đun mini Arducam với ống kính OV2640 2 megapixel

14. 1 x Vòng sáng LCD Pixie Neon 16

15. Màn hình LCD 1 x 16x2 dòng với bộ điều hợp IIC kèm theo.

16. Phích cắm điện 1 x 5v cho Arduino Mega

17. Đầu cắm micro USB 1 x 5v cho mô-đun NodeMcu.

18. 1 x mô-đun chuyển đổi DC sang DC Buck

19. Hộp nhựa đen vuông 1 x 70mm x 120mm x 39mm (Thân máy)

20. Hộp nhựa đen 1 x 70mm x 50mm x 70mm (Đầu)

21. 4 x 40mm của chân đế M3 bằng đồng thau cộng với 4 giá đỡ phần còn lại bằng cao su

22. Nhiều loại cáp nối từ nam sang nam khác nhau, vật hàn, vít và bu lông m3, và keo nóng

Chuyển động của chân sử dụng logic riêng. Chuyển động của camera thông qua hai servo độc lập cho phép di chuyển lên, xuống, trái, phải và chính giữa. Camera điều khiển bằng kết nối WIFI, đang hiển thị trên chế độ xem WebView trong Ứng dụng Android.

Bước 2: SERVOS

Mỗi có tối đa 180 độ để

chuyển động 0 độ tối thiểu.

Mỗi servo được xác định bằng tổ hợp ba số, LegCFT; trong đó C là thân (COXA), F là đùi (FEMUR) và T là khuỷu tay (TIBIA), vì vậy 410 sẽ đề cập đến chân thứ tư và servo Tibia, tương tự 411 sẽ đề cập đến chân thứ tư và servo Tibia. Trình tự đánh số sẽ là 100 đến 611. Mỗi chân servo có chân làm bằng cao su để đệm tác động và mang lại độ bám tốt hơn.

Chân 1: 100, 110, 111 Mặt trước

Chân 2: 200, 210, 211 chân 2 chân1

Chân 3: 300, 310, 311 chân 4 chân3

Chân 4: 400, 410, 411 chân 6 chân5

Chân 5: 500, 510, 511 Quay lại

Chân 6: 600, 610, 611

Vị trí mặc định cho tất cả các Servos Coax là 90 độ.

Vị trí mặc định cho Femur Servos là 90 độ, 45 độ là vị trí còn lại.

Vị trí mặc định cho Tibia Servos cho tất cả các chân là 90 độ, các chân 1, 3 và 5 sử dụng 175 độ làm vị trí còn lại và các chân 2, 4 và 6 sử dụng 5 độ.

Cổ 1: 700 Giới hạn ở 75 đến 105 độ để di chuyển lên và xuống

Cổ 2: 800 Giới hạn ở 45 đến 135 độ cho chuyển động trái và phải

Chuyển động của Servo được giới hạn ở ba lần “ghi” trước khi đưa vào độ trễ 10 mili giây, trước khi các lệnh “ghi” tiếp theo được đưa ra. Điều này giúp giảm tải cho pin.

Bước 3: LỆNH

A = Dừng - Đứng ở vị trí mặc định.

B = forward - walk_earch

C = reverse - walk_backward

D = right - turn_right

E = left - turn_left

F = chuyển động sang trái - cua_left

G = chuyển động sang phải - cua_right

H = Rear_crouch (chân 1 và 2 ở vị trí tối đa, chân 3 và 4 ở vị trí trung lập, chân 5 và 6 ở vị trí tối thiểu)

I = Front_crouch (chân 1 và 2 ở vị trí tối thiểu, chân 3 và 4 ở vị trí trung lập, chân 5 và 6 ở vị trí tối đa)

J = camera cantered - center (Cổ 1 và Cổ 2 ở vị trí giữa, vị trí mặc định)

K = camera trái - pan_left (Cổ 1, vị trí giữa, Vị trí tối thiểu của servo cổ 2)

L = camera right - pan_right (Cổ 1, vị trí giữa, Vị trí tối đa của servo cổ 2)

M = camera up - pan_up (Cổ 1 vị trí tối đa, Cổ 2 vị trí giữa servo)

N = camera xuống - pan_down (Vị trí tối thiểu cổ 1, vị trí giữa cổ 2 servo)

O = Nghỉ ngơi (Hexapod) nằm trên giá đỡ.

P = Standing Up - Hexapod đứng lên ở vị trí mặc định.

Q = Đèn tắt

R = Đèn xanh trên vòng sáng Pixie Neon.

S = Ánh sáng đỏ trên vòng sáng Pixie Neon.

T = Ánh sáng xanh lam trên vòng sáng Pixie Neon.

U = Ánh sáng trắng trên vòng sáng Pixie Neon.

V = Chân trước vẫy.

W = Còi âm thanh.

X = Đầu quét từ trái sang phải.

Y = Phát Tune.

Bước 4: DI CHUYỂN

Vị trí servo Coax nằm dọc theo trục của thân nên thẳng về phía trước là 0 độ và trực tiếp về phía sau là 180 độ. Tuy nhiên, Coax này và tất cả các servo khác sẽ được giới hạn ở 45 đến 135 độ.

Chuyển động chân về phía trước, đảo ngược, sang trái và sang phải đều sẽ được bắt đầu bằng việc nâng chân bằng cách sử dụng các Servo Xương đùi và Xương chày, sau đó là chuyển động servo cơ thể, và cuối cùng là hạ thấp chân đó một lần nữa bằng cách sử dụng các Servo Xương đùi và Xương chày..

Chuyển tiếp và đảo ngược

Để tiến hoặc lùi, các chân hoạt động theo cặp, 1 và 2, 3 và 4, 5 và 6. Chuyển động về phía trước đơn giản bao gồm chân 1 và 2 di chuyển từ vị trí hiện tại của chúng về phía trước càng xa càng tốt, sau đó là chân 3 và 4, và cuối cùng chân 5 và 6 lặp lại động tác tương tự. Sau đó, tất cả sáu servo Coax di chuyển từ vị trí mở rộng về phía trước này trở lại vị trí ban đầu của chúng. Ngược lại của quá trình này được sử dụng để di chuyển về phía sau. Là một phần của quá trình di chuyển về phía trước, bộ phận siêu âm HC_SR04 sẽ kiểm tra các chướng ngại vật phía trước và nếu phát hiện thấy chướng ngại vật, hãy quay Hexapod sang trái hoặc phải một cách ngẫu nhiên.

Bên trái và bên phải

Để di chuyển các cặp chân trái hoặc chân phải hoạt động cùng nhau nhưng ngược chiều nhau. Vì vậy, ví dụ để quay phải chân 1 di chuyển từ vị trí hiện tại trở lại vị trí 135 độ trong khi chân 2 di chuyển về phía trước đến vị trí 45 độ. Điều này được lặp lại cho các cặp chân 3 và 4, và 5 và 6 chân. Tại thời điểm đó các servo Coax di chuyển vị trí ban đầu của chúng trở lại vị trí mới để làm cho cơ thể xoắn theo hướng chuyển động, tức là. đúng. Quá trình này được tiếp tục cho đến khi hoàn thành việc xoay yêu cầu sang trái. Ngược lại của quá trình này được sử dụng để quay sang trái, do đó chân 1 di chuyển từ vị trí hiện tại của nó về phía trước đến vị trí 45 độ, trong khi chân 2 di chuyển ngược lại vị trí 135 độ.

Đứng lên và nghỉ ngơi

Cả hai quy trình này đều không sử dụng servo Coax của bất kỳ chân nào, vì vậy, để dựng đứng servo Tibia, đối với tất cả các chân, di chuyển từ vị trí hiện tại của nó đến vị trí tối đa 45 độ, trong khi để nghỉ ngơi, các Servo Femur tương tự này sẽ di chuyển xuống mức thấp nhất của chúng vị trí, 175 hoặc 5 độ. Chuyển động tương tự cũng áp dụng cho các Servo Tibia di chuyển đến góc tối đa là 45 độ, để đứng và mức tối thiểu của chúng, tức là. 175 hoặc 5 độ cho phần còn lại.

Crouch Forward và Crouch Backward

Ở đây một lần nữa các quá trình là hình ảnh phản chiếu của nhau. Khi cúi người về phía trước, chân 1 và 2 ở vị trí thấp nhất, trong khi chân 5 và 6 ở vị trí cao nhất. Trong cả hai trường hợp, chân 4 và 5 đều ở vị trí trung lập thẳng hàng với bộ chân 1 và 2 và 5 và 6. Đối với việc co chân về phía sau, chân 1 và 2 ở vị trí cao nhất trong khi chân 5 và 6 ở vị trí thấp nhất.

Bước 5: ĐẦU CAMERA / SONAR

Đầu sẽ bao gồm một hộp nhựa vuông 38mm x 38mm x 38mm với một nắp có thể tháo rời. Hộp / đầu sẽ bị hạn chế chuyển động dọc và ngang. Chuyển động sẽ đạt được bằng cách sử dụng hai servo, một được gắn vào thân của rô bốt và một được gắn vào thân của rô bốt thứ nhất và cánh tay của nó được gắn vào đầu. 7.4v được cung cấp bởi hai pin 18650 sẽ cấp nguồn cho bảng phát triển Arduino V3 NodeMcu Lua WIFI ESP8266 12E IOT DEVKIT, được gắn vào Tấm chắn máy ảnh mô-đun mini Arducam với Ống kính 2 megapixel OV2640. Sự sắp xếp này sẽ cho phép robot phát hiện chướng ngại vật và phát video trực tiếp qua Wi-Fi trên tàu. Sonar sử dụng HC-SR04 và thông tin quản lý ánh sáng có thể có sẽ chuyển trở lại Arduino Mega.

Tôi gửi lời cảm ơn đến Dmainmun về bài viết Arducam Guiductables của anh ấy, bài viết này đã giúp ích rất nhiều cho tôi trong hiểu biết ban đầu về cách Arducam có thể được sử dụng để truyền video.

Ắc quy

Nó đã được quyết định sử dụng hai gói pin, một cho các thành phần của đầu và bảng Arduino Mega, và một gói thứ hai để cung cấp năng lượng cho tất cả các servo. Gói đầu tiên bao gồm 2 pin x 18650 3400mAh cung cấp 7.4v. Gói thứ hai bao gồm các gói pin 2 x 6V 2800mAh được kết nối song song, do đó cung cấp nguồn cung cấp 6.4V nhưng tăng dung lượng 5600mAh được gắn vào mặt dưới của Hexapod bằng cách sử dụng dải Velcro.

Bước 6: DI CHUYỂN PHÁP LUẬT

Các cánh tay có thể hoạt động theo cặp hoặc đơn lẻ. Mỗi cánh tay bao gồm khớp cơ thể được gọi là Coax với chuyển động 45 đến 135 độ, khớp đùi được gọi là Xương đùi, với chuyển động 45 đến 135 độ và cuối cùng là khớp khuỷu tay được gọi là Tibia, hoặc cơ quan cuối, với chuyển động 45 đến 135 độ.. Phần mềm Bespoke được viết để cung cấp chuyển động của chân.

Các loại chuyển động của chân:

Đối với Coax, 45 độ hướng về phía sau so với đầu, 90 độ là vị trí trung lập và 135 độ hướng về phía trước.

Đối với Xương đùi, 45 độ là vị trí cao nhất so với mặt đất, 90 độ là vị trí trung lập và 135 độ là vị trí thấp nhất so với mặt đất.

Đối với Tibia, 45 độ là vị trí xa cơ thể nhất, 90 độ là vị trí trung lập và 135 độ là vị trí gần cơ thể nhất.

Giả sử rằng tất cả các servo đều ở vị trí trung lập, 90 độ.

Về phía trước: Chân 1 và 2, Nâng xương đùi lên 135 độ, Cơ trục di chuyển đến 45 độ, Xương chày di chuyển đến 45 độ xa nhất so với cơ thể, Xương đùi hạ thấp xuống 45 độ. Điều này được lặp lại cho các cặp chân 3 và 4, và cặp chân 5 và 6. Tất cả 6 Servo Coax di chuyển từ 45 độ về phía sau đến 90 độ, vị trí trung lập, tất cả 6 Servos Femur di chuyển từ 45 độ đến 90 độ, vị trí trung lập. Cuối cùng, tất cả các servo Tibia di chuyển lên từ 45 độ đến 90 độ, vị trí trung lập.

Đảo ngược: Bắt đầu với chân 5 và 6, sau đó là 3 và 4, và cuối cùng là chân 1 và 2, nếu không thì chuyển động giống nhau đối với Cơ, Xương đùi và Xương chày.

Bên trái: Các chân 1, 3 và 5 di chuyển theo hướng ngược lại, trong khi các chân 2, 4 và 6 di chuyển theo hướng về phía trước. Cả chuyển động tiến và lùi đều tuân theo chuyển động tiến và lùi tiêu chuẩn. Để hoàn thành lượt tất cả sáu servo Coax, di chuyển 45 độ để quay thân xe.

Phải: Chân 2, 4 và 6 di chuyển theo hướng ngược lại, trong khi các chân 1, 3 và 5 di chuyển theo hướng về phía trước. Cả chuyển động tiến và lùi đều tuân theo chuyển động tiến và lùi tiêu chuẩn. Chuyển động coax tương tự như trên nhưng theo hướng ngược lại.

Nghỉ ngơi: Tất cả các servo Coax và Femur ở vị trí trung lập, tất cả các servo Tibia ở vị trí thấp nhất 45 độ, co cả hai chân trước, giữa và sau một cách hiệu quả.

Cúi người về phía sau, đứng phía trước: Chân 1 và 2 ở vị trí cao nhất, chân 3 và 4 ở vị trí trung tính, và chân 5 và 6 ở vị trí thấp nhất.

Đứng sau, khom người trước: Chân 1 và ở vị trí thấp nhất, chân 3 và 4 ở vị trí trung tính, và chân 5 và 6 ở vị trí cao nhất.

Cua trái: Chân 1 và 5 nâng và duỗi ra bên trái, đồng thời chân 2 và 6 nâng và co dưới thân. Với cả bốn chân trên mặt đất, tất cả các Tibias đều trở về vị trí trung lập. Cuối cùng chân 3 và 4 lặp lại quy trình tương tự.

Cua phải: Chân 2 và 6 nâng và duỗi ra bên phải, đồng thời chân 1 và 5 nâng và co dưới cơ thể. Với cả bốn chân trên mặt đất, tất cả các Tibias đều trở về vị trí trung lập. Cuối cùng chân 3 và 4 lặp lại quy trình tương tự.

Chuyển động đầu trái: cổ 1 servo 45 độ. Cả hai servo đều trở lại vị trí trung lập 90.

Chuyển động đầu bên phải: cổ 1 servo 135 độ

Di chuyển đầu lên: cổ 2 servo 45 độ

Chuyển động đầu xuống: cổ 2 servo 135 độ

Chuyển động đầu chảo: cổ 2 di chuyển từ 45 đến 135 độ

SERVOS

Sau khi thử nghiệm ban đầu, các Servos MG995 và MG996 đều được thay thế. Tất cả 20 servo được thay thế bằng DS32228 20kg servos cung cấp khả năng định tâm được cải thiện nhiều và tăng khả năng chịu tải.

Điều quan trọng là phải kiểm tra kỹ lưỡng từng servo bằng chương trình kiểm tra phù hợp. Tôi đã sửa đổi chương trình ví dụ “quét” đơn giản để kiểm tra cụ thể các vị trí 0, 90 và 180, quy trình kiểm tra này được chạy trong tối thiểu 5 phút cho mỗi servo và sau đó lặp lại một ngày sau đó.

LƯU Ý: Sử dụng bảng Arduino Uno tiêu chuẩn được cấp nguồn bằng cáp USB có thể không cung cấp đủ điện áp để chạy một số servo nhất định. Tôi thấy rằng 4,85v mà servo nhận được từ Uno gây ra hành vi thất thường với DS3218 servo, tăng điện áp này lên 5,05v đã khắc phục được sự cố này. Vì vậy, tôi quyết định chạy servos ở 6v. Cuối cùng, tôi thấy rằng điện áp 6,4v là cần thiết vì 6v gây ra hành vi thất thường của các servos.

Bước 7: THI CÔNG

CHÂN

Bắt đầu với việc lắp đặt các bộ phận của bộ Hexapod. Tất cả các sừng tròn servo đều yêu cầu mở rộng lỗ lót ở cả hai đầu của Xương đùi và tất cả các lỗ Coax. Mỗi sừng servo được gắn vào Coax và Femur tương ứng của nó bằng bốn vít và vít thứ năm xuyên qua tâm của đầu servo. Tất cả các thân servo nơi được gắn bằng bốn bu lông và đai ốc. Giá đỡ servo Coax, cho mỗi chân trong số sáu chân, có một ổ trục được gắn vào đáy của giá đỡ bằng cách sử dụng một bu lông và đai ốc duy nhất. Mỗi giá đỡ servo Coax được gắn vào, sử dụng bốn bu lông và đai ốc, vào giá đỡ servo Femur của nó với giá đỡ này được xoay 90 độ. Đầu của servo Femur được gắn vào một đầu của cánh tay Femur với đầu còn lại của Femur được gắn vào đầu servo Tibia. Sáu servo Tibia được gắn vào đầu của sáu chân bằng bốn bu lông và đai ốc. Mỗi bộ hiệu ứng cuối chân được bao phủ bởi một chiếc ủng cao su mềm để tạo thêm độ bám. Người ta thấy rằng sừng servo được cung cấp quá lớn để cố định vào các kết nối Coax, Femur và Tibia nên tất cả các lỗ trung tâm đều được mở rộng thành 9mm. Tôi cảm ơn “Toglefritz” vì Capers II của anh ấy có thể hướng dẫn về các yếu tố cấu tạo của bộ Hexapod. Tuy nhiên, tôi đã đi lệch khỏi cấu trúc ở một khu vực cụ thể là việc gắn các sừng servo vào cả hai đầu của Xương đùi. Tôi quyết định mở rộng lỗ trung tâm của Xương đùi để cho phép tâm của sừng servo đi qua nó bằng cách này giúp cho sừng servo có thêm sức mạnh khi nó gần với servo hơn và hai khớp này chịu được mô-men xoắn cực đại. Mỗi còi servo được gắn vào Femur bằng hai vít tự khai thác M2.2, các đầu của các vít này được tháo ra và mài phẳng. Tất cả các bu lông M3 đã được áp dụng khóa chặt.

CƠ THỂ NGƯỜI

Phần thân gồm hai tấm, mỗi tấm có sáu lỗ, mỗi lỗ dùng để gắn sừng servo Coax. Hai viên pin 6V 2800mAh được gắn vào mặt dưới của tấm đáy bằng cách sử dụng Velcro. Bốn chân đế M3 kéo dài ngay phía dưới đáy của ngăn chứa pin được gắn vào, mỗi chân đế có một bốt cao su mềm trượt xuống dưới cùng, điều này cung cấp một chân đế ổn định để Hexapod có thể đặt trên đó. Phần trên của tấm dưới cùng có Arduino Mega và tấm chắn Cảm biến của nó được gắn bằng bốn giá đỡ 5mm. Ở phía trên cùng của tấm dưới cùng được gắn các chân đế 4 x M3 với chiều cao 6cm, chúng bao quanh Arduino Mega và hỗ trợ cho tấm trên cùng. Tấm trên cùng có một hộp 120mm x 70mm x 30mm được gắn vào nó, đây sẽ là nơi chứa đầu tiên của servo cổ và màn hình LCD. Một ngăn chứa 2 thứ hai, giá đỡ pin 2 x 18650 được gắn vào mặt dưới của tấm trên cùng phía sau bảng Arduino Mega hướng về phía trước của Hexapod.

Tấm trên cùng có sáu còi servo, mỗi còi được gắn với bốn vít M2.2. Phía trên cùng của tấm được lắp đặt một hộp 70mm x 120mm x 30mm, trong đó có một giá đỡ pin 18650 2 ngăn, công tắc hai cực, đèn LED màu xanh lá cây và một màn hình LCD 16 x 2 IC2 được lắp đặt. Ngoài ra, servo cổ thứ nhất cũng được lắp đặt, nguồn và cáp dữ liệu servo cổ thứ hai đi qua một lỗ để cấp nguồn cho servo thứ hai và mô-đun Arduino V3 NodeMcu. Một cáp dữ liệu khác đi qua hộp trên cùng và cấp nguồn cho mô-đun siêu âm HC-SR04, một lần nữa được đặt ở đầu. Cáp nguồn và dữ liệu thứ hai cũng được gắn vào đầu để cấp nguồn cho vòng led pixie.

Hai cáp dữ liệu servo và cáp dữ liệu HC-SR04 được đưa qua tấm trên cùng trong khi mô-đun Bluetooth được gắn vào mặt dưới của tấm bằng cách sử dụng miếng dán hình neon và keo nóng. Phải thực hiện quản lý cáp của 18 cáp dữ liệu servo còn lại trước khi cố gắng cố định tấm trên vào tấm dưới bằng các vít 4 x M3 vừa với chân đế 4 x M3 đã được gắn vào tấm dưới cùng. Là một phần của quy trình gắn tấm đáy trên cùng, tất cả sáu Servo Coax cũng phải được đặt vào đúng vị trí của chúng với vòng bi lắp vào lỗ tấm dưới cùng và đầu servo lắp vào sừng tấm trên cùng. Sau khi được lắp các đỉnh của sáu servo Coax được giữ chặt bằng 6 vít M3. Do vị trí của còi servo cho sáu servo Coax, các giá đỡ 4 x M3 cần được giảm chiều cao 2mm, để các ổ trục servo Coax nằm chính xác trong tấm dưới cùng.

CÁI ĐẦU

Đầu bao gồm hai servo 90 độ với nhau, một đầu được đặt trong hộp gắn với tấm trên cùng và đầu thứ hai được gắn với đầu tiên thông qua còi servo bằng cách sử dụng một phần hình chữ U của tấm đồng. Còi của servo thứ hai được gắn vào một giá đỡ bằng đồng hình chữ L được gắn vào hộp 70mm x 70mm x 50mm bằng hai bu lông và đai ốc. Hộp tạo thành phần đầu, bên trong được lắp đặt camera Ardcam, mô-đun siêu âm HC-SR04 và mô-đun Arduino V3 NodeMcu và đèn LED nguồn. Cả mô-đun siêu âm truyền và nhận đầu cảm biến nhô ra qua mặt trước của hộp cũng như ống kính máy ảnh. Bao quanh ống kính ở bên ngoài hộp là vòng 16 LCD Nero pixie. Đèn LED nguồn NodeMcu được nhìn thấy qua một lỗ trên tấm sau của đầu, cáp nguồn, cáp dữ liệu của mô-đun siêu âm và cáp nguồn dữ liệu pixie Neon đi vào thông qua một lỗ ở giữa tấm sau và tấm đầu.

THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ

Các sơ đồ Fritzing sau đây cho thấy phần thân và phần đầu của thiết bị điện tử. Các đường VCC và GRD không được hiển thị cho 20 servo để hỗ trợ sự rõ ràng của sơ đồ. Mô-đun Bluetooth, thông qua Ứng dụng Android, điều khiển chuyển động Hexapod bao gồm cả servo cổ của nó. Mô-đun Arduino NodeMcu dựa trên WIFI điều khiển mô-đun camera Arducam. Tất cả các servo được gắn vào lá chắn cảm biến Arduino thông qua một khối duy nhất chứa các đường tín hiệu VCC, GRD và. Cáp nhảy DuPont 20cm tiêu chuẩn được sử dụng để kết nối Bluetooth BT12, HC-SR04 và IC2 LCD.

TÍNH TOÁN PHÁP LÝ

Đây là một trong những khu vực chuẩn bị khó khăn nhất trước khi bắt đầu chuyển động của Hexapod. Ý tưởng ban đầu là đặt tất cả các chân như sau, Coax servos 90 độ, Femur servos thành 90 độ và Tibia servos đặt thành 90 với vị trí chân vật lý được đặt thành 105 độ cho các chân 2, 4, 6 và 75 độ cho các chân 1, 3 và 5. Hexapod được đặt trên một bề mặt bằng phẳng tựa vào bốn giá đỡ bên dưới vỏ pin. Đó là chân được đặt ở các điểm có khoảng cách bằng nhau giữa mỗi chân và cách cơ thể bằng nhau. Tất cả những vị trí được đánh dấu trên bề mặt bằng. Trong quá trình xây dựng các chân, điểm giữa của mỗi servo được tìm thấy, đây phải là vị trí 90 độ của servo. Vị trí mặc định 90 độ này được sử dụng với tất cả các servo.

Các mặt bên trong của Coax servos 2 và 5 song song với nhau, điều này áp dụng cho các Servos 1 và 6, và 3 và 4. Tất cả các Femur và Coax servos được cố định với nhau ở góc 90 độ với nhau trong giai đoạn xây dựng. Tất cả các servo Femur đều có cánh tay Femur được gắn vào chúng ở một góc 90 độ. Tất cả các servo Tibia được gắn vào Tibia ở góc 90 độ. Các servo 2, 4 và 6 được gắn vào cánh tay Xương đùi ở 105 độ, trong khi các Servo 1, 3 và 5 của Tibia được gắn vào cánh tay của Xương đùi ở 75 độ.

Điều quan trọng cần lưu ý là trong khi kiểm tra, tất cả các servo phải được theo dõi nhiệt độ, một servo nóng có nghĩa là servo đang hoạt động quá mạnh và có thể bị lỗi, hầu hết các servo sẽ ấm khi chạm vào.

Việc hiệu chuẩn ban đầu là di chuyển Hexapod từ vị trí nghỉ của nó, sau khi được bật, sang vị trí đứng vừa ổn định, vừa bằng và quan trọng nhất là không có servo nào bị quá nhiệt. Để duy trì vị trí ổn định, cần phải ghi vào mỗi servo với độ trễ ít hơn 20 mili giây, 10 mili giây đã được sử dụng. Tất cả các servo chỉ có thể di chuyển từ 0 đến 180 độ và từ 180 độ trở lại 0, vì vậy đối với tất cả các servos Femur 0 và 180 độ là thẳng đứng và 90 độ là nằm ngang.

Trước khi gắn mỗi servo, một bản ghi khởi tạo đã được gửi đến từng servo được xác định trước đó, tạo cho nó góc nghỉ hiện tại của nó, tức là vị trí hiện tại mà servo đang ở trong khi nghỉ. Đây là 90 độ đối với tất cả các servo Coax, 55 độ đối với các servo xương đùi và xương chày 1, 3 và 5, và 125 độ cho các servo xương đùi và xương chày 2, 4 và 6.

Điều quan trọng cần lưu ý là pin phải luôn được sạc đầy khi bắt đầu phiên hiệu chuẩn.

Hexapod luôn bắt đầu từ tư thế nghỉ ngơi, toàn bộ cơ thể được nâng đỡ bởi bốn bàn chân. Từ vị trí này, tất cả các Servo của Xương đùi và Xương chày được chuyển động theo chu kỳ từ vị trí bắt đầu đến vị trí đứng của chúng, lúc này tất cả các Servo đều ở 90 độ. Để hoàn thành tư thế đứng, lệnh “đứng” được đưa ra lệnh này yêu cầu tất cả các chân nâng lên và đặt xuống một lần nữa trong hai bộ ba động tác chân, chân 1, 5 và 4, và 2, 6 và 3.

Bước 8: PHẦN MỀM

Phần mềm gồm ba phần, phần một là mã Arduino chạy trên Arduino Mega, phần hai là mã Arduino chạy trên mô-đun NodeMcu trong đầu. Giao tiếp thông qua thiết bị Bluetooth BT12 nhận lệnh từ máy tính bảng Android, cụ thể là Samsung Tab 2, đang chạy ứng dụng tùy chỉnh được tích hợp sẵn Android Studio. Chính ứng dụng này sẽ gửi lệnh đến Hexapod. Ứng dụng tương tự cũng nhận nguồn cấp dữ liệu video trực tiếp từ mô-đun NodeMcu thông qua WIFI tích hợp của nó.

MÃ ANDROID

Mã Android riêng, được phát triển bằng Android Studio, cung cấp nền tảng để chạy ứng dụng hai màn hình. Ứng dụng có hai màn hình, màn hình chính cho phép người dùng ra lệnh cho Hexapod và xem nguồn cấp video đến từ đầu hexapod. Màn hình thứ hai, được truy cập thông qua nút WIFI, cho phép người dùng kết nối trước tiên là Bluetooth hexapod và thứ hai là điểm phát WIFI được tạo ra bởi thẻ NodeMCU Arduino trong đầu hexapod. Ứng dụng sẽ gửi các lệnh bằng chữ cái đơn lẻ, thông qua một 9600 Baud nối tiếp, từ Máy tính bảng qua Bluetooth nhúng đến Bluetooth BT12 được gắn vào hexapod.

MÃ ARDUINO

Quá trình phát triển mã bắt đầu bằng việc phát triển một chương trình thử nghiệm được thiết kế để kiểm tra các chức năng cơ bản của Hexapod, đó là phần đầu và phần thân. Vì phần đầu và hoạt động của nó hoàn toàn tách biệt với phần thân nên việc phát triển phần mềm của nó đã được thử nghiệm song song với mã chức năng phần thân. Mã vận hành phần lớn dựa trên sự phát triển trước đó với việc bao gồm chuyển động của servo. Mã này bao gồm hoạt động của màn hình LCD 16x2, mô-đun siêu âm HC-SR04 và vòng sáng 16 LED. Cần phải phát triển thêm mã để cung cấp quyền truy cập WIFI vào nguồn cấp dữ liệu video trực tiếp từ đầu.

Mã chức năng thân ban đầu được phát triển để cung cấp phần đính kèm servo ban đầu và vị trí ban đầu khi ở trạng thái nghỉ. Từ vị trí này, Hexapod đã được lập trình để chỉ đứng. Sau đó, quá trình phát triển được tiến hành với các chuyển động bổ sung của Hexapod và sự kết hợp của các phần mã đầu và cơ thể với các giao tiếp nối tiếp với ứng dụng Android.

Mã servo thử nghiệm cho phép phát triển các chuyển động của chân và cơ thể, cụ thể là:

1. InitLeg - Cho phép vị trí chân nghỉ, vị trí chân đứng, vị trí chân ban đầu cua để đi bộ trái hoặc phải, vị trí chân ban đầu để đi bộ về phía trước hoặc phía sau.

2. Vẫy tay - Cho phép chân trước vẫy bốn lần trước khi trở lại vị trí đứng.

3. TurnLeg- Cho phép Hexapod quay trái hoặc phải.

4. MoveLeg- Cho phép Hexapod tiến hoặc lùi.

5. CrouchLeg- Cho phép Hexapod cúi người về phía trước xuống chân trước hoặc lùi vào chân sau.

Chuyển động của chân dựa trên các cặp chân hoạt động cùng nhau, vì vậy chân 1 và 2, 3 và 4, 5 và 6 hoạt động như một cặp. Chuyển động bao gồm hai hành động cơ bản, vươn tới và kéo về phía trước, và đẩy về phía sau. Để đi lùi, hai chuyển động này được đảo ngược, vì vậy, ví dụ đi về phía trước, chân 1 và 2 kéo, trong khi chân 5 và 6 đẩy, chân 3 và 4 tạo sự ổn định. Đi cua đơn giản là những động tác tương tự nhưng đặt nghiêng 90 độ so với cơ thể, trong trường hợp này, chân 3 và 4 cũng chuyển động giống như các chân còn lại. Tuy nhiên, trong khi các cặp chân đi bộ di chuyển luân phiên trong khi các chân đi cua 1 và 5 hoạt động như một cặp trong khi chân 3 hoạt động trên các sải chân luân phiên cho các chân 1 và 5.

Mô tả chức năng chuyển động theo sau cho mỗi chức năng chuyển động chính, mỗi chức năng bao gồm các phần tử chuyển động được tập hợp lại với nhau và hoạt động theo một trình tự nhất định.

KHỞI ĐỘNG: Bắt đầu từ vị trí đứng, tất cả các Servant của Femur di chuyển lên trên để hạ thấp cơ thể vào bốn giá đỡ. Đồng thời, tất cả các Servo Tibia đều di chuyển vào trong.

ỔN ĐỊNH: Bắt đầu từ vị trí nghỉ, tất cả các Servo Tibia di chuyển ra ngoài, khi điều này hoàn tất, tất cả các Servo xương đùi di chuyển đến vị trí 90 độ, cuối cùng tất cả các Servo Tibia di chuyển đến vị trí 90 độ cùng một lúc.

LÊN TRÁI: Các chân 1, 3 và 5 lùi ra xa khỏi đầu 45 độ, đồng thời các chân 2, 4 và 6 di chuyển về phía trước về phía đầu. Sau khi hoàn thành, tất cả các servo Coax di chuyển từ vị trí hiện tại của chúng trở lại vị trí 90 độ tiêu chuẩn, chuyển động này sẽ ngược chiều kim đồng hồ đối với cơ thể.

ĐUỔI ĐÚNG: Các chân 1, 3 và 5 di chuyển về phía trước 45 độ về phía đầu, đồng thời các chân 2, 4 và 6 di chuyển về phía sau ra khỏi đầu. Sau khi hoàn thành, tất cả các servo Coax di chuyển từ vị trí hiện tại của chúng trở lại vị trí 90 độ tiêu chuẩn, chuyển động này sẽ theo chiều kim đồng hồ đối với cơ thể.

CROUCH FORWARD: Chân 1 và 2 hạ xuống bằng cách sử dụng xương đùi và xương chày, trong khi chân 5 và 6 nâng lên bằng xương đùi và xương chày, chân 3 và 4 vẫn ở vị trí chuẩn.

CROUCH BACKWARD: Chân 1 và 2 được nâng lên bằng cách sử dụng xương đùi và xương chày, trong khi chân 5 và 6 được hạ xuống bằng cách sử dụng xương đùi và xương chày, chân 3 và 4 vẫn ở vị trí tiêu chuẩn.

WAVING: Quy trình này chỉ sử dụng chân 1 và 2. Servos Coax di chuyển theo cung 50 độ, trong khi xương đùi và xương chày cũng di chuyển theo cung 50 độ. Chân 3 và 4 di chuyển về phía trước 20 độ về phía đầu, điều này mang lại một nền tảng ổn định hơn.

ĐI BỘ LÊN TIẾNG: Chân 1 và 6, 2 và 5, 3 và 4 phải phối hợp với nhau. Vì vậy, trong khi chân 1 đang kéo cơ thể, chân 6 phải đẩy cơ thể, ngay sau khi động tác này hoàn thành, chân 2 và 5 phải thực hiện động tác tương tự, trong khi mỗi chu kỳ hành động này đang diễn ra, chân 3 và 4 phải thực hiện động tác của mình. di chuyển về phía trước thói quen.

Các chức năng của mô-đun chân thử nghiệm ban đầu cho phép thiết kế cho từng chuyển động trong ba chuyển động của chân. Cần chuyển động ba chân vì hai chân đối diện chỉ cần thực hiện động tác ngược lại. Một mô-đun chân 1, 3 và 6 kết hợp mới đã được phát triển, thử nghiệm và sao chép cho mô-đun chân 2, 4 và 5 đảo ngược thứ hai. Kiểm tra chuyển động của chân hexapod đạt được bằng cách đặt hexapod trên một khối nâng cao để cho phép chân chuyển động hoàn toàn mà không chạm đất. Các phép đo được thực hiện khi các chân di chuyển và cho thấy rằng tất cả các chân di chuyển theo phương ngang một khoảng cách 80mm trong khi đồng thời vẫn cách mặt đất 10mm tại điểm thấp nhất của chúng trong quá trình di chuyển. Điều này có nghĩa là Hexapod sẽ chỉ lắc lư từ bên này sang bên kia trong quá trình di chuyển và tất cả các chân sẽ có một lực kéo bằng nhau trong quá trình di chuyển.

QUAY LẠI ĐI BỘ:

CRAB WALKING LEFT: Chuyển động ban đầu bắt đầu với các chân 1, 2, 5 và 6 đều xoay 45 độ về hướng di chuyển. Điều này đặt tất cả các chân thẳng hàng với hướng di chuyển, chân 3 và 4 đã đúng hướng. Xương đùi và xương chày của mỗi chân bắt đầu ở vị trí 90 độ mặc định. Dáng đi này bao gồm hai bộ ba chân làm việc trên các sải chân luân phiên, chân 1, 5 và 4, và chân 3, 2 và 6. Mỗi bộ ba chân hoạt động bằng cách kéo bằng chân trước, tức là 1 và 5 và đẩy bằng chân 4, chuyển động này sau đó được đảo ngược để chân 3 kéo trong khi chân 2 và 6 đẩy, không có servo Coax nào thực hiện bất kỳ công việc nào trong quá trình chuyển động này. Mỗi bộ ba chân nâng bộ chân còn lại đứng yên khi bộ đầu tiên di chuyển.

CRAB WALKING RIGHT:

LƯU Ý: Đầu sẽ quay theo hướng đi của cua hoặc trái hoặc phải. Điều này cho phép phát hiện siêu âm HC-SR04 được sử dụng khi đang đi bộ.

CÀI ĐẶT CHÂN: Để Hexapod đứng ngang bằng, tất cả các chân phải đứng với cùng chiều cao. Đặt Hexapod trên các khối và sau đó sử dụng các quy trình đứng và Nghỉ, có thể đo khoảng cách so với mặt đất của mỗi bộ hiệu ứng cuối. Tôi đã thêm ủng cao su vào mỗi bộ hiệu ứng cuối để trước hết tăng thêm độ bám nhưng cũng để cho phép điều chỉnh một chút chiều dài của chân, với mục đích là 5mm hoặc ít hơn giữa tất cả các chân. Đặt mỗi servo thành 90 độ rất dễ dàng, tuy nhiên việc gắn mỗi sừng servo vào cả hai đầu của Femur có thể và đã gây ra các vấn đề vì sự khác biệt rất nhỏ về góc quay của các gai bên trong sừng khiến chiều cao chân chênh lệch nhau 20mm. Việc thay đổi các vít thành các lỗ cố định khác nhau trên còi servo đã khắc phục sự chênh lệch chiều cao 20mm này. Tôi đã quyết tâm khắc phục sự cố này bằng cách sử dụng phương pháp này thay vì phải bù đắp cho những chênh lệch chiều cao này bằng phần mềm.