ARDUINO SPIDER ROBOT (QUADRUPED): 7 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Này các cậu! Đây là một hướng dẫn mới để hướng dẫn bạn từng bước trong khi thực hiện loại dự án điện tử siêu tuyệt vời này là "Robot thu thập thông tin" còn được gọi là "Spider Robot" hay "Robot bốn chân".

Vì mọi người đều nhận thấy sự phát triển tốc độ cao của công nghệ chế tạo người máy, chúng tôi quyết định đưa các bạn đến một cấp độ cao hơn về người máy và chế tạo người máy. chúng tôi đã bắt đầu một thời gian trước đây bằng cách tạo ra một số dự án điện tử cơ bản và rô bốt cơ bản như PICTO92, rô bốt theo dõi đường dây để giúp bạn làm quen một chút với các công cụ điện tử và thấy mình có thể phát minh ra các dự án của riêng mình.

Chuyển sang một cấp độ khác, chúng tôi đã bắt đầu với robot này, đây là một trong những khái niệm cơ bản nhưng nó sẽ trở nên phức tạp một chút nếu bạn tìm hiểu sâu hơn về chương trình của nó. Và vì những tiện ích này rất đắt trong cửa hàng trực tuyến, chúng tôi cung cấp hướng dẫn từng bước này để hướng dẫn các bạn tạo Spiderbot của riêng mình.

Dự án này rất hữu ích để thực hiện đặc biệt sau khi nhận được PCB tùy chỉnh mà chúng tôi đã đặt hàng từ JLCPCB để cải thiện giao diện của rô bốt của chúng tôi và cũng có đủ tài liệu và mã trong hướng dẫn này để cho phép bạn tạo trình thu thập thông tin của mình một cách dễ dàng.

Chúng tôi đã thực hiện dự án này chỉ trong 7 ngày, chỉ hai ngày để hoàn thành việc chế tạo phần cứng và lắp ráp, sau đó năm ngày để chuẩn bị mã và ứng dụng Android. để điều khiển robot thông qua nó. Trước khi bắt đầu, chúng ta hãy xem trước

Bạn sẽ học được gì từ hướng dẫn này:

1. Lựa chọn các thành phần phù hợp tùy thuộc vào chức năng dự án của bạn
2. Tạo mạch để kết nối tất cả các thành phần đã chọn
3. Lắp ráp tất cả các bộ phận của dự án
4. Tỷ lệ cân bằng rô bốt
5. Sử dụng ứng dụng Android. để kết nối qua Bluetooth và bắt đầu thao tác hệ thống

Bước 1: "Người máy nhện" là gì

Như tên gọi của nó đã định nghĩa, robot của chúng ta là một đại diện cơ bản của các chuyển động của người nhấm nháp nhưng nó sẽ không thực hiện chính xác các chuyển động của cơ thể vì chúng ta chỉ sử dụng bốn chân thay vì tám chân.

Cũng được đặt tên là Quadrupedrobot vì nó có bốn chân và thực hiện các chuyển động bằng cách sử dụng các chân này, chuyển động của mỗi chân có liên quan đến các chân khác để xác định tư thế của cơ thể rô bốt và cũng để kiểm soát sự cân bằng của cơ thể rô bốt.

Robot có chân xử lý địa hình tốt hơn so với các robot có bánh xe của chúng và di chuyển theo những cách đa dạng và thú tính. Tuy nhiên, điều này làm cho các robot có chân trở nên phức tạp hơn và ít có khả năng tiếp cận đối với nhiều nhà sản xuất. và cả chi phí chế tạo và mức phụ thuộc cao mà một nhà sản xuất phải bỏ ra để tạo ra một bộ tứ toàn thân vì nó dựa trên động cơ servo hoặc động cơ bước và cả hai đều đắt hơn động cơ DC có thể được sử dụng trong rô bốt có bánh xe.

Thuận lợi

Bạn sẽ tìm thấy bốn chân có nhiều trong tự nhiên, bởi vì bốn chân cho phép ổn định thụ động hoặc khả năng đứng yên mà không cần chủ động điều chỉnh vị trí. Điều này cũng đúng với robot. Robot bốn chân rẻ hơn và đơn giản hơn robot có nhiều chân hơn, nhưng nó vẫn có thể đạt được sự ổn định.

Bước 2: Động cơ servo là thiết bị truyền động chính

Động cơ servo như được định nghĩa trong wikipedia, là một bộ truyền động quay hoặc bộ truyền động tuyến tính cho phép điều khiển chính xác vị trí góc hoặc tuyến tính, vận tốc và gia tốc. [1] Nó bao gồm một động cơ phù hợp được kết hợp với một cảm biến để phản hồi vị trí. Nó cũng yêu cầu một bộ điều khiển tương đối phức tạp, thường là một mô-đun chuyên dụng được thiết kế đặc biệt để sử dụng với động cơ servo.

Động cơ servomot không phải là một loại động cơ cụ thể mặc dù thuật ngữ động cơ servo thường được sử dụng để chỉ động cơ phù hợp để sử dụng trong hệ thống điều khiển vòng kín.

Nói chung tín hiệu điều khiển là một tàu xung sóng vuông. Các tần số phổ biến cho tín hiệu điều khiển là 44Hz, 50Hz và 400Hz. Độ rộng xung dương là yếu tố xác định vị trí của servo. Độ rộng xung dương khoảng 0,5ms sẽ làm cho còi servo lệch về bên trái nhiều nhất có thể (thường là khoảng 45 đến 90 độ tùy thuộc vào servo được đề cập). Độ rộng xung dương trong khoảng 2,5ms đến 3,0ms sẽ làm cho servo lệch sang phải hết mức có thể. Độ rộng xung khoảng 1,5ms sẽ làm cho servo giữ vị trí trung tính ở 0 độ. Điện áp cao đầu ra thường nằm trong khoảng từ 2,5 vôn đến 10 vôn (với 3V điển hình). Điện áp thấp đầu ra nằm trong khoảng từ -40mV đến 0V.

Bước 3: Chế tạo PCB (Do JLCPCB sản xuất)

Về JLCPCB

JLCPCB (Công ty TNHH Phát triển Công nghệ Điện tử JIALICHUANG Thâm Quyến), là doanh nghiệp sản xuất nguyên mẫu PCB lớn nhất ở Trung Quốc và là nhà sản xuất công nghệ cao chuyên sản xuất nguyên mẫu PCB nhanh và sản xuất PCB hàng loạt.

Với hơn 10 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực sản xuất PCB, JLCPCB có hơn 200.000 khách hàng trong và ngoài nước, với hơn 8.000 đơn đặt hàng trực tuyến về tạo mẫu PCB và sản xuất PCB số lượng ít mỗi ngày. Năng lực sản xuất hàng năm là 200, 000 sq.m. cho nhiều loại PCB 1 lớp, 2 lớp hoặc nhiều lớp. JLC là nhà sản xuất PCB chuyên nghiệp với quy mô lớn, thiết bị tốt, quản lý chặt chẽ và chất lượng cao.

Quay lại dự án của chúng tôi

Để sản xuất PCB, tôi đã so sánh giá từ nhiều nhà sản xuất PCB và tôi đã chọn JLCPCB những nhà cung cấp PCB tốt nhất và những nhà cung cấp PCB rẻ nhất để đặt mua mạch này. Tất cả những gì tôi cần làm là một vài cú nhấp chuột đơn giản để tải lên tệp gerber và đặt một số thông số như màu sắc và số lượng độ dày của PCB, sau đó tôi chỉ phải trả 2 đô la để có được PCB của mình chỉ sau năm ngày.

Khi nó hiển thị hình ảnh của phép toán liên quan, tôi đã sử dụng Arduino Nano để điều khiển toàn bộ hệ thống. Tôi cũng đã thiết kế hình dạng con nhện robot để làm cho dự án này tốt hơn nhiều.

Bạn có thể lấy tệp Mạch (PDF) từ đây. Như bạn có thể thấy trong các hình ảnh ở trên, PCB được sản xuất rất tốt và tôi đã có hình nhện PCB giống như chúng tôi đã thiết kế và tất cả các nhãn và biểu trưng ở đó để hướng dẫn tôi trong các bước hàn.

Bạn cũng có thể tải xuống tệp Gerber cho mạch này từ đây trong trường hợp bạn muốn đặt hàng cho cùng một thiết kế mạch.

Bước 4: Thành phần

Bây giờ chúng ta hãy xem xét các thành phần cần thiết mà chúng ta cần cho dự án này, vì vậy như tôi đã nói, tôi đang sử dụng Arduino Nano để chạy tất cả 12 động cơ servo của rô bốt bốn chân. Dự án cũng bao gồm một màn hình OLED để hiển thị các khuôn mặt Cozmo và một mô-đun bluetooth để điều khiển robot thông qua ứng dụng Android.

Để tạo ra loại dự án này, chúng tôi sẽ cần:

• - PCB mà chúng tôi đã đặt hàng từ JLCPCB
• - 12 động cơ Servo như bạn nhớ 3 Servo cho mỗi chân:
• - Một Nano Arduino:
• - Mô-đun Bluetooth HC-06:
• - Một màn hình OLED:
• - Đèn LED RGB 5mm:
• - Một số pha chế tiêu đề:
• - Và cơ thể rô bốt đạt đến mức bạn cần in chúng bằng máy in 3D

Bước 5: Lắp ráp Robot

Bây giờ chúng ta đã có PCB sẵn sàng và tất cả các thành phần được hàn rất tốt, sau đó chúng ta cần lắp ráp thân robot, quy trình rất dễ dàng vì vậy chỉ cần làm theo các bước mà tôi chỉ ra, trước tiên chúng ta cần chuẩn bị mỗi bên một bên và làm một đèn led, chúng ta cần hai động cơ servo cho các khớp và các bộ phận in Coxa, Femur và Tibia với bộ phận đính kèm nhỏ này.

Về các mảnh Cơ thể của robot, bạn có thể tải xuống các tệp STL của nó từ đây.

Bắt đầu với servo đầu tiên, đặt nó vào ổ cắm của nó và giữ nó bằng các vít của nó, sau đó xoay trục servo sang 180 ° mà không cần đặt vít cho phụ kiện và di chuyển đến bộ phận tiếp theo là Xương đùi để kết nối nó với xương chày sử dụng rìu khớp servo đầu tiên và mảnh đính kèm. Bước cuối cùng để hoàn thành chân là đặt khớp thứ hai, ý tôi là servo thứ hai để giữ phần thứ ba của chân đó là miếng Coxa.

Bây giờ lặp lại tương tự cho tất cả các chân để chuẩn bị xong 4 chân. Sau đó, lấy khung trên và đặt phần còn lại của servo vào các ổ cắm của chúng và sau đó kết nối từng chân với servo thích hợp. Chỉ có một phần được in cuối cùng là khung rô-bốt dưới cùng, nơi chúng tôi sẽ đặt bảng mạch của mình

Bước 6: Ứng dụng Android

Nói về Android, nó cho phép bạn

kết nối với rô-bốt của bạn thông qua Bluetooth và thực hiện các chuyển động tiến, lùi và rẽ trái phải, nó cho phép bạn điều khiển màu ánh sáng rô-bốt trong thời gian thực bằng cách chọn màu mong muốn từ bánh xe màu này.

Bạn có thể tải xuống ứng dụng android miễn phí từ liên kết này: tại đây

Bước 7: Mã Arduino và kiểm tra xác thực

Bây giờ chúng ta đã có rô-bốt gần như sẵn sàng để chạy nhưng chúng ta cần thiết lập các góc khớp trước, vì vậy hãy tải lên mã thiết lập cho phép bạn đặt từng servo vào đúng vị trí bằng cách gắn các servo ở góc 90 độ, đừng quên kết nối 7V Pin DC để chạy rô bốt.

Tiếp theo chúng ta cần tải lên chương trình chính để điều khiển robot bằng ứng dụng android. Cả hai chương trình bạn có thể tải xuống từ các liên kết sau:

- Mã servo mở rộng: liên kết tải xuống - Chương trình chính của robot nhện: liên kết tải xuống

Sau khi tải mã lên, tôi đã kết nối màn hình OLED để hiển thị nụ cười của robot Cozmo mà tôi đã thực hiện trong mã chính.

Như bạn có thể thấy những người trong hình trên, robot làm theo tất cả các hướng dẫn được gửi từ điện thoại thông minh của tôi và vẫn còn một số cải tiến khác để thực hiện để khiến nó trở nên bơ hơn nhiều.