Tự làm Hexapod: 6 bước

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

Trong hướng dẫn này, tôi sẽ cung cấp cho bạn hướng dẫn từng bước để tạo một bluetooth, Hexapod điều khiển từ xa.

Đầu tiên, đây là một hexapod lớn và để di chuyển nó, bạn sẽ cần 12 động cơ Servo mạnh (MG995) và để xử lý lượng tín hiệu PWM này (để điều khiển từng động cơ), cách dễ nhất để thực hiện là sử dụng Arduino Mega 2560 Cần lưu ý rằng một số thiết bị phụ đã được sử dụng, như máy in 3D và máy cắt WaterFlow. Bây giờ bạn sẽ tìm thấy tất cả các vật liệu được sử dụng và các bước bạn sẽ cần để chế tạo một trong những con rô bốt này.

Bước 1: Những gì bạn cần

Trang thiết bị

Sắt hàn, máy in 3D, máy cắt tia nước.

Vật liệu

• Dây tóc in 3D PLA
• silicon,
• bàn đạp thép
• Vít M3X20
• Vít M3X10
• Đai ốc M3
• Vòng đệm M3
• Vòng bi 623zz
• Phần mềm CAD

Các thành phần

• (12) Động cơ servo MG995
• (2) Pin 9V
• (1) Pin 6V, 7Amps
• Máy ảnh GoPro
• Arduino MEGA
• Arduino NANO
• (2) Cần điều khiển
• (2) Mô-đun Bluetooth HC-05
• (1) Chiết áp 10K

Bước 2: Cơ khí & thiết kế các bộ phận bạn cần

Thiết kế kĩ thuật

Thiết kế cơ học bắt đầu từ số lượng động cơ servo được sử dụng trên mỗi chân. Trong dự án này, nó đã được quyết định sử dụng 2 servo mỗi chân, mang lại cho nó số bậc tự do lớn hơn và làm cho độ tự nhiên của nó trở nên đáng chú ý. Rõ ràng là trong bất kỳ loại cơ chế, máy móc hoặc rô bốt nào bạn càng có nhiều bậc tự do thì tính tự nhiên của các chuyển động và hành động của bạn càng lớn. Trong kế hoạch cho dự án này, các yêu cầu và hạn chế, có 12 thiết bị truyền động sẽ được sử dụng, 2 thiết bị truyền động trên mỗi chân. Như đã đề cập, động cơ servo sẽ là thành phần chính của chân, giả sử chúng là những điểm đại diện cho các khớp của robot. Bằng cách đó các chuyển động khác nhau của máy được kích hoạt, cùng với nhau, sẽ mô phỏng chuyển động khiến nó đi bộ. Dựa trên kích thước của động cơ servo đã đề cập trước đó, một vỏ được thiết kế để lắp loại cơ cấu truyền động này. Kích thước của kích thước này cung cấp các điểm tham chiếu để thiết kế hệ thống buộc, cho các phần tử hỗ trợ và đầu nối cho những gì sẽ tạo nên chân nói chung. Một trong các động cơ servo được đặt theo chiều dọc và động cơ còn lại theo chiều ngang, điều này chủ yếu là do hướng mà trục của nó sẽ quay và kích hoạt phần tử mà nó được vặn và do đó phát triển chuyển động theo x hoặc y, cần thiết cho việc di chuyển hexapod. Khi nhìn vào các hình và hình ảnh, bạn có thể thấy các điểm mà chúng được lắp ráp với cơ sở chính, đó là các tấm, của robot. Nếu bạn nhìn vào động cơ servo ở vị trí thẳng đứng, bạn sẽ thấy nó nằm giữa cả hai tấm. Một trong số chúng bị vặn ở phần trên và cái còn lại ở phần dưới. Từ đó, các đầu nối và thanh sẽ tạo điều kiện hỗ trợ cho động cơ servo thứ hai ở vị trí nằm ngang, từ đó 4 loại đầu nối khác nhau hoạt động như một phần của chân. Chúng cho phép chuyển động cơ học mô phỏng và kích hoạt việc nâng và di chuyển của phần tử này; trong đó bao gồm hai thanh này giữ thành phần lớn nhất của chân, trên đó nó tựa và để lại gần như toàn bộ trọng lượng của robot.

Như đã đề cập trước đây, có những giới hạn xác định thiết kế của bạn. Chúng có thể là các loại khác nhau cho dù là cơ khí, kinh tế, hoặc bất kỳ nguồn lực thiết yếu nào khác cho hoạt động của máy của bạn. Những yếu tố cơ học; trong trường hợp này, các động cơ servo, đã thiết lập các kích thước của rô bốt. Đây là lý do tại sao thiết kế được đề xuất trong sách hướng dẫn này có kích thước như vậy, vì chúng bắt đầu chủ yếu từ các bộ truyền động và bộ điều khiển đã chọn, sau đó một pin lớn đã được thêm vào.

Điều quan trọng cần nói là thiết kế cơ khí không được xác định là có thể tái tạo như nó được đề xuất. Điều này thậm chí có thể được tối ưu hóa thông qua mô phỏng ứng suất và mỏi của các phần tử chính, thanh và / hoặc đầu nối. Có tính đến phương pháp sản xuất đã chọn, sản xuất phụ gia, bạn có thể tận dụng tối đa việc thiết kế, mô phỏng và in chất rắn phù hợp nhất với tải và ứng dụng của mình. Luôn xem xét các yếu tố cơ bản của hỗ trợ, ốc vít và vòng bi, cho những gì bạn cần. Điều này tùy thuộc vào vai trò của chúng trong cơ chế. Vì vậy, bạn nên suy nghĩ về các thông số kỹ thuật của các yếu tố này để chúng có vị trí thích hợp kết hợp với các phần khác của chân.

Bước 3: Thiết kế Điện tử

2 PCB được thiết kế cho robot.

1 là bo mạch chính sẽ được gắn trong rô bốt và bo mạch thứ hai dành cho các thiết bị điện tử trong bộ điều khiển từ xa. PCB được thiết kế bằng phần mềm Fritzing và sau đó được gia công bằng Bộ định tuyến CNC để khắc PCB.

PCB chính bao gồm Arduino Mega cũng như mô-đun bluetooth, tất cả các servo đều được kết nối và sử dụng hai dòng điện đến trực tiếp từ pin đến 2 đầu nối vít.

Bộ điều khiển từ xa PCB có nhiều thành phần hơn nhưng nhỏ gọn hơn, bắt đầu bằng việc gắn Arduino Nano, với nó được kết nối hai cần điều khiển để điều khiển hướng và chuyển động của Hexapod, một nút nhấn với điện trở 220Ohms thích hợp, một chiết áp. để điều chỉnh chiều cao của rô bốt và mô-đun bluetooth HC05 của nó. Tất cả bảng được cấp nguồn bằng pin 9V và các phần tử trên đó được cấp nguồn bằng Đầu ra 5v của bảng Arduino.

Sau khi thiết kế, PCB có thể được sản xuất bằng công cụ gia công PCB CNC đặc biệt và sau đó bạn có thể tiến hành lắp đặt tất cả các thành phần trong bo mạch.

Bước 4: Bước 4: Lắp ráp

Sau khi có sẵn tất cả các bộ phận được in, vít và vòng bi cũng như các công cụ để lắp ráp rô bốt, bạn có thể bắt đầu với việc lắp ráp các bộ phận tương ứng, xem xét rằng các chân đế của các servo thẳng đứng được lắp ráp có một tấm trên và một tấm dưới, 6 trong số những mảnh này với một động cơ servo bên trong chúng. Bây giờ khớp nối với trục của động cơ servo được vặn và phần này được kết nối: "JuntaServos" mà trong đối tác của nó sẽ có ổ trục tương ứng để tạo điều kiện quay giữa cả hai phần. Sau đó, nó sẽ được kết nối với servo thứ hai, servo ngang và tập hợp các thanh tương ứng của nó liên kết với 2 đoạn còn lại, tạo sự gắn trực tiếp vào đầu thép. Cả hai đều được bắt vít bằng các vít được chỉ định. Để kết thúc với chân, đầu được in bằng PLA được đưa vào dưới áp lực.

Quy trình này phải được lặp lại 6 lần để lắp ráp 6 chân đỡ và kích hoạt robot. Cuối cùng; đặt máy ảnh trên tấm phía trên, điều chỉnh nó theo ý muốn của người dùng.

Bước 5: Bước 5: Mã hóa

Trong phần này, nó sẽ được mô tả một chút về cách mã hoạt động. và nó sẽ được chia thành hai phần, mã của bộ điều khiển từ xa và mã của hexapod.

Đầu tiên là bộ điều khiển. Bạn muốn đọc các giá trị tương tự của chiết áp trong cần điều khiển, Bạn nên lọc các giá trị này và đủ để chỉ nhận được các giá trị khi những giá trị này thay đổi ngoài phạm vi được thiết lập trong mã. Khi điều này xảy ra, một giá trị kiểu mảng ký tự được gửi bằng cách sử dụng chức năng Arduino Serial.write qua bluetooth để cho biết rằng một trong các giá trị đã thay đổi điều này để có thể thực hiện điều gì đó khi mô-đun bluetooth khác nhận được chúng.

Bây giờ mã Hexapod cũng có thể được chia thành 2 phần.

Phần đầu tiên là nơi các chức năng sẽ được thực hiện theo các thông báo nhận được bằng bluetooth được chỉ định và phần khác là nơi thực hiện các chức năng cần thiết để tạo các chức năng được thực hiện bởi hexapod, chẳng hạn như đi bộ về phía trước, phía sau, rẽ, những người khác. điều mà bạn muốn làm trong mã là chỉ định các biến cần thiết cho hoạt động của cả giao tiếp bluetooth và chức năng của các servo và chuyển động của chúng ở mỗi chân.

Hàm Serial.readBytesUntil được sử dụng để lấy toàn bộ mảng ký tự, là 6, tất cả các lệnh đều có 6 ký tự, đó là điều rất quan trọng cần tính đến. Trong các diễn đàn của Arduino, bạn có thể tìm thấy các tài liệu tham khảo về cách chọn các thông số tối ưu để thông báo được nhận một cách chính xác. Sau khi nhận được toàn bộ thông báo, nó được so sánh với hàm strcmp () và một tập hợp các hàm if gán giá trị cho một biến sau đó được sử dụng để gán chức năng của một hexapod trong một hàm switch.

Có các chức năng bổ sung, một trong số chúng khi nhận được lệnh "POTVAL" sẽ thay đổi chiều cao của robot, một chức năng khác thay đổi chiều cao tương đối của mỗi chân và chuyển động quay tĩnh của nó, điều này đạt được với cần điều khiển và khi nhấn nút trong điều khiển, lệnh "BOTTON" được nhận trong mã hexapod và thay đổi tốc độ di chuyển của hexapod.

Bước 6: Kiểm tra

Trong video sau đây, nó cho thấy cách Hexapod phát triển theo thời gian và để xem thử nghiệm và kết quả cuối cùng.