ARDUINO SPIDER ROBOTER (QUADRUPED) - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Hallo Leute! Hier ist ein neues Tutorial, das Sie Schritt für Schritt führt, während Sie diese Art von super erstaunlichen elektronischen Projekten machen, den "Crawler-Roboter", der auch als "Spider-Roboter" oder "Quadruped-Roboter" bekannt ist.

Da jeder die rasante Entwicklung der Robotiktechnologie bemerkt hat, haben wir uns entschieden, euch auf ein höheres Niveau in Robotik und Roboterbau zu bringen. Wir haben vor einiger Zeit damit begonnen, einige grundlegende elektronische Projekte und grundlegende Roboter wie PICTO92, den Linienfolger-Roboter, zu entwickeln, um Sie mit den elektronischen Dingen vertraut zu machen und in der Lage zu sein, Ihre eigenen Projekte zu erfinden.

Auf einer anderen Ebene haben wir mit diesem Roboter begonnen, der ein grundlegendes Konzept darstellt, aber etwas kompliziert wird, wenn Sie tiefer in sein Programm einsteigen. Und da diese Gadgets im Webstore so teuer sind, bieten wir Ihnen diese Schritt-für-Schritt-Anleitung, um Sie bei der Erstellung Ihres eigenen Spiderbots zu unterstützen.

Dieses Projekt ist besonders praktisch, nachdem Sie die kundenspezifische Leiterplatte erhalten haben, die wir bei JLCPCB bestellt haben, um das Erscheinungsbild unseres Roboters zu verbessern. Außerdem enthält dieses Handbuch genügend Dokumente und Codes, damit Sie Ihren Crawler einfach erstellen können.

Wir haben dieses Projekt in nur 7 Tagen durchgeführt, nur zwei Tage, um die Hardwareherstellung und den Zusammenbau abzuschließen, dann fünf Tage, um den Code und die Android-App vorzubereiten. um den Roboter dadurch zu steuern. Bevor wir anfangen, schauen wir zuerst

Was Sie in diesem Tutorial lernen werden:

1. Auswahl der richtigen Komponenten in Abhängigkeit von Ihren Projektfunktionalitäten
2. Herstellen der Schaltung zum Verbinden aller ausgewählten Komponenten
3. Montieren Sie alle Projektteile
4. Skalierung der Roboterwaage
5. Verwenden der Android-App. um sich über Bluetooth zu verbinden und das System zu manipulieren

Schritt 1: Was ist ein "Spider-Roboter"

Wie der Name schon sagt, ist unser Roboter eine grundlegende Darstellung der Sippenbewegungen, aber er führt nicht genau die gleichen Körperbewegungen aus, da wir nur vier statt acht Beine verwenden.

Wird auch Quadrupedrobot genannt, da er vier Beine hat und seine Bewegungen mit diesen Beinen ausführt.

Roboter mit Beinen kommen mit Gelände besser zurecht als ihre Gegenstücke mit Rädern und bewegen sich auf vielfältige und animalische Weise. Dies macht Roboter mit Beinen jedoch komplizierter und für viele Hersteller weniger zugänglich. und auch die Herstellungskosten und die hohen Kosten, die ein Hersteller aufwenden sollte, um einen Ganzkörper-Vierbeiner zu schaffen, da er auf Servomotoren oder Schrittmotoren basiert und beide teurer sind als Gleichstrommotoren, die in Radrobotern verwendet werden könnten.

Vorteile

Vierbeiner finden Sie in der Natur reichlich, denn vier Beine ermöglichen passive Stabilität oder die Möglichkeit, stehen zu bleiben, ohne die Position aktiv einzustellen. Das gleiche gilt für Roboter. Ein vierbeiniger Roboter ist billiger und einfacher als ein Roboter mit mehr Beinen, kann aber dennoch Stabilität erreichen.

Schritt 2: Servomotoren sind die Hauptaktuatoren

Ein Servomotor, wie in Wikipedia definiert, ist ein Drehantrieb oder Linearantrieb, der eine präzise Steuerung der Winkel- oder Linearposition, Geschwindigkeit und Beschleunigung ermöglicht.[1]Er besteht aus einem geeigneten Motor, der mit einem Sensor zur Positionsrückmeldung gekoppelt ist. Es erfordert auch eine relativ ausgeklügelte Steuerung, oft ein spezielles Modul, das speziell für die Verwendung mit Servomotoren entwickelt wurde.

Servomotoren sind keine spezielle Motorklasse, obwohl der Begriff Servomotor oft verwendet wird, um sich auf einen Motor zu beziehen, der für den Einsatz in einem geschlossenen Regelkreis geeignet ist.

Im Allgemeinen ist das Steuersignal eine Rechteckwellen-Impulsfolge. Übliche Frequenzen für Steuersignale sind 44 Hz, 50 Hz und 400 Hz. Die positive Impulsbreite bestimmt die Servoposition. Eine positive Impulsbreite von etwa 0,5 ms bewirkt, dass das Servohorn so weit wie möglich nach links ausgelenkt wird (im Allgemeinen etwa 45 bis 90 Grad, abhängig vom jeweiligen Servo). Eine positive Impulsbreite von ca. 2,5ms bis 3,0ms bewirkt, dass das Servo so weit wie möglich nach rechts auslenkt. Eine Impulsbreite von ca. 1,5 ms bewirkt, dass das Servo die Neutralstellung bei 0 Grad hält. Die Ausgangshochspannung liegt im Allgemeinen zwischen 2,5 Volt und 10 Volt (bei 3 V typisch). Die Ausgangsniederspannung reicht von -40mV bis 0V.

Schritt 3: Die Leiterplattenherstellung (hergestellt von JLCPCB)

Über JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.) ist das größte Unternehmen für Leiterplatten-Prototypen in China und ein High-Tech-Hersteller, der sich auf schnelle Leiterplatten-Prototyp- und Kleinserienfertigung von Leiterplatten spezialisiert hat.

Mit über 10 Jahren Erfahrung in der PCB-Herstellung hat JLCPCB mehr als 200.000 Kunden im In- und Ausland mit über 8.000 Online-Bestellungen für PCB-Prototyping und PCB-Produktion in kleinen Stückzahlen pro Tag. Die jährliche Produktionskapazität beträgt 200.000 qm. für verschiedene 1-Layer-, 2-Layer- oder Multilayer-Leiterplatten. JLC ist ein professioneller Leiterplattenhersteller, der sich durch große, gut ausgestattete, strenge Verwaltung und überragende Qualität auszeichnet.

Zurück zu unserem Projekt

Um die Leiterplatte zu produzieren, habe ich die Preise vieler Leiterplattenhersteller verglichen und JLCPCB als den besten Leiterplattenlieferanten und den billigsten Leiterplattenanbieter ausgewählt, um diese Schaltung zu bestellen. Alles, was ich tun muss, sind ein paar einfache Klicks, um die Gerber-Datei hochzuladen und einige Parameter wie die Farbe und Menge der Leiterplattendicke einzustellen, dann habe ich nur 2 Dollar bezahlt, um meine Leiterplatte nach nur fünf Tagen zu erhalten.

Wie es das Bild des zugehörigen Schemas zeigt, habe ich einen Arduino Nano verwendet, um das gesamte System zu steuern, und ich habe die Roboterspinnenform entworfen, um dieses Projekt viel besser zu machen.

Hier können Sie die Circuit-Datei (PDF) herunterladen. Wie Sie in den Bildern oben sehen können, ist die Platine sehr gut verarbeitet und ich habe die gleiche PCB-Spinnenform, die wir entworfen haben, und alle Etiketten und Logos sind da, um mich während der Lötschritte zu führen.

Sie können hier auch die Gerber-Datei für diese Schaltung herunterladen, falls Sie eine Bestellung für das gleiche Schaltungsdesign aufgeben möchten.

Schritt 4: Zutaten

Lassen Sie uns nun die notwendigen Komponenten überprüfen, die wir für dieses Projekt benötigen. Wie ich bereits sagte, verwende ich einen Arduino Nano, um alle 12 Servomotoren der vier Beine des Roboters zu betreiben. Das Projekt umfasst auch ein OLED-Display zur Anzeige der Cozmo-Gesichter und ein Bluetooth-Modul zur Steuerung des Roboters über eine Android-App.

Um diese Art von Projekten zu erstellen, benötigen wir:

• - Die Leiterplatte, die wir bei JLCPCB bestellt haben
• - 12 Servomotoren wie Sie sich erinnern 3 Servos für jedes Bein:
• - Ein Arduino Nano:
• - HC-06 Bluetooth-Modul:
• - Ein OLED-Bildschirm:
• - 5mm RGB-LEDs:
• - Einige Header-Verbindungen:
• - Und die Roboterkörperstücke, die Sie benötigen, um sie mit einem 3D-Drucker zu drucken

Schritt 5: Der Roboter montieren

Jetzt haben wir die Platine fertig und alle Komponenten sind sehr gut gelötet, danach müssen wir den Roboterkörper zusammenbauen, das Verfahren ist so einfach, also folgen Sie einfach den Schritten, die ich zeige, wir müssen zuerst jedes Bein einer Seite vorbereiten und machen Eine LED benötigen wir zwei Servomotoren für die Gelenke und die gedruckten Teile von Coxa, Femur und Tibia mit diesem kleinen Befestigungsteil.

Über die Körperteile des Roboters können Sie seine STL-Dateien hier herunterladen.

Beginnen Sie mit dem ersten Servo, setzen Sie es in seine Buchse und halten Sie es mit seinen Schrauben fest, dann drehen Sie die Servos-Axt um 180°, ohne die Schraube für die Attaches zu platzieren und gehen Sie zum nächsten Teil, dem Femur, um es mit der Tibia zu verbinden mit der ersten Servogelenkachse und dem Aufsatzstück. Der letzte Schritt, um das Bein zu vervollständigen, besteht darin, das zweite Gelenk zu platzieren, ich meine das zweite Servo, um den dritten Teil des Beins zu halten, das das Coxa-Stück ist.

Wiederholen Sie nun dasselbe für alle Beine, um vier Beine fertig zu machen. Danach nehmen Sie das obere Chassis und stecken die restlichen Servos in die Buchsen und verbinden dann jedes Bein mit dem entsprechenden Servo. Es gibt nur ein letztes gedrucktes Teil, das das untere Roboterchassis ist, in dem wir unsere Platine platzieren werden

Schritt 6: Die Android-App

Wenn Sie über den Android sprechen, können Sie damit

Verbinden Sie sich über Bluetooth mit Ihrem Roboter und machen Sie Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen sowie Links- und Rechtskurven. Außerdem können Sie die Lichtfarbe des Roboters in Echtzeit steuern, indem Sie die gewünschte Farbe aus diesem Farbrad auswählen.

Sie können die Android-App kostenlos über diesen Link herunterladen: hier

Schritt 7: Der Arduino-Code und die Testvalidierung

Jetzt haben wir den Roboter fast fahrbereit, aber wir müssen zuerst die Gelenkwinkel einstellen. Laden Sie also den Setup-Code hoch, mit dem Sie jedes Servo in die richtige Position bringen können, indem Sie die Servos in 90 Grad anbringen. Vergessen Sie nicht, die 7V anzuschließen DC-Batterie, um den Roboter zu betreiben.

Als nächstes müssen wir das Hauptprogramm hochladen, um den Roboter mit der Android-App zu steuern. Beide Programme können Sie über die folgenden Links herunterladen:

- Servocode skalieren: Download-Link - Spider-Roboter-Hauptprogramm: Download-Link

Nach dem Hochladen des Codes habe ich das OLED-Display angeschlossen, um das Cozmo-Roboterlächeln anzuzeigen, das ich im Hauptcode gemacht habe.

Wie Sie auf den Bildern oben sehen können, befolgt der Roboter alle Anweisungen, die von meinem Smartphone gesendet wurden, und muss noch einige andere Verbesserungen durchführen, um viel mehr Butter zu machen.