DIY Hexapod - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

In diesem anweisbaren gebe ich Ihnen die Schritt-für-Schritt-Anleitung, um einen Bluetooth, ferngesteuerten Hexapod zu erstellen.

Dies ist zunächst ein großer Hexapod, und um ihn zu bewegen, benötigen Sie 12 starke Servomotoren (MG995) und um diese Menge an PWM-Signalen (um jeden Motor zu steuern) zu handhaben, verwenden Sie am einfachsten einen Arduino Mega 2560 Es muss beachtet werden, dass einige zusätzliche Geräte verwendet wurden, wie 3D-Drucker und WaterFlow-Schneidemaschine. Jetzt finden Sie alle verwendeten Materialien und die Schritte, die Sie benötigen, um einen dieser Roboter zu bauen.

Schritt 1: Was Sie brauchen

Ausrüstung

Lötkolben, 3D-Druckmaschine, Wasserstrahlschneidmaschine.

Material

• PLA 3D-Druckfilament
• Silizium,
• stählerner pedacer
• M3X20-Schrauben
• M3X10 Schrauben
• M3 Muttern
• M3-Unterlegscheiben
• 623zz Kugellager
• CAD-Software

Komponenten

• (12) Servomotoren MG995
• (2) 9V-Batterien
• (1) 6V, 7A Batterie
• GoPro-Kamera
• Arduino MEGA
• Arduino NANO
• (2) Joysticks
• (2) HC-05 Bluetooth-Modul
• (1) 10K Potentiometer

Schritt 2: Mechanik und Gestaltung der benötigten Teile

Mechanische Konstruktion

Die mechanische Auslegung beginnt bei der Anzahl der zu verwendenden Servomotoren pro Bein. Bei diesem Projekt wurde entschieden, 2 Servos pro Bein zu verwenden, was ihm mehr Freiheitsgrade verleiht und seine Natürlichkeit bemerkenswert macht. Es ist klar zu erwähnen, dass bei jeder Art von Mechanismen, Maschinen oder Robotern Ihre Bewegungen und Handlungen umso natürlicher sind, je mehr Freiheitsgrade Sie haben. Innerhalb des Plans für dieses Projekt, Anforderungen und Einschränkungen, müssen 12 Aktuatoren verwendet werden, 2 pro Bein. Wie bereits erwähnt, sind die Servomotoren die Hauptkomponenten der Beine, sagen wir, es sind die Punkte, die die Gelenke des Roboters darstellen. Durch die verschiedene Bewegungen der Maschine ausgelöst werden, die zusammen die Bewegung simulieren, die sie zum Gehen bringt. Ausgehend von den Abmessungen der zuvor genannten Servomotoren wird ein Gehäuse konstruiert, in das diese Art von Aktuator eingebaut wird. Die Abmessungen dieses Modells bieten Anhaltspunkte für die Gestaltung eines Befestigungssystems, für die Stützelemente und Verbindungselemente für das gesamte Bein. Einer der Servomotoren ist vertikal und der andere horizontal positioniert, dies liegt hauptsächlich an der Richtung, in der sich seine Welle dreht und das Element, an das er geschraubt ist, aktiviert und so die Bewegung in x oder y entwickelt, die für das Gehen erforderlich ist der Hexapod. Wenn Sie sich die Figuren und Bilder ansehen, können Sie die Stellen erkennen, an denen sie zu den Hauptplatten, den Platten, des Roboters zusammengebaut werden. Wenn Sie den Servomotor in aufrechter Position betrachten, sehen Sie, dass er sich zwischen beiden Platten befindet. Einer davon wird im oberen Teil und der andere im unteren Teil verschraubt. Von dort aus erleichtern Verbinder und Stangen die Unterstützung des zweiten Servomotors in einer horizontalen Position, von denen 4 verschiedene Arten von Verbindern als Teil des Beins arbeiten. Diese ermöglichen die mechanische Bewegung, die das Heben und Bewegen dieses Elements simuliert und aktiviert; Dazu gehören diese beiden Stangen, die die größte Komponente des Beins halten, auf der es ruht und fast das gesamte Gewicht des Roboters hinterlässt.

Wie bereits erwähnt, gibt es Einschränkungen, die Ihr Design definieren. Sie können unterschiedlicher Art sein, seien es mechanische, wirtschaftliche oder andere wesentliche Ressourcen für den Betrieb Ihrer Maschine. Diese mechanischen Elemente; In diesem Fall legten die Servomotoren die Abmessungen des Roboters fest. Aus diesem Grund hat die in diesem Handbuch vorgeschlagene Konstruktion solche Dimensionen, da sie hauptsächlich von den ausgewählten Aktoren und Controllern ausgehen, zu denen später eine große Batterie hinzugefügt wurde.

Es ist wichtig zu sagen, dass das mechanische Design nicht so definiert ist, wie es vorgeschlagen wird. Dies kann sogar durch Simulationen von Belastung und Ermüdung der Hauptelemente, Stäbe und / oder Verbinder optimiert werden. Unter Berücksichtigung des gewählten Fertigungsverfahrens, der additiven Fertigung, können Sie den für Ihre Belastung und Anwendung am besten geeigneten Volumenkörper konstruieren, simulieren und drucken. Immer unter Berücksichtigung der Grundelemente Unterstützung, Befestigungselemente und Lager, für das, was Sie brauchen. Dies entsprechend der Rolle, die sie im Mechanismus spielen. Sie sollten also über die Spezifikationen dieser Elemente nachdenken, damit sie in Verbindung mit den anderen Beinstücken den entsprechenden Platz haben.

Schritt 3: Elektronik entwerfen

2 Leiterplatten wurden für den Roboter entwickelt.

1 ist die Hauptplatine, die im Roboter montiert wird und die zweite ist für die Elektronik in der Fernbedienung. Die Leiterplatte wurde mit der Fritzing-Software entworfen und dann mit einem CNC-Router für die Leiterplattengravur bearbeitet.

Die Hauptplatine enthält das Arduino Mega sowie das Bluetooth-Modul, alle Servos sind ebenfalls angeschlossen und verwenden zwei Stromleitungen, die direkt vom Akku zu 2 Schraubklemmen kommen.

Die Fernbedienungsplatine hat mehr Komponenten, ist aber kompakter, beginnend mit der Montage des Arduino Nano, daran sind die beiden Joysticks angeschlossen, um die Richtung und die Bewegungen des Hexapods zu steuern, ein Druckknopf mit seinem entsprechenden 220Ohms-Widerstand, ein Potentiometer um die Höhe des Roboters und seines Bluetooth-Moduls HC05 einzustellen. Das gesamte Board wird mit einer 9-V-Batterie betrieben und die Elemente darauf werden über den 5-V-Ausgang des Arduino-Boards mit Strom versorgt.

Nach dem Design kann die Leiterplatte mit dem speziellen CNC-Leiterplattenbearbeitungswerkzeug hergestellt werden und dann können Sie alle Komponenten in die Platinen einbauen.

Schritt 4: Schritt 4: Zusammenbauen

Nachdem Sie alle gedruckten Teile, Schrauben und Lager sowie die Werkzeuge zum Zusammenbau des Roboters zur Verfügung haben, können Sie mit der Montage der entsprechenden Teile beginnen, wenn man bedenkt, dass die Sockel der vertikalen Servos mit einer oberen und einer unteren Platte zusammengebaut sind, 6 dieser Stücke mit einem Servomotor darin. Nun wird die Kupplung mit der Welle des Servomotors verschraubt und damit das Stück "JuntaServos" verbunden, das in seinem Gegenstück sein entsprechendes Lager hätte, um die Drehung zwischen beiden Teilen zu erleichtern. Dann würde es mit dem zweiten Servo, dem horizontalen Servo und seinem jeweiligen Satz von Stangen verbunden, die mit den anderen 2 Segmenten verbunden sind, wodurch eine direkte Befestigung an der Stahlspitze entsteht. Beides mit den angegebenen Schrauben verschraubt. Zum Abschluss des Beins wird die in PLA bedruckte Spitze unter Druck eingeführt.

Dieser Vorgang muss 6 Mal wiederholt werden, um die 6 Beine zu montieren, die den Roboter stützen und aktivieren. Schließlich; Positionieren Sie die Kamera auf der oberen Platte und stellen Sie sie nach Wunsch des Benutzers ein.

Schritt 5: Schritt 5: Codierung

In diesem Abschnitt wird ein wenig beschrieben, wie der Code funktioniert. und es wird in zwei Teile geteilt, den Code der Fernbedienung und den Code des Hexapods.

Zuerst die Steuerung. Sie möchten die Analogwerte der Potentiometer in den Joysticks ablesen. Es wird empfohlen, diese Werte zu filtern und nur dann die Werte zu erhalten, wenn sich diese außerhalb des im Code festgelegten Bereichs ändern. In diesem Fall wird ein Wert vom Typ Zeichenarray mit der Arduino Serial.write-Funktion über Bluetooth gesendet, um anzuzeigen, dass einer der Werte dies geändert hat, um etwas tun zu können, sobald das andere Bluetooth-Modul sie empfängt.

Nun kann auch der Hexapod-Code in 2 Teile geteilt werden.

Im ersten Teil werden die Funktionen festgelegt, die gemäß den über Bluetooth empfangenen Nachrichten ausgeführt werden, und im anderen Teil werden die vom Hexapoden ausgeführten Funktionen erstellt, z Was Sie im Code tun möchten, ist, die notwendigen Variablen für den Betrieb sowohl der Bluetooth-Kommunikation als auch der Funktionen der Servos und ihrer Bewegungen in jedem Bein zu bestimmen.

die Serial.readBytesUntil-Funktion wird verwendet, um das gesamte Zeichenarray zu erhalten, das 6 ist, alle Befehle haben 6 Zeichen, das ist sehr wichtig zu berücksichtigen. In den Foren von Arduino finden Sie Hinweise zur Auswahl der optimalen Parameter, damit die Nachricht korrekt empfangen wird. Nachdem die gesamte Nachricht erhalten wurde, wird sie mit der Funktion strcmp() verglichen, und eine Reihe von if-Funktionen, die einer Variablen Werte zuweisen, wird dann verwendet, um die Funktion eines Hexapods in einer Switch-Funktion zuzuweisen.

Es gibt zusätzliche Funktionen, von denen eine beim Empfang des Befehls "POTVAL" die Höhe des Roboters ändert, eine andere Funktion die relative Höhe jedes Beins und seine statische Drehung ändert, dies wird mit dem Joystick und beim Drücken der Taste erreicht in der Steuerung wird der Befehl „BOTTON“im Hexapod-Code empfangen und ändert die Bewegungsgeschwindigkeit des Hexapods.

Schritt 6: Testen

Im folgenden Video wird gezeigt, wie sich der Hexapod im Laufe der Zeit entwickelt hat und die Tests und das Endergebnis zu sehen sind.