Hexabot: Bauen Sie einen sechsbeinigen Hochleistungsroboter! - Gunook

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2025-01-13 06:56

Dieses Instructable zeigt Ihnen, wie Sie Hexabot bauen, eine große sechsbeinige Roboterplattform, die einen menschlichen Passagier tragen kann! Der Roboter kann durch Hinzufügen einiger Sensoren und ein wenig Umprogrammierung auch vollständig autonom gemacht werden. Ich habe diesen Roboter als Abschlussprojekt für Making Things Interactive konstruiert, einen Kurs, der an der Carnegie Mellon University angeboten wird. Normalerweise waren die meisten Robotik-Projekte, die ich durchgeführt habe, im kleinen Maßstab und überschreiten in ihrer größten Dimension nicht mehr als einen Fuß. Mit der kürzlichen Spende eines Elektrorollstuhls an den CMU Robotics Club war ich fasziniert von dem Gedanken, die Rollstuhlmotoren in einem großen Projekt zu verwenden. Als ich mit Mark Gross, dem CMU-Professor, der Making Things Interactive lehrt, auf die Idee kam, etwas Großformatiges zu machen, strahlten seine Augen wie ein Kind am Weihnachtsmorgen. Seine Antwort war: „Los!“Mit seiner Zustimmung musste ich mir tatsächlich etwas einfallen lassen, um mit diesen Motoren zu bauen. Da die Rollstuhlmotoren sehr stark waren, wollte ich unbedingt etwas machen, auf dem ich fahren kann. Die Idee eines Radfahrzeugs schien irgendwie langweilig zu sein, also begann ich über Gehmechanismen nachzudenken. Das war etwas herausfordernd, da ich nur zwei Motoren zur Verfügung hatte und trotzdem etwas drehen wollte, nicht nur vorwärts und rückwärts. Nach einigen frustrierenden Prototyping-Versuchen fing ich an, im Internet nach Spielzeug zu suchen, um ein paar Ideen zu bekommen. Ich habe zufällig das Tamiya-Insekt gefunden. Es war perfekt! Mit dieser Inspiration konnte ich CAD-Modelle des Roboters erstellen und mit dem Bau beginnen. Bei der Erstellung dieses Projekts war ich dumm und habe während des eigentlichen Bauprozesses keine Bilder gemacht. Um dieses Instructable zu erstellen, nahm ich den Roboter auseinander und machte Schritt für Schritt Bilder des Montageprozesses. Sie werden also vielleicht bemerken, dass Löcher erscheinen, bevor ich über das Bohren spreche, und andere kleine Diskrepanzen, die nicht existieren würden, wenn ich es von Anfang an richtig gemacht hätte!Bearbeiten 20.01.09: Ich habe aus irgendeinem Grund entdeckt, dass Schritt 10 hatte genau den gleichen Text wie Schritt 4. Diese Diskrepanz wurde korrigiert. In Schritt 10 erfahren Sie nun, wie Sie die Motoren anbringen, anstatt die Motorgestänge erneut zu bearbeiten. Dank Instructables zum Speichern eines Bearbeitungsverlaufs konnte ich einfach eine frühe Version mit dem richtigen Text finden und sie kopieren / einfügen!

Schritt 1: CAD-Modell

Mit SolidWorks erstellte ich ein CAD-Modell des Roboters, damit ich Komponenten einfach positionieren und die Position der Löcher für die Schrauben bestimmen konnte, die die Beine und Gestänge des Roboters mit dem Rahmen verbinden. Ich habe die Schrauben nicht selbst modelliert, um Zeit zu sparen. Der Rahmen besteht aus 1" x 1" und 2" x 1" Stahlrohren. Ein Ordner mit Teile-, Montage- und Zeichnungsdateien für den Roboter kann unten heruntergeladen werden. Sie benötigen SolidWorks, um die verschiedenen Dateien zu öffnen. In dem Ordner befinden sich auch einige.pdf-Zeichnungen, die auch in den folgenden Schritten dieses Berichts zum Download zur Verfügung stehen.

Schritt 2: Materialien

Hier ist eine Liste der Materialien, die Sie benötigen, um den Roboter zu konstruieren: - 41 Fuß 1" quadratisches Stahlrohr, 0,065" Wand - 14 Fuß 2" x 1" quadratisches rechteckiges Stahlrohr, 0,065" Wand - A 1" x 2" x 12" Aluminiumstange-4 5" 3/4-10 Schrauben-2 3" 3/4-10 Schrauben-6 2 1/2" 1/2-13 Schrauben-6 1 1/2" 1/2 -13 Schrauben-2 4 1/2" 1/2-13 Schrauben- 4 3/4-10 Standardmuttern- 6 3/4-10 Kontermuttern mit Nyloneinsatz- 18 1/2-13 Kontermuttern mit Nyloneinsatz- 2 3 1/2" ID 1/2-13 U-Bolzen - Kleine Schrauben für Stellschrauben (1/4-20 funktioniert gut) - Unterlegscheiben für 3/4" Schrauben - Unterlegscheiben für 1/2" Schrauben - 2 elektrische Rollstuhlmotoren (diese kann bei ebay gefunden werden und kann zwischen 50 und 300 US-Dollar pro Stück kosten) - Etwas Altholz und Metall - Mikrocontroller (ich habe ein Arduino verwendet) - Ein Perfboard (ein Proto-Schild ist schön, wenn Sie ein Arduino verwenden) - 4 Hochstrom SPDT-Relais (ich habe diese Kfz-Relais verwendet) - 4 NPN-Transistoren, die die von der Batterie ausgegebene Spannung verarbeiten können (TIP 120 sollten gut funktionieren) - 1 Hochstrom-Ein / Aus-Schalter - Eine 30-A-Sicherung - Inline-Sicherungshalter - 14 Gauge Kabel- Verschiedene elektronische Verbrauchsmaterialien (Widerstände, Dioden, Drähte, Crimpanschlüsse, Schalter und Tasten) - Ein Gehäuse zur Unterbringung der Elektronik - 12 V versiegelte Blei-Säure-BatterienZusätzliche Komponenten, die Sie möglicherweise hinzufügen möchten (aber nicht erforderlich sind): - Ein Stuhl zum Montieren zu Ihrem Roboter (damit Sie ihn fahren können!) - Ein Joystick zur Steuerung des Roboters

Schritt 3: Schneiden und bohren Sie das Metall

Nachdem Sie das Metall beschafft haben, können Sie mit dem Schneiden und Bohren der verschiedenen Komponenten beginnen, was eine ziemlich zeitaufwändige Aufgabe ist. Beginnen Sie mit dem Schneiden der folgenden Mengen und Längen von Stahlrohren: 1" x 1" - Rahmenschienen: 4 Stück 40" lang - Beingestänge: 6 Stück 24" lang - Mittelquerträger: 1 Stück 20" lang - Querträger: 8 Stück 18" lang - Motorstützen: 2 Stück 8" lang2" x 1" - Beine: 6 Stück 24" lang - Bein Stützen: 4 Stück 6 " langNach dem Schneiden des Stahlrohrs markieren und bohren Sie die Löcher gemäß den in diesem Schritt bereitgestellten Zeichnungen (die Zeichnungen sind auch mit den CAD-Dateien in Schritt 1 verfügbar). Die erste Zeichnung enthält die Lochpositionen und -größen für Beinstützen und Motorstütze. Die zweite Zeichnung enthält die Lochgrößen und Positionen für die Beine und Beingestänge.*Hinweis* Die Lochgrößen in diesen Zeichnungen sind die eng anliegenden Größen für 3/4"- und 1/2"-Schrauben, 49/ 64" bzw. 33/64". Ich habe jedoch festgestellt, dass nur mit 3/4"- und 1/2"-Bohrern bessere Löcher entstehen. Die Passform ist immer noch locker genug, um die Schrauben leicht einzuführen, aber fest genug, um viel Schlupf in den Gelenken zu vermeiden, was zu einem sehr stabilen Roboter führt.

Schritt 4: Bearbeiten Sie die Motorgestänge

Nach dem Schneiden und Bohren des Metalls möchten Sie die Gestänge bearbeiten, die mit dem Motor verbunden sind und die Kraft auf die Beine übertragen. Die mehreren Löcher ermöglichen das Ändern der Schrittgröße des Roboters (obwohl Sie das bei meinem nicht tun können, erkläre ich in einem späteren Schritt warum). Beginnen Sie damit, den 12 "Aluminiumblock in zwei ~ 5" Stücke zu schneiden, dann Bohren und fräsen Sie die Löcher und Schlitze. Der Schlitz ist dort, wo der Motor am Gestänge befestigt ist, und die Dimensionierung hängt von der Welle der Motoren ab, die Sie haben. Nach der Bearbeitung des Blocks bohren Sie zwei Löcher senkrecht zum Schlitz und klopfen Sie sie für Stellschrauben (siehe zweites Bild). Meine Motoren haben zwei Abflachungen auf der Welle, so dass das Hinzufügen von Stellschrauben eine extrem steife Befestigung der Gestänge ermöglicht. Dies ist ein sehr einfach zu bearbeitendes Teil, daher sollte es Sie nicht viel kosten. Ich habe mein Gestänge mit einem Schlitz mit flachem Boden entworfen (damit ich es mit einer bereits vorhandenen Schraube an der Motorwelle befestigen und die Abflachungen an der Welle nutzen konnte), deshalb musste es in erster Linie bearbeitet werden. Dieses Gestänge könnte jedoch ohne Langloch, sondern eher mit großem Durchgangsloch ausgeführt werden, sodass alle Arbeiten theoretisch auf einer Bohrmaschine erledigt werden könnten. Die Zeichnung, die ich für die Bearbeitung verwendet habe, kann unten heruntergeladen werden. In dieser Zeichnung fehlt die Abmessung der Tiefe des Schlitzes, die mit 3/4" gekennzeichnet werden sollte.

Schritt 5: Schweißen Sie den Rahmen

Leider habe ich den Prozess, den ich zum Schweißen des Rahmens durchlaufen habe, nicht fotografiert, daher gibt es nur Fotos vom fertigen Produkt. Das Schweißen selbst ist ein Thema, das für dieses Instructable zu tief ist, daher werde ich hier nicht auf die groben Details eingehen. Ich schweißte alles mit MIG und benutzte eine Schleifmaschine, um die Schweißnähte zu glätten. Der Rahmen verwendet alle in Schritt 3 geschnittenen Stahlteile mit Ausnahme der Beine und der Beinverbindungen. Sie werden vielleicht feststellen, dass sich in meinem Rahmen ein paar zusätzliche Metallstücke befinden, aber dies sind keine kritischen Strukturkomponenten. Sie wurden hinzugefügt, als ich den größten Teil des Roboters bereits zusammengebaut hatte und beschloss, einige zusätzliche Komponenten hinzuzufügen. Beim Schweißen des Rahmens jede Verbindung schweißen. Überall dort, wo sich zwei verschiedene Metallstücke berühren, sollte eine Schweißraupe vorhanden sein, auch dort, wo die Kante eines Rohrstücks auf die Wand eines anderen trifft. Die Gangart dieses Roboters setzt den Rahmen großen Torsionsbelastungen aus, daher muss der Rahmen so steif wie möglich sein. Wenn Sie jede Verbindung vollständig verschweißen, wird dies erreicht. Möglicherweise stellen Sie fest, dass die beiden Querträger in der Mitte leicht verschoben sind. Ich habe von der falschen Seite des Rohres gemessen, als ich die untere Hälfte des Rahmens zum Schweißen zuerst auslegte, so dass die Positionen dieser beiden Querträger um 1 Zoll abweichen. Glücklicherweise hat dies wenig Einfluss auf die Steifigkeit des Rahmens, so dass ich nicht gezwungen war, das Ganze neu zu machen. Diese Dateien sind auch im Ordner mit den CAD-Dateien in Schritt 1 vorhanden.

Schritt 6: Löcher für Motorhalterungen hinzufügen

Nach dem Schweißen des Rahmens müssen noch einige zusätzliche Löcher gebohrt werden, um den Motor sicher zu befestigen. Setzen Sie zuerst einen Motor in den Rahmen ein und fügen Sie eine Schraube durch den vorderen Befestigungszapfen und die Motorhalterung am Rahmen hinzu. Stellen Sie sicher, dass die Motorantriebswelle aus dem Rahmen herausragt und sich der Motor über dem mittleren Querträger befindet. Sie werden sehen, dass sich das Laufende des Motors über einem Querträger befindet. Platzieren Sie Ihren U-Bolzen über dem Motor und zentrieren Sie ihn auf dem Querträger. Markieren Sie die Stelle, an der sich die beiden Enden des U-Bolzens am Rahmen befinden. An diesen Stellen müssen die Löcher gebohrt werden. Entfernen Sie den Motor. Da nun ein oberer Querträger beim Bohren stören würde, muss der Rahmen umgedreht werden. Bevor der Rahmen umgedreht wird, messen Sie die Positionen dieser Löcher von der Seite des Rahmens, drehen Sie dann den Rahmen um und markieren Sie die Löcher gemäß den Messungen, die Sie gerade vorgenommen haben (und stellen Sie sicher, dass Sie auf der richtigen Seite des Rahmens markieren) Rahmen). Bohren Sie zuerst das Loch näher an der Mitte. Für das zweite Loch in der Nähe der Rahmenschiene muss nun etwas Sorgfalt aufgewendet werden. Abhängig von der Größe Ihres Motors kann das Loch über einer Schweißnaht positioniert werden, die den Querträger mit der Rahmenschiene verbindet. Dies war bei mir der Fall. Dadurch wird Ihr Loch über die Seitenwand der Rahmenschiene gelegt, was das Bohren erheblich erschwert. Wenn Sie versuchen, dieses Loch mit einem normalen Bohrer zu bohren, wird es aufgrund der Geometrie der Schneidspitze und der Flexibilität des Bohrers nicht möglich, durch die Seitenwand zu schneiden, sondern den Bohrer von der Wand weg zu biegen, was zu einem Loch positionieren (siehe Skizze). Für dieses Problem gibt es zwei Lösungen: 1. Bohren Sie das Loch mit einem Schaftfräser, der eine flache Schneidspitze hat, um die Seitenwand zu entfernen (erfordert das Einspannen des Rahmens auf die Bohrmaschine oder den Fräser)2. Bohren Sie das Loch mit einem Bohrer, dann feilen Sie das Loch mit einer Rundfeile an die richtige Position (erfordert viel Kraft und Zeit) Nachdem beide Löcher dimensioniert und positioniert sind, wiederholen Sie diesen Vorgang für den Motor auf der anderen Seite des Rahmens.

Schritt 7: Motoren für die Montage vorbereiten

Nach dem Bohren der Löcher für die Motorhalterungen müssen die Motoren für die Montage vorbereitet werden. Suchen Sie einen Motor zusammen mit einem Aluminium-Motorgestänge, den Stellschrauben für das Gestänge und einer 5" 3/4-10 Schraube. Setzen Sie zuerst die 5" Schraube in das Loch, das dem Schlitz für die Antriebswelle am nächsten ist, und platzieren Sie die Schraube so, dass sie vom Motor weg zeigt, wenn das Gestänge am Motor befestigt ist. Setzen Sie als Nächstes die Gestänge-/Bolzenbaugruppe auf die Antriebswelle. Fügen Sie die Mutter zum Ende der Antriebswelle hinzu (meine Motoren wurden mit Muttern für die Antriebswelle geliefert) und schrauben Sie die Stellschrauben von Hand ein. Zum Schluss die Mutter am Ende der Antriebswelle sowie die Stellschrauben festziehen. Wiederholen Sie diesen Schritt für den anderen Motor.

Schritt 8: Bereiten Sie die Beine für die Montage vor

Die in Schritt 3 geschnittenen Beine benötigen eine letzte Vorbereitung, bevor sie montiert werden können. Das Ende des Beins, das den Boden berührt, muss mit einem "Fuß" versehen werden, um den Roboter vor Beschädigungen des Bodens zu schützen und die Reibung des Beins auf dem Boden zu kontrollieren. Die Unterseite des Beins ist das Ende mit einem Loch 1 3/ 8 "von der Kante. Schneiden Sie ein Stück Holz, das in das Bein passt, und bohren Sie ein Loch in den Holzblock, so dass es etwa 1/2" aus dem Ende des Rohres herausragt. Schrauben Sie es mit einer 1 1/2" 1/2-13 Schraube und einer Nylon-Sicherungsmutter fest. Wiederholen Sie dies für die fünf verbleibenden Beine.

Schritt 9: Beginnen Sie mit der Montage

Nachdem die vorherigen Schritte abgeschlossen sind, kann der Zusammenbau des Roboters abgeschlossen werden! Sie sollten den Rahmen beim Zusammenbau des Roboters auf etwas abstützen. Milchkisten haben zufällig die perfekte Höhe für diese Aufgabe. Platzieren Sie den Rahmen auf Ihren Stützen

Schritt 10: Montieren Sie die Motoren

Nehmen Sie einen Motor und setzen Sie ihn in den Rahmen ein (wie Sie es beim Markieren der Befestigungslöcher für die U-Bolzen getan haben). Fügen Sie eine 4 1/2 12-13 Schraube und Kontermutter hinzu und ziehen Sie alles fest, so dass der Motor gegen den Rahmen gezogen wird, aber Sie können den Motor immer noch um die Schraube drehen. Wenn nicht perfekt gebohrt wurde (meine waren es nicht), dann schlägt der Kopf der Antriebsschraube auf den mittleren Querträger. Bevor ich die Lösung für dieses Problem bespreche, möchte ich auf Schritt 4 verweisen, in dem ich erwähnt habe, dass ich konnte die Schrittweite meines Roboters nicht ändern. Aus diesem Grund. Wie Sie deutlich sehen können, würde der Kopf der Schraube, wenn die Schraube in einem anderen Loch platziert würde, entweder den mittleren Querträger oder die Rahmenschiene treffen. Dieses Problem ist ein Konstruktionsfehler, der darauf zurückzuführen ist, dass ich die Größe des Schraubenkopfes bei der Erstellung meines CAD-Modells vernachlässigt habe. Denken Sie daran, wenn Sie sich entscheiden, den Roboter zu bauen Das passiert nicht. Das sofortige Problem mit dem Schraubenkopfspiel kann gemildert werden, indem ein kleiner Riser unter dem Lauf des Motors über dem c. hinzugefügt wird ross Mitglied. Da der Motor um den Hauptbefestigungsbolzen schwenken kann, hebt das Anheben des Laufs des Motors die Antriebswelle an, so dass wir den erforderlichen Spielraum erhalten. Schneiden Sie ein kleines Stück Altholz oder Metall ab, das den Motor genug anhebt, um Platz zu schaffen. Fügen Sie dann den U-Bolzen hinzu und sichern Sie ihn mit Kontermuttern. Sichern Sie auch die Mutter an der Hauptbefestigungsschraube. Wiederholen Sie diesen Schritt für den anderen Motor.

Schritt 11: Fügen Sie die Beinachsen hinzu

Bei montierten Motoren können die Beinachsen hinzugefügt werden. Fügen Sie zuerst die Vorderachsen hinzu. Die Vorderseite meines Roboters ist im ersten Bild unten angegeben. Nehmen Sie eine 5" 3/4-10 Schraube und setzen Sie sie so ein, dass sie aus dem Rahmen herausragt. Fügen Sie als nächstes zwei Unterlegscheiben und zwei 3/4-10 Standard-Sechskantmuttern hinzu. Ziehen Sie die Muttern fest. Wiederholen Sie diesen Vorgang für die andere Vorderachse. Fügen Sie als nächstes die Hinterachsen hinzu. Setzen Sie eine 3"-Schraube ein, die vom Rahmen weg zeigt. 3 Unterlegscheiben hinzufügen. Wiederholen Sie dies für die andere Hinterachse. Fügen Sie schließlich drei Unterlegscheiben zu jeder Antriebsschraube an den Motorgestängen hinzu.

Schritt 12: Hinteres Bein und Gestänge hinzufügen

Diese nächsten drei Schritte werden auf einer Seite des Roboters ausgeführt. Suchen Sie ein Bein und ein Gestänge. Setzen Sie das Bein auf die hintere Schraube und fügen Sie eine 3/4-10 Nylon-Sicherungsmutter hinzu. Ziehen Sie es noch nicht fest. Stellen Sie sicher, dass der Holzfuß zum Boden zeigt. Fügen Sie das Gestänge hinzu, indem Sie es zuerst auf den Antriebsbolzen setzen. Verbinden Sie dann mit einer 2 1/2 12-13 Schraube das andere Ende des Gestänges mit der Oberseite des Beins und legen Sie eine Unterlegscheibe zwischen die beiden. Fügen Sie auch eine Nylon-Sicherungsmutter hinzu, ziehen Sie sie jedoch nicht fest.

Schritt 13: Mittleres Bein und Gestänge hinzufügen

Suchen Sie nach einem anderen Bein und Gestänge. Fügen Sie das Bein über dem ersten Gestänge an den Antriebsbolzen an, wobei der Holzfuß zum Boden zeigt. Fügen Sie das erste Gestänge an der Vorderachse hinzu und verbinden Sie dann das Gestänge wie in Schritt 12 mit dem Bein. Ziehen Sie keine Schrauben fest.

Schritt 14: Fügen Sie das vordere Bein und das Gestänge hinzu

Suchen Sie ein drittes Bein und Gestänge. Fügen Sie das Bein an der Vorderachse hinzu, wobei der Holzfuß zum Boden zeigt. Fügen Sie das Gestänge der Antriebsschraube hinzu und verbinden Sie es dann mit der Oberseite des Beins, wie in Schritt 12 gemacht. Fügen Sie eine 3/4-10 Nylon-Sicherungsmutter an der Antriebsschraube und der Vorderachse an.

Schritt 15: Ziehen Sie die Schrauben fest und wiederholen Sie die 3 vorherigen Schritte

Nun, da alles befestigt ist, können Sie die Schrauben festziehen! Ziehen Sie sie so fest, dass Sie die Schraube nicht von Hand drehen können, aber sie lassen sich leicht mit einem Schraubenschlüssel drehen. Da wir Kontermuttern verwendet haben, bleiben sie trotz der ständigen Bewegung der Gelenke in Position. Es ist trotzdem eine gute Idee, sie gelegentlich zu überprüfen, falls es einem gelungen ist, sich zu lösen. Mit angezogenen Schrauben ist eine Hälfte des Roboters fertig. Führen Sie die vorherigen drei Schritte für die andere Hälfte des Roboters aus. Wenn das erledigt ist, ist die schwere Konstruktion fertig und wir haben etwas, das wie ein Roboter aussieht!

Schritt 16: Elektronikzeit

Da die schwere Konstruktion aus dem Weg geräumt ist, ist es an der Zeit, sich auf die Elektronik zu konzentrieren. Da ich kein Budget für einen Motorcontroller hatte, entschied ich mich, Relais zur Steuerung der Motoren zu verwenden. Relais erlauben nur, dass der Motor mit einer Geschwindigkeit läuft, aber das ist der Preis, den Sie für eine billige Controller-Schaltung zahlen (kein Wortspiel beabsichtigt). Für das Gehirn des Roboters habe ich einen Arduino-Mikrocontroller verwendet, einen billigen Open-Source-Mikrocontroller. Für diesen Controller gibt es eine Menge Dokumentation und es ist sehr einfach zu bedienen (als Maschinenbaustudent, der vor diesem Semester keine Mikrocontroller-Erfahrung hatte). Da die verwendeten Relais 12 V sind, können sie nicht einfach gesteuert werden mit einem direkten Ausgang vom Arduino (der eine maximale Ausgangsspannung von 5 V hat). Transistoren, die mit den Pins des Arduino verbunden sind, müssen verwendet werden, um die 12 V (die von den Blei-Säure-Batterien gezogen werden) an die Relais zu senden. Sie können das Motorsteuerungsschema unten herunterladen. Der Schaltplan wurde mit dem Layoutprogramm EAGLE von CadSoft erstellt. Es ist als Freeware erhältlich. Die Verkabelung für den Joystick und die Schalter/Tasten ist nicht im Lieferumfang enthalten, da sie sehr einfach ist (der Joystick löst nur vier Schalter aus; ein sehr einfaches Design). Hier gibt es ein Tutorial, wenn Sie lernen möchten, wie man einen Schalter oder Druckknopf richtig mit einem Mikrocontroller verdrahtet. Sie werden feststellen, dass an der Basis jedes Transistors Widerstände angeschlossen sind. Sie müssen einige Berechnungen durchführen, um zu bestimmen, welchen Wert dieser Widerstand haben sollte. Diese Website ist eine gute Ressource, um diesen Widerstandswert zu bestimmen. *Haftungsausschluss* Ich bin kein Elektroingenieur. Ich habe ein etwas oberflächliches Verständnis von Elektronik, daher muss ich die Details in diesem Schritt beschönigen. Ich habe viel von meiner Klasse, Making Things Interactive, sowie Tutorials wie diesem von der Arduino-Website gelernt. Der Motorschaltplan, den ich gezeichnet habe, wurde tatsächlich von Austin Buchan, Vizepräsident des CMU Robotics Club, entworfen, der mich bei allen elektrischen Aspekten dieses Projekts sehr unterstützte.

Schritt 17: Verdrahten Sie alles

Ich habe ein Proto Shield von Adafruit Industries verwendet, um alles mit dem Arduino zu verbinden. Sie können auch Perfboard verwenden, aber das Schild ist schön, weil Sie es direkt auf Ihr Arduino legen können und die Pins sofort verbunden sind. Bevor Sie mit der Verdrahtung beginnen, finden Sie jedoch etwas, um die Komponenten zu montieren. Der Platz, den Sie innerhalb des Gehäuses haben, bestimmt, wie die Dinge angeordnet sind. Ich habe ein blaues Projektgehäuse verwendet, das ich im CMU Robotics Club gefunden habe. Sie möchten auch, dass das Arduino einfach neu programmiert werden kann, ohne dass Sie Ihr Gehäuse öffnen müssen. Da mein Gehäuse klein und randvoll ist, könnte ich nicht einfach ein USB-Kabel an den Arduino anschließen, sonst wäre kein Platz für die Batterie. Also habe ich ein USB-Kabel direkt in den Arduino verdrahtet, indem ich Drähte an die Unterseite der Leiterplatte lötete. Ich empfehle die Verwendung einer ausreichend großen Box, damit Sie dies nicht tun müssen. Sobald Sie Ihr Gehäuse haben, verdrahten Sie den Stromkreis. Sie können regelmäßige Überprüfungen durchführen, indem Sie von Zeit zu Zeit Testcode vom Arduino ausführen, um sicherzustellen, dass die Dinge richtig angeschlossen sind. Fügen Sie Ihre Schalter und Tasten hinzu und vergessen Sie nicht, Löcher in das Gehäuse zu bohren, damit sie montiert werden können. Ich habe viele Anschlüsse hinzugefügt, damit das gesamte Elektronikpaket leicht aus dem Gehäuse entfernt werden kann, aber es liegt ganz bei Ihnen, wenn Sie wollen dies tun oder nicht. Es ist durchaus akzeptabel, direkte Verbindungen für alles herzustellen.

Schritt 18: Montieren Sie das Elektronikgehäuse

Wenn die Verdrahtung abgeschlossen ist, können Sie das Gehäuse am Rahmen montieren. Ich habe zwei Löcher in mein Gehäuse gebohrt, dann das Gehäuse auf den Roboter gesetzt und mit einem Locher die Position der Löcher auf den Rahmen übertragen. Dann bohrte ich Löcher in den Rahmen für zwei Blechschrauben, die das Gehäuse am Rahmen befestigen. Fügen Sie die Arduino-Batterie hinzu und schließen Sie sie! Die Position des Gehäuses liegt bei Ihnen. Die Montage zwischen den Motoren fand ich am bequemsten.

Schritt 19: Batterien und Sicherheitsfunktionen hinzufügen

Der nächste Schritt besteht darin, die Blei-Säure-Batterien hinzuzufügen. Sie müssen die Batterien auf irgendeine Weise montieren. Ich habe etwas Winkeleisen an den Rahmen geschweißt, um ein Batteriefach zu schaffen, aber eine Holzplattform würde genauso gut funktionieren. Sichern Sie die Batterien mit einer Art Riemen. Ich benutzte Bungee-Schnüre. Verdrahten Sie alle Batterieanschlüsse mit 14-Gauge-Draht. Da ich meine Motoren mit 12 V betreibe (und die Relais nur für 12 V ausgelegt sind), habe ich meine Batterien parallel geschaltet. Dies ist auch notwendig, da ich meine 24-V-Motoren unter Spannung habe; eine einzelne Batterie kann nicht genug Strom abgeben, um beide Motoren zu drehen. SicherheitsfunktionenDa wir es mit Hochstrombatterien und einem großen Roboter zu tun haben, müssen einige Sicherheitsfunktionen implementiert werden. Zuerst sollte eine Sicherung zwischen der +12-V-Klemmenbatterie und den Relais hinzugefügt werden. Eine Sicherung schützt Sie und die Batterien, falls die Motoren versuchen, zu viel Strom zu ziehen. Eine 30 Ampere Sicherung sollte ausreichen. Eine einfache Möglichkeit, eine Sicherung hinzuzufügen, besteht darin, eine Inline-Sicherungsbuchse zu kaufen. Die Batterien, die ich verwendet habe (geborgen aus einem Segway-Imitat, das dem CMU Robotics Club gespendet wurde) wurden mit einer Inline-Sicherungsbuchse geliefert, die ich an meinem Roboter wiederverwendete. Not-Aus Dies ist vielleicht die wichtigste Komponente des Roboters. Ein so großer und leistungsstarker Roboter kann ernsthaften Schaden anrichten, sollte er außer Kontrolle geraten. Um einen Not-Aus zu erzeugen, fügen Sie einen Hochstrom-Ein/Aus-Schalter in Reihe mit dem Draht, der von der +12-V-Klemme zwischen der Sicherung und den Relais kommt, hinzu. Mit diesem Schalter können Sie die Stromzufuhr zu den Motoren sofort unterbrechen, wenn der Roboter außer Kontrolle gerät. Montieren Sie es am Roboter in einer Position, in der Sie es leicht mit einer Hand ausschalten können - Sie sollten es an etwas montieren, das am Rahmen befestigt ist und mindestens 1 Fuß über die Oberseite der Roboterbeine ragt. Sie sollten Ihren Roboter unter keinen Umständen ohne installierten Not-Halt betreiben.

Schritt 20: Verlegen Sie die Drähte

Sobald die Batterien, die Sicherung und der Not-Aus-Schalter vorhanden sind, verlegen Sie alle Drähte. Sauberkeit zählt! Führen Sie die Drähte entlang des Rahmens und verwenden Sie Kabelbinder, um sie zu sichern.

Schritt 21: Sie sind bereit zu rocken

An diesem Punkt ist der Roboter fahrbereit! Laden Sie einfach etwas Code auf den Mikrocontroller und Sie können loslegen. Wenn Sie zum ersten Mal einschalten, lassen Sie Ihren Roboter auf der Milchkiste/Stützen, sodass seine Beine vom Boden abgehoben sind. Beim ersten Start kann etwas schief gehen, und wenn der Roboter am Boden mobil ist, wird die Sache mit Sicherheit noch schlimmer und weniger sicher. Beheben Sie Fehler und nehmen Sie bei Bedarf Anpassungen vor.

Mein Steuercode für den Roboter steht in der.txt-Datei unten zum Download bereit. Natürlich ist der Roboter jetzt cool, aber wäre es nicht viel cooler, wenn du ihn fahren könntest?

Schritt 22: Stuhl hinzufügen

Um den Roboter fahrbarer zu machen, fügen Sie einen Stuhl hinzu! Ich konnte nur den Plastiksitz zu einem Stuhl finden, also musste ich ein Gestell daran schweißen. Sie müssen sicherlich keinen eigenen Rahmen herstellen, wenn bereits einer am Sitz befestigt ist. Ich wollte meinen Stuhl leicht abnehmbar machen, damit der Roboter besser nutzbar ist, wenn ich große Gegenstände damit schleppen wollte. Um dies zu erreichen, habe ich ein Montagesystem mit Aluminiumzylindern erstellt, die fest in das quadratische 1 "x 1" Stahlrohr passen. Zwei Heringe sind am Rahmen und zwei am Stuhl befestigt. Sie fügen sich in die entsprechenden Querschnitte an Stuhl und Gestell ein. Es erfordert ein wenig Fingerspitzengefühl, es an- und auszuziehen, aber es sitzt sicher, was wichtig ist, da die Bewegung des Roboters etwas rau ist.

Schritt 23: Hinzufügen eines Joysticks

Wenn Sie auf Ihrem Roboter sitzen, möchten Sie vielleicht eine Möglichkeit zur Steuerung haben. Ein Joystick funktioniert für diesen Zweck hervorragend. Ich habe meinen Joystick in einer kleinen Schachtel aus Blech und etwas Plastikfolie montiert. An dieser Box ist auch der Not-Aus-Schalter montiert. Um den Joystick in angenehmer Höhe für den sitzenden Bediener zu befestigen, habe ich ein Stück Aluminium-Vierkantrohr verwendet. Das Rohr ist mit dem Rahmen verschraubt und die Verkabelung für Joystick und Not-Aus wird durch das Rohrinnere geführt. Die Joystickbox wird mit wenigen Schrauben oben am Aluminiumrohr befestigt.

Schritt 24: Weltherrschaft

Sie sind fertig! Entfessle deinen Hexabot auf der Welt!

Schritt 25: Epilog

Ich habe beim Bauen (und Dokumentieren) dieses Roboters viel gelernt. Es ist definitiv die stolzeste Errungenschaft meiner Roboterbaukarriere. Einige Anmerkungen nach dem Fahren und Bedienen von Hexabot: - Die Rotationsphase zwischen den beiden Motoren beeinflusst die Bewegungsfähigkeit des Roboters. Es scheint, dass das Hinzufügen von Encodern zu den Motoren eine bessere Kontrolle des Gangs ermöglichen würde.-Die Holzfüße schützen den Boden, sind aber nicht perfekt. Die Oberflächen, auf denen ich ihn bisher getestet habe (ein Holzboden, glatter Betonboden und Linoleumböden), neigen dazu, ein ordentliches Maß an Rutschen zu haben.- Der Roboter benötigt möglicherweise Füße mit einer größeren Oberfläche, um auf Gras / Schmutz zu gehen Oberflächen. Obwohl ich es auf diesen Oberflächen noch nicht getestet habe, scheint es, dass es aufgrund seiner Masse aufgrund der kleinen Oberfläche der Füße zum Einsinken neigt.- Mit den Batterien, die ich habe (2 12V 17Ah Blei Säuren parallel verdrahtet) scheint die Laufzeit des Roboters etwa 2,5 ~ 3 Stunden bei intermittierendem Einsatz zu betragen.- Mit den Motoren, die ich habe, schätze ich die Kapazität des Roboters auf etwa 200 Pfund.

Schritt 26: Credits

Dieses Projekt wäre ohne die Unterstützung der folgenden Personen und Organisationen nicht möglich gewesen: Mark Gross Professor für Computational Design an der Architekturschule der CMU Vielen Dank an Mark, dass er mir Programmieren, Elektronik und vor allem die Ermutigung zu diesem Projekt beigebracht hat !Ben Carter Scene Shop Supervisor, CMU Drama Department Ben war mein Dozent für den Schweißkurs, den ich im letzten Semester (Herbst 2008) belegt habe. Er konnte mir auch alle Stahlrohre, die ich brauchte, kostenlos besorgen!Austin Buchan CMU Robotics Club 2008-2009 Vizepräsident Austin ist der ansässige Elektrotechnik-Guru des CMU Robotics Club. Er entwarf den H-Brücken-Motorsteuerkreis und war immer bereit, meine Fragen zum Thema Elektrizität zu beantwortenThe Carnegie Mellon University Robotics ClubDer Robotics Club ist wahrscheinlich die wichtigste Ressource für Studentenprojekte auf dem Campus. Sie verfügen nicht nur über eine voll ausgestattete Maschinenwerkstatt, einen Elektroniktisch und einen Kühlschrank, sondern auch über eine Fülle von Mitgliedern, die immer bereit sind, ihr Fachwissen zu einem Thema zu teilen, sei es Programmierung oder Konstruktion von Maschinenkomponenten. Den Großteil der Projektarbeit habe ich im Robotics Club gemacht. Die Motoren und Batterien von Hexabot (beides teure Komponenten) kamen aus der Fülle von zufälligen Projektteilen des Clubs.

Zweiter Platz im Wettbewerb Handwerkerwerkstatt der Zukunft