GorillaBot 3D štampani Arduino autonomni sprint četveronožni robot: 9 koraka (sa slikama)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2025-01-13 06:57

Svake godine u Toulouseu (Francuska) održava se Toulouse Robot Race #TRR2021

Utrka se sastoji od autonomnog sprinta od 10 metara za dvonožne i četveronožne robote.

Trenutni rekord koji skupim za četveronoške je 42 sekunde za sprint na 10 metara.

Pa s tim na umu morao sam smisliti plan dizajniranja robota za koji sam mislio da bi to mogao nadmašiti kako bih postao novi vladajući šampion !!!

Tražeći inspiraciju od kolege člana Instructablesa "jegatheesan.soundarapandian" i prošlogodišnjeg pobjednika utrke robota u Toulouseu "Oracid 1" koji oboje vole dizajnirati i dijeliti upute o tome kako izgraditi četveronoške. Počeo sam u osnovi kopirati dizajn i učiniti ga većim!

Dizajn se temelji na mehanizmu za povezivanje s pet šipki za svaku nogu, 2 servo pogona za svaku nogu za ukupno 8 servo pogona.

Pravila kažu da osim startnog signala cijelu utrku mora robot izvesti samostalno, pa sam morao smisliti sustav male težine kako bi robot ostao na stazi, u ovom slučaju koristio sam magnetometar QMC5883L (digitalni kompas) pa mogao bi ostati vjeran svojoj orijentaciji, HC-SR04 ultrazvučni senzor u slučaju da robot stvarno zabrlja i počne udarati u zid pod kutom od 90 stupnjeva, a ja sam samo koristio brojač koraka u kodu da mu kažem koliko koraka treba učiniti za 10 metara.

U slučaju da ste zainteresirani za izradu ovog robota, ne brinite, ovaj majmun je sve smislio!

100% tijelo bez 3D podrške za štampanje:

Sve osim elektronike i vijaka za pričvršćivanje elektronike može se ispisivati u 3D tehnici, jedino se koriste isti mali vijci s križnom glavom, sve što vam je potrebno je mali odvijač s križnom glavom za sastavljanje robota

Jednostavna plug and play elektronika:

nije potrebno složeno lemljenje

Razumno vrijeme ispisa:

Možda izgleda veliki i impozantan, ali štampa samo 15 sati (za neke je to dosta dugo: D)

Razumni zahtevi za zapreminu zgrade:

Može se štampati na relativno malom štampaču koji zahtijeva veličinu izrade samo L: 150 mm x Š: 150 mm x V: 25 mm

Ukupni troškovi robota:

Samo robot košta oko 75 USD, uključujući i izradu punjača

3D štampač (opcionalno) je potreban ako želite isto podešavanje kao i ja.

UPOZORENJE:

Napajanje od 5V 3A koje sam koristio nije najbolje rješenje jer za hodanje ovog robota svih 8 servo pogona mora raditi istovremeno i stoga crpe dosta struje, ne brinite, nisam zapalio robota ali očekujte da će se tranzistor jako zagrijati, ne bih preporučio korištenje robota više od 2 minute odjednom, ostavljajući ga da se ohladi između pokreta kako bi se izbjeglo neželjeno oštećenje servo štita.

Ako neko od vas ima rješenje za ovaj problem, vaš doprinos bi bio jako zahvalan!

Supplies

POTROŠNI MATERIJAL ZA ROBOT:

• 8x Tower Pro MG90S analogni servo od 180 stepeni (Aliexpress/Amazon)
• 1x Sunfounder bežična servo upravljačka ploča (trgovina Sunfounder/ RobotShop)
• 1x Arduino NANO (Aliexpress/Amazon)
• 1x modul primopredajnika NRF24L01 (Ovo vam ne treba ako ne koristite kontroler) (Aliexpress/Amazon)
• 1x magnetometar (digitalni kompas) QMC5883L GY-273 (Aliexpress/Amazon)
• 1x ultrazvučni senzor HC-SR04 (Aliexpress/Amazon)
• 2x 18650 3,7 V Li-ion baterije (Aliexpress/Amazon)
• 1x dvostruki držač baterije 18650 sa prekidačem za isključivanje (Aliexpress/Amazon)
• 1x 18650 Li-ion punjač baterija (Aliexpress/Amazon)
• 4x dupont kratkospojni kablovi za žene i žene dužine 10 cm (Aliexpress/Amazon)
• 4x dupont kratkospojni kablovi za žene i žene dužine 20 cm (Aliexpress/Amazon)
• 10x vijci 2 mm x 8 mm (isto kao i vijci u pakiranju servo uređaja) (Aliexpress/Amazon)

KONTROLER:

Za ručno upravljanje ovim robotom trebat će vam 3D štampani Arduino kontroler (veza ovdje)

Robot može biti i potpuno autonoman pa kontroler nije obavezan.

PLASTIKA:

Dijelovi se mogu štampati u PLA ili PETG ili ABS formatu.

!! Imajte na umu da je kalem od 500 g više nego dovoljan za ispis 1 robota !!

3D štampač:

Minimalna potrebna platforma za izgradnju: D150 mm x Š150 mm x V25 mm

Svaki 3d štampač će biti od koristi. Ja sam lično štampao delove na Creality Ender 3 koji je jeftin 3D štampač ispod 200 $. Otisci su ispali savršeno.

Korak 1: 3D štampanje delova

Dakle, vrijeme je za štampanje … Da!

Pažljivo sam dizajnirao sve dijelove za 3D štampanje bez ikakvih pomoćnih materijala pri štampanju.

Svi dijelovi su dostupni za preuzimanje na thingiverse (link ovdje)

Svi dijelovi su probno odštampani na Creality Ender 3

• Materijal: PETG
• Visina sloja: 0,3 mm
• Ispuna: 15%
• Prečnik mlaznice: 0,4 mm

Lista dijelova je sljedeća:

• 1x OSNOVNA ELEKTRONIKA
• 1x BAZA NAZAD
• 1x OSNOVNI PREDNJI
• 8x KRUŽNI PIN L1
• 4x KRUGLI PIN PIN2
• 4x KRUGLI PIN PIN L3
• 4x KRUŽNI PIN L4
• 8x BEDALNI SERVO
• 8x SIGURNO
• 8x TEL
• 8x CALF INT
• 8x FOOT
• 4x SQUARE CLIP
• 44x KRUŽNA KLIPA

Datoteke su dostupne kao pojedinačni dijelovi i grupni dijelovi.

Za brzo štampanje jednostavno ispišite svaku datoteku GROUP.stl jednom.

Korak 2: Sklapanje GorillaBot -ovog tijela

Sve upute za montažu prikazane su u gornjem videu o montaži:

1. Postavite KRUŽNI PIN L1 u otvor prednjeg lijevog servo držača BASE FRONT
2. Provucite kabel jednog od servo upravljača MG90S kroz utor na prednjem lijevom držaču servo kućišta BASE FRONT
3. Umetnite servo MG90S na mjesto
4. Pričvrstite servo MG90S na mjesto s 2 vijka (nemojte ih previše zatezati jer to može oštetiti BAZU)
5. Ponovite isti postupak za BASE FRONT leve, prednje desne i zadnje desne servo držače
6. Ponovite isti postupak za prednje lijevo, stražnje lijevo, prednje desno i stražnje desno držače servo servera
7. Pričvrstite držač baterije na BASE ELECTRONICS pomoću 2 vijka dijagonalno ili 4 vijka
8. Pričvrstite bežičnu servo upravljačku ploču na BASE ELECTRONICS pomoću 2 vijka dijagonalno ili 4 vijka
9. Pričvrstite primopredajnik Arduino nano i NRF24L01 na bežičnu servo upravljačku ploču
10. Gurnite BASE FRONT na BASE ELECTRONICS kroz USB priključak sa 2 kvadratne rupe okrenut prema nazad
11. Učvrstite na mjestu s 2 KVADRATNE OGLASE
12. Gurnite BASE BACK na BASE ELECTRONICS kroz USB priključak sa 2 kvadratne rupe okrenut prema nazad
13. Učvrstite na mjestu s 2 KVADRATNE OGLASE
14. Pričvrstite magnetometar na PREDNJU OSNOVU pomoću 2 vijka
15. Pričvrstite ultrazvučni senzor na PREDNJU OSNOVU
16. Vodite servo kablove prema bežičnoj servo upravljačkoj ploči kao što je prikazano

Korak 3: Uključite elektroniku

Sve veze su prikazane na gornjoj slici:

1. Priključite 4 dupont kabela od 20 cm u bežične servo upravljačke ploče Ultrazvučne pinove
2. Priključite drugi kraj 4 kabela u ultrazvučni senzor (provjerite jesu li ispravni)
3. Priključite 4 dupont kabela od 10 cm u iglice magnetometra za bežične servo upravljačke ploče
4. Priključite drugi kraj 4 kabela u magnetometar (provjerite jesu li ispravni)
5. Priključite sve servo sisteme na njihove namjenske pinove na bežičnoj servo upravljačkoj ploči
6. Pričvrstite žice VIN i GND baterije na bežičnu servo upravljačku ploču kako biste osigurali pravilan polaritet

Korak 4: Sklapanje GorillaBot -ovih nogu

Svi koraci montaže prikazani su u gornjem videu montaže:

1. Prevucite 1 NOGU preko 1 KRUGLOG PIN -a L4
2. Gurnite deblji kraj 1 TELETNIKA preko KRUGLOG PIN -a L4 tako da strana koja viri okrenuta od stopala
3. Prevucite 2 CALF INT preko KRUGLOG PIN -a L4
4. Gurnite deblji kraj 1 TELETNIKA preko KRUGLOG PIN -a L4 tako da strana koja viri gleda prema stopalu
5. Prevucite 1 FOOT preko KRUGLOG PIN -a L4
6. Učvrstite na mjestu s 3 KRUGLOČNE OGLASE
7. Gurnite 1 KRUGLI PIN PIN L3 kroz 1 sastavljenog CALF EXT
8. Gurnite 1 THIGH SERVO preko KRUGLOG PIN -a L3 tako da strana koja viri gleda prema CALF EXT
9. Prevucite 1 DESNO preko KRUGLOG PIN -a L3
10. Gurnite KRUGLI PIN PIN L3 kroz drugi sklopljeni DODATAK ZA TELE
11. Učvrstite na mjestu s 3 KRUGLOČNE OGLASE
12. Povucite 1 THIGH SERVO preko 1 KRUGLOG PIN -a L2 sa stranom koja viri prema glavi KRUGLOG PIN -a L2
13. Gurnite KRUGLI PIN PIN2 kroz oba sklopljena CALF INTS -a
14. Gurnite 1 DESNO kroz KRUGLI PIN PIN2
15. Učvrstite na mjestu s 3 KRUGLOČNE OGLASE
16. Ponovite sve procese za preostale 3 noge, imajte na umu da će se, kada su noge sastavljene na robota, glave igle okrenute prema van, a TELATNI IZVODI su ispred CALF INTS -a, pa će sklop biti identičan sprijeda prema natrag, ali simetričan s lijeva na desno..

Korak 5: Instalirajte Arduino

GorillaBot koristi C ++ programiranje kako bi funkcionirao. Da bismo učitali programe na GorillaBot, koristit ćemo Arduino IDE zajedno s nekoliko drugih biblioteka koje je potrebno instalirati u Arduino IDE.

Instalirajte Arduino IDE na svoje računalo: Arduino IDE (veza ovdje)

Da biste instalirali biblioteke u Arduino IDE, morate učiniti sljedeće sa svim bibliotekama na donjim vezama

1. Kliknite na donje veze (ovo će vas odvesti na stranicu biblioteke GitHub)
2. Pritisnite zeleno dugme na kojem piše Code
3. Kliknite na Preuzmi ZIP (preuzimanje bi trebalo započeti u vašem web pregledniku)
4. Otvorite fasciklu preuzete biblioteke
5. Raspakirajte fasciklu preuzete biblioteke
6. Kopirajte fasciklu raspakovane biblioteke
7. Zalijepite fasciklu raspakirane biblioteke u mapu Arduino biblioteke (C: / Documents / Arduino / libraries)

Biblioteke:

• Biblioteka Varspeedservo (link ovdje)
• Biblioteka QMC5883L (link ovdje)
• Biblioteka RF24 (link ovdje)

I evo ga, trebali biste biti spremni za rad Da biste bili sigurni da ste ispravno postavili Arduino IDE, slijedite ove korake

1. U nastavku preuzmite željeni Arduino kôd (GorillaBot kontroler i Autonomous.ino)
2. Otvorite ga u Arduino IDE -u
3. Odaberite Alati:
4. Odaberite ploču:
5. Odaberite Arduino Nano
6. Odaberite Alati:
7. Odaberite procesor:
8. Odaberite ATmega328p ili ATmega328p (stari bootloader) ovisno o tome koji ste Arduino nano kupili
9. Kliknite na dugme Verify (Dugme Tick) u lijevom gornjem uglu Arduino IDE -a

Ako sve prođe dobro, trebali biste dobiti poruku pri dnu koja kaže Gotovo prevođenje.

Korak 6: Učitavanje koda

Sada je vrijeme za učitavanje koda u GorillaBot -ov mozak, Arduino Nano.

1. Priključite Arduino Nano na računalo putem USB kabela
2. Pritisnite dugme za otpremanje (dugme sa strelicom nadesno)

Ako sve prođe u redu, trebali biste dobiti poruku pri dnu koja kaže Gotovo učitavanje.

Korak 7: Kalibriranje servomotora

Da bismo pravilno sastavili noge, moramo postaviti servosisteme u njihov početni položaj.

1. Umetnite 2 litijum-jonske baterije u držač baterija
2. Uključite robota i pričekajte 5 sekundi da servomotori dosegnu svoj početni položaj
3. Isključite robota

Korak 8: Sastavljanje nogu uz tijelo

Povezivanje nogu sa servo pogonima prilično je jednostavno. Imajte na umu da CALF EXT treba postaviti ispred CALF INT -a za vrijeme montažnih glava okrenutih prema van.

1. Gurnite THIGH od CALF EXT strane jedne od nogu preko KRUGLOG PIN -a L1 na prednjem prednjem lijevom servo držaču
2. Učvrstite na mjestu s 1 KRUGLOM
3. Gurnite THIGH SERVO na strani CALF EXT iste noge preko servo glave na prednjem prednjem lijevom servo držaču (Uvjerite se da je THIGH SERVO pod kutom od 90 stupnjeva u odnosu na tijelo)
4. Pričvrstite THIGH SERVO na mjestu pod kutom od 90 stupnjeva u odnosu na tijelo pomoću servo trube s jednom rukom i malog servo vijka
5. Ponovite isti postupak za prednji stražnji lijevi servo držač s preostalim THIGH i THIGH SERVO -om te noge
6. Ponovite sve prethodne postupke za preostale 3 noge

Korak 9: Spremni za utrku !

Znači to je to što biste trebali biti spremni za polazak !!!

Ručni način rada:

• Uključite robota i kontroler i provjerite da li robot hoda ispravno, koristeći smjer palice gore -dolje lijevo i desno.
• Pritisnite gumb za dolje i robot bi trebao otplesati

Ako sve radi dobro, servo motori su dobro kalibrirani i sada možete isprobati autonomni način rada.

Autonomni način rada

Autonomni način sprinta koristi magnetometar za održavanje robota u stalnom smjeru 2,5 metra. Pomoću kontrolera možete programirati željeni položaj i željeni kut korekcije

1. Uključite robota i kontroler
2. Pomaknite robota u svim smjerovima kako biste kalibrirali magnetometar 5 sekundi
3. Postavite robota na tlo u željeni položaj u koji želite da uđe
4. Pritisnite dugme za gore da biste zapamtili taj naslov
5. Okrenite robota 30-45 stepeni lijevo od željenog smjera
6. Pritisnite lijevo dugme da zapamtite tu poziciju
7. Okrenite robota 30-45 stepeni desno od željenog pravca
8. Pritisnite desno dugme da biste zapamtili tu poziciju
9. Vratite robota u željeni smjer
10. Pritisnite tipku joystick da pokrenete robota

Robot će trčati u stalnom smjeru 2,5 metra, a zatim prestati sjediti i plesati pobjedu.

Moj robot je uspio odraditi 2,5 metra za 7,5 sekundi.

Što mi daje teoretsko vrijeme od 10 metara u 30 sekundi, što će, nadam se, biti dovoljno da se dobro provedem na utrci robota u Toulouseu

Poželite mi sreću, a onima od vas koji se odluče za izradu ovog robota volio bih čuti vaše povratne informacije i potencijalna poboljšanja za koja mislite da bi se mogla napraviti !!!

Drugoplasirani na takmičenju Roboti