BUGS obrazovni robot: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

U posljednjih godinu dana dosta sam svog slobodnog vremena proveo dizajnirajući i učeći o otvorenom kodu za 3D štampanje, pa kad sam vidio da je Instructables održao takmičenje u robotici, nije bilo načina da u njemu ne učestvujem.

Htio sam da dizajn ovog robota bude što obrazovniji. Tako se učitelji širom svijeta formiraju sa malo vještina dizajna i programiranja i koji imaju pristup 3D štampaču mogu lako izgraditi i koristiti robote mnoge različite funkcije u Učionici.

Prethodno sam dizajnirao i postavio BORIS -a Biped (link ovdje) robota kojeg sam također dizajnirao u obrazovne svrhe, te sam odlučio koristiti istu elektroniku u BORIS -u kao i u BUGS -u, tako da bilo tko od vas koji se odluči za izradu BUGS -a na vrlo mali dodatni troškovi također mogu izgraditi BORIS

Ovaj projekt već dugo imam na umu i konačno je vrijeme da ga podijelim.

Trebalo mi je oko 3 sedmice za dizajniranje, izradu prototipova i dokumentovanje da se ovaj projekat završi.

Nadam se da ćete uživati i da će vam ovo uputstvo biti korisno

Koliko košta BUGS:

Sveukupno BUGS -ovi će vas koštati oko 90 USD za izradu baterija i punjača uključeni

Koje su karakteristike BUGS -a:

• Prije svega, želio sam da se BUGS istakne tako da za razliku od mnogih drugih obrazovnih robota na kotačima BUGS hoda na 8 nogu pomoću Klann veze, to ima prednost smanjenja potrebnih servo pogona na jednu stranu i time smanjuje troškove.
• BUGS je opremljen zglobnom kandžom koja je savršene veličine za hvatanje loptice za golf ili stolni tenis.
• Kako bih zaista doveo obrazovne sposobnosti BUGS -a do krajnjih granica, odlučio sam mu dodati tonu dodatnih senzora kako bi zaista mogao unaprijed ispuniti bilo koji zadatak iz robotike koji od njega zatražite, ove značajke uključuju:

- Red slijedi

- naslov digitalnog kompasa

- izbjegavanje prepreka

- Zvučni signal

- Ručna kontrola sa 3D štampanim Arduino kontrolerom (link ovdje)

Na šta se BUGS programira unaprijed:

BUGS je programiran pomoću Arduina, postoje 3 unaprijed programirana arduino koda koja se mogu učitati u njegov mozak:

- Autonomni način praćenja linije u kojem BUGS može podići loptu, pratiti liniju i ispustiti loptu na kraju linije

- Automatski ogromni digitalni kompas i način izbjegavanja prepreka gdje se BUGS -ovi mogu držati fiksnog smjera i izbjegavati prepreke koje su postavljene ispred njega, a da pri tom zadrže isti kurs

- Ručni način rada u kojem se BUGS -ovima može ručno upravljati i izvršiti 2 gore navedena autonomna moda pritiskom na dugme

Supplies

Za ovu instrukciju trebat će vam:

ALATI:

Mali odvijač s križnom glavom

POTROŠNI MATERIJAL ZA ROBOT:

3x originalni Tower Pro MG90S analogni servo od 180 stepeni (link ovdje)

Iz Kine možete jeftino kupiti mnoge stvari, ali servomotori nisu jedno od njih! Nakon testiranja mnogih različitih tipova, posebno jeftinih krivotvorenih towerpro servo servera, otkrio sam da su jeftini krivotvoreni toliko nepouzdani i da se često pokvare dan nakon korištenja pa sam odlučio da bi pravi towerpro servo motori bili najbolji!

1x Sunfounder bežična servo upravljačka ploča (link ovdje)

Ne možete pronaći bolju prototipnu ploču od ove za bežično servo upravljanje. Ova ploča ima ugrađen 5V 3A pretvarač napajanja i 12 servo ulaznih pinova i pinova za bežični nrf24L01 primopredajnik i Arduino NANO, sve u zgusnutom urednom pakiranju, tako da ne brinite više o neurednim kablovima posvuda!

• 1x Arduino NANO (link ovdje)
• 1x modul primopredajnika NRF24L01 (veza ovdje) (Ovo vam ne treba ako ne koristite kontroler)
• 1x Magnometar (digitalni kompas) QMC5883L GY-273 (link ovdje)
• 1x ultrazvučni senzor HC-SR04 (link ovdje)
• 2x infracrveni infracrveni senzor za izbjegavanje prepreka (link ovdje)
• 1x pasivni zujalica (link ovdje)
• 2x 18650 3.7V Li -ion baterije (link ovdje)
• 1x držač baterije 18650 (link ovdje) (ove baterije vam omogućuju trčanje 30 minuta, bolje će vam dati oko 2 sata rada)
• 1x LI ionski punjač baterija (link ovdje)
• 1x kratkospojni kablovi dužine 120 kom 10 cm (link ovde)
• 1x vijci 2 mm x 8 mm pakiranje od 100 (link ovdje)

Sva elektronika može se pronaći i na Amazonu ako si ne možete priuštiti čekanje na isporuku, ali bit će malo skuplje.

KONTROLER:

Za ručno upravljanje ovim robotom trebat će vam 3D štampani Arduino kontroler (veza ovdje) Robot može biti i čisto 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 V100 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 delove BUGS -a da budu 3D štampani bez ikakvog pomoćnog materijala ili splavova pri štampanju.

Svi dijelovi su dostupni za preuzimanje na Pinshape -u (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 za BUGS je sljedeća:

• 1x GLAVNO TELO
• 1x TOP TELO
• 2x BOČNO TIJELO
• 1x ARM
• 1x PREDNJA RUKA
• 1x RUKA
• 2x ARM PINS
• 1x RUČNI PIN
• 2x COGS
• 4x LINKAGE COG
• 4x KVADRATNA PIN VEZA
• 4x LINKAGE DRIVE
• 8x VANJSKI LINK
• 8x NOGA VEZE
• 8x LINKAGE TOP SMALL
• 8x LINKAGE BOTTOM SMALL
• 8x KRUŽNI PIN L1
• 4x KRUGLI PIN PIN2
• 16x KRUGLI PIN PIN L3
• 8x KRUŽNI PIN L4
• 4x KRUŽNI PIN L5
• 4x VELIKA KRUŽNA KLIPA
• 36x KRUGLIH OGLASA
• 12x PRAVUGLOVNE KLIPE

Svaki dio može se štampati grupno ili pojedinačno.

Za grupno štampanje slijedite ove korake:

• Počnite ispisivanjem GROUP ARM FOREARM.stl ove dijelove je najteže ispisati i mogu zahtijevati rub kako bi se izbjeglo savijanje
• Nastavite s ispisivanjem ostalih dijelova. Da biste odštampali sve dijelove, sve što trebate učiniti je ispisati svaku pojedinačnu datoteku GROUP.stl i imat ćete kompletan set dijelova. Obavezno ispišite datoteku LINKAGE GROUP LINKAGES AND PINS.stl 4 puta

I tu imamo otprilike dan i po štampanja, trebali biste imati sve plastične dijelove BUGS -a.

Korak 1 dovršen !!!

Korak 2: Instalirajte Arduino

BUGS za programiranje koristi C ++ programiranje. Da bismo učitavali programe u BUGS -ove, 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. Kliknite Kloniraj ili Preuzmi
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 (Robot Controller & Autonomous.ino ili Robot Autonomous Compass.ino ili Robot Autonomous Line follower.ino) (iz nekog razloga nisam uspio učitati kôd u Instructables, pošaljite mi poruku na seb.coddington@ gmail.com za kôd dok ne riješim problem)
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 (stari pokretač za pokretanje)
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.

I to je to, sada ste završili 2. korak !!!

Korak 3: Programiranje grešaka

Sada je vrijeme za učitavanje koda u BUGS -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.

I to je to za treći korak.

Korak 4: Sklapanje nogu BUGS -a

Svi sljedeći koraci prikazani su u gornjem videu sastavljanja.

Sklapanje zupčanika lijeve strane tijela

Potrebni elektronski dijelovi:

1x Fitech FS90R servo sa kontinualnom rotacijom

Potrebni plastični dijelovi:

• 1x Bočno telo
• 1x Cog
• 2x Zupčanik veze
• 2x kvadratni pin pin
• 2x pogonski sklop
• 2x kvadratne kopče
• 4x kružni pin L4

Vijci i servo trube su potrebni:

• 2x dugi samorezni vijci
• 1x kratki vijci za servo trubu
• 1x servo truba sa dvije ruke

Upute za sastavljanje:

1. Umetnite servo FS90R u bočno tijelo
2. Pričvrstite na mjesto pomoću 2 dugačka samorezna vijka
3. Umetnite servo trubu u zupčanik
4. Umetnite zupčanik na servo
5. Pričvrstite na mjesto s 1 kratkim vijkom za servo trupu
6. Gurnite kružne pinove L4 u zupčanike i pogone za povezivanje
7. Umetnite četvrtaste klinove za povezivanje u zupčanike za povezivanje (pazite da ih gurnete na pravi način)
8. Gurnite zupčanike za povezivanje u bočno tijelo, pazite da zupčanike postavite u međusobne zrcalne slike kao što je prikazano u gornjem videu o montaži
9. Gurnite pogon za povezivanje preko suprotne strane kvadratnog klina za povezivanje, pazite da kružni zatiči L4 budu u suprotnim smjerovima
10. Pričvrstite kvadratnu iglu za spajanje s 2 kvadratne kopče

Sklapanje zupčanika sa desne strane

Postupite isto kao i sa lijevim bočnim zupčanicima

Sklapanje nogu

Potrebni plastični dijelovi:

• 2x Spoljašnja spojka
• 2x Gornji dio veze mali
• 2x Donja spona Donja
• 2x Noga za povezivanje
• 2x kružna iglica L1
• 1x kružni klin L2
• 4x kružni pin L3
• 1x kružna iglica L5
• 1x Velika kopča
• 9x kružna kopča

Upute za sastavljanje:

1. Gurnite kružnu iglu L5 u bočno tijelo
2. Osigurajte kružnu iglu L5 na mjestu pomoću velike kopče
3. Gurnite jedan od malih gornjih dijelova veze preko kružnog zatiča L2
4. Gurnite kružnu iglu L2 kroz bočno tijelo
5. Gurnite drugi mali gornji dio poluge preko kružnog zatiča L2
6. Osigurajte kružnom kopčom
7. Provucite oba dijela kružnog zatiča L1 kroz oba mala donja dijela spojke
8. Povucite male komade donjeg dijela veze preko kružnog zatiča L5
9. Gurnite oba vanjska dijela veze preko kružnog zatiča L4 i kružnog zatiča L1 kao što je prikazano u gornjem videu o montaži
10. Osigurajte oba vanjska dijela veze sa po 2 kružne kopče
11. Provucite 2 kružne iglice L3 kroz oba gornja mala komada
12. Gurnite obje veze nogu preko druge strane kružnog zatiča L3
13. Pričvrstite obje spone za noge pomoću 2 kružne kopče
14. Provucite posljednja 2 kružna zatiča L3 kroz veze 2 nožice
15. Provucite drugi kraj kružnog zatiča L3 kroz vanjsku spojnicu
16. Osigurajte s 2 kružne kopče

Postupak ponovite sa preostala tri ugla robota.

Korak 5: Sklapanje BUGS -ove kandže

Svi sljedeći koraci prikazani su u gornjem videu sastavljanja.

Potrebni elektronski dijelovi:

3x originalni Towerpro MG90S servo

Potrebni plastični dijelovi:

• 1x gornje telo
• 1x Arm
• 1x Podlaktica
• 1x Ruka
• 2x Igle za ruke
• 1x Ručna iglica

Potrebni vijci:

2x dugi samorezni vijci

Upute za montažu:

1. Umetnite jedan od igala za ruke u gornju rupu na tijelu
2. Umetnite jedan od servo pogona u gornje tijelo
3. Učvrstite servo pomoću 2 dugačka samorezna vijka
4. Umetnite drugu iglu za ruku u donju rupu na podlaktici
5. Umetnite ručnu iglu u gornju (sa strane) rupu za podlakticu
6. Umetnite preostala 2 serva u podlakticu
7. Umetnite ruku preko servo servera i igle gornjeg dijela tijela (najšira strana) kako biste bili ispravni
8. Umetnite ruku preko servo servera i igle podlaktice (najtanja strana) kako biste bili na pravi način
9. Umetnite ruku preko drugog servo i igle podlaktice

Korak 6: Sklapanje BUGS -ove elektronike

Svi sljedeći koraci prikazani su u gornjem videu sastavljanja.

Potrebni elektronski dijelovi:

• 1x Arduino NANO
• 1x primopredajnik NRF24L01 (opcionalno)
• 1x servo štit
• 1x zujalica
• 1x ultrazvučni senzor
• 1x Magnometar (digitalni kompas)
• 2x IC senzori
• 1x držač baterije
• 2x 18650 baterija

Potrebni plastični dijelovi:

1x Glavno telo

Potrebni vijci:

9x dugi samorezni vijci

Upute za sastavljanje:

1. Pričvrstite primopredajnik Arduino NANO i NRF24L01 na servo štit
2. Pričvrstite žice držača baterije na servo štit (provjerite polaritet)
3. Pričvrstite držač baterije na kućište pomoću 2 vijka dijagonalno
4. Pričvrstite zujalicu na glavno tijelo s 1 vijkom
5. Pričvrstite servo štitnik na glavno tijelo s 2 vijka dijagonalno
6. Pričvrstite Magnometar (digitalni kompas) na kućište s 2 vijka
7. Umetnite ultrazvučni senzor na mjesto na glavnom tijelu
8. Pričvrstite oba IR senzora na kućište sa po 1 vijka
9. Umetnite baterije u držač baterija

Korak 7: Sklapanje nogu i kandži BUGS -a na tijelo

Svi sljedeći koraci prikazani su u gornjem videu sastavljanja.

Potrebni plastični dijelovi:

• 2x sastavljene noge
• 1x Sastavljena kandža
• 1x Sastavljeno glavno tijelo
• 8x kvadratnih isječaka

Upute za sastavljanje:

1. Gurnite stranu sklopljene kandže u gornje kvadratne rupe jedne od sklopljenih nogu
2. Gurnite stranu sklopljenog glavnog tijela u donje kvadratne rupe na istoj sklopljenoj nozi
3. Osigurajte na mjestu sa 4 kvadratne kopče
4. Prevucite preostalu sklopljenu nogu preko druge strane sklopljene kandže i sklopljenog tijela
5. Osigurajte na mjestu sa 4 kvadratne kopče

Korak 8: Ožičenje BUGS -ove elektronike

Pomoću gornjeg dijagrama ožičenja odredite ožičenje

Pripremite potrebne kablove za spajanje ženski na ženski

• 5x crvena ili narančasta za pozitivnih 5V
• 5x smeđa ili crna za negativno uzemljenje
• 1x plava za I/O pin za zujalicu
• 2x zelena za dva izlaza za IR senzore
• 2x žuta za ultrazvučne iglice i eho
• 2x ljubičasta za magnometre (digitalni kompas) SDA i SCL igle

Upute za ožičenje:

1. Uključite ručni servo u pin broj 1 na upravljačkoj ploči servo servera (pazite da veze budu ispravne)
2. Uključite servo podlakticu u pin broj 2 na upravljačkoj ploči servo servera (pazite da veze budu ispravne)
3. Uključite servo upravljač u pin broj 3 na upravljačkoj ploči servo servera (pazite da veze budu ispravne)
4. Uključite servo upravljač lijevih nogu u pin broj 4 na upravljačkoj ploči servo servera (pazite da veze budu ispravne)
5. Priključite servo desnih nogu u pin 5 na upravljačkoj ploči servo servera (pazite da veze budu ispravne)
6. Priključite plavi ženski ženski kratkospojnik na signalni pin broj 6 na servo upravljačkoj ploči
7. Priključite crveni ili narančasti ženski ženski kratkospojnik na VCC pin broj 6 na servo upravljačkoj ploči
8. Spojite smeđi ili crni ženski kratkospojnik na GND pin broj 6 na servo upravljačkoj ploči
9. Priključite 2 zelena ženska -ženska kratkospojnička kabela na signalne pinove broj 7 i 8 na upravljačkoj ploči servo uređaja
10. Priključite 2 crvena ili narančasta ženska kratkospojnička kabela na VCC pinove broj 7 i 8 na upravljačkoj ploči Servo
11. Priključite 2 smeđa ili crna ženska spojna kabela na GND pinove broj 7 i 8 na upravljačkoj ploči servo
12. Priključite 2 žuti ženski ženski kratkospojnik na signalne pinove broj 9 i 10 na upravljačkoj ploči servo -a
13. Priključite 1 crveni ili narančasti ženski ženski kratkospojnik na VCC pin broj 9 na servo upravljačkoj ploči
14. Priključite 1 smeđi ili crni ženski kratkospojnik na GND pin 9 na servo upravljačkoj ploči
15. Priključite 2 ljubičasti ženski -ženski kratkospojnik na signalne pinove broj 11 i 12 na servo upravljačkoj ploči
16. Priključite 1 crveni ili narančasti ženski kratkospojnik kabela na VCC pin broj 10 na upravljačkoj ploči servo servera
17. Priključite 1 smeđi ili crni ženski kratkospojnik na GND pin 10 na servo upravljačkoj ploči
18. Priključite plavi ženski ženski kratkospojnik na iglici 6 u U/I pin na zujalici
19. Priključite crveni ili narančasti ženski kratkospojnik na pin 6 na VCC pin na zujalici
20. Priključite smeđi ili crni ženski kratkospojnik na pin 6 na GND pin na zujalici
21. Priključite zeleni ženski ženski kratkospojnik na pin 7 u OUT pin na lijevom IC senzoru
22. Priključite crveni ili narančasti ženski kratkospojnik na pin 7 na VCC pin na lijevom IC senzoru
23. Priključite smeđi ili crni ženski kratkospojnik na pin 7 na GND pin na lijevom IC senzoru
24. Priključite zeleni ženski ženski kratkospojnik na pin 8 u OUT pin na desnom IC senzoru
25. Priključite crveni ili narančasti ženski kratkospojnik na pin 8 na VCC pin na desnom IC senzoru
26. Priključite smeđi ili crni ženski kratkospojnik na pin 8 na GND pin na desnom IC senzoru
27. Priključite žuti ženski ženski kratkospojnik na iglici 9 u iglu Trig na ultrazvučnom senzoru
28. Priključite žuti ženski ženski kratkospojnik na iglici 10 u Echo pin na ultrazvučnom senzoru
29. Priključite crveni ili narančasti ženski kratkospojnik na pin 9 na VCC pin na ultrazvučnom senzoru
30. Priključite smeđi ili crni ženski kratkospojnik na pin 9 na GND pin na ultrazvučnom senzoru
31. Priključite ljubičasti ženski ženski kratkospojnik na iglici 11 u SDA pin na Magnometru
32. Priključite ljubičasti ženski ženski kratkospojnik na iglici 12 u SCL pin na Magnometru
33. Priključite crveni ili narančasti ženski kratkospojnik na pin 10 na VCC pin na Magnometru
34. Priključite smeđi ili crni ženski kratkospojnik na pin 10 na GND pin na Magnometru

Korak 9: Kalibriranje BUGS -ovih servo pogona kandži

Svi sljedeći koraci prikazani su u gornjem videu sastavljanja.

Vijci i servo trube su potrebni:

• 3x servo trube sa jednom rukom
• 3x kratki vijci za servo trube

Upute za montažu:

1. Uključite robota na 5 sekundi dok servo upravljači ne dosegnu svoj početni položaj, a zatim isključite robota
2. Postavite ruku pod uglom od 90 stepeni u odnosu na telo
3. Umetnite servo trup ruke/tijela
4. Pričvrstite na mjesto kratkim vijkom za servo trupu
5. Podlakticu postavite pod uglom od 90 stepeni u odnosu na ruku
6. Umetnite servo trubu podlaktice/ruke
7. Pričvrstite na mjesto kratkim vijkom za servo trupu
8. Postavite ruku u zatvoreni položaj
9. Umetnite servo trup ruke/podlaktice
10. Pričvrstite na mjesto kratkim vijkom za servo trupu

Korak 10: Kalibracija IC senzora za praćenje linije

Da bi infracrveni senzori mogli otkriti crnu liniju, morate podesiti vijak za potenciometar na svakom infracrvenom senzoru tako da 2 crvene LED diode svijetle kada je senzor blizu bijele površine i da samo jedna crvena LED svijetli kada je senzor uključen blizu crne površine.

Korak 11: Korištenje BUGS -ova

Korišćenje grešaka u sledećem režimu:

• Postavite robota na pod na početku reda
• Postavite lopticu za golf 3 cm ispred robota
• Uključite robota i gledajte ga kako odlazi !!!

Korištenje BUGS -ova u načinu rada za kompas i izbjegavanje prepreka:

• Postavite robota u smjeru u kojem želite da ide
• Uključite robota i gledajte ga kako odlazi

Korišćenje grešaka sa kontrolerom:

• Koristite joystick za pomicanje robota
• Pomoću gumba Gore otvorite i zatvorite Kandžu
• Pomoću tipke za dolje podignite ruku gore -dolje
• Pomoću tipke Lijevo aktivirajte kompas i način izbjegavanja prepreka
• Držite tipku Lijevo da biste deaktivirali način izbjegavanja prepreka kompasom
• Desnim gumbom aktivirajte način praćenja linije
• Držite desno dugme da biste deaktivirali način praćenja linije

Druga nagrada na takmičenju iz robotike