Heksapod: 14 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:09

Zanima me nekoliko godina da se igram i stvaram robote, a Zenta me jako inspirirala, ovdje ćete pronaći njegov Youtube kanal https://www.youtube.com/channel/UCmCZ-oLEnCgmBs_T i njegovu web stranicu

Na internetu možete pronaći mnogo kompleta od strane različitih prodavača, ali oni su vrlo skupi, do 1.500 USD+ za 4 DoF heksapod, a setovi iz Kine nemaju dobru kvalitetu. Odlučio sam stvarati u heksapodu na svoj način. Inspirisan Zentinim heksapodom Phoenix, naći ćete ga na njegovom Youtube kanalu (i komplet koji možete pronaći na https://www.lynxmotion.com/c-117-phoenix.aspx, počeo sam da stvaram svoj od nule.

Za kreiranje ako sam postavio sljedeće ciljeve/zahtjeve:

1.) Zabavite se i naučite nove stvari.

2.) Dizajn vođen troškovima (prokletstvo, moja kompanija me potpuno razmazila)

3.) Dijelovi izrađeni od slojevitog drveta (jer je većini ljudi, a i meni lakše, rezati drvo)

4.) Korištenje besplatnih dostupnih alata (softvera)

Dakle, šta sam do sada koristio?

a) SketchUp, za mehanički dizajn.

b) Bukovo drvo od 4 mm i 6 mm (1/4 ).

c) Arduino Uno, Mega, IDE.

d) Digitalni standardni servo uređaji (na Amazonu po povoljnoj cijeni).

e) Dosuki i Bandsaw, mašina za bušenje, brusni papir i turpija.

Korak 1: Konstrukcija nogu i servo nosača

Prvo sam istraživao na internetu kako bih saznao kako napraviti robota, ali nisam bio uspješan u pronalaženju dobrih informacija o tome kako napraviti mehanički dizajn. Tako da sam se dosta mučio i konačno sam odlučio koristiti SketchUp.

Nakon nekoliko sati učenja radeći sa SketchUpom, završio sam sa svojim prvim dizajnom nogu. Femur je optimiziran prema veličini servo truba koje koristim. Kako sam shvatio, čini se da je original promjera oko 1 , ali moje servo trube imaju 21 mm.

Učiniti ispis s pravom skalom nije ispravno funkcionirao sa SketchUpom na mom računaru, pa sam ga spremio kao PDF, napravio ispis sa 100%, napravio neko mjerenje i na kraju ponovo odštampao sa odgovarajućim faktorom skaliranja.

Za prvi pokušaj stvarao sam samo umjetnost za dvije noge. Za to sam složio dvije ploče, zalijepio (za tapete) ispis na njoj i izrezao dijelove modelom zanatske pile.

Korišteni materijal: bukovo drvo 6 mm (1/2 )

Poslije sam napravio neke eksperimente, koje nisam dokumentirao, i napravio neke optimizacije. Kao što vidite, tibija je malo prevelika, kao i butna kost.

Za postavljanje servo trupa kroz bedrenu kost potrebno je odrezati 2 mm materijala. To se može učiniti na različite načine. Sa glodalicom ili sa Forstner bušilicom. Forstner je imao samo 200 mm u promjeru, pa sam morao poslijerat ručno izraditi dlijeto.

Korak 2: Optimiziranje femura i tibije

Malo sam promenio dizajn.

1.) Tibija sada bolje pristaje servo -u koji koristim.

2.) Femur je sada nešto manji (oko 3 od osi do osi) i odgovara servo rogovima (promjera 21 mm).

Koristio sam 6 ploča od drveta debljine 6 mm i zalijepio ih dvostranom trakom. Ako ovo nije dovoljno čvrsto, možete izbušiti rupu kroz sve ploče i pričvrstiti ih pomoću vijka. tada se dijelovi odmah izrezuju tračnom pilom. Ako ste dovoljno čvrsti, možete upotrijebiti i ubodnu pilu:-)

Korak 3: Dizajniranje servo nosača

Sada je vrijeme za dizajn servo nosača. Ovo je snažno dizajnirano u odnosu na rabljeni servo koji sam koristio. Svi dijelovi su izrađeni od bukovog drveta debljine 6 mm, pogledajte sljedeći korak.

Korak 4: Rezanje i sastavljanje servo nosača

Opet sam izrezao šest dijelova istovremeno na traci za pile. Metoda je ista kao i ranije.

1.) Dvostranom trakom za lijepljenje ploča.

2.) Vijci za veću stabilnost pri rezanju (nije prikazano ovdje).

Zatim sam upotrijebio neki model zanatskog ljepila da ih zalijepim i dva vijka SPAX (još nije primijenjen na fotografiji).

U usporedbi s originalnim šesteronožcem, još ne koristim kuglične ležajeve, umjesto toga kasnije koristim samo vijke od 3 mm, podloške i samo pričvršćene matice za sastavljanje nogu s kućištem/šasijom.

Korak 5: Sklapanje nogu i testiranje

Na prve dvije slike vidite prvu verziju noge. Zatim vidite poređenje starih i novih dijelova i poređenje novih dijelova (verzija druga) sa originalom (fotografija u pozadini).

Na kraju ćete napraviti prvi test kretanja.

Korak 6: Konstrukcija i sastavljanje tijela

Telo koje sam pokušao da rekonstruišem na osnovu fotografija. Kao referencu koristio sam servo trubu, za koju sam pretpostavio da ima promjer 1 ". Dakle, prednja strana postaje širine 4,5", a srednja 6,5 ". Za dužinu sam pretpostavila 7". Kasnije sam kupio originalni body kit i uporedio ga. Približavao sam se originalu. Konačno sam napravio treću verziju, koja je kopija originala u omjeru 1: 1.

Prvi komplet od karoserije napravljen od drveta debljine 6 mm, ovdje vidite drugu verziju od drveta od sloja od 4 mm, za koji sam otkrio da je dovoljno čvrst i čvrst. Za razliku od originalnog kompleta, servo trubu sam montirao na vrh, odn. kroz materijal (to možete vidjeti i na bedrenoj kosti). Razlog je taj što nisam raspoložen za kupnju skupih aluminijskih truba, umjesto toga želim koristiti već isporučene plastične trube. Drugi razlog je što se približavam servo pogonu, pa su sile naginjanja manje. Ovo čini stabilniju vezu.

Usput, ponekad je dobro imati Ganesha na brodu. Hvala mojoj prijateljici Tejas:-)

Korak 7: Prvi testovi elektronike

Sve umjetnosti su sada spojene. U redu, znam da ne izgleda baš lijepo, ali zapravo puno eksperimentiram. U videu možete vidjeti kako sviraju neke jednostavne unaprijed definirane sekvence, zapravo nema implementirane inverzne kinematike. Unaprijed definirani hod ne radi ispravno jer je dizajniran za 2 DoF.

U ovom primjeru koristim servo upravljač SSC-32U iz Lynxmotion-a, naći ćete ga ovdje:

Prije nekoliko dana koristio sam i drugi PWM kontroler (Adafruit 16-kanalni PWM kontroler, https://www.adafruit.com/product/815), ali SCC zapravo ima neke lijepe značajke, poput usporavanja servomotora.

Dakle, to je do sada to. Zatim moram saznati kako funkcionirati inverzna kinematika (IK), možda ću programirati jednostavan hod poput unaprijed definiranog u SSC kontroleru. Ovdje sam već našao primjer za upotrebu spreman https://github.com/KurtE/Arduino_Phoenix_Parts, ali još ga nisam pokrenuo. Nemam pojma zašto, ali radim na tome.

Dakle, evo kratke ToDo liste.

1.) Programirajte jednostavan hod poput ugrađivanja u SSC.

2.) Programirajte klasu/omot PS3 kontrolera za Arduino Phoenix.

3.) Nabavite kod od KurtE -a ili napišite svoj vlastiti kod.

Servo servise koje koristim pronašao sam na Amazonu https://www.amazon.de/dp/B01N68G6UH/ref=pe_3044161_189395811_TE_dp_1. Cijena je prilično dobra, ali kvaliteta bi mogla biti mnogo bolja.

Korak 8: Prvi jednostavan test hoda

Kao što sam spomenuo u posljednjem koraku, pokušao sam programirati vlastitu sekvencu hoda. Ovo je vrlo jednostavno, poput mehaničke igračke, i nije optimizirano za tijelo koje ovdje koristim. Jednostavno ravno tijelo bilo bi mnogo bolje.

Zato vam želim puno zabave. Moram sada naučiti IK;-)

Napomene: Kad pažljivo promatrate noge, vidjet ćete da se neki servo uređaji čudno ponašaju. Ono što želim reći je da se ne kreću uvijek glatko, možda ih moram zamijeniti drugim servo pogonima.

Korak 9: Prenos PS3 kontrolera

Jutros sam radio na pisanju omota za Phoenix kod. Trebalo mi je nekoliko sati, oko 2-3, da to uradim. kôd nije konačno otklonjen i dodao sam neke dodatne greške u konzolu. Za sada funkcionira:-)

Ali usput, kada sam vodio Phoenix kod, izgleda da svi servo pogoni rade obrnuto (suprotnog smjera).

Kada želite sami isprobati, potreban vam je kôd iz KurtE -a kao osnova https://github.com/KurtE/Arduino_Phoenix_Parts. Slijedite upute za instaliranje koda. Kopirajte fasciklu Phoenix_Input_PS u fasciklu Arduino biblioteke (obično podmapu vaše fascikle sa skicama), a fasciklu Phoenix_PS3_SSC32 u fasciklu sa skicama.

Podaci: Ako nemate iskustva s Arduinom i alatima i imate problema, obratite se Arduino zajednici (www.arduino.cc). Ako imate problema sa Phoenix kodom iz KurtE -a, kontaktirajte ga. Hvala.

Upozorenje: Po mom mišljenju razumijevanje koda nije ništa za početnike, pa morate biti dobro upoznati sa C/C ++, programiranjem i algoritmom. Kod takođe ima puno uslovno kompiliranog koda, kojim upravljaju #defines, što ga čini vrlo teškim za čitanje i razumijevanje.

Lista hardvera:

• Arduino Mega 2560
• USB host štit (za Arduino)
• PS3 kontroler
• LynxMotion SSC-32U servo kontroler
• Baterija 6 V (molimo vas da pročitate sve zahtjeve za svoj HW, inače ga možete oštetiti)
• Arduino IDE
• Neki USB kablovi, prekidači i drugi sitni dijelovi po potrebi.

Ako volite PS2 kontroler, na internetu ćete pronaći mnogo informacija o tome kako se povezati s Arduinom.

Zato budite strpljivi. Ažuriraću ovaj korak kada softver radi ispravno.

Korak 10: Prvi IK test

Našao sam drugi port Phoenix koda koji radi mnogo bolje (https://github.com/davidhend/Hexapod), možda imam problema s konfiguracijom s drugim kodom. Čini se da je kod pomalo pogrešan i hod ne izgleda baš glatko, ali za mene je ovo veliki korak naprijed.

Uzmite u obzir da je kod zapravo eksperimentalni. Moram mnogo očistiti i ispraviti, a narednih dana objavit ću ažuriranje. PS3 port je baziran na već objavljenom PS3 portu, a ja sam odbacio datoteke PS2 i XBee.

Korak 11: Drugi IK test

Rešenje je bilo tako jednostavno. Morao sam ispraviti neke konfiguracijske vrijednosti i obrnuti sve servo kutove. Sad radi:-)

Korak 12: Tibija i Coxa EV3

Nisam mogao odoljeti pa sam napravio nove tibije i coxa (servo nosači). Ovo je treća verzija koju sam napravio. Novi su okruglijeg oblika i imaju organskiji/bionički izgled.

Dakle, stvarni status je. Heksapod radi, ali i dalje imate problema s nekoliko stvari.

1.) Nisam saznao zašto BT ima kašnjenje od 2..3 sekunde.

2.) Kvalitet servo servera je loš.

Stvari koje treba učiniti:

* Ožičenje servo motora mora se poboljšati.

* Treba vam dobar držač baterije.

* Morate pronaći način za montiranje elektronike.

* Ponovo kalibrirajte servomotore.

* Dodavanje senzora i monitora napona za bateriju.

Korak 13: Glatko oblikovana butna kost

Prije nekoliko dana već sam napravio novu butnu kosti jer nisam bio u potpunosti zadovoljan prethodnom. Na prvoj slici ćete vidjeti razlike. Stari su imali promjer 21 mm na krajevima, novi su promjera 1 inča. Svojom glodalicom napravio sam rupe za umivaonik u bedrenoj kosti jednostavnim alatom za pomoć, kao što možete vidjeti na sljedeće tri slike.

Prije uranjanja u butnu kost ima smisla izbušiti sve rupe, jer u protivnom može postati teško. Servo truba jako dobro pristaje, sljedeći korak, koji nije prikazan ovdje, daje rubovima okrugli oblik. Za to sam koristio glodalicu s radijusom od 3 mm.

Na posljednjoj slici ćete vidjeti usporedbu stare i nove. Ne znam šta mislite, ali novi mi se više sviđa.

Korak 14: Završni koraci

Sad ću završiti ovaj vodič, inače će to postati priča bez kraja:-).

U videu ćete vidjeti Phoenixov kod KurtE koji radi s nekim mojim izmjenama. Robot se ne kreće savršeno, žao mi je zbog toga, ali jeftini servo motori su loše kvalitete. Naručio sam neke druge servomotore, upravo sam testirao dva od njih sa dobrim rezultatima i još čekam isporuku. Žao mi je što vam ne mogu pokazati kako robot radi s novim servo pogonima.

Pogled pozadi: Senzor struje od 20 ampera, levo od posude od 10 k. Kada robot hoda, lako će potrošiti 5 ampera. Desno od lonca od 10 k vidjet ćete OLED 128x64 piksela koji prikazuje neke informacije o statusu.

Pogled sprijeda: Jednostavan ultrazvučni senzor HC-SR04, još nije integriran u SW.

Pogled s desne strane: MPU6050 akcelerator i žiroskop (6 osi).

Pogled s lijeve strane: Piezo zvučnik.

Mehanički dizajn je sada manje -više završen, osim servomotora. Dakle, sljedeći zadaci bit će integriranje nekih senzora u SW. Za ovo sam stvorio GitHub račun sa softverom koji koristim, a koji se temelji na snimci KurtE -ovog Phoenix SW -a.

OLED:

Moj GitHub: