"Miles" de Quadruped Spider Robot - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Miles is gebaseerd op Arduino Nano en is een spinrobot die zijn 4 poten gebruikt om te lopen en te manoeuvreren. Het maakt gebruik van 8 SG90 / MG90 servomotoren als actuatoren voor de benen, bestaat uit een op maat gemaakte PCB die is gemaakt om de servo's van stroom te voorzien en te besturen en de Arduino Nano. PCB heeft speciale slots voor IMU-module, Bluetooth-module en zelfs IR-sensorarray om de robot te maken autonoom. Body is gemaakt van lasergesneden 3 mm acrylplaten, kan ook 3D worden geprint. Het is een geweldig project voor enthousiastelingen om inverse kinematica in robotica te verkennen.

De code en bibliotheken, Gerber-bestanden en STL/step-bestanden voor het project worden op aanvraag beschikbaar gesteld. Miles is ook beschikbaar als kit, DM voor details.

Dit project is geïnspireerd op mePed (www.meped.io) en maakt gebruik van een verbeterde code die erop is geïnspireerd.

Benodigdheden

Benodigde componenten:

Optioneel zijn gemarkeerd als ~

• Miles-printplaat (1)
• Miles mechanische lichaamsdelen
• SG90/MG90 servomotoren (12)
• Aduino-nano (1)
• LM7805 Spanningsregelaar (6)
• Schuifschakelaar (1)
• 0.33uF Elektrolytische dop (2)
• 0.1uF elektrolytische dop (1)
• 3,08 mm 2-pins Pheonix-connector (1)
• 2-pins Relimate-connector (1)~
• 10-pins Relimate-connector (1)~
• 4 in Relimate-connector (1)~
• Mannelijke koppennen voor servoconnectoren

Stap 1: Het schema en de PCB's ontwerpen

Ik ontwerp mijn PCB's in Altium-software (klik hier om te downloaden). 12 SG90/MG90-servo's kunnen tot 4-5 ampère verbruiken als ze allemaal tegelijkertijd werken, dus het ontwerp vereist hogere stroomuitvoermogelijkheden. Ik heb 7805 spanningsregelaar gebruikt voor het aandrijven van de servo's, maar het kan maximaal 1 ampère stroom leveren. Om dit probleem op te lossen, zijn 6 LM7805 IC's parallel aangesloten om de stroomoutput te vergroten.

Schema's en Gerber zijn hier te vinden.

Kenmerken van dit ontwerp zijn onder meer:

• MPU6050/9250 wordt gebruikt voor hoekmeting
• Tot 6 Amp stroomuitgang
• Geïsoleerde servo-voeding
• HCsr04 Ultrasone sensoruitgang
• Randapparatuur voor Bluetooth en I2C zijn ook aanwezig.
• Alle analoge pinnen zijn voorzien op een Relimate voor connector van sensoren en actuatoren
• 12 servo-uitgangen
• Voedingsindicatie-LED

Specificaties van PCB:

• Afmeting van de print is 77 x 94 mm
• 2 laags FR4
• 1,6 mm

Stap 2: De componenten solderen en de code uploaden

Soldeer de componenten in oplopende volgorde van de hoogte van de componenten, te beginnen met SMD-componenten.

Er is slechts één SMD-weerstand in dit ontwerp. Voeg vrouwelijke header-pinnen toe voor Arduino en LM7805 zodat deze indien nodig kunnen worden vervangen. Soldeer mannelijke header-pinnen voor servo-connectoren en andere componenten op hun plaats.

Het ontwerp heeft aparte 5V voor de servo's en Arduino. Controleer op kortsluiting met aarde op alle individuele stroomrails, d.w.z. Arduino 5V-uitgang, Servo VCC-uitgang en ingang 12V phoenix.

Zodra de PCB is gecontroleerd op kortsluiting, is Arduino klaar om te worden geprogrammeerd. De testcode is beschikbaar op mijn github (klik hier). Upload de testcode en monteer de hele robot.

Stap 3: Montage van het lasergesneden lichaam:

Er zijn in totaal 26 onderdelen in het ontwerp die kunnen worden 3D-geprint of lasergesneden uit 2 mm acrylplaten. Ik heb rode en blauwe acrylplaten van 2 mm gebruikt om de robot een Spiderman-look te geven.

De carrosserie bestaat uit verschillende schakels die kunnen worden vastgezet met M2 en M3 moerbouten. Servo's worden vastgezet met M2 moerbouten. Zorg ervoor dat u de batterijen en PCB in de behuizing plaatst voordat u de bovenste behuizingsplaat bevestigt.

Benodigde bestanden zijn te vinden op mijn github (Klik hier)

Stap 4: Alles aansluiten en de robot testen:

Sluit nu af met het aansluiten van de servo's in de onderstaande volgorde:

(D2) Draaiservo linksvoor

(D3) Linksvoor hefservo

(D4) Draaiservo linksachter

(D5) Linksachter hefservo

(D6) Draaiservo rechts achter

(D7) Achterste rechter hefservo

(D8) Draaiservo rechtsvoor

(D9) Rechtsvoor hefservo

Start de robot met de schuifschakelaar!

Stap 5: Toekomstige verbeteringen:

Inverse kinematica:

De huidige code maakt gebruik van positionele benadering waarbij we de hoeken geven waarnaar de servo moet bewegen om een bepaalde beweging te bereiken. Inverse kinematica geeft de robot een meer verfijnde benadering bij het lopen.

Bluetooth-app-bediening:

Met de UART-connector op de PCB kan de gebruiker een bluetooth-module zoals HC-05 aansluiten om de robot draadloos te besturen met behulp van een smartphone.