ARDUINO SPIDER ROBOT (VIERVOUDIG): 7 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Hallo jongens! Hier is een nieuwe tutorial om je stap voor stap te begeleiden bij het maken van dit soort super verbazingwekkende elektronische projecten, de "Crawler robot", ook wel bekend als "Spider Robot" of een "Quadruped robot".

Omdat iedereen de snelle evolutie van robottechnologie opmerkte, hebben we besloten jullie naar een hoger niveau te tillen op het gebied van robotica en het maken van robots. we zijn een tijdje geleden begonnen met het maken van een aantal elektronische basisprojecten en een basisrobot zoals PICTO92 de lijnvolgerrobot om je een beetje vertrouwd te maken met de elektronische dingen en je eigen projecten te kunnen bedenken.

We gaan naar een ander niveau, we zijn begonnen met deze robot, die een basis is in het concept, maar het zal een beetje ingewikkeld worden als je dieper in het programma gaat. En aangezien deze gadgets zo duur zijn in de webwinkel, bieden we deze stapsgewijze begeleiding om jullie te begeleiden bij het maken van je eigen Spiderbot.

Dit project is zo handig om speciaal te maken nadat we de aangepaste PCB hebben gekregen die we bij JLCPCB hebben besteld om het uiterlijk van onze robot te verbeteren en er zijn ook voldoende documenten en codes in deze gids om u in staat te stellen eenvoudig uw crawler te maken.

We hebben dit project in slechts 7 dagen gemaakt, slechts twee dagen om de hardware te maken en te monteren, en vervolgens vijf dagen om de code en de Android-app voor te bereiden. om de robot erdoorheen te sturen. Laten we eerst kijken voordat we beginnen

Wat leer je van deze tutorial:

1. De juiste componenten selecteren afhankelijk van uw projectfunctionaliteiten
2. Het circuit maken om alle gekozen componenten aan te sluiten
3. Monteer alle projectonderdelen
4. Schalen van de robotbalans
5. De Android-app gebruiken. om verbinding te maken via Bluetooth en het systeem te gaan manipuleren

Stap 1: Wat is een "Spider Robot"

Zoals de naam het definieert, is onze robot een basisweergave van de sipderbewegingen, maar hij zal niet precies dezelfde lichaamsbewegingen uitvoeren omdat we slechts vier benen gebruiken in plaats van acht benen.

Ook wel een Quadrupedrobot genoemd omdat hij vier poten heeft en zijn bewegingen maakt met deze benen. De beweging van elk been is gerelateerd aan de andere benen om de positie van het robotlichaam te identificeren en ook om de lichaamsbalans van de robot te regelen.

Robots met poten kunnen het terrein beter aan dan hun tegenhangers op wielen en bewegen op gevarieerde en dierlijke manieren. Dit maakt pootrobots echter ingewikkelder en minder toegankelijk voor veel makers. en ook de kosten voor het maken en de hoge kosten die een maker moet uitgeven om een viervoeter te maken, omdat het gebaseerd is op servomotoren of stappenmotoren en beide duurder zijn dan gelijkstroommotoren die in robots op wielen zouden kunnen worden gebruikt.

Voordelen:

Je zult viervoeters in overvloed in de natuur vinden, omdat vier poten zorgen voor passieve stabiliteit, of het vermogen om te blijven staan zonder actief de positie aan te passen. Hetzelfde geldt voor robots. Een robot met vier poten is goedkoper en eenvoudiger dan een robot met meer poten, maar kan toch stabiliteit bereiken.

Stap 2: Servomotoren zijn de belangrijkste actuatoren

Een servomotor zoals gedefinieerd in wikipedia, is een roterende actuator of lineaire actuator die nauwkeurige regeling van hoekige of lineaire positie, snelheid en versnelling mogelijk maakt. [1]Het bestaat uit een geschikte motor die is gekoppeld aan een sensor voor positiefeedback. Het vereist ook een relatief geavanceerde controller, vaak een speciale module die speciaal is ontworpen voor gebruik met servomotoren.

Servomotoren zijn geen specifieke motorklasse, hoewel de term servomotor vaak wordt gebruikt om te verwijzen naar een motor die geschikt is voor gebruik in een gesloten regelsysteem.

In het algemeen is het stuursignaal een blokgolfpulstrein. Gebruikelijke frequenties voor stuursignalen zijn 44 Hz, 50 Hz en 400 Hz. De positieve pulsbreedte bepaalt de servopositie. Een positieve pulsbreedte van ongeveer 0,5 ms zorgt ervoor dat de servohoorn zoveel mogelijk naar links afbuigt (in het algemeen ongeveer 45 tot 90 graden, afhankelijk van de servo in kwestie). Een positieve pulsbreedte van ongeveer 2,5 ms tot 3,0 ms zorgt ervoor dat de servo zo ver mogelijk naar rechts afbuigt. Een pulsbreedte van ongeveer 1,5 ms zorgt ervoor dat de servo de neutrale positie op 0 graden houdt. De hoge uitgangsspanning is over het algemeen iets tussen 2,5 volt en 10 volt (met 3V typisch). De uitgangsspanning varieert van -40mV tot 0V.

Stap 3: Het maken van PCB's (geproduceerd door JLCPCB)

Over JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.), is de grootste onderneming voor PCB-prototypes in China en een hightechfabrikant die gespecialiseerd is in snelle PCB-prototypes en PCB-productie in kleine batches.

Met meer dan 10 jaar ervaring in de productie van PCB's, heeft JLCPCB meer dan 200.000 klanten in binnen- en buitenland, met meer dan 8.000 online bestellingen van PCB-prototyping en PCB-productie in kleine hoeveelheden per dag. De jaarlijkse productiecapaciteit is 200, 000 m². voor verschillende 1-laags, 2-laags of meerlaags PCB's. JLC is een professionele PCB-fabrikant die wordt gekenmerkt door grootschalige, goed uitgeruste apparatuur, strikt beheer en superieure kwaliteit.

Terug naar ons project

Om de PCB te produceren, heb ik de prijs van veel PCB-producenten vergeleken en ik koos JLCPCB de beste PCB-leveranciers en de goedkoopste PCB-leveranciers om dit circuit te bestellen. Het enige wat ik hoef te doen is een paar simpele klikken om het gerber-bestand te uploaden en een aantal parameters in te stellen, zoals de kleur en hoeveelheid van de PCB-dikte, dan heb ik slechts 2 dollar betaald om mijn PCB na slechts vijf dagen te krijgen.

Omdat het de afbeelding van het gerelateerde schema laat zien, heb ik een Arduino Nano gebruikt om het hele systeem te besturen, ook heb ik de vorm van de robotspin ontworpen om dit project veel beter te maken.

U kunt het Circuit-bestand (PDF) hier downloaden. Zoals je op de bovenstaande foto's kunt zien, is de PCB zeer goed vervaardigd en ik heb dezelfde PCB-spinvorm die we hebben ontworpen en alle labels en logo's zijn er om me te begeleiden tijdens de soldeerstappen.

U kunt hier ook het Gerber-bestand voor dit circuit downloaden voor het geval u een bestelling wilt plaatsen voor hetzelfde circuitontwerp.

Stap 4: Ingrediënten

Laten we nu eens kijken naar de benodigde componenten die we nodig hebben voor dit project, dus zoals ik al zei, ik gebruik een Arduino Nano om alle 12 servomotoren van de robot vier poten te laten draaien. Het project omvat ook een OLED-display om de Cozmo-gezichten weer te geven en een bluetooth-module om de robot te besturen via een Android-app.

Om dit soort projecten te maken, hebben we nodig:

• - De print die we bij JLCPCB hebben besteld
• - 12 servomotoren zoals je je herinnert 3 servo's voor elke poot:
• - Een Arduino Nano:
• - HC-06 Bluetooth-module:
• - Eén OLED-scherm:
• - RGB-LED's van 5 mm:
• - Enkele header-verbindingen:
• - En het robotlichaam zorgt ervoor dat je ze moet printen met een 3D-printer

Stap 5: De robot assembleert

Nu hebben we de PCB klaar en alle componenten zijn heel goed gesoldeerd, daarna moeten we de robotbehuizing monteren, de procedure is zo eenvoudig, dus volg gewoon de stappen die ik laat zien, we moeten eerst elk been een kant voorbereiden en maken één led hebben we twee servomotoren nodig voor de gewrichten en de Coxa, Femur en Tibia geprinte delen met dit kleine bevestigingsdeel.

Over de lichaamsdelen van de robot kun je de STL-bestanden hier downloaden.

Begin met de eerste servo, plaats deze in zijn socket en houd hem vast met zijn schroeven, draai daarna de servo's-bijl naar 180° zonder de schroef voor de bevestigingen te plaatsen en ga naar het volgende deel, het dijbeen om het aan te sluiten op het scheenbeen met behulp van de eerste servoverbindingsbijl en het bevestigingsstuk. De laatste stap om het been te voltooien, is het plaatsen van het tweede gewricht, ik bedoel de tweede servo om het derde deel van het been, het Coxa-stuk, vast te houden.

Herhaal nu hetzelfde voor alle benen om vier benen klaar te maken. Neem daarna het bovenste chassis en plaats de rest van de servo's in de bussen en sluit vervolgens elke poot aan op de juiste servo. Er is slechts één laatste afgedrukt deel, het onderste robotchassis waarin we onze printplaat zullen plaatsen

Stap 6: De Android-app

Praten over de Android-up, het stelt je in staat om

maak via Bluetooth verbinding met uw robot en maak voor- en achterwaartse bewegingen en links-rechts draaien, het stelt u ook in staat om de lichtkleur van de robot in realtime te regelen door de gewenste kleur uit dit kleurenwiel te kiezen.

Je kunt de Android-app gratis downloaden via deze link: hier

Stap 7: De Arduino-code en testvalidatie

Nu hebben we de robot bijna klaar om te draaien, maar we moeten eerst de verbindingshoeken instellen, dus upload de setup-code waarmee je elke servo in de juiste positie kunt zetten door de servo's in 90 graden te bevestigen. Vergeet niet om de 7V aan te sluiten DC-batterij om de robot te laten werken.

Vervolgens moeten we het hoofdprogramma uploaden om de robot te besturen met behulp van de Android-app. Beide programma's kunt u downloaden via deze links:

- Servocode schalen: downloadlink- Hoofdprogramma Spider robot: downloadlink

Na het uploaden van de code heb ik het OLED-display aangesloten om de Cozmo-robotglimlachen weer te geven die ik in de hoofdcode heb gemaakt.

Zoals je kunt zien op de bovenstaande foto's, volgt de robot alle instructies die vanaf mijn smartphone zijn verzonden en nog enkele andere verbeteringen om uit te voeren om het veel meer boter te maken.