DIY Hexapod: 6 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

In deze instructable geef ik je de stapsgewijze handleiding om een Bluetooth, op afstand bestuurbare Hexapod te maken.

Ten eerste is dit een grote hexapod, en om hem te verplaatsen heb je 12 sterke servomotoren (MG995) nodig en om deze hoeveelheid PWM-signalen te verwerken (om elke motor te besturen), is de eenvoudigste manier om dit te doen een Arduino Mega 2560 te gebruiken Opgemerkt moet worden dat er wat extra apparatuur is gebruikt, zoals 3D-printers en WaterFlow-snijmachine. Nu vind je alle gebruikte materialen en de stappen die je nodig hebt om een van deze robots te bouwen.

Stap 1: Wat heb je nodig

Apparatuur

Soldeerbout, 3D-printmachine, waterstraalsnijmachine.

Materiaal

• PLA 3D-printfilament
• silicium,
• stalen pedacer
• M3X20 schroeven
• M3X10 schroeven
• M3 moeren
• M3 ringen
• 623zz kogellagers
• CAD-software

Componenten

• (12) Servomotoren MG995
• (2) 9V-batterijen
• (1) 6V, 7 Ampère batterij
• GoPro-camera
• Arduino MEGA
• Arduino NANO
• (2) Joysticks
• (2) HC-05 Bluetooth-module
• (1) 10K-potentiometer

Stap 2: Mechanica en het ontwerpen van de onderdelen die u nodig hebt

Mechanisch ontwerp

Het mechanisch ontwerp gaat uit van het aantal te gebruiken servomotoren per poot. In dit project werd besloten om 2 servo's per been te gebruiken, waardoor het een groter aantal vrijheidsgraden kreeg en zijn natuurlijkheid opmerkelijk werd. Het is duidelijk om te vermelden dat in elk type mechanisme, machine of robot hoe meer vrijheidsgraden je hebt, hoe natuurlijker je bewegingen en acties zijn. Binnen het plan voor dit project, eisen en beperkingen, zijn er 12 actuatoren te gebruiken, 2 per poot. Zoals vermeld, zullen de servomotoren de belangrijkste componenten van de benen zijn, laten we zeggen dat dit de punten zijn die de gewrichten van de robot vertegenwoordigen. Waardoor verschillende bewegingen naar de machine worden getriggerd die samen de beweging nabootsen waardoor deze loopt. Op basis van de afmetingen van de eerder genoemde servomotoren wordt een behuizing ontworpen waarin dit type actuator wordt gemonteerd. De afmetingen van deze bieden referentiepunten voor het ontwerpen van een bevestigingssysteem, voor de ondersteunende elementen en connectoren voor wat het been als geheel zal vormen. Een van de servomotoren is verticaal gepositioneerd en de andere horizontaal, dit is voornamelijk te wijten aan de richting waarin de as zal draaien en het element waarop het is geschroefd zal activeren en zo de beweging in x of y ontwikkelen, die nodig is voor het lopen van de hexapod. Als je naar de figuren en afbeeldingen kijkt, kun je de punten zien waar ze zijn geassembleerd tot de hoofdbasis, de platen, van de robot. Als je de servomotor rechtop bekijkt, zie je dat deze tussen beide platen zit. Een ervan wordt in het bovenste gedeelte geschroefd en de andere in het onderste. Van daaruit zullen connectoren en staven de ondersteuning van de tweede servomotor in een horizontale positie vergemakkelijken, van waaruit 4 verschillende soorten connectoren werken als onderdeel van het been. Deze maken de mechanische beweging mogelijk die het optillen en verplaatsen van dit element simuleert en activeert; waaronder deze twee staven die het grootste onderdeel van het been bevatten, waarop het rust en bijna het hele gewicht van de robot achterlaat.

Zoals eerder vermeld, zijn er beperkingen die uw ontwerp bepalen. Ze kunnen van verschillende typen zijn, of ze nu mechanisch, economisch of een ander essentieel hulpmiddel zijn voor de werking van uw machine. Deze mechanische elementen; in dit geval bepaalden de servomotoren de afmetingen van de robot. Dit is de reden waarom het in deze handleiding voorgestelde ontwerp van dergelijke afmetingen is, omdat ze voornamelijk uitgaan van de geselecteerde actuatoren en controller, waaraan later een grote batterij is toegevoegd.

Het is belangrijk om te zeggen dat het mechanische ontwerp niet is gedefinieerd om te worden gerepliceerd zoals het wordt voorgesteld. Dit kan zelfs worden geoptimaliseerd door simulaties van spanning en vermoeidheid van de hoofdelementen, staven en/of connectoren. Rekening houdend met de geselecteerde productiemethode, additive manufacturing, kunt u optimaal profiteren van het ontwerpen, simuleren en printen van de vaste stof die het beste past bij uw belastingen en toepassing. Altijd rekening houdend met de basiselementen van ondersteuning, bevestigingsmiddelen en lagers, voor wat u nodig heeft. Dit volgens de rol die ze spelen in het mechanisme. Je moet dus nadenken over de specificaties van deze elementen, zodat ze de juiste plaats hebben in combinatie met de andere delen van het been.

Stap 3: Elektronica ontwerpen

2 PCB's zijn ontworpen voor de robot.

1 is het moederbord dat in de robot wordt gemonteerd en de tweede is voor de elektronica in de afstandsbediening. De PCB is ontworpen met behulp van de Fritzing-software en vervolgens bewerkt met behulp van een CNC-router voor het graveren van PCB's.

De hoofdprintplaat bevat zowel de Arduino Mega als de Bluetooth-module, alle servo's zijn ook aangesloten en gebruiken twee stroomlijnen die rechtstreeks van de batterij naar 2 schroefklemmen komen.

De printplaat van de afstandsbediening heeft meer componenten maar is compacter, te beginnen met de montage van de Arduino Nano, hierop zijn de twee joysticks aangesloten om de richting en bewegingen van de Hexapod te regelen, een drukknop met de juiste 220Ohm-weerstand, een potentiometer om de hoogte van de robot en zijn bluetooth-module HC05 aan te passen. Het hele bord wordt gevoed met een 9V-batterij en de elementen erop worden gevoed met behulp van de 5v-uitgang van het Arduino-bord.

Na het ontwerp kan de PCB worden vervaardigd met het speciale CNC PCB-bewerkingsgereedschap en kunt u doorgaan met het installeren van alle componenten in de boards.

Stap 4: Stap 4: Montage

Nadat alle geprinte onderdelen, schroeven en lagers beschikbaar zijn, evenals het gereedschap om de robot te monteren, kunt u beginnen met de montage van de bijbehorende onderdelen, aangezien de basis van de verticale servo's is gemonteerd met een bovenplaat en een onderste plaat, 6 van deze stukken met een servomotor erin. Nu wordt de koppeling met de as van de servomotor geschroefd en hieraan is het stuk verbonden: "JuntaServos" dat in zijn tegenhanger zijn overeenkomstige lager zou hebben om de rotatie tussen beide delen te vergemakkelijken. Dan zou het worden verbonden met de tweede servo, de horizontale servo en de bijbehorende reeks staven die met de andere 2 segmenten verbinden, waardoor een directe bevestiging aan de stalen punt ontstaat. Beide vastgeschroefd met de aangegeven schroeven. Om te eindigen met het been, wordt de in PLA gedrukte punt onder druk ingebracht.

Deze procedure moet 6 keer worden herhaald om de 6 poten te monteren die de robot ondersteunen en activeren. Eindelijk; plaats de camera op de bovenplaat en stel deze naar wens van de gebruiker af.

Stap 5: Stap 5: Coderen

In deze sectie wordt een beetje beschreven hoe de code werkt. en het zal in twee delen worden verdeeld, de code van de afstandsbediening en de code van de hexapod.

Eerst de regelaar. U wilt de analoge waarden van de potentiometers in de joysticks aflezen. Het is aan te raden deze waarden te filteren en afdoende te zijn om alleen de waarden te verkrijgen wanneer deze buiten het in de code vastgelegde bereik veranderen. Wanneer dit gebeurt, wordt een tekenarray-typewaarde verzonden met behulp van de Arduino Serial.write-functie via bluetooth om aan te geven dat een van de waarden dit heeft gewijzigd om iets te kunnen doen zodra de andere bluetooth-module ze ontvangt.

Nu kan de Hexapod-code ook in 2 delen worden verdeeld.

Het eerste deel is waar de functies worden aangewezen die zullen worden gemaakt volgens de berichten die door Bluetooth worden ontvangen en het andere deel is waar het nodige wordt gedaan om de functies te creëren die door de hexapod worden uitgevoerd, zoals vooruit, achteruit lopen, draaien, andere. wat u in de code wilt doen, is de noodzakelijke variabelen aanwijzen voor de werking van zowel de Bluetooth-communicatie als de functies van de servo's en hun bewegingen in elk been.

de functie Serial.readBytesUntil wordt gebruikt om de hele reeks tekens te verkrijgen, dat is 6, alle opdrachten hebben 6 tekens, dat is iets heel belangrijks om rekening mee te houden. In de forums van Arduino kun je referenties vinden over het selecteren van de optimale parameters zodat het bericht correct wordt ontvangen. Nadat het hele bericht is verkregen, wordt het vergeleken met de functie strcmp () en een reeks if-functies die waarden aan een variabele toewijzen, wordt vervolgens gebruikt om de functie van een hexapod in een schakelfunctie toe te wijzen.

Er zijn extra functies, waarvan een bij ontvangst van het commando "POTVAL" de hoogte van de robot verandert, een andere functie de relatieve hoogte van elk been en de statische rotatie ervan verandert, dit wordt bereikt met de joystick en wanneer de knop wordt ingedrukt in de besturing wordt het "BOTTON"-commando ontvangen in de hexapod-code en verandert de bewegingssnelheid van de hexapod.

Stap 6: Testen

In de volgende video wordt getoond hoe de Hexapod zich in de loop van de tijd heeft ontwikkeld en om de testen en het eindresultaat te zien.