GorillaBot 3D tiskani Arduino avtonomni šprint štirikotni robot: 9 korakov (s slikami)

2025 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2025-01-13 06:58

Vsako leto v Toulouseu (Francija) poteka Toulouse Robot Race #TRR2021

Dirka je sestavljena iz 10 -metrskega avtonomnega sprinta za dvonožne in štirinožne robote.

Trenutni rekord, ki ga zberem za štirinožce, je 42 sekund za 10 -metrski sprint.

Zato sem moral s tem v mislih pripraviti načrt oblikovanja robota, za katerega sem mislil, da bi ga lahko premagal, da bi postal novi vladajoči prvak !!!

Nekaj navdiha iščem pri kolegu članu Instructables "jegatheesan.soundarapandian" in lanskem zmagovalcu dirke robotov v Toulouseu "Oracid 1", ki oboje rad oblikuje in deli vaje o tem, kako zgraditi štirinožce. Začel sem v bistvu kopirati dizajn in ga nekoliko povečati!

Zasnova temelji na mehanizmu povezovanja petih palic za vsako nogo 2 servomotorja na vsaki nogi za skupaj 8 servomotorjev.

Pravila navajajo, da mora robot poleg startnega signala celotno dirko izvajati samostojno, zato sem moral izmisliti sistem lahke teže, da bi robot ostal na dobri poti, v tem primeru sem uporabil magnetometer QMC5883L (digitalni kompas), zato lahko bi ostal zvest svoji orientaciji, ultrazvočni senzor HC-SR04 v primeru, da bi se robot res zapletel in začel udarjati v steno pod kotom 90 stopinj, v kodi pa sem uporabil števec korakov, da mu povem, koliko korakov mora narediti za 10 metrov.

Če vas zanima gradnja tega robota, ne skrbite, da ima ta opica vse premišljeno!

100% brezplačno ohišje za 3D tiskanje:

Vse razen elektronike in vijakov za pritrditev elektronike je mogoče natisniti v 3D -tehniki, uporabljajo se isti isti vijaki z navzkrižno glavo, vse kar potrebujete je majhen izvijač s križno glavo za sestavljanje robota

Enostavna elektronika plug and play:

kompleksno spajkanje ni potrebno

Razumni čas tiskanja:

Morda bo videti velik in impozanten, a natisne le 15 ur (za nekatere ok dolgo: D)

Razumne zahteve glede obsega gradnje:

Lahko ga natisnete na sorazmerno majhnem tiskalniku, ki potrebuje le obseg izdelave L: 150 mm x Š: 150 mm x V: 25 mm

Skupni stroški robota:

Samo robot stane okoli 75 USD, če je vključen polnilnik

3D -tiskan krmilnik (neobvezno) je potreben, če želite enako nastavitev kot jaz.

OPOZORILO:

Napajalnik 5V 3A, ki sem ga uporabil, ni najboljša rešitev, saj mora za hojo tega robota vseh 8 servomotorjev delovati istočasno, zato črpajo veliko tok, ne skrbite, da se robot ni vnel ali kaj podobnega vendar pričakujem, da se bo tranzistor za ogrevanje precej segrel, odsvetujem uporabo robota več kot 2 minuti hkrati, da se ohladi med vožnjami, da se izognete neželenim poškodbam servo ščita.

Če ima kdo od vas rešitev tega problema, bi bil vaš prispevek zelo hvaležen!

Zaloge

DOBAVE ZA ROBOT:

• 8x Tower Pro MG90S analogni 180 -stopinjski servo (Aliexpress/Amazon)
• 1x brezžična servo krmilna plošča Sunfounder (trgovina Sunfounder/ RobotShop)
• 1x Arduino NANO (Aliexpress/Amazon)
• 1x oddajniški modul NRF24L01 (tega ne potrebujete, če krmilnika ne uporabljate) (Aliexpress/Amazon)
• 1x magnetometer (digitalni kompas) QMC5883L GY-273 (Aliexpress/Amazon)
• 1x ultrazvočni senzor HC-SR04 (Aliexpress/Amazon)
• 2x 18650 3,7 V Li-ion baterije (Aliexpress/Amazon)
• 1x dvojno držalo za baterijo 18650 z vklopljenim stikalom (Aliexpress/Amazon)
• 1x 18650 Li-ion polnilec baterije (Aliexpress/Amazon)
• 4 x moški dupont mostični kabli dolgi 10 cm (Aliexpress/Amazon)
• 4 x moški dupont mostični kabli dolgi 20 cm (Aliexpress/Amazon)
• 10x vijaki 2 mm x 8 mm (enako kot vijaki v paketu servomotorjev) (Aliexpress/Amazon)

KRMILNIK:

Za ročni nadzor tega robota potrebujete 3D natisnjen Arduino krmilnik (povezava tukaj)

Robot je lahko tudi popolnoma avtonomen, zato krmilnik ni obvezen.

PLASTIKA:

Deli se lahko natisnejo v PLA ali PETG ali ABS.

!! Upoštevajte, da je 500 g tuljave več kot dovolj za tiskanje 1 robota !!

3D TISKALNIK:

Najmanjša potrebna gradbena platforma: L150 mm x Š150 mm x V25 mm

Vsak 3D tiskalnik bo primeren. Osebno sem natisnil dele na Creality Ender 3, ki je poceni 3D tiskalnik pod 200 $. Odtisi so se izkazali odlično.

1. korak: 3D tiskanje delov

Zdaj je čas za tiskanje … Ja!

Skrbno sem oblikoval vse dele za 3D -tiskanje brez kakršnih koli podpornih materialov med tiskanjem.

Vsi deli so na voljo za prenos na thingiverse (povezava tukaj)

Vsi deli so preskusno natisnjeni na Creality Ender 3

• Material: PETG
• Višina sloja: 0,3 mm
• Polnjenje: 15%
• Premer šobe: 0,4 mm

Seznam delov je naslednji:

• 1x OSNOVNA ELEKTRONIKA
• 1x OSNOVNI NAZAJ
• 1x OSNOVNI PREDNJI
• 8x KROŽNA PIN PIN1
• 4x KRUŽNA PIN PIN2
• 4x OKROGLA PINKA L3
• 4x OKROGLA PINKA L4
• 8 -kraki stezniški servo
• 8 -kratno stegno
• 8x TELETE ZUN
• 8x CALF INT
• 8x STOPAL
• 4x SQUARE CLIP
• 44x KROŽNA KLIPA

Datoteke so na voljo kot posamezni deli in deli skupine.

Za hitro tiskanje preprosto natisnite vsako datoteko GROUP.stl enkrat.

2. korak: Sestavljanje telesa GorillaBot

Vsa navodila za montažo so prikazana v zgornjem videu montaže:

1. KROŽNI PIN PIN1 vstavite v luknjo sprednjega levega servo držala BASE FRONT
2. Kabel enega od servomotorjev MG90S napeljite skozi režo na sprednjem levem nosilcu servomotorja BASE FRONT
3. Vstavite servomotor MG90S na mesto
4. Servo MG90S pritrdite na mestu z 2 vijakoma (ne privijte preveč, ker lahko poškodujete OSNOVO)
5. Ponovite isti postopek za nosilce servo zadnjice spredaj levo, spredaj desno in zadaj desno
6. Isti postopek ponovite za nosilce servomotorjev BASE BACK spredaj levo, zadaj levo, spredaj desno in zadaj desno
7. Nosilec baterije pritrdite na BASE ELECTRONICS z 2 vijakoma po diagonali ali s 4 vijaki
8. Pritrdite brezžično servo krmilno ploščo na BASE ELECTRONICS z 2 vijakoma po diagonali ali s 4 vijaki
9. Priključite oddajnik Arduino nano in NRF24L01 na brezžično servo krmilno ploščo
10. Potisnite BASE FRONT na BASE ELECTRONICS skozi 2 kvadratna odprtina USB vrata USB obrnjena nazaj
11. Pritrdite na mestu z 2 Kvadratnimi sponkami
12. BASE BACK potisnite na BASE ELECTRONICS skozi 2 kvadratna odprtina USB vrata USB obrnjena nazaj
13. Pritrdite na mestu z 2 Kvadratnimi sponkami
14. Pritrdite magnetometer na sprednji del podnožja z 2 vijakoma
15. Ultrazvočni senzor pritrdite na PREDNJO OSNOVNO
16. Servo kable usmerite proti brezžični servo nadzorni plošči, kot je prikazano

3. korak: Priključite elektroniko

Vse povezave so prikazane na zgornji sliki:

1. Priključite 4 20 -centimetrske kable dupont v ultrazvočne zatiče brezžičnih servo krmilnih plošč
2. Drugi konec 4 kablov priključite na ultrazvočni senzor (Prepričajte se, da so pravi)
3. Priključite 4 10 -centimetrske kable dupont v zatiče magnetometra brezžičnih servo krmilnih plošč
4. Drugi konec 4 kablov priključite na magnetometer (prepričajte se, da so pravilni)
5. Priključite vse servomotorje na namenske zatiče na brezžični servo krmilni plošči
6. Privijte žice VIN in GND akumulatorja na brezžično servo krmilno ploščo, da zagotovite pravilno polariteto

4. korak: Sestavljanje nog GorillaBot

Vsi koraki montaže so prikazani v zgornjem videu montaže:

1. Povlecite 1 STOPALO nad 1 KRUGLO PIN PIN4
2. Debelejši konec 1 CALF EXT potisnite po KROŽNI PIN PIN L4 s štrlečo stranjo obrnjeno stran od stopala
3. Povlecite 2 CALF INT čez KRUŽENO PIN PIN4 L4
4. Debelejši konec 1 CALF EXT potisnite po KROŽNI PIN PIN4 s štrlečo stranjo obrnjeno proti stopalu
5. Povlecite 1 FOOT nad KROŽNO PIN PIN L4
6. Pritrdite na mestu s 3 KRUGLIMI Sponkami
7. Potisnite 1 KRUŽEN PIN PIN L3 skozi 1 sestavljenega CALF EXT
8. Potisnite 1 THIGH SERVO čez KRUGLO PIN PIN L3 s štrlečo stranjo obrnjeno proti CALF EXT
9. Povlecite 1 NEGO nad KROŽNO PIN PINO L3
10. CIRCULAR PIN PIN L3 potisnite skozi drugo sestavljeno CALF EXT
11. Pritrdite na mestu s 3 KRUGLIMI Sponkami
12. Potisnite 1 THIGH SERVO nad 1 KRUGLO PIN PIN L2 s štrlečo stranjo obrnjeno proti glavi KRUŽNEGA PIN -a L2
13. KRUŽENI PIN PIN L2 potisnite skozi oba sestavljena CALF INTS
14. Povlecite 1 NEGO skozi OKROGLO PIN PIN2
15. Pritrdite na mestu s 3 KRUGLIMI Sponkami
16. Ponovite vse postopke za preostale 3 noge, ne pozabite, da ko so noge sestavljene na robota, so glave zatičev obrnjene navzven, CALF EXTS pa so pred CALF INTS, zato bo sklop enak spredaj nazaj, vendar simetričen od leve proti desni.

5. korak: Namestitev Arduina

Za delovanje GorillaBot uporablja programiranje C ++. Za nalaganje programov v GorillaBot bomo uporabljali Arduino IDE skupaj z nekaj drugimi knjižnicami, ki jih je treba namestiti v Arduino IDE.

Namestite Arduino IDE na svoj računalnik: Arduino IDE (povezava tukaj)

Če želite knjižnice namestiti v Arduino IDE, morate z vsemi knjižnicami na spodnjih povezavah narediti naslednje:

1. Kliknite na spodnje povezave (to vas bo pripeljalo na stran knjižnic GitHub)
2. Kliknite zeleni gumb, na katerem piše Code
3. Kliknite na prenos ZIP (prenos bi se moral začeti v spletnem brskalniku)
4. Odprite mapo prenesene knjižnice
5. Razpakirajte preneseno mapo knjižnice
6. Kopirajte razpakirano mapo knjižnice
7. Mapo odprte knjižnice prilepite v mapo knjižnice Arduino (C: / Documents / Arduino / libraries)

Knjižnice:

• Knjižnica Varspeedservo (povezava tukaj)
• Knjižnica QMC5883L (povezava tukaj)
• Knjižnica RF24 (povezava tukaj)

In tukaj je, da bi morali biti pripravljeni, da se prepričate, da ste pravilno nastavili Arduino IDE, sledite tem korakom

1. Spodaj prenesite želeno kodo Arduino (GorillaBot Controller & Autonomous.ino)
2. Odprite ga v Arduino IDE
3. Izberite Orodja:
4. Izberite tablo:
5. Izberite Arduino Nano
6. Izberite Orodja:
7. Izberite procesor:
8. Izberite ATmega328p ali ATmega328p (stari zagonski nalagalnik), odvisno od tega, kateri Arduino nano ste kupili
9. Kliknite gumb Preveri (gumb Tick) v zgornjem levem kotu Arduino IDE

Če je vse v redu, bi morali na dnu dobiti sporočilo, ki pravi, da je kompilacija končana.

6. korak: nalaganje kode

Zdaj je čas, da kodo naložimo v možgane GorillaBot Arduino Nano.

1. Arduino Nano priključite v računalnik prek kabla USB
2. Kliknite gumb za nalaganje (puščica desno)

Če je vse v redu, bi morali na dnu prejeti sporočilo z nalaganjem Končano.

7. korak: Umerjanje servomotorjev

Za pravilno montažo nog moramo servomotorje postaviti v začetni položaj.

1. V držalo za baterije vstavite 2 litij-ionski bateriji
2. Vklopite robota in počakajte 5 sekund, da servomotorji dosežejo svoj začetni položaj
3. Izklopite robota

8. korak: Namestitev nog na telo

Priključitev nog na servomotorje je precej preprosta. Ne pozabite, da je treba CALF EXT postaviti med CALF INT med montažnimi zatiči navzven.

1. Z VLEČNICO strani CALF EXT ene od nog potisnite čez KRUŽENO PIN PIN1 na sprednjem sprednjem levem servo nosilcu
2. Pritrdite na mestu z 1 KRUGLO POSEKO
3. TESNI SERVO strani CALF EXT iste noge potisnite čez servo glavo na sprednjem levem nosilcu servo servera (Poskrbite, da je THIGH SERVO pod kotom 90 stopinj glede na telo)
4. Pritrdite THIGH SERVO na mestu pod kotom 90 stopinj glede na telo z enoročno servo rogo in majhnim servo vijakom
5. Ponovite isti postopek za sprednji zadnji levi nosilec servomotorja s preostalim STEZLJNIM in STEZNIM SERVOM te noge
6. Ponovite vse prejšnje postopke za preostale 3 noge

9. korak: Pripravljeni na dirko !!

Torej to je to, vse bi morali biti pripravljeni iti !!!

Ročni način:

• Vklopite robota in krmilnik ter preverite, ali robot pravilno hodi z uporabo smerne palice navzgor navzdol levo in desno.
• Pritisnite gumb navzdol in robot bi moral malo zaplesati

Če vse deluje dobro, so servomotorji dobro umerjeni in zdaj lahko preizkusite avtonomni način.

Avtonomni način

Način avtonomnega šprinta uporablja magnetometer za ohranjanje robota v stalni smeri 2,5 metra. S krmilnikom lahko programirate želeni položaj in želeni kot korekcije

1. Vklopite robota in krmilnik
2. Premaknite robota v vse smeri, da kalibrirate magnetometer za 5 sekund
3. Robota postavite na tla v želeni položaj, v katerega želite, da vstopi
4. Pritisnite gumb navzgor, da si zapomnite ta naslov
5. Obrnite robota za 30-45 stopinj levo od želenega smeri
6. Pritisnite levi gumb, da si zapomnite ta položaj
7. Obrnite robota za 30-45 stopinj desno od želenega smeri
8. Pritisnite desni gumb, da si zapomnite ta položaj
9. Postavite robota nazaj v želeno smer
10. Pritisnite gumb krmilne palice, da zaženete robota

Robot bo tekel v konstantni smeri 2,5 metra, nato se ustavil in se odpravil na zmagoviti ples.

Moj robot je uspel narediti 2,5 metra v 7,5 sekunde.

Kar mi daje teoretični čas 10 metrov v 30 sekundah, kar bo, upam, dovolj, da se bom dobro zabaval na dirki robotov v Toulousu

Zaželite mi srečo in za tiste, ki se odločite za izdelavo tega robota, bi rad slišal vaše povratne informacije in morebitne izboljšave, za katere menite, da bi jih bilo mogoče narediti !!!

Podprvak na tekmovanju Roboti