BUGS izobraževalni robot: 11 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

V zadnjem letu sem precej svojega prostega časa porabil za oblikovanje in spoznavanje odprtokodne 3D -tiskarske robotike, zato ko sem videl, da je Instructables razpisal natečaj za robotiko, se nikakor nisem mogel udeležiti.

Želel sem, da bi bila zasnova tega robota čim bolj izobraževalna. Tako učitelji po vsem svetu z malo oblikovalskimi in programskimi veščinami in ki imajo dostop do 3D tiskalnika, lahko zlahka sestavijo in uporabljajo robote številne različne funkcije v razredu.

Pred tem sem BORIS Biped (povezava tukaj) oblikoval in objavil robota, ki sem ga oblikoval tudi v izobraževalne namene, zato sem se odločil, da bom v BORIS -u uporabil isto elektroniko kot v BUGS -u, tako da bo vsak od vas, ki se bo odločil za izdelavo BUGS -a pri zelo z malo dodatnimi stroški lahko zgradite tudi BORIS

Ta projekt imam že dolgo v mislih in končno je čas, da ga delim.

Pri načrtovanju, izdelavi prototipov in dokumentiranju sem potreboval približno 3 tedne za izvedbo tega projekta.

Upam, da vam bo ta pouk koristen

Koliko stane BUGS:

Celotni BUGS vas bo za izdelavo baterij in polnilnika stal približno 90 USD

Kakšne so lastnosti BUGS:

• Najprej sem želel, da bi BUGS izstopal, tako da za razliko od mnogih drugih kolesnih izobraževalnih robotov BUGS hodi na 8 nogah s pomočjo Klannove povezave, ima to prednost, da zmanjša potrebne servomotorje na en servo na stran in tako zniža stroške.
• BUGS je opremljen z zgibnim krempljem, ki je idealne velikosti za lovljenje žogice za golf ali namizni tenis.
• Da bi BUGS -jeve izobraževalne sposobnosti resnično potegnil do meje, sem se odločil, da mu dodam tono dodatnih senzorjev, da bo lahko resnično vnaprej izpolnil vsako nalogo robotike, ki jo od njega zahtevate, te funkcije vključujejo:

- Sledi vrstica

- naslov digitalnega kompasa

- Izogibanje oviram

- zvočni signal

- Ročno upravljanje s 3D tiskanim krmilnikom Arduino (povezava tukaj)

Kaj je BUGS vnaprej programirano:

BUGS je programiran z uporabo Arduina. V njegove možgane lahko naložite 3 vnaprej programirane arduino kode:

- Avtonomni način sledenja liniji, kjer lahko BUGS pobere žogo, sledi liniji in spusti žogo na koncu vrstice

- Avtonomni digitalni kompas in način izogibanja oviram, pri katerem se BUGS lahko držijo fiksnega naslova in se izogibajo oviram, ki so postavljene pred njim, hkrati pa ohranjajo isti naslov

- Ročni način, kjer lahko ročno upravljate napake in izvedete dva zgoraj navedena avtonomna načina s pritiskom na gumb

Zaloge

Za to navodilo boste potrebovali:

ORODJA:

Majhen križni izvijač

DOBAVE ZA ROBOT:

3x originalni Tower Pro MG90S analogni servo 180 stopinj (povezava tukaj)

Iz Kitajske lahko kupite veliko stvari, vendar servomotorji niso eden izmed njih! Po preizkušanju številnih različnih tipov, še posebej poceni ponarejenih servomontažnikov Towerpro, sem ugotovil, da so poceni ponarejeni tako nezanesljivi in se pogosto zlomijo dan po uporabi, zato sem se odločil, da bi bili pravi servomotorji Towerpro najboljši!

1x brezžična servo krmilna plošča Sunfounder (povezava tukaj)

Boljše prototipne plošče od te za brezžično servo krmiljenje ne najdete. Ta plošča ima vgrajen pretvornik moči 5V 3A in 12 servo vhodnih zatičev in zatičev za brezžični oddajniški modul nrf24L01 in Arduino NANO, vse v zgoščenem, čistem paketu, zato ne skrbite več zaradi neurejenih kablov povsod!

• 1x Arduino NANO (povezava tukaj)
• 1x oddajniški modul NRF24L01 (povezava tukaj) (tega ne potrebujete, če krmilnika ne uporabljate)
• 1x magnometer (digitalni kompas) QMC5883L GY-273 (povezava tukaj)
• 1x ultrazvočni senzor HC-SR04 (povezava tukaj)
• 2x infrardeči senzor za izogibanje infrardečim oviram (povezava tukaj)
• 1x pasivni zvočni signal (povezava tukaj)
• 2x 18650 3,7 V Li -ionske baterije (povezava tukaj)
• 1x držalo za baterijo 18650 (povezava tukaj) (te baterije vam dajo približno 30 minut delovanja, boljše pa približno 2 uri delovanja)
• 1x LI ionski polnilnik baterij (povezava tukaj)
• 1x mostični kabli dolžine 120 kosov 10 cm (povezava tukaj)
• 1x vijaki 2 mm x 8 mm pakiranje po 100 (povezava tukaj)

Vso elektroniko lahko najdete tudi na Amazonu, če si ne morete privoščiti čakanja na dostavo, vendar bodo nekoliko dražje.

KRMILNIK:

Za ročno upravljanje tega robota boste potrebovali 3D natisnjen Arduino krmilnik (povezava tukaj) Robot je lahko tudi povsem samodejen, 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 V100 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 BUGS -a za 3D -tiskanje brez kakršnih koli podpornih materialov ali splavov med tiskanjem.

Vsi deli so na voljo za prenos na Pinshape (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 za BUGS je naslednji:

• 1x GLAVNO TELO
• 1x TOP TELO
• 2x STRANSKO TELO
• 1x ARM
• 1x VOJICA
• 1x ROKA
• 2x ARM PINS
• 1x PIN za roko
• 2x COGS
• 4x POVEZAVA COG
• 4x KVADRATNA PINKOVA POVEZAVA
• 4x POVEZAVNI POGON
• 8x ZUNANJA POVEZAVA
• 8x NOGA POVEZAVE
• 8x LINKAGE TOP SMALL
• 8 -kratno spodnje povezano dno
• 8 x OŽIČNICA PIN L1
• 4x KRUŽNA PIN PIN2
• 16x KRUŽNI PIN PIN L3
• 8x OKROGLA PINKA L4
• 4x KRUŽNA PIN PIN5
• 4x VELIKA KROŽNA KLIPA
• 36x KRUŽNE REZKE
• 12 -krat PRAVOKOTNE Sponke

Vsak del lahko natisnete kot skupino ali posamično.

Za skupinsko tiskanje sledite tem korakom:

• Začnite s tiskanjem GROUP ARM FOREARM.stl ti deli so najtežji za tiskanje in lahko zahtevajo rob, da se izognete deformaciji
• Nadaljujte s tiskanjem preostalih delov. Če želite natisniti vse dele, morate natisniti vsako posamezno datoteko GROUP.stl in celotni nabor delov boste morali natisniti datoteko GROUP LEG LINKAGES AND PINS.stl 4 -krat

In tam imamo približno dan in pol po tiskanju, potem bi morali imeti vse plastične dele BUGS.

Korak 1 dokončan !!!

2. korak: Namestitev Arduina

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

Namestite Arduino IDE v 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 Kloniraj ali Prenesi
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 (Robot Controller & Autonomous.ino ali Robot Autonomous Compass.ino ali Robot Autonomous Line follower.ino) (iz neznanega razloga kode nisem mogel naložiti v Instructables, pišite mi na seb.coddington@ gmail.com za kodo, dokler ne odpravim težave)
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 (stari zagonski nalagalnik)
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.

In to je to, da ste zdaj zaključili 2. korak !!!

3. korak: Programiranje BUGOV

Zdaj je čas, da kodo naložite v možgane BUGS -a 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.

In to je to za tretji korak.

4. korak: Sestavljanje nog BUGS

Vsi naslednji koraki so prikazani v zgornjem videu Assembley.

Sestavljanje zobnikov na levi strani

Potrebni elektronski deli:

1x servo krmilnik Fitech FS90R z neprekinjenim vrtenjem

Potrebni plastični deli:

• 1x stransko ohišje
• 1x zobnik
• 2x zobnik
• 2x kvadratna spona
• 2x pogonski sklop
• 2x kvadratne sponke
• 4x krožni zatič L4

Potrebni vijaki in servo rogovi:

• 2x dolgi samorezni vijaki
• 1x kratki vijaki za servo rog
• 1x dvoročni servo rog

Navodila za montažo:

1. Servo FS90R vstavite v stransko ohišje
2. Pritrdite na mestu z 2 dolgima samoreznima vijakoma
3. Servo rog vstavite v zobnik
4. Vstavite zobnik na servo
5. Pritrdite na mestu s 1 kratkim vijakom za servo rog
6. Krožne zatiče L4 potisnite v zobnike in in pogone povezave
7. Kvadratne zatiče za vstavljanje potisnite v zobnike za povezavo (potisnite jih na pravi način)
8. Vstavite zobnike za povezavo v stransko ohišje in se prepričajte, da so zobniki medsebojno zrcalni, kot je prikazano v zgornjem videu montaže
9. Potisnite povezovalni pogon na nasprotni strani kvadratnega zatiča in se prepričajte, da so krožni zatiči L4 v nasprotnih smereh
10. Pritrdite kvadratni zatič z 2 kvadratnima sponkama

Sestavljanje zobnikov na desni strani telesa

Nadaljujte enako kot pri zobnikih na levi strani

Sestavljanje nog

Potrebni plastični deli:

• 2x Zunanja povezava
• 2x Povezovalni vrh majhen
• 2x Spodnja povezava majhna
• 2x Noga za povezavo
• 2x krožni zatič L1
• 1x krožni zatič L2
• 4x krožni zatič L3
• 1x krožni zatič L5
• 1x velika sponka
• 9x krožna sponka

Navodila za montažo:

1. Krožni zatič L5 potisnite v stransko ohišje
2. Krožni zatič L5 pritrdite na mesto z veliko zaponko
3. Potisnite enega od zgornjih majhnih kosov povezave preko krožnega zatiča L2
4. Krožni zatič L2 potisnite skozi stransko ohišje
5. Drugi majhen kos zgornje povezave potisnite čez krožni zatič L2
6. Zavarujte s krožno sponko
7. Potisnite oba kosa krožnega zatiča L1 skozi oba majhna kosa spodnjega dela povezave
8. Majhne koščke spodnjega dela povezave potisnite čez okrogel zatič L5
9. Potisnite oba zunanja kosa povezave preko okroglega zatiča L4 in krožnega zatiča L1, kot je prikazano v zgornjem videu montaže
10. Zaščitite oba zunanja kosa z dvema okroglimi sponkami
11. Potisnite 2 krožna zatiča L3 skozi oba majhna kosa na vrhu povezave
12. Potisnite obe nožni povezavi na drugo stran krožnega zatiča L3
13. Pritrdite obe povezavi za noge z dvema krožnima sponkama
14. Zadnja 2 krožna zatiča L3 potisnite skozi 2 nožni povezavi
15. Drugi konec krožnega zatiča L3 potisnite skozi zunanjo vez
16. Zavarujte z 2 okroglimi sponkami

Enak postopek nadaljujte s preostalimi tremi robovi robota.

5. korak: Sestavljanje BUGS -ovega kremplja

Vsi naslednji koraki so prikazani v zgornjem videu Assembley.

Potrebni elektronski deli:

3x originalni servomotor Towerpro MG90S

Potrebni plastični deli:

• 1x zgornji del telesa
• 1x ročica
• 1x podlaket
• 1x roka
• 2x zatiči za roke
• 1x ročni zatič

Potrebni vijaki:

2x dolgi samorezni vijaki

Navodila za montažo:

1. Vstavite enega od zatičev roke v luknjo na zgornjem delu telesa
2. V zgornji del vstavite enega od servomotorjev
3. Servo pritrdite z 2 dolgima samoreznima vijakoma
4. Drugi zatič roke vstavite v spodnjo luknjo podlakti
5. Ročni zatič vstavite v zgornjo (ročno stran) luknjo za podlaket
6. Preostala dva servomotorja vstavite v podlaket
7. Roko vstavite v servo in zatič zgornjega dela telesa (najširša stran) in se prepričajte, da je pravilno
8. Roko vstavite čez servo servo podlakti in zatič (najtanjša stran) in se prepričajte, da je pravilno
9. Roko vstavite preko drugega servo in zatiča podlakti

Korak 6: Sestavljanje elektronike BUGS

Vsi naslednji koraki so prikazani v zgornjem videu Assembley.

Potrebni elektronski deli:

• 1x Arduino NANO
• 1x oddajnik NRF24L01 (neobvezno)
• 1x servo ščit
• 1x zvočni signal
• 1x ultrazvočni senzor
• 1x magnometer (digitalni kompas)
• 2x IR senzorji
• 1x držalo za baterije
• 2x 18650 baterij

Potrebni plastični deli:

1x glavni del

Potrebni vijaki:

9x dolgi samorezni vijaki

Navodila za montažo:

1. Priključite oddajnik Arduino NANO in NRF24L01 na servo ščit
2. Privijte žice nosilca akumulatorja na servo ščit (preverite polarnost)
3. Držalo baterije privijte z dvema vijakoma po diagonali na glavno ohišje
4. Z 1 vijakom privijte sijalko na glavno ohišje
5. Servo ščit privijte na ohišje z dvema vijakoma po diagonali
6. Magnometer (digitalni kompas) privijte na glavno ohišje z 2 vijakoma
7. Ultrazvočni senzor pritrdite na mesto na glavnem ohišju
8. Oba IR senzorja privijte na glavno ohišje s po 1 vijakom
9. Baterije vstavite v držalo za baterije

7. korak: Namestitev nog in krempljev BUGS na telo

Vsi naslednji koraki so prikazani v zgornjem videu Assembley.

Potrebni plastični deli:

• 2x sestavljene noge
• 1x sestavljen kremplj
• 1x sestavljeno glavno ohišje
• 8x kvadratnih sponk

Navodila za montažo:

1. Potisnite stran sestavljenega kremplja v zgornje kvadratne luknje ene od sestavljenih nog
2. Potisnite stran sestavljenega glavnega telesa v spodnje kvadratne luknje iste sestavljene noge
3. Pritrdite s 4 kvadratnimi sponkami
4. Preostalo sestavljeno nogo potisnite na drugo stran sestavljenega kremplja in sestavljenega telesa
5. Pritrdite s 4 kvadratnimi sponkami

8. korak: Priključite elektroniko BUGS

Uporabite zgornjo shemo ožičenja, da določite ožičenje

Pripravite potrebne kable moški -ženski

• 5x rdeča ali oranžna za pozitivni 5V
• 5x rjava ali črna za negativno podlago
• 1x modra za vhodno/izhodni zvonec za zvočnike
• 2x zelena za dva izhoda IR senzorjev
• 2x rumena za ultrazvočne sprožilce in odmeve
• 2x vijolična za nožice SDA in SCL za magnometre (digitalni kompas)

Navodila za ožičenje:

1. Priključite ročni servo v zatič številka 1 na krmilni plošči servomotorja (poskrbite, da bodo povezave pravilne)
2. Priključite servo podlahti v nožico 2 na nadzorni plošči servo krmilnika (poskrbite, da bodo povezave pravilne)
3. Priključite servo krmilnik na zatič številka 3 na krmilni plošči servomotorja (poskrbite, da bodo povezave pravilne)
4. Servo Levih nog priključite na pin številko 4 na krmilni plošči servo (poskrbite, da bodo povezave pravilne)
5. Servo desnih nog priključite na nožico 5 na nadzorni plošči servo krmilnika (poskrbite, da bodo povezave pravilne)
6. Priključite modri moški kabel na ženski mostiček na signalni zatič številka 6 na servo krmilni plošči
7. Priključite rdeči ali oranžni moški kabel moškega na ženski v VCC pin številka 6 na servo krmilni plošči
8. Priključite rjavo -črni kabel moškega na žensko na ženski pin GN 6 na krmilni plošči servo
9. Priključite 2 zelena moška moška kabla na signalne nožice št. 7 in 8 na servo krmilni plošči
10. Priključite 2 rdeča ali oranžna kabla moškega in ženskega mostička na VCC nožici številki 7 in 8 na servo krmilni plošči
11. Priključite 2 rjava ali črna kabla moškega in ženskega mostička na zatiča GND številki 7 in 8 na servo krmilni plošči
12. 2. Priključite 2 rumena moška kabla za žensko na žensko na signalne nožice št. 9 in 10 na servo krmilni plošči
13. Priključite 1 rdeči ali oranžni moški kabel moškega na ženski v VCC pin številka 9 na servo krmilni plošči
14. Priključite 1 rjav ali črn moški kabel moškega na ženski priključek GND številka 9 na servo krmilni plošči
15. Priključite 2 vijolične kable moških in žensk na signalne nožice št. 11 in 12 na servo krmilni plošči
16. Priključite 1 rdeči ali oranžni moški kabel moškega na ženski v VCC pin številka 10 na servo krmilni plošči
17. Priključite 1 rjavi ali črni moški kabel moškega na ženski priključek GND številka 10 na servo krmilni plošči
18. Priključite modri kabel moškega ženskega v ženski na pin 6 na V/I pin na brenčalniku
19. Priključite rdeči ali oranžni moški kabel moškega na ženski priključek 6 na pin VCC na zvočniku
20. Priključite rjavo -črni ženski moški kabel na priključku 6 na zatič GND na zvočniku
21. Priključite zeleni ženski moški kabel na priključek 7 na izhod OUT na levem IR senzorju
22. Priključite rdeči ali oranžni kabel moškega spola na pin 7 na pin VCC na levem IR senzorju
23. Priključite rjavo -črni ženski moški kabel na priključku 7 na pin GND na levem IR senzorju
24. Priključite zeleni ženski moški kabel na priključku 8 na izhod OUT na desnem IR senzorju
25. Priključite rdeči ali oranžni moški kabel moškega na ženski priključek 8 na pin VCC na desnem IR senzorju
26. Priključite rjavo -črni ženski moški kabel na priključku 8 na pin GND na desnem IR -senzorju
27. Priključite rumeni moški kabel moškega na ženski priključek 9 na sprožilni zatič na ultrazvočnem senzorju
28. Priključite rumeni moški kabel moškega na ženski priključek 10 na pin Echo na ultrazvočnem senzorju
29. Priključite rdeči ali oranžni moški kabel moškega na ženski priključek 9 na pin VCC na ultrazvočnem senzorju
30. Priključite rjavo -črni ženski moški kabel na priključku 9 na pin GND na ultrazvočnem senzorju
31. Priključite vijolični ženski moški kabel na priključku 11 na pin SDA na magnometru
32. Priključite vijolični kabel moškega na ženski na pin 12 na SCL pin na magnometru
33. Priključite rdeči ali oranžni kabel moškega spola na pin 10 na pin VCC na magnometru
34. Priključite rjavo -črni ženski moški kabel na priključku 10 na zatič GND na magnometru

9. korak: Umerjanje servomotorjev BUGS's Claw

Vsi naslednji koraki so prikazani v zgornjem videu Assembley.

Potrebni vijaki in servo rogovi:

• 3x servo rogovi z eno roko
• 3x kratki vijaki za servo rogove

Navodila za montažo:

1. Vklopite robota za 5 sekund, dokler servomotorji ne dosežejo svojega začetnega položaja, nato izklopite robota
2. Roko postavite pod kotom 90 stopinj glede na telo
3. Vstavite servo trup roke/telesa
4. Pritrdite s kratkim vijakom za servo rog
5. Podlaket postavite pod kotom 90 stopinj glede na roko
6. Vstavite servo rog za podlaket/roko
7. Pritrdite s kratkim vijakom za servo rog
8. Roko postavite v zaprti položaj
9. Vstavite servo rog za roko/podlaket
10. Pritrdite s kratkim vijakom za servo rog

10. korak: Umerjanje IR senzorjev za sledenje liniji

Če želite, da IR senzorji zaznajo črno črto, morate na vsakem IR senzorju prilagoditi vijak potenciometra tako, da dve rdeči LED svetita, ko je senzor blizu bele površine, in da je le ena rdeča LED vklopljena, ko je senzor blizu črne površine.

11. korak: Uporaba BUGS

Uporaba BUGS v vrstici v naslednjem načinu:

• Robota postavite na tla na začetku vrstice
• Žogo za golf postavite 3 cm pred robota
• Vklopite robota in ga opazujte, kako odhaja !!!

Uporaba napak v načinu kompasa in izogibanja oviram:

• Robota postavite v smer, v katero želite, da vodi
• Vklopite robota in ga opazujte, kako odhaja

Uporaba napak z krmilnikom:

• Za premikanje robota uporabite igralno palico
• Za odpiranje in zapiranje kremplja uporabite gumb gor
• Z gumbom navzdol dvignite roko navzgor in navzdol
• Z gumbom Levo vklopite kompas in način izogibanja oviram
• Držite gumb Levo, da izklopite način izogibanja oviram kompasa
• Z desnim gumbom aktivirajte način sledenja liniji
• Držite desni gumb, da deaktivirate način sledenja liniji

Druga nagrada na tekmovanju robotike