Kartonski pajek (DIY štirikotni): 13 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Pozdravljeni še enkrat in dobrodošli v mojem novem projektu.

V tem navodilu sem poskušal narediti preprosto četverico iz materialov, dostopno vsem. Vem, da za pridobitev lepega končnega izdelka potrebujete 3D tiskalnik in morda CNC, vendar nimajo vsi teh elegantnih naprav, zato sem skušal dokazati, da lahko s preprostim materialom še vedno sestavite nekaj lepih stvari.

Kot smo že omenili, bomo poskušali zgraditi štirinožca. Okvir štirikolesnika bo izdelan preprosto iz valovite škatle, kar vključuje okvir, stegnenico in golenico vsake od štirih nog.

1. korak: Zakaj štirinožni in kako deluje?

Moram reči, da so roboti zabavni in zanimivi. Nikoli prej nisem izdelal robota z nogami, zato sem mislil, da bi moral poskusiti.

Odločil sem se, da bom najprej zgradil štirinožca, ker nisem imel dovolj servomotorjev za šestkotnik. Predstavljal sem si, če boš lahko zgradil štirinožca, potem bo le še korak naprej. Ker je to moj prvi projekt te vrste, nisem natančno vedel, kaj lahko pričakujem, zato sem mislil, da bodo 4 noge lažje od 6, a kot sem pozneje ugotovil, to ni vedno res.

Štirinožnik, ki ima samo 4 noge, da ne bi padel navzdol, ko eno nogo dvignemo, je treba težišče robota premakniti v notranjost trikotnika med konicami ostalih treh nog.

Zelo lep opis vsega tega procesa najdete tukaj:

Vsaka noga štirinožca ima 3 sklepe za nadzor konice noge v vesolju. Torej bodo sklepi:

- Coxa servo - med okvirjem in stegnenico

- Servo stegnenice - nadzor nad stegnenico noge

- Tibia servo - med stegnenico in golenico, ki nadzoruje golenico

Za poznavanje kota vsakega servomotorja za potrebno lokacijo konice noge bomo uporabili nekaj, kar se imenuje obratna kinematika. Na internetu lahko najdete veliko dokumentacije o tem in kako izračunati kote servomotorjev za različno lokacijo konice noge. Toda v mojem primeru sem vzel kodo Arduino, ki jo je ustvaril RegisHsu (njegove podrobne štirikotnike lahko poučite, če jo poiščete) in spremenil sem dimenzije robota in robotske noge, da se prilegajo mojemu robotu, prav tako pa sem spremenil tudi program za uporabo daljinskega upravljalnika za upravljanje robota in to je to.

2. korak: Zakaj uporabljati valovito škatlo za okvir in noge?

Najprej je široko razširjen, najdete ga kjer koli in če želite kupiti, je zelo poceni. Valovit karton je trden, močan in lahek material, sestavljen iz treh plasti rjavega kraft papirja in večina embalažnih škatel je narejena iz njega. Zato jih je zelo enostavno najti.

V mojem primeru sem uporabil škatlo za čevlje, ki sem jo izrezal in iz nje naredil okvir. Karton, ki sem ga dobil v škatli, je bil debel 2 mm, zato je zelo tanek. Tako sem moral za vsak del okvirja izrezati tri enake dele in jih zlepiti z dvojnim trakom. Torej bomo morali narediti 3 okvirje, da bomo imeli na koncu karton debeline 6 mm.

3. korak: Potreben del:

Elektronski deli, potrebni za štirikotnika:

- mikrokrmilnik Arduino Nano;

- Deek Robot Nano V03 Shield - ni bistven, vendar bo veliko olajšal povezavo vseh servomotorjev na Nano Board.

- 12 kosov Tower Pro Micro Servo 9g SG90 - 4 noge s po 3 sklepi;

- LED - za svetlobo (uporabil sem star izgoreli barvni senzor)

- 1 x oddajnik NRF24L01

Za daljinski upravljalnik so potrebni elektronski deli

- mikrokrmilnik Arduino Uno;

- 1 x oddajnik NRF24L01;

- igralna palica;

- LED;

- različni upori;

- Pritisni gumb;

- Nekaj mostičnih žic;

Za okvir:

- list valovite škatle

- Rezalnik

- Vijačni vijaki

- Scotch z dvojnim trakom

- Trikotniki

- Vladar

- svinčnik

Pa začnimo graditi.

4. korak: nastavite servomotorje na 90 stopinj

Preden sem začel graditi okvir, sem moral vse servomotorje centrirati na 90 stopinj, da jih bom pozneje lažje postavil, ko bo okvir pripravljen. Tako sem najprej na ščit Nano pritrdil Arduino Nano, namenjen štirinožcu, na koncu pa še servomotorje. Nato morate samo naložiti kodo in vsi servomotorji bodo centrirani v položaj 90 stopinj.

Kodo najdete v zadnjem koraku navodil.

5. korak: Izdelava okvirja

Kot smo že omenili, je okvir izdelan iz valovite škatle, ki je priložena škatli za čevlje. Predlogo okvirja najdete na priloženih slikah skupaj z dimenzijami okvirja.

Najprej sem izrezal stranice kartonske škatle, da naredim okvir. Dobil sem tri dobre kose, pri katerih sem upošteval usmerjenost valovite plasti, tako da bosta imela 2 kosa navpično celično valovito plast in enega vodoravno.

Ko je škatla pripravljena, na kartonsko ploščo z navpičnim valovitim medijem narišem predlogo okvirja. Za močnejšo in trdnejšo strukturo sem izrezal tri kose, da bi jih zlepil za dodatno trdnost proti upogibanju. Zgornji in spodnji kartonski listi imajo navpično valovito plast, medtem ko bo stisnjena kartonska plošča vodoravna valovita plast.

Preden sem zlepil tri dele okvirja, sem pripravil ročico servo motorjev in narisal položaj vsakega servo motorja coxa za prihodnje pravilno pozicioniranje.

Zdaj, ko vem, kje je treba namestiti servomotorje coxa, sem tri dele zlepil skupaj.

Zdaj je okvir končan.

6. korak: pritrditev servomotorjev Coxa na okvir

Za pritrditev servomotorjev sem v označenem položaju izvrtal luknjo, tako da bo pritrdil vijak za servo roko, in pritrdil servo na okvir.

Z vijaki iz servo motorjev sem pritrdil roke servo motorjev coxa na okvir. Coxa je sestavljena iz dveh servomotorjev, zlepljenih skupaj z dvojnim trakom in za vsak slučaj okrepljenih z gumijastim trakom. En servo bo usmerjen navzdol z gredjo v navpičnem položaju in bo pritrjen na okvir, drugi pa z gredjo v vodoravnem položaju in bo pritrjen na notranjo stran stegnenice.

Nazadnje, da pritrdite servo coxa na okvir, privijete pritrdilni vijak.

7. korak: Gradnja stegnenice

Uporabljen je bil isti postopek rezanja kartona. Vsaka stegnenica bo izdelana iz treh zlepljenih kartonskih listov. Vodoravna valovita plast bo stisnjena med navpične valovite kartonske liste.

8. korak: Gradnja golenice

Za golenico sem izrezal tri šablone za vsako golenico, vendar je bila tokrat usmerjenost valovite plasti navpična, da je golenica dobila boljšo vzdolžno trdnost.

Ko so bile izrezane vsake tri šablone, sem jih zlepil in naredil tudi luknjo za servo golenico.

Servo sem pritrdil v golenico, ročica servomotorja pa je bila pritrjena na servo z varovalnim vijakom skozi luknjo v stegnenici, tako da stegnenico poveže s golenico.

9. korak: Združite vse skupaj

Zdaj, ko so vsi deli okvirja in nog ustvarjeni, sem jih vse povezal skupaj, tako da je sklop začel izgledati kot štirikotnik.

10. korak: Namestitev elektronike in nastavitev povezav

Najprej se mora Arduino Nano skupaj z robotskim ščitnikom Deek namestiti na okvir. Za to sem vzel ščit in na okvir udaril s štirimi luknjami, s katerimi je ščitnik robota Deek pritrjen na okvir s štirimi vijaki in maticami.

Zdaj so "možgani pritrjeni na telo": D. Nato sem vse servomotorje priključil na Deek Nano Shield.

Priključitev servomotorjev je zelo enostavna, saj ima ščit posebej zgrajen tri zatiče (signal, VCC, GND) za vsak digitalni in analogni pin Arduino Nano, kar omogoča popolno in enostavno povezavo mikro servomotorjev. Običajno potrebujemo gonilnika motorja za pogon servomotorjev z Arduinom, ker se ne more spopasti z ojačevalniki, ki jih potrebujejo motorji, vendar v mojem primeru to ne velja, ker so mikro servomotorji 9 g dovolj majhni, da jih lahko upravlja Arduino Nano.

Servo motorji za noge bodo povezani na naslednji način:

Noga 1: (naprej leva noga)

Coxa - Arduino Nano digitalni pin 4

Stegna - Arduino Nano digitalni pin 2

Golenica - Arduino Nano digitalni pin 3

Noga 2: (Zadnja leva noga)

Coxa - Arduino Nano analogni pin A3

Stegnenica - Nano analogni pin A5 Arduino

Golenica - Arduino Nano analogni pin A4

Noga 3: (naprej desna noga)

Coxa - analogni pin Arduino Nano 10

Stegna - Nano analogni pin 8 Arduino

Golenica - Arduino Nano analogni pin 9

Noga 4: (zadnja desna noga)

Coxa - Arduino Nano digitalni pin A1

Stegna - Arduino Nano digitalni pin A0

Golenica - Arduino Nano digitalni pin A2

Priključitev LED za svetlobni učinek

Mislil sem, da bi bilo lepo osvetliti štirikotnika, zato imam in stari barvni senzor, ki ne deluje več (uspelo mi je pregoreti: D), vendar LED še vedno delujejo, saj so prižgane štiri LED majhna plošča in so zelo svetle. Odločil sem se, da bom z barvnim senzorjem četverici dal svetlobni učinek. Tudi pri štirih se zdi nekoliko bližje pajku.

Tako sem priključil VCC barvnega senzorja na Arduino Nano Pin D5 in GND senzorja na GND Arduino Nano. Ker ima majhna plošča že nekaj uporov, ki se uporabljajo za LED, mi ni bilo treba zaporedoma ustavljati nobenega drugega upora z LED. Vsi drugi zatiči ne bodo uporabljeni, saj je senzor pregorel in uporabljam samo LED z majhne plošče.

Priključki za modul NRF24L01.

- GND modula gre v GND Arduino Nano Shield

- VCC gre na pin Arduino Nano 3V3. Pazite, da VCC ne priključite na 5V na plošči, ker tvegate, da boste uničili modul NRF24L01

- pin CSN gre za Arduino Nano D7;

- čep CE gre za Arduino Nano D6;

- pin SCK gre na Arduino Nano D13;

- pin MOSI gre na Arduino Nano D11;

- pin MISO gre na Arduino Nano D12;

- pin IRQ ne bo priključen. Bodite previdni, če uporabljate drugačno ploščo kot Arduino Nano ali Arduino Uno, bodo zatiči SCK, MOSI in MISO drugačni.

- Za ta modul boste morali prenesti tudi knjižnico RF24. Najdete ga na naslednjem spletnem mestu:

Kot napajalnik za pajka sem uporabil stenski adapter 5V (1A). Nimam na voljo nobenih baterij in to je bil moj edini stenski adapter, za katerega menim, da bo boljši, močnejši od vsaj 2A, vendar ga nimam, zato sem moral uporabiti edino, ki ga imam. Veliko lepše bo, če uporabite li-po baterijo, da bo robot prost, brez kabla.

Da bi imel stabilnejši napajalnik na plošči, sem priključil 10microF kondenzator med 5V in GND zatiči Deek Robot Nano Shield, ker sem opazil, da se bodo vsi servomotorji, ki so pod obremenitvijo, znova zagnali, medtem ko se bo dodajanje kondenzatorja je rešilo težavo.

11. korak: Izdelava pokrova

Ker sem želel, da je prevleka čim lažja, sem jo naredil le iz ene plasti 2 mm valovite kartonske pločevine, ker ne potrebuje nobene ojačitve, saj nanjo ne vpliva nobena obremenitev.

Odrezal sem kos kartona v obliki in dimenzijah, kot vidite na sliki, in ga pritrdil na okvir z istimi maticami, ki pritrjujejo Arduino nano ščit pod okvirjem. Na zgornji strani bosta dva dela zlepljena drug na drugega z dvojnim trakom. Poskušal sem zaviti vse žice v notranjost, da bo štirinožnik videti čim bolje.

Zdaj je četverica končana. Preidimo na daljinski upravljalnik.

Korak: Daljinski upravljalnik

Za daljinski upravljalnik uporabljam isti daljinski upravljalnik iz svojega prejšnjega projekta avto na daljinsko upravljanje Maverick, le jaz sem črtal graf, ki v tem projektu ni potreben. Ampak če ste zamudili to zgradbo, sem jo tukaj spet napisal.

Ker za krmilnik uporabljam Arduino Uno, sem Uno pritrdil na ploščo z nekaj gumijastimi trakovi, da se ne premakne.

- Arduino Uno bo napajal 9V baterija skozi vtičnico;

- Arduino Uno 5V pin na 5V tirnico na plošči;

-Arduino Uno GND zatič na GND tirnico;

Modul NRF24L01.

- GND modula gre v GND tirnice

- VCC gre na pin Arduino Uno 3V3. Pazite, da VCC ne priključite na 5V na plošči, ker obstaja nevarnost, da boste uničili modul NRF24L01

- pin CSN gre za Arduino Uno D8;

- CE pin je namenjen Arduino Uno D7;

- SCK pin gre na Arduino Uno D13;

- pin MOSI gre na Arduino Uno D11;

- pin MISO gre na Arduino Uno D12;

- pin IRQ ne bo priključen. Bodite previdni, če uporabljate drugačno ploščo kot Arduino Nano ali Arduino Uno, bodo zatiči SCK, MOSI in MISO drugačni.

Modul igralne palice

- Modul krmilne palice je sestavljen iz 2 potenciometrov, tako da je zelo podoben s priključki;

- zatič GND na tirnico GND na plošči;

- VCC zatič na 5V tirnici na plošči;

- pin VRX na pin Arduino Uno A3;

- VRY pin na Arduino Uno A2 pin;

LED

- Rdeča LED bo serijsko povezana z uporom 330Ω na Arduino Uno pin D4;

- Zelena LED bo serijsko povezana z uporom 330Ω na Arduino Uno pin D5;

Potisni gumbi

- Eden od gumbov bo uporabljen za vklop in izklop štirikotne luči, drugi pa ne;

- Gumb LIGHT bo priključen na pin D2 Arduino Uno. Gumb je treba potegniti navzdol z uporom 1k ali 10k vrednost ni pomembna.

- Preostali gumb bo priključen na pin D3 Arduino Uno. Enako je treba gumb potegniti navzdol z uporom 1k ali 10k. (ne bo uporabljen za ta projekt)

To je to, zdaj smo povezali vse električne dele.

Korak: Arduino IDE kode

Za ta del je nekaj kod, ki sem jih uporabil.

Leg_Initialization - je bil uporabljen za centriranje servomotorjev v položaj 90 stopinj.

Spider_Test - je bil uporabljen za preizkušanje pravilnih funkcij, kot so hoja naprej, nazaj, obračanje

Pajek - za uporabo pri pajku

Spider daljinski upravljalnik - za uporabo pri pajkovem krmilniku

Moram omeniti, da je bila koda za Spider prilagojena in spremenjena po kodi RegisHsu [DIY] SPIDER ROBOT (QUAD ROBOT, QUADRUPED) in zato se želim zahvaliti RegisHsu za njegovo dobro delo.

No, vse rečeno, upam, da vam je bil moj Spider všeč.