Био сүнслэг нөлөө бүхий робот могой: 16 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:04

Мод авирч буй робот могойнууд болон робот могойнуудын судалгааны видео бичлэгүүдийг үзээд энэ төслийг эхлүүлэх урам зориг авсан юм. Энэ бол миний анхны оролдлого бөгөөд могойн зүтгүүр ашиглан робот бүтээх боловч энэ нь миний сүүлчийнх биш байх болно! Хэрэв та ирээдүйн хөгжлийг харахыг хүсч байвал YouTube дээр бүртгүүлнэ үү.

Доор би 3D хэвлэх файлын хамт 2 өөр могойн бүтцийг тоймлон, могой шиг хөдөлгөөн хийх код, алгоритмын талаар ярилцлаа. Хэрэв та үргэлжлүүлэн сурахыг хүсч байвал энэхүү зааварчилгааг уншсаны дараа хуудасны доод хэсэгт байгаа лавлах хэсгийн линкийг уншихыг санал болгож байна.

Энэхүү зааварчилгаа нь техникийн хувьд 2-in-1 бөгөөд би робот могойн 2 өөр хувилбарыг хэрхэн яаж хийхийг тайлбарлаж өгдөг. Хэрэв та зөвхөн нэг могой барих сонирхолтой байгаа бол нөгөө могойн зааврыг үл тоомсорлоорой. Эдгээр 2 өөр могой эндээс дараах хэлцүүдийг орлуулан ашиглах болно.

1. Нэг тэнхлэг могой, 1D могой, эсвэл шар, хар могой
2. Давхар тэнхлэг могой, 2D могой, эсвэл цагаан могой

Мэдээжийн хэрэг та могойг хүссэн өнгөт утсандаа хэвлэх боломжтой. Хоёр могойн хоорондох цорын ганц ялгаа нь 2D могойд хөдөлгүүр бүрийг өмнөхтэй харьцуулахад 90 градус эргүүлдэг бол 1D могойд бүх моторыг нэг тэнхлэгт байрлуулсан байдаг.

Төгсгөлийн өмнөх үг бол миний могойнууд ердөө 10 -хан servo -той байхад могойг их бага хэмжээгээр хийх боломжтой байдаг. Анхаарах ёстой нэг зүйл бол бага servo хийснээр та амжилтанд хүрээгүй, харин илүү их servo хийснээр та могойн хөдөлгөөнөөр илүү амжилтанд хүрэх болно, гэхдээ та өртөг, одоогийн сугалаа (сүүлчийн тайлбарыг үзнэ үү) болон тээглүүрийн тоог анхаарч үзэх хэрэгтэй болно. Arduino дээр ашиглах боломжтой. Могойн уртыг өөрчилж болно, гэхдээ энэ өөрчлөлтийг хийхийн тулд кодыг өөрчлөх шаардлагатай болно гэдгийг санаарай.

Алхам 1: бүрэлдэхүүн хэсгүүд

Энэ бол ганц могойн хэсгүүдийн жагсаалт бөгөөд хэрэв та могой хоёуланг нь хийхийг хүсвэл бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хэмжээг хоёр дахин нэмэгдүүлэх шаардлагатай болно.

• 10 MG996R servo*
• 1.75 мм хэмжээтэй 3D хэвлэх утас
• 608 дугаартай 10 ширхэг бөмбөг холхивч
• Дугуйд зориулсан r188 дугаартай 20 ширхэг жижиг бөмбөг холхивч ** (Би уурхайг Життерспин фиджет спиннерийн дотоод хэсгээс аварсан)
• 40 Philips толгойн эрэг 6-32 x 1/2 "(эсвэл үүнтэй төстэй)
• 8 урт эрэг (надад хэсгийн дугаар байхгүй, гэхдээ дээрх боолттой ижил диаметртэй байна)
• Дор хаяж 20 ширхэг 4 инчийн зипти (хичнээнийг ашиглах нь танд хамаарна)
• Улаан ба хар 20 калибрын утас тус бүр 5м зузаантай ***
• Стандарт 22 хэмжигч утас
• 30 эрэгтэй толгойн зүү (10 ширхэг 3 хуваасан)
• Ардуино Нано
• 3D хэвлэсэн эд анги (дараагийн хэсгийг үзнэ үү)
• Зарим төрлийн хүч (дэлгэрэнгүй мэдээллийг "Могойг тэжээх" хэсгийг үзнэ үү), би өөрчилсөн ATX тэжээлийн хангамжийг биечлэн ашигласан
• 1000uF 25V электролитийн конденсатор
• Дулаан агшаагч хоолой, янз бүрийн хэмжээтэй, гагнуур, цавуу болон бусад төрөл бүрийн багаж хэрэгсэл

*та бусад төрлийг ашиглаж болно, гэхдээ та 3D файлуудыг өөрийн servo -той нийцүүлэн дахин төлөвлөх хэрэгтэй болно. Хэрэв та sg90 гэх мэт жижиг servo -г ашиглахыг оролдвол тэдний хүч чадал хангалтгүй байгааг олж мэднэ (би үүнийг туршиж үзээгүй бөгөөд туршилт хийх нь танд хамаарна).

** Та дугуйнд жижиг бөмбөг холхивч ашиглах шаардлагагүй, надад маш их зүйл байсан. Эсвэл та LEGO дугуй эсвэл бусад тоглоомын дугуй ашиглаж болно.

*** Энэ утас нь 10 ампер хүртэл гүйдэг, хэт нимгэн бөгөөд гүйдэл нь хайлах болно. Дэлгэрэнгүй мэдээллийг энэ хуудаснаас үзнэ үү.

Алхам 2: 3D хэвлэх бүрэлдэхүүн хэсгүүд

Хэрэв та 1D могой хийж байгаа бол эдгээр хэсгүүдийг хэвлэ.

Хэрэв та 2D могой хийж байгаа бол эдгээр хэсгүүдийг хэвлэ.

Анхаарах зүйл: Хэмжээ буруу байж магадгүй! Би өөрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг Fusion 360 (мм нэгжээр) зохиож, загварыг.stl файл болгон MakerBot програм руу экспортлоод дараа нь Qidi Tech принтер дээр хэвлэв (MakerBot Replicator 2X -ийн клон хувилбар). Энэ ажлын явцад хаа нэгтээ алдаа гарч, миний бүх хэвлэмэл хуудас хэтэрхий жижиг гарч ирдэг. Би алдааны байршлыг тодорхойлж чадаагүй боловч MakerBot програм хангамж дээр хэвлэх бүрийг 106% болгон масштаблах түр зуурын засвар хийсэн нь асуудлыг зассан болно.

Үүнийг харгалзан, хэрэв та дээрх файлуудыг хэвлэж авбал буруу масштабтай болохыг анхааруулаарай. Би бүгдийг хэвлэхийн өмнө ганцхан ширхэг хэвлээд таны MG996R servo -той нийцэж байгаа эсэхийг шалгахыг санал болгож байна.

Хэрэв та ямар нэгэн файл хэвлэж байгаа бол үр дүн нь юу болохыг надад хэлээрэй: хэрвээ хэвлэх нь хэтэрхий жижиг, зөв, хэт том, хэдэн хувьтай байна. Хамт олонтой хамтран ажилласнаар бид янз бүрийн 3D принтерүүд болон.stl хэрчигч ашиглан алдааны байршлыг олж тогтоох боломжтой. Асуудал шийдэгдсэний дараа би энэ хэсэг болон дээрх линкүүдийг шинэчлэх болно.

Алхам 3: Могойн угсралт

Угсрах процесс нь могойн хоёр хувилбарт адилхан байдаг. 2D могойн цорын ганц ялгаа нь мотор бүр өмнөхтэй харьцуулахад 90 градус эргэдэг бол 1D могойд бүх мотор нэг тэнхлэгт нийцдэг.

Сервийг задлахаас эхлээд боолтоо хадгалж, хар хуванцар хүрээний дээд ба доод хэсгүүдийг салгаж, араагаа алдахгүйн тулд болгоомжтой байгаарай! Дээрх зураг дээрх шиг servo -г 3D хэвлэсэн хүрээ рүү шургуулна уу. Серво хайрцгийн дээд хэсгийг сольж, 6-32 1/2 инчийн дөрвөн боолтоор шургуулна уу. Серво хүрээний доод хэсгийг хадгалж (хэрэв та үүнийг дараагийн төслүүдэд дахин ашиглахыг хүсвэл) 3D хэлбэрээр солино. хэвлэсэн хайрцаг, цорын ганц ялгаа нь бөмбөг холхивчийн гулсах нэмэлт товчлуур юм. Сервог буцааж боож, 10 удаа давтана.

ЧУХАЛ: Үргэлжлүүлэхийн өмнө та кодыг Arduino руу оруулж, servo бүрийг 90 градус руу зөөх ёстой. Үүнийг хийхгүй бол та нэг буюу хэд хэдэн servo ба/эсвэл 3D хэвлэсэн хүрээг эвдэж магадгүй юм. Хэрэв та servo -ийг 90 градус руу хэрхэн яаж шилжүүлэхээ мэдэхгүй байгаа бол энэ хуудсыг үзнэ үү. Үндсэндээ servo -ийн улаан утсыг Arduino дээрх 5V -т, хүрэн утсыг GND -д, шар утсыг дижитал зүү 9 -д холбоод кодыг холбоос дээр байршуулна уу.

Серво бүр 90 градусын температурт байгаа бол үргэлжлүүлнэ үү.

10 сегментийг холбож, нэг servo хайрцгаас 3D хэвлэсэн бариулыг хоёр дахь хэсгийн хэсгийн нүхэнд оруулаад дараа нь бага зэрэг хүчээр servo -ийн тэнхлэгийг нүх рүү нь түлхэж оруулна уу. Хэрэв та 1D могой хийж байгаа бол бүх сегментийг зэрэгцүүлсэн байх ёстой, хэрэв та 2D могой хийж байгаа бол хэсэг бүрийг өмнөх сегмент рүү 90 градус эргүүлэх ёстой. Сүүл ба толгойны хүрээ нь бусад сегментүүдийн уртын зөвхөн хагасыг эзэлдэг тул тэдгээрийг холбоно уу, гэхдээ утсыг дуустал пирамид хэлбэртэй хэсгүүдэд тайлбар өгөхгүй.

X хэлбэрийн servo гарыг холбож, байрлалд нь шургуул. Бөмбөлөг холхивчийг 3D хэвлэсэн бариул дээр шургуулна уу, ингэснээр хагас дугуй хэлбэртэй 2 бичлэгийг зөөлөн дарах шаардлагатай болно. Та ямар брендийн утас, дүүргэлтийн нягтралаас хамаарч бичлэгүүд хэт хэврэг, эвдэрч магадгүй гэж би бодож байна, гэхдээ тийм ч их хүч хэрэглэх хэрэггүй. Би хувьдаа PLA судсыг 10% дүүргэгчээр ашигласан. Бөмбөг холхивчийг асаасны дараа хаалганы бариул дээр түгжигдсэн байх ёстой.

Алхам 4: Хэлхээ

Робот могойн аль алиных нь хэлхээ ижил байна. Цахилгааны утсыг холбох явцад сегмент бүрийг бүрэн эргүүлэх хангалттай зай байгаа эсэхийг шалгаарай, ялангуяа 2D могойд.

Дээрх нь зөвхөн 2 servo бүхий утаснуудын схем юм. Би 10 servo ашиглан хэлхээний зураг зурах гэж оролдсон боловч хэт ачаалалтай болсон. Энэ зураг ба бодит амьдралаас ялгаа нь та өөр 8 servo -ийг зэрэгцээ холбож, PWM дохионы утсыг Arduino Nano дээрх тээглүүрт холбох хэрэгтэй.

Цахилгааны шугамыг холбохдоо би могойн уртаар урсан өнгөрч буй 5V гол шугам болох 18 хэмжигч утас (10amps -ийг тэсвэрлэх хангалттай зузаантай) ашигласан. Утас хуулагч ашиглан би тусгаарлагчийн жижиг хэсгийг 10 тогтмол давтамжтайгаар арилгаж, эдгээр интервал бүрээс богино утсыг 3 эрэгтэй толгойн зүүгээр гагнав. Үүнийг хар өнгийн 18 хэмжигч GND утас, хоёр дахь эрэгтэй толгойн зүү хоёр дахь удаагаа давтана. Эцэст нь урт утсыг 3 -р эрэгтэй толгойн зүү рүү гагнана, энэ зүү нь ХОУХШ -ийн дохиог могойн толгой дахь Arduino Nano -аас servo руу дамжуулах болно (утас нь сегмент нугалж байсан ч хүрэх боломжтой урт байх ёстой). Шаардлагатай бол халаах хоолойг хавсаргана. 3 эрэгтэй толгойн зүү, servo утаснуудын 3 эмэгтэй толгойн зүүг холбоно уу. 10 servo тус бүрийг 10 удаа давтана. Эцсийн эцэст энэ нь servo -ийг зэрэгцээ холбож, PWM дохионы утсыг нано руу холбох явдал юм. Эрэгтэй, эмэгтэй толгойн тээглүүрүүдийн шалтгаан нь та бүх хэсгүүдийг задлахгүйгээр эвдэрсэн тохиолдолд сегментүүдийг хялбархан салгаж, servos -ийг сольж болно.

GND ба 5V утаснуудыг конденсатор ба шураг хавчаар бүхий 3х7 хэмжээтэй нүхтэй хавтан дээр гагнана. Конденсаторын зорилго нь Arduino Nano -г дахин тохируулах боломжтой servo -ийг асаахад үүссэн гүйдлийн огцом өсөлтийг арилгах явдал юм (хэрэв танд конденсатор байхгүй бол та түүнгүйгээр зугтаж магадгүй, гэхдээ аюулгүй байх нь дээр). Электролитийн конденсаторын урт залгуурыг 5V шугамд, богино залгуурыг GND шугамд холбох шаардлагатай гэдгийг санаарай. GND утсыг нано GND зүү, 5V утсыг 5V зүү рүү гагнана. Хэрэв та өөр хүчдэл ашиглаж байгаа бол (дараагийн хэсгийг үзнэ үү) 7.4V хүчдэл бүхий Lipo батерейг хэлээд улаан утсыг 5V зүү биш ВИН зүүгээр холбоорой.

PWM дохионы 10 утсыг Arduino Nano дээр холбоно. Би доорх дарааллаар утсаа холбосон, та утсаа өөр утсаар сонгож болно, гэхдээ дараа нь кодын servo.attach () мөрүүдийг өөрчлөх шаардлагатай болно гэдгийг санаарай. Хэрэв та миний ярьж байгаа зүйлийг сайн мэдэхгүй байгаа бол надтай яг адилхан утсаар холбож өг, тэгвэл танд ямар ч асуудал гарахгүй. Могойн сүүл дэх мотороос могойн толгой хүртэлх дарааллаар би могойгоо хоёуланг нь дараах дарааллаар холбосон. Дохионы тээглүүрийг холбох: A0, A1, A2, A3, A4, A5, D4, D3, D8, D7.

Цахилгааны утсыг цэвэрлэхийн тулд зипти ашиглана уу. Үргэлжлүүлэхийн өмнө бүх сегментүүд утаснуудаа салгахгүйгээр хөдлөх хангалттай зайтай эсэхийг шалгаарай. Цахилгааны утас дууссаны дараа бид толгой ба сүүлний пирамид хэлбэртэй тагийг шургуулж болно. Сүүл нь уяанаас гарах нүхтэй, толгой нь Arduino програмчлалын кабелийн нүхтэй болохыг анхаарна уу.

Алхам 5: Могойг тэжээх

Серво нь зэрэгцээ холбогдсон тул бүгд ижил хүчдэл авдаг боловч гүйдлийг нэмэх шаардлагатай. MG996r servo -ийн өгөгдлийн хүснэгтийг харахад тэд ажиллаж байхдаа 900 мА хүртэл зурах боломжтой (зогсонги байдалд ороогүй гэж үзвэл). Тиймээс, хэрэв бүх 10 серво нэгэн зэрэг хөдөлвөл одоогийн гүйдлийн нийт тэнцүү 0.9A*10 = 9A байна. Ердийн 5V -ийн хувьд 2А хананы залгуур адаптер ажиллахгүй болно. Би 20А -д 5V хүч чадалтай ATX тэжээлийн хангамжийг өөрчлөхөөр шийдсэн. Үүнийг хэрхэн яаж хийхийг тайлбарлахгүй байна, учир нь үүнийг Instructables болон YouTube дээр аль хэдийн хэлэлцсэн байгаа. Онлайнаар хурдан хайх нь эдгээр тэжээлийн хангамжийн аль нэгийг хэрхэн өөрчлөхийг танд харуулах болно.

Хэрэв та тэжээлийн хангамжийг өөрчилсөн гэж үзвэл энэ нь могой дээрх цахилгаан хангамж ба шураг терминалуудын хооронд урт уяаг холбох явдал юм.

Өөр нэг сонголт бол усан онгоцны липо батерейг ашиглах явдал юм. Би үүнийг туршиж үзээгүй тул батерейны бэхэлгээг төлөвлөж, залгах нь танд хамаарна. Үйлдлийн хүчдэл, servo болон Arduino -ийн одоогийн хүчийг санаарай (5V -аас өөр зүйлийг гагнахгүй. Arduino дээрх 5V зүү, хэрэв та илүү өндөр хүчдэлтэй бол Вин зүү рүү очно уу).

Алхам 6: Бүх зүйл ажиллаж байгаа эсэхийг шалгаарай

Үргэлжлүүлэхийн өмнө бүх зүйл ажиллаж байгааг туршиж үзье. Энэ кодыг байршуулна уу. Таны могой серво бүрийг тус тусад нь 0-180 хооронд зөөж, дараа нь шулуун шугам дээр байрлуулж дуусгах ёстой. Хэрэв тийм биш бол ямар нэг зүйл буруу болсон байх магадлалтай, магадгүй утас нь буруу эсвэл servos нь "Могойн угсралт" хэсэгт дурдсанчлан 90 градусын төвд төвлөрөөгүй байж магадгүй юм.

Алхам 7: Код

Одоогоор могойд зориулсан алсын удирдлага байхгүй, бүх хөдөлгөөнийг урьдчилан програмчилсан бөгөөд та хүссэн зүйлээ сонгох боломжтой. Би 2 -р хувилбарт алсын удирдлага хөгжүүлэх болно, гэхдээ хэрэв та үүнийг алсаас удирдахыг хүсч байвал Instructables -ийн бусад хичээлүүдийг үзэж, могойг bluetooth -тэй нийцүүлэхийг зөвлөж байна.

Хэрэв та 1D могой хийж байгаа бол энэ кодыг байршуулна уу.

Хэрэв та 2D могой хийж байгаа бол энэ кодыг байршуулна уу.

Кодоор тоглож, өөрчлөлтийг өөрөө хийж, шинэ алгоритм үүсгэхийг танд зөвлөж байна. Дараагийн хэдэн хэсгийг уншаад зүтгүүрийн төрөл тус бүрийн тайлбар, түүний код хэрхэн ажилладаг талаар дэлгэрэнгүй уншина уу.

Алхам 8: Дугуйны масштаб

Могойн урагшлах гол аргуудын нэг бол хайрсныхаа хэлбэр юм. Хэмжээ нь урагшаа илүү хялбар хөдөлгөөн хийх боломжийг олгодог. Дэлгэрэнгүй тайлбарыг авахын тулд энэ видеог 3:04 цагаас эхлэн могой урагшлахад хэрхэн тусалдаг болохыг хараарай. Нэг видеон дээрх 3:14 -ийг харахад могойнууд ханцуйнд байхдаа үр дүнгээ өгч, масштабын үрэлтийг арилгадаг. 1D робот могой өвс дээр хайрсгүй гулгахыг оролдох үед миний YouTube видеон дээр харуулснаар хүч нь тэг тэг болтол урагшаа ч, урагшаа ч хөдөлдөггүй. Тиймээс бид роботын хэвлийд хиймэл хэмжээс оруулах хэрэгтэй.

Жинлүүрийн тусламжтайгаар зүтгүүрийг дахин бүтээх судалгааг Харвардын Их Сургуульд хийж, энэ видеонд үзүүлэв. Би робот дээрээ масштабыг дээш доош хөдөлгөх ижил төстэй арга бодож олоогүй бөгөөд оронд нь хэвлийн хөндийд идэвхгүй 3D хэвлэсэн масштабыг бэхлэхээр шийдсэн юм.

Харамсалтай нь энэ нь үр дүнгүй болсон (3:38 дахь миний YouTube видеог үзнэ үү).

Хэрэв та миний хийсэн хэмжээсийг туршиж үзэхийг хүсч байвал миний GitHub дээрх файлуудыг 3D хэвлэх боломжтой. Хэрэв та өөрийн гараар амжилттай хийсэн бол доорх сэтгэгдлүүдэд надад мэдэгдээрэй!

Өөр аргыг ашиглан би r188 бөмбөг холхивчоор хийсэн дугуйг гадна талд нь халаах хоолойтой "дугуй" болгон ашиглахыг оролдсон. Та миний GitHub дээрх.stl файлуудаас хуванцар дугуйны тэнхлэгийг 3D хэвлэх боломжтой. Дугуй нь биологийн хувьд нарийвчлалтай биш боловч урагшаа эргүүлэх нь хялбар боловч хажуу тийш чиглүүлэх нь илүү хэцүү байдаг тул масштабтай төстэй юм. Дугуйны амжилттай үр дүнг миний YouTube видеоноос харж болно.

Алхам 9: Гулгах хөдөлгөөн (ганц тэнхлэг могой)

Make it Move уралдааны тэргүүн шагнал