"Miles" il robot ragno quadrupede: 5 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Basato su Arduino Nano, Miles è un robot ragno che usa le sue 4 gambe per camminare e manovrare. Utilizza 8 servomotori SG90 / MG90 come attuatori per le gambe, è costituito da un PCB personalizzato realizzato per alimentare e controllare i servi e Arduino Nano. PCB ha slot dedicati per modulo IMU, modulo Bluetooth e persino array di sensori IR per realizzare il robot autonomo. Il corpo è realizzato con lastre acriliche da 3 mm tagliate al laser, può anche essere stampato in 3D. È un grande progetto per gli appassionati di esplorare la cinematica inversa nella robotica.

Il codice e le librerie, i file Gerber e i file STL/step per il progetto saranno resi disponibili su richiesta. Miles è disponibile anche come Kit, DM per i dettagli.

Questo progetto è ispirato da mePed (www.meped.io) e utilizza un codice aggiornato ispirato da esso.

Forniture

Componenti necessari:

Facoltativi sono contrassegnati come ~

• Miglia PCB (1)
• Miles parti meccaniche del corpo
• Servomotori SG90/MG90 (12)
• Aduino Nano (1)
• LM7805 Regolatore di tensione (6)
• Interruttore a scorrimento (1)
• 0.33uF Cappuccio elettrolitico (2)
• Cappuccio elettrolitico 0.1uF (1)
• Connettore Pheonix a 2 pin da 3,08 mm (1)
• Connettore Relimate a 2 pin (1)~
• Connettore Relimate a 10 pin (1)~
• 4 in connettore Relimate (1)~
• Pin maschio per connettori servo

Passaggio 1: progettazione dello schema e dei PCB

Progetto i miei PCB nel software Altium (per scaricarli clicca qui). 12 servi SG90/MG90 possono consumare fino a 4-5 Ampere se funzionano tutti contemporaneamente, quindi il design richiede capacità di uscita di corrente più elevate. Ho usato il regolatore di tensione 7805 per alimentare i servi, ma può emettere una corrente massima di 1 Amp. Per risolvere questo problema, 6 circuiti integrati LM7805 sono collegati in parallelo per aumentare l'uscita di corrente.

Schematics e Gerber possono essere trovati qui.

Le caratteristiche di questo design includono:

• MPU6050/9250 viene utilizzato per la misurazione dell'angolo
• Uscita di corrente fino a 6 Amp
• Alimentatore servo isolato
• Uscita sensore a ultrasuoni HCsr04
• Sono fornite anche periferiche per Bluetooth e I2C.
• Tutti i pin analogici sono forniti su un Relimate per il connettore di sensori e attuatori
• 12 uscite servo
• LED di indicazione dell'alimentazione

Specifiche del PCB:

• La dimensione del PCB è 77 x 94 mm
• 2 strati FR4
• 1,6 mm

Passaggio 2: saldatura dei componenti e caricamento del codice

Saldare i componenti in ordine crescente di altezza dei componenti, iniziando con i componenti SMD per primi.

C'è solo un resistore SMD in questo progetto. Aggiungi pin di intestazione femmina per Arduino e LM7805 in modo che possa essere sostituito se necessario. Pin di intestazione maschio a saldare per connettori servo e altri componenti in posizione.

Il design ha 5V separati per i servi e Arduino. Verificare la presenza di cortocircuiti con massa su tutte le singole linee di alimentazione, ad esempio l'uscita Arduino 5V, l'uscita Servo VCC e l'ingresso 12V Phoenix.

Una volta che il PCB è stato controllato per cortocircuiti, Arduino è pronto per essere programmato. Il codice di prova è disponibile sul mio github (clicca qui). Carica il codice di prova e assembla l'intero robot.

Passaggio 3: assemblaggio del corpo tagliato al laser:

Ci sono un totale di 26 parti nel design che possono essere stampate in 3D o ritagliate al laser da fogli acrilici da 2 mm. Ho usato fogli acrilici rossi e blu da 2 mm per dare al robot un aspetto da Spiderman.

Il corpo è costituito da diversi collegamenti che possono essere fissati utilizzando bulloni a dado M2 e M3. I servi sono fissati con bulloni a dado M2. Assicurarsi di aggiungere le batterie e il PCB all'interno del corpo principale prima di fissare la piastra superiore dell'involucro.

I file necessari possono essere trovati sul mio github (clicca qui)

Passaggio 4: cablaggio di tutto e test del robot:

Ora termina collegando i Servi nell'ordine indicato di seguito:

(D2) Servo pivot anteriore sinistro

(D3) Servo di sollevamento anteriore sinistro

(D4) Servo pivot posteriore sinistro

(D5) Servo di sollevamento posteriore sinistro

(D6) Servo pivot posteriore destro

(D7) Servo di sollevamento posteriore destro

(D8) Servo pivot anteriore destro

(D9) Servo di sollevamento anteriore destro

Avvia il robot usando l'interruttore a scorrimento!

Passaggio 5: miglioramenti futuri:

Cinematica inversa:

Il codice attuale utilizza l'approccio posizionale in cui forniamo gli angoli a cui il servo dovrebbe muoversi per ottenere un determinato movimento. La cinematica inversa darà al robot un approccio più sofisticato alla deambulazione.

Controllo dell'app Bluetooth:

Il connettore UART sul PCB consente all'utente di collegare un modulo bluetooth come HC-05 per controllare in modalità wireless il robot utilizzando uno smartphone.