Un deambulatore a 4 zampe servoassistito: 12 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Costruisci il tuo robot deambulatore a 4 gambe (inutilmente tecnologico) guidato da servomotore! Innanzitutto, un avvertimento: questo robot è fondamentalmente una versione del cervello a microcontrollore del classico deambulatore a 4 zampe BEAM. Il BEAM a 4 gambe potrebbe essere più facile da realizzare se non sei già predisposto per la programmazione del microcontrollore e vuoi solo costruire un deambulatore. D'altra parte, se stai iniziando con la programmazione del microprocessore e hai un paio di servi in giro, questo è il tuo progetto ideale! Puoi giocare con la meccanica del camminatore senza doversi preoccupare del pignolo tweaking del microcore analogico BEAM. Quindi, anche se questo non è proprio un robot BEAM, le due pagine seguenti sono ottime risorse per qualsiasi deambulatore a 4 zampe: Il tutorial del deambulatore a 4 zampe di Bram van Zoelen ha una buona panoramica della meccanica e della teoria. sito web. Il sito del camminatore di Chiu-Yuan Fang è anche abbastanza buono per le cose BEAM e alcuni progetti di camminatori più avanzati. Hai finito di leggere? Pronto per iniziare a costruire?

Passaggio 1: raccogliere le parti, misurare, pianificare un po'

Realizzare un servowalker a 4 gambe è piuttosto semplice, dal punto di vista delle parti. Fondamentalmente, hai bisogno di due motori, gambe, una batteria, qualcosa per far andare avanti e indietro i motori e un telaio per tenerli tutti. Elenco delle parti: 2x Tower Hobbies TS-53 Servos20in filo di rame pesante: 12in per le gambe anteriori, 8in per posteriore. Avevo un calibro 10. Il calibro 12 dovrebbe funzionare, ma immagino. La batteria è una NiMH da 3,6 V che si vendeva a buon mercato online. Il cervello del microcontrollore è un AVR ATMega 8. Il telaio è Sintra, che è davvero fantastico. È un pannello di gommapiuma che si piega quando lo riscaldi in acqua bollente. Puoi tagliarlo, forarlo, opacizzarlo e poi piegarlo per dargli la forma. Il mio l'ho preso da Solarbotics. Altre parti:Scheda di progetto forata per il circuitoIntestazioni a scatto (maschio e femmina) per i collegamenti del servo e della batteriaUna presa a 28 pin per l'ATMegaColle super-duperSaldatore e saldatura, filo Alcuni piccoli bulloni per tenere i motori onDrillMatte KnifeQui mi vedi misurare le parti, fare uno schizzo per il telaio e poi afferrare un righello per creare un modello di carta. Ho usato il modello come guida per segnare con una penna i punti in cui praticare i fori nel Sintra.

Passaggio 2: costruire il telaio, montare i motori

Per prima cosa ho praticato dei fori sugli angoli dei due ritagli del motore, poi ho segnato lungo il bordo di un righello da un foro all'altro con un coltello opaco. Ci vogliono 20 passaggi con il coltello per attraversare Sintra. Sono diventato pigro e l'ho spezzato dopo aver tagliato a metà circa.

Dopo aver ritagliato i fori, ho testato i motori solo per vedere come funzionavano. (Un po 'troppo largo, ma ho ottenuto la lunghezza giusta.)

Passaggio 3: piegare il telaio, collegare i motori

Sfortunatamente, non avevo abbastanza mani per fotografarmi mentre piegavo Sintra, ma ecco come è andata a finire:

1) Pentola d'acqua bollita sul fornello 2) Tenne Sintra sott'acqua per un minuto o due con un cucchiaio di legno (Sintra galleggia) 3) La tirò fuori, e con dei guanti caldi e qualcosa di piatto, la tenne piegata ad angolo retto finché non raffreddato. Per il classico design del deambulatore "Miller", vuoi un angolo di circa 30 gradi sulle gambe anteriori. Praticare i fori per le viti e avvitare i motori.

Passaggio 4: attaccare le gambe ai trombe del servomotore a forma di stella

Ho tagliato una sezione di 12" e 8" di filo di rame spesso con delle forbici per realizzare rispettivamente le gambe anteriori e posteriori. Poi li ho piegati ad angolo per attaccarli alle squadrette dei servi.

Un classico trucco BEAM quando è necessario collegare le cose è legarle con un filo di collegamento. In questo caso, ho strappato del filo di collegamento, l'ho fatto passare attraverso le corna e intorno alle gambe e l'ho attorcigliato molto. Alcune persone saldano il filo a questo punto. Il mio sta ancora tenendo duro senza. Sentiti libero di tagliare l'eccesso e piegare le parti attorcigliate verso il basso.

Passaggio 5: attaccare le gambe al corpo, piegarle appena a destra

Riavvitare le stelle del servo (con le gambe) sui motori, quindi piegarsi.

La simmetria è la chiave qui. Un consiglio per mantenere i lati uniformi è piegarsi in una sola direzione alla volta, in modo che sia più facile guardarlo negli occhi se stai facendo troppo da un lato o dall'altro. Detto questo, ho piegato e piegato nuovamente il mio molte volte ora, e puoi ricominciare da capo di nuovo se ti allontani troppo dal binario in seguito dopo averlo modificato una volta di troppo. Il rame è fantastico così. Dai un'occhiata alle pagine web che ho elencato per ulteriori suggerimenti qui, o semplicemente ala. Non penso che sia poi così critico, almeno in termini di farlo camminare. Lo sintonizzerai più tardi. L'unico aspetto critico è ottenere il centro di gravità abbastanza nel mezzo in modo che cammini a destra. Idealmente, quando una gamba anteriore è in aria, le gambe posteriori che girano inclineranno il bot in avanti sulla gamba anteriore alta/in avanti, che poi farà la camminata. Vedrai cosa intendo in uno o due video in arrivo.

Passaggio 6: cervello

Il brainboard è dannatamente semplice, quindi dovrai perdonare il mio schema circuitale abbozzato. Poiché utilizza i servi, non c'è bisogno di complicati driver del motore o quant'altro. Basta collegare +3,6 volt e massa (direttamente dalla batteria) per far funzionare i motori e colpirli con un segnale modulato a larghezza di impulso dal microcontrollore per dire loro dove andare. (Vedi la pagina dei servo di Wikipedia se non conosci l'uso dei servomotori.) Ho tagliato un pezzo di PCB vuoto forato e intestazioni super incollate su di esso. Due intestazioni a 3 pin per i servi, un'intestazione a 2 pin per la batteria, un'intestazione a 5 pin per il mio programmatore AVR (che dovrei rendere istruibile per un giorno) e la presa a 28 pin per il chip ATMega 8. Una volta che tutte le prese e le intestazioni sono state incollate, le ho saldate. La maggior parte del cablaggio si trova sul lato inferiore della scheda. Sono davvero solo pochi fili.

Passaggio 7: programmare il chip

La programmazione può essere eseguita con una configurazione sofisticata come quella che hai. Io, questo è solo il programmatore ghetto (nella foto), solo alcuni fili saldati a una presa per porta parallela. Questa istruzione descrive in dettaglio il programmatore e il software necessari per far funzionare tutto. Non! Non! Non utilizzare questo cavo di programmazione con dispositivi che si avvicinano anche solo a tensioni superiori a 5v. La tensione potrebbe far salire il cavo e friggere la porta parallela del tuo computer, rovinando il tuo computer. I design più eleganti hanno resistori e/o diodi limitanti. Per questo progetto, il ghetto va bene. È solo una batteria da 3,6 V a bordo. Ma attenzione. Il codice che uso è allegato qui. Per lo più, è eccessivo far oscillare avanti e indietro due motori, ma mi stavo divertendo. Il succo è che i servi hanno bisogno di impulsi ogni 20 ms circa. La lunghezza dell'impulso dice al servo dove girare le gambe. 1,5 ms è intorno al centro e l'intervallo è compreso tra 1 ms e 2 ms circa. Il codice utilizza il generatore di impulsi a 16 bit integrato sia per l'impulso del segnale che per il ritardo di 20 ms e fornisce una risoluzione in microsecondi alla velocità di serie. La risoluzione del servo è da qualche parte vicino a 5-10 microsecondi, quindi 16 bit sono sufficienti. Ci deve essere un istruibile per la programmazione del microcontrollore? Dovrò occuparmene. Fatemi sapere nei commenti.

Passaggio 8: i primi passi del bambino

Ho fatto oscillare le gambe anteriori di circa 40 gradi in entrambe le direzioni e le gambe posteriori di circa 20 gradi. Guarda il primo video per un esempio dell'andatura da sotto.

(Nota il bel ritardo di un paio di secondi quando premo il pulsante di ripristino. Molto utile quando lo riprogramma per farlo stare fermo per un paio di secondi con l'accensione. Inoltre, è conveniente centrare le gambe per quando hai finito giocando e vuoi solo che si alzi.) Ha camminato al primo tentativo! Guarda il 2° video. Nel video, osserva il modo in cui la gamba anteriore si solleva, quindi le gambe posteriori si girano per farla cadere in avanti sulla gamba anteriore. Questo è camminare! Gioca con il tuo centro di gravità e piega le gambe finché non ottieni quel movimento. Ho notato che girava molto da una parte, anche se ero abbastanza sicuro di aver centrato i motori meccanicamente e nel codice. Risultò essere dovuto a un bordo tagliente su uno dei piedi. Così ho realizzato dei robot-stivaletti. Non c'è niente che il tubo termoretraibile non possa fare?!

Passaggio 9: messa a punto

Quindi cammina bene. Sto ancora giocando con l'andatura, la forma delle gambe e il tempismo per vedere quanto velocemente posso farlo andare in linea retta e quanto in alto posso farlo salire.

Per l'arrampicata, la gamba anteriore si piega appena prima dei piedi è cruciale: aiuta a non rimanere impigliata nei bordi. Invece, la gamba supera l'ostacolo se colpisce sotto il "ginocchio". Ho provato a far colpire i piedi con circa lo stesso angolo di 30 gradi del telaio. Quindi quanto in alto può salire?

Passaggio 10: quindi quanto in alto può salire?

Solo circa 1 pollice in questo momento, che batte la maggior parte dei semplici robot a ruote che ho realizzato, quindi non mi lamento. Guarda il video per vederlo in azione. Non salta mai dritto. Ci vorranno un paio di tentativi per alzare entrambe le zampe anteriori. Onestamente, sembra più un problema di trazione che altro. Oppure il baricentro potrebbe essere un po' alto per il lungo swing della gamba anteriore. Puoi vederlo quasi perderlo mentre la gamba anteriore spingeva il corpo in aria. Un assaggio di cosa ci si può aspettare…

Passaggio 11: quindi cosa non può scalare?

Finora, non sono riuscito a farlo padroneggiare l'arte della cucina francese (volume 2) in modo affidabile. Sembra che 1 1/2 pollici sia il limite attuale a quanto in alto può arrivare. Forse ridurre la rotazione della gamba anteriore aiuterà? Magari abbassando un po' il corpo a terra? Guarda il video. Assisti all'agonia della sconfitta. Maledetta Julia Child!