GorillaBot 3D -trykt Arduino Autonomous Sprint Quadruped Robot: 9 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Hvert år i Toulouse (Frankrike) er det Toulouse Robot Race #TRR2021

Løpet består av en 10 meter autonom sprint for to- og firbeinte roboter.

Den nåværende rekorden jeg samler for firfødder er 42 sekunder for en 10 meter sprint.

Så med det for øye måtte jeg komme med en plan om å designe en robot som jeg trodde kunne slå den for å bli den nye regjerende mesteren !!!

Søker litt inspirasjon fra et annet Instructables -medlem "jegatheesan.soundarapandian" og fjorårets vinner av Toulouse Robot Race "Oracid 1" som begge ser ut til å elske å designe og dele opplæringsprogrammer om hvordan man bygger firfødige. Jeg begynte med å kopiere designet og gjøre det litt større!

Designet er basert på en femstangsmekanisme for hvert ben. 2 servoer driver hvert ben for totalt 8 servoer.

Reglene sier at bortsett fra startsignalet må hele løpet utføres av roboten autonomt, så jeg måtte komme med et lett system for å holde roboten på sporet i dette tilfellet brukte jeg et QMC5883L magnetometer (digitalt kompass) så den kan holde sin orientering, en HC-SR04 ultralydsensor i tilfelle roboten virkelig roter og begynner å treffe veggen i en 90 graders vinkel, og jeg brukte bare en trinnteller i koden for å fortelle den hvor mange trinn den skulle gjøre for 10 meter.

Hvis du er interessert i å bygge denne roboten, ikke bekymre deg, denne apen har tenkt på alt!

100% støtte gratis 3D -utskrivbar kropp:

Alt bortsett fra elektronikken og skruene for å feste elektronikken er 3D -utskrivbar, de samme små krysshodeskruene er de eneste som brukes, alt du trenger er en liten skrutrekker for å montere roboten

Enkel plug and play elektronikk:

ingen kompleks lodding nødvendig

Rimelig utskriftstid:

Han kan se stor og imponerende ut, men han er bare en 15 -timers utskrift (ok lenge for noen: D)

Rimelige krav til byggevolum:

Han kan skrives ut på en relativt liten skriver som krever et byggevolum på bare L: 150 mm x B: 150 mm x H: 25 mm

Total robotkostnad:

Roboten alene koster rundt 75 $ å bygge lader inkludert

En 3D -trykt kontroller (valgfri) er nødvendig hvis du vil ha det samme oppsettet som jeg har.

ADVARSEL:

5V 3A strømforsyningen jeg brukte er ikke den beste løsningen. For at denne roboten skal gå må alle 8 servoene kjøre samtidig, og dermed trekker de ganske mye strøm, ikke bekymre deg. Jeg har ikke fått roboten til å ta fyr eller noe men forvent at krafttransistoren vil varme opp ganske mye. Jeg vil ikke anbefale å bruke roboten i mer enn 2 minutter om gangen og la den kjøle seg ned mellom kjøringene for å unngå uønsket skade på servoskjoldet.

Hvis noen av dere har en løsning på dette problemet, vil innspillet bli satt stor pris på!

Rekvisita

LEVERANSER TIL ROBOTEN:

• 8x Tower Pro MG90S analog 180 grader servo (Aliexpress/Amazon)
• 1x Sunfounder Wireless Servo Control Board (Sunfounder Store/ RobotShop)
• 1x Arduino NANO (Aliexpress/Amazon)
• 1x NRF24L01 Transceiver Module (Du trenger ikke dette hvis du ikke bruker kontrolleren) (Aliexpress/Amazon)
• 1x magnetometer (digitalt kompass) QMC5883L GY-273 (Aliexpress/Amazon)
• 1x ultralydssensor HC-SR04 (Aliexpress/Amazon)
• 2x 18650 3,7V Li-ion batterier (Aliexpress/Amazon)
• 1x 18650 dobbel batteriholder med av/på -bryter (Aliexpress/Amazon)
• 1x 18650 Li-ion batterilader (Aliexpress/Amazon)
• 4x hun -til -kvinne dupont -startkabler 10 cm lange (Aliexpress/Amazon)
• 4x hun -til -kvinne dupont -hoppekabler 20 cm lange (Aliexpress/Amazon)
• 10x skruer 2 mm x 8 mm (samme som skruene i en pakke servoer) (Aliexpress/Amazon)

KONTROLLER:

For å kontrollere denne roboten manuelt trenger du den 3D -trykte Arduino -kontrolleren (lenke her)

Roboten kan også være rent autonom, så kontrolleren er ikke obligatorisk.

PLAST:

Delene kan skrives ut i PLA eller PETG eller ABS.

!! Vær oppmerksom på at en 500 g trådrulle er mer enn nok til å skrive ut 1 robot !!

3D SKRIVER:

Minste byggeplattform kreves: L150mm x B150mm x H25mm

Enhver 3d -skriver vil gjøre det. Jeg personlig trykte delene på Creality Ender 3, som er en rimelig 3D -skriver under 200 $. Utskriftene ble perfekt.

Trinn 1: 3D -utskrift av delene

Så nå er det tid for utskrift … Ja!

Jeg omhyggelig designet alle delene for å bli 3D -trykt uten at det kreves støttemateriell under utskrift.

Alle delene er tilgjengelig for nedlasting på thingiverse (lenke her)

Alle delene er testet ut på Creality Ender 3

• Materiale: PETG
• Laghøyde: 0,3 mm
• Fyll: 15%
• Dysediameter: 0,4 mm

Delelisten er som følger:

• 1x BASE ELEKTRONIKK
• 1x BASE TILBAKE
• 1x BASE FRONT
• 8x Rundkrets L1
• 4x Rundkrets PIN L2
• 4x SIRKULAR PIN -kode L3
• 4x SIRKULAR PIN -kode L4
• 8x THIGH SERVO
• 8x TØYG
• 8x KALVEKT
• 8x CALF INT
• 8x FOT
• 4x KVADRATKLIPPE
• 44x SIRKULAR KLIPPE

Filene er tilgjengelige som individuelle deler og gruppedeler.

For rask utskrift, skriv ut hver eneste GROUP.stl -fil en gang.

Trinn 2: Montering av GorillaBots kropp

Alle monteringsinstruksjonene er avbildet i monteringsvideoen ovenfor:

1. Plasser en CIRCULAR PIN L1 i hullet på BASE FRONT foran venstre servoholder
2. Før kabelen til en av MG90S -servoene gjennom sporet i BASE FRONT foran venstre servoholder
3. Sett MG90S -servoen på plass
4. Fest MG90S -servoen på plass med 2 skruer (ikke stram for mye, da dette kan skade BASE)
5. Gjenta den samme prosessen for BASE FRONT bak venstre, fremre høyre og bakre høyre servoholdere
6. Gjenta den samme prosessen for BASE BACK foran venstre, bak venstre, foran høyre og bak høyre servoholdere
7. Fest batteriholderen til BASE ELECTRONICS med 2 skruer diagonalt eller 4 skruer
8. Fest det trådløse servokontrollkortet til BASE ELECTRONICS med 2 skruer diagonalt eller 4 skruer
9. Fest Arduino nano- og NRF24L01 -mottakeren til det trådløse servokontrollkortet
10. Skyv BASE FRONTEN til BASE ELECTRONICS gjennom de 2 firkantede hullene USB -porten vendt bakover
11. Fest på plass med 2 KVADRATKLIPPER
12. Skyv BASE TILBAKE til BASE ELECTRONICS gjennom de 2 firkantede hullene USB -porten vendt bakover
13. Fest på plass med 2 KVADRATKLIPPER
14. Fest magnetometeret til BASEFRONTEN med 2 skruer
15. Fest ultralydsensoren til BASE FRONT
16. Før servokablene mot det trådløse servokontrollkortet som vist

Trinn 3: Koble til elektronikken

Alle forbindelsene er avbildet på bildet ovenfor:

1. Koble de 4 20 cm dupontkablene til de trådløse servokontrollkortene Ultrasonic pins
2. Koble den andre enden av de 4 kablene til ultralydsensoren (sørg for at de er på rett vei)
3. Koble de 4 10 cm dupontkablene til de trådløse servokontrollkortene Magnetometerpinner
4. Koble den andre enden av de 4 kablene til magnetometeret (Sørg for at de er riktig vei)
5. Koble alle servoene til de dedikerte pinnene i det trådløse servokontrollkortet
6. Skru batteriets VIN- og GND -ledninger til det trådløse servokontrollkortet for å sikre riktig polaritet

Trinn 4: Montering av GorillaBot's Legs

Alle monteringstrinnene er avbildet i monteringsvideoen ovenfor:

1. Skyv 1 FOOT over 1 CIRCULAR PIN L4
2. Skyv den tykkere enden av 1 CALF EXT over CIRCULAR PIN PIN L4 med den utstikkende siden vendt bort fra foten
3. Skyv 2 CALF INT over CIRCULAR PIN L4
4. Skyv den tykkere enden av 1 CALF EXT over CIRCULAR PIN PIN L4 med den utstikkende siden vendt mot foten
5. Skyv 1 fot over CIRCULAR PIN L4
6. Fest på plass med 3 SIRKULÆRE KLIPPER
7. Skyv 1 CIRCULAR PIN L3 til 1 av den monterte CALF EXT
8. Skyv 1 THIGH SERVO over CIRCULAR PIN L3 med den utstikkende siden vendt mot CALF EXT
9. Skyv 1 TIKK over CIRCULAR PIN L3
10. Skyv CIRCULAR PIN L3 gjennom den andre monterte CALF EXT
11. Fest på plass med 3 SIRKULÆRE KLIPPER
12. Skyv 1 THIGH SERVO over 1 CIRCULAR PIN L2 med den stikkende siden vendt mot hodet på CIRCULAR PIN L2
13. Skyv CIRCULAR PIN L2 gjennom begge de monterte CALF INTS
14. Skyv 1 TIKK gjennom CIRCULAR PIN PIN L2
15. Fest på plass med 3 SIRKULÆRE KLIPPER
16. Gjenta alle prosessene for de resterende 3 benene bare i tankene at når bena er satt sammen til roboten, peker hodene vendt utover og CALF EXTS er foran CALF INTS så monteringen vil være identisk foran til bak, men symmetrisk fra venstre til høyre.

Trinn 5: Installere Arduino

GorillaBot bruker C ++ - programmering for å fungere. For å laste opp programmer til GorillaBot bruker vi Arduino IDE sammen med noen få andre biblioteker som må installeres i Arduino IDE.

Installer Arduino IDE på datamaskinen din: Arduino IDE (lenke her)

For å installere bibliotekene i Arduino IDE må du gjøre følgende med alle bibliotekene i koblingene nedenfor

1. Klikk på koblingene nedenfor (dette tar deg til bibliotekets GitHub -side)
2. Klikk på den grønne knappen som sier kode
3. Klikk på nedlasting ZIP (nedlastingen skal starte i nettleseren din)
4. Åpne den nedlastede bibliotekmappen
5. Pakk ut den nedlastede biblioteksmappen
6. Kopier den utpakkede biblioteksmappen
7. Lim inn den utpakkede biblioteksmappen i Arduino -bibliotekmappen (C: / Documents / Arduino / libraries)

Biblioteker:

• Varspeedservo bibliotek (lenke her)
• QMC5883L bibliotek (lenke her)
• RF24 bibliotek (lenke her)

Og der har vi det, du bør være klar til å gå For å sikre at du har konfigurert Arduino IDE riktig, følg følgende trinn

1. Last ned ønsket Arduino -kode nedenfor (GorillaBot Controller & Autonomous.ino)
2. Åpne den i Arduino IDE
3. Velg Verktøy:
4. Velg brett:
5. Velg Arduino Nano
6. Velg Verktøy:
7. Velg prosessor:
8. Velg ATmega328p eller ATmega328p (gammel oppstartslaster) avhengig av hvilken Arduino nano du kjøpte
9. Klikk på Bekreft -knappen (kryss av) i øverste venstre hjørne av Arduino IDE

Hvis alt går bra, bør du få en melding nederst som sier Ferdig kompilering.

Trinn 6: Last opp koden

Nå er det på tide å laste opp koden til GorillaBots hjerne, Arduino Nano.

1. Koble Arduino Nano til datamaskinen din via USB -kabel
2. Klikk på opplastingsknappen (høyre pilknapp)

Hvis alt går bra, bør du få en melding nederst som sier Ferdig opplasting.

Trinn 7: Kalibrering av servoene

For å montere bena riktig må vi sette servoene tilbake til utgangsposisjonen.

1. Sett inn 2 Li-ion-batterier i batteriholderen
2. Slå på roboten og vent 5 sekunder på at servoene når sin utgangsposisjon
3. Slå av roboten

Trinn 8: Montering av ben til kroppen

Det er ganske enkelt å koble bena til servoene, bare husk at CALF EXT skal plasseres foran CALF INT under monteringspinnehodene vendt utover.

1. Skyv THIGH på CALF EXT -siden av et av bena over CIRCULAR PIN L1 på fronten foran venstre servoholder
2. Fest på plass med 1 CIRCULAR CLIP
3. Skyv THIGH SERVO på CALF EXT -siden av det samme benet over servohodet på den fremre venstre servoholderen foran (Sørg for at THIGH SERVO er i 90 graders vinkel mot kroppen)
4. Fest THIGH SERVO på plass i en 90 graders vinkel til kroppen med et enkelt arm servohorn og liten servoskrue
5. Gjenta den samme prosessen for den fremre bakre venstre servoholderen med gjenværende THIGH og THIGH SERVO på det benet
6. Gjenta alle tidligere prosesser for de resterende 3 benene

Trinn 9: Klar til løp !

Så det er det du burde være klar til å gå !!!

Manuell innstilling:

• Slå på roboten og kontrolleren og kontroller at roboten går skikkelig ved å bruke opp- og ned -venstre og høyre retning av styrespaken.
• Trykk på nedknappen og roboten skal utføre en liten dans

Hvis alt fungerer bra, er servoene godt kalibrert, og du kan nå prøve autonom modus.

Autonom modus

Autonomous Sprint -modus bruker magnetometeret til å holde roboten i konstant retning i 2,5 meter. Du kan programmere ønsket posisjon og ønsket korreksjonsvinkel ved hjelp av kontrolleren

1. Slå på roboten og kontrolleren
2. Beveg roboten i alle retninger for å kalibrere magnetometeret i 5 sekunder
3. Plasser roboten på bakken i ønsket posisjon du vil at han skal gå i
4. Trykk på opp -knappen for å huske den overskriften
5. Vri roboten 30-45 grader til venstre for ønsket kurs
6. Trykk på venstre knapp for å huske den posisjonen
7. Vri roboten 30-45 grader til høyre for ønsket kurs
8. Trykk på høyre knapp for å huske den posisjonen
9. Plasser roboten tilbake til ønsket retning
10. Trykk på styrespaken for å starte roboten

Roboten vil løpe i en konstant retning i 2,5 meter og deretter stoppe sitte og gjøre en seiersdans.

Min robot klarte å gjøre 2,5 meter på 7,5 sekunder.

Noe som gir meg en teoretisk tid på 10 meter på 30 sekunder som forhåpentligvis vil være nok til å gi meg en god tid på Toulouse Robot Race

Ønsk meg lykke til, og for de av dere som bestemmer dere for å bygge denne roboten, vil jeg gjerne høre tilbakemeldinger og potensielle forbedringer som dere tror kan gjøres !!!

Andreplass i robotkonkurransen