BUGS the Educational Robot: 11 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

I løpet av det siste året har jeg stort sett brukt all fritiden til å designe og lære om åpen kildekode 3D -utskrivbar robotikk, så da jeg så at Instructables hadde satt opp en robotkonkurranse, var det ingen måte jeg ikke kunne ta del i det.

Jeg ønsket at designen til denne roboten skulle være så lærerik som mulig. Så som at lærere dannes rundt om i verden med lite design og programmeringskunnskaper og som har tilgang til en 3D -skriver enkelt kan bygge og bruke robotene mange forskjellige funksjoner i klasserommet.

Jeg hadde tidligere designet og lagt ut BORIS the Biped (lenke her) en robot som jeg også hadde designet for utdanningsformål, og jeg har bestemt meg for å bruke den samme elektronikken i BORIS som i BUGS, slik at noen av dere som bestemmer dere for å bygge BUGS veldig godt litt ekstra kostnad kan også bygge BORIS

Jeg har hatt dette prosjektet i tankene lenge nå, og det er endelig på tide å dele det.

Det har tatt meg omtrent 3 uker med design, prototyper og dokumentasjon for å få dette prosjektet gjort.

Jeg håper du liker og synes dette er nyttig

Hvor mye koster BUGS:

Totalt vil BUGS koste deg rundt 90 $ å bygge batterier og lader inkludert

Hva er BUGS -funksjonene:

• Først og fremst ønsket jeg at BUGS skulle skille seg ut, så i motsetning til mange andre pedagogiske roboter på hjul, går BUGS på 8 bein ved hjelp av Klann -koblingen, dette har fordelen av å redusere servoene som trengs til en servo per side og dermed redusere kostnadene.
• BUGS er utstyrt med en leddet klo som er den perfekte størrelsen for å fange en golf- eller bordtennisball.
• For å virkelig presse BUGSs pedagogiske evner til det ytterste bestemte jeg meg for å legge til massevis av ekstra sensorer på ham, slik at han virkelig kan utfylle alle robotoppgaver du ber ham om. Disse funksjonene inkluderer:

- Linjen følger

- Digitalt kompass

- Unngå hindringer

- summer

- Manuell kontroll med 3D -trykt Arduino -kontroller (lenke her)

Hva er BUGS forhåndsprogrammert å gjøre:

BUGS er programmert ved hjelp av Arduino. Det er 3 forhåndsprogrammerte arduino -koder som kan lastes opp til hjernen hans:

- Autonom linjefølge -modus der BUGS kan plukke opp en Ball følge en linje og slippe en ball på slutten av linjen

- Autonoumous digitalt kompass og hindring for å unngå hindringer der BUGS kan holde seg til en fast kurs og unnslippe hindringer som er plassert foran ham mens de beholder samme kurs

- Manuell modus der BUGS kan styres manuelt og utføre de to autonome modusene ovenfor ved å trykke på en knapp

Rekvisita

For denne instruksjonsmessige trenger du:

VERKTØY:

Liten skrutrekker med krysshode

LEVERANSER TIL ROBOTEN:

3x ekte Tower Pro MG90S analog 180 grader servo (lenke her)

Du kan gå billig fra Kina på mange ting, men servoer er ikke en av dem! Etter å ha testet mange forskjellige typer, spesielt billige forfalskede towerpro -servoer, fant jeg ut at de billige forfalskede er så upålitelige og går ofte i stykker en dag etter bruk, så jeg bestemte meg for at ekte towerpro -servoer ville være de beste!

1x Sunfounder Wireless Servo Control Board (lenke her)

Du kan ikke finne et bedre prototypebrett enn dette for trådløs servokontroll. Dette kortet har en bulit i 5V 3A strømomformer og 12 servoinnganger og pinner for en trådløs nrf24L01 transceivermodul og Arduino NANO alt i en kondensert, pen pakke, så ikke bekymre deg for rotete kabler overalt!

• 1x Arduino NANO (lenke her)
• 1x NRF24L01 Transceiver Module (lenke her) (Du trenger ikke dette hvis du ikke bruker kontrolleren)
• 1x magnometer (digitalt kompass) QMC5883L GY-273 (lenke her)
• 1x ultralydssensor HC-SR04 (lenke her)
• 2x IR infrarød hindringssensormodul (lenke her)
• 1x passiv summer (lenke her)
• 2x 18650 3,7V Li -ion -batterier (lenke her)
• 1x 18650 batteriholder (lenke her) (disse batteriene gir deg omtrent 30 minutter kjøretid bedre de gir deg omtrent 2 timer kjøretid)
• 1x LI ion batterilader (lenke her)
• 1x startkabler 120 stk 10 cm lange (lenke her)
• 1x skruer 2 mm x 8 mm pakke med 100 (lenke her)

All elektronikk kan du også finne på Amazon hvis du ikke har råd til å vente på levering, men de blir litt dyrere.

KONTROLLER:

For å kontrollere denne roboten manuelt trenger du den 3D -trykte Arduino -kontrolleren (lenke her) Roboten kan også være rent autonoum, 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 H100mm

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 på tide å skrive ut … Ja

Jeg omhyggelig designet alle BUGSs deler for å være 3D -trykte uten at det kreves støttemateriell eller flåter under utskrift.

Alle delene er tilgjengelige for nedlasting på Pinshape (lenke her)

Alle delene er testet ut på Creality Ender 3

Materiale: PETG

Laghøyde: 0,3 mm

Fyll: 15%

Dysediameter: 0,4 mm

Delelisten for BUGS er som følger:

• 1x HOVEDKROPP
• 1x TOPPKROPP
• 2x SIDEKROPP
• 1x ARM
• 1x FORARM
• 1x HÅND
• 2x ARM PINS
• 1x HÅND -PIN
• 2x COGS
• 4x LINKAGE COG
• 4x SQUARE PIN LINKAGE
• 4x LINKED DRIVE
• 8x LINKING YTTER
• 8x LINKAGE BEN
• 8x LINKING TOP SMÅ
• 8x LINKING BUNN SMÅ
• 8x CIRCULR PIN L1
• 4x Rundkrets PIN L2
• 16x SIRKULAR PIN -kode L3
• 8x SIRKULAR PIN -kode L4
• 4x SIRKULAR PIN -kode L5
• 4x STOR SIRKULAR KLIPPE
• 36x SIRKULÆRE KLIPPER
• 12x Rektangulære klipp

Hver del kan enten skrives ut som en gruppe eller individuelt.

Følg trinnene for gruppetrykk:

• Start med å skrive ut GROUP ARM FOREARM.stl disse delene er de vanskeligste å skrive ut og kan kreve en kant for å unngå vridning
• Fortsett å skrive ut resten av delene. For å skrive ut alle delene alt du trenger å gjøre er å skrive ut hver eneste GROUP.stl -fil, og du vil ha det komplette settet med deler, sørg for at du skriver ut GROUP LEG LINKAGES AND PINS.stl -filen 4 ganger

Og der har vi det omtrent halvannen dag med utskrift senere, du bør ha alle BUGSs plastdeler.

Trinn 1 fullført !!!

Trinn 2: Installere Arduino

BUGS bruker C ++ - programmering for å fungere. For å laste opp programmer til BUGS 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 Klon eller Last ned
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 (Robot Controller & Autonomous.ino eller Robot Autonomous Compass.ino eller Robot Autonomous Line follower.ino) (av en eller annen grunn kunne jeg ikke laste opp koden til Instructables, vennligst send meg en PM på seb.coddington@ gmail.com for kode til jeg løser problemet)
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 (gammel oppstartslaster)
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.

Og det er det du nå har fullført trinn 2 !!!

Trinn 3: Programmering av feil

Nå er det på tide å laste opp koden til BUGSs 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.

Og det er det for trinn 3.

Trinn 4: Montering av BUGS's Legs

Alle de følgende trinnene er avbildet i Assembley -videoen ovenfor.

Montering av venstre side av tannhjulene

Elektroniske deler som trengs:

1x Fitech FS90R kontinuerlig rotasjonsservo

Plastdeler som trengs:

• 1x Sidekropp
• 1x tannhjul
• 2x Koblingshjul
• 2x firkantet stift
• 2x koblingsstasjon
• 2x firkantklipp
• 4x Rundpinne L4

Skruer og servohorn trengs:

• 2x lange selvsmalnende skruer
• 1x korte skruer for Servo Horn
• 1x servohorn med to armer

Monteringsinstruksjoner:

1. Sett FS90R -servoen inn i sidekroppen
2. Fest på plass med 2 lange selvtrappende skruer
3. Sett servohornet inn i tannhjulet
4. Sett tannhjulet på servoen
5. Fest på plass med 1 kort servohornsskrue
6. Skyv sirkulære pinner L4 inn i koblingshjulene og og koblingsstasjonene
7. Skyv de firkantede koblingspinnene inn i koblingshjulene (sørg for å skyve dem på riktig måte)
8. Skyv koblingshjulene inn i sidekroppen. Sørg for å plassere tannhjulene i speilbilder av hverandre som vist i monteringsvideoen ovenfor
9. Skyv koblingsstasjonen over den motsatte siden av den firkantede koblingsbolten, og sørg for at sirkelboltene L4 er i motsatt retning av hverandre
10. Fest den firkantede festestiften på plass med 2 firkantede klips

Montering av høyre side av tannhjulene

Gjør det samme som med venstre tannhjul

Montering av bena

Plastdeler som trengs:

• 2x kobling ytre
• 2x Koblingstopp liten
• 2x Koblingsbunn liten
• 2x Koblingsben
• 2x sirkulær pinne L1
• 1x sirkulær pinne L2
• 4x Rundpinne L3
• 1x sirkulær pin L5
• 1x Stor klipp
• 9x Clip Circular

Monteringsinstruksjoner:

1. Skyv sirkulær pinne L5 inn i sidekroppen
2. Fest rundpinnen L5 på plass med Big Clip
3. Skyv en av de små stykkene på koblingen over sirkulær pinne L2
4. Skyv sirkulær pinne L2 gjennom sidekroppen
5. Skyv den andre lille koblingen øverst over sirkulær pinne L2
6. Fest med Clip Circular
7. Skyv begge sirkelboltene L1 -stykkene gjennom begge små bindebåndene
8. Skyv begge bindebunnsbiter over sirkelpinn L5
9. Skyv begge koblingens ytterstykker over sirkelpinnen L4 og sirkulærpinnen L1 som vist i monteringsvideoen ovenfor
10. Fest begge koblingens ytterstykker med 2 sirkulære klips hver
11. Skyv 2 sirkulære pinner L3 gjennom begge små koblingstoppene
12. Skyv begge benforbindelsene over den andre siden av sirkelbolten L3
13. Fest begge benforbindelsene på plass med 2 sirkulære klips
14. Skyv de to siste rundpinnene L3 gjennom de to benfestene
15. Skyv den andre enden av rundstiften L3 gjennom den ytre koblingen
16. Fest med 2 sirkelklips

Fortsett den samme prosessen med de resterende tre hjørnene av roboten.

Trinn 5: Montering av BUGS's Claw

Alle de følgende trinnene er avbildet i Assembley -videoen ovenfor.

Elektroniske deler som trengs:

3x ekte Towerpro MG90S servo

Plastdeler som trengs:

• 1x toppkropp
• 1x arm
• 1x underarm
• 1x hånd
• 2x armpinner
• 1x håndnål

Skruer som trengs:

2x lange selvsmalnende skruer

Monteringsinstruksjoner:

1. Sett en av armpinnene inn i det øverste kroppshullet
2. Sett inn en av servoene i overdelen
3. Fest servoen med 2 lange selvtapende skruer
4. Sett den andre armpinnen inn i det nederste underarmshullet
5. Sett håndnålen inn i det øverste (håndsiden) underarmen
6. Sett de 2 gjenværende servoene i underarmen
7. Sett armen over den øverste kroppen Servo og Pin (bredeste side). Sørg for å få den på riktig måte
8. Sett armen over underarmsservoen og pinnen (tynneste side). Sørg for å få den rett vei
9. Sett hånden over den andre underarmsservoen og pinnen

Trinn 6: Montering av BUGS elektronikk

Alle de følgende trinnene er avbildet i Assembley -videoen ovenfor.

Elektroniske deler som trengs:

• 1x Arduino NANO
• 1x NRF24L01 Transceiver (valgfritt)
• 1x Servo skjold
• 1x summer
• 1x ultralydsensor
• 1x magnometer (digitalt kompass)
• 2x IR -sensorer
• 1x batteriholder
• 2x 18650 batterier

Plastdeler som trengs:

1x hoveddel

Skruer som trengs:

9x lange selvskruende skruer

Monteringsinstruksjoner:

1. Fest Arduino NANO og NRF24L01 -mottakeren på servoskjoldet
2. Skru batteriholderens ledninger til servoskjoldet (sjekk polariteten)
3. Skru batteriholderen til hoveddelen med 2 skruer diagonalt
4. Skru summeren til hoveddelen med en skrue
5. Skru servoskjoldet til hoveddelen med 2 skruer diagonalt
6. Skru magnometeret (digitalt kompass) på hoveddelen med 2 skruer
7. Fest ultralydsensoren på plass på hoveddelen
8. Skru begge IR -sensorene til hoveddelen med 1 skrue hver
9. Sett batteriene i batteriholderen

Trinn 7: Montering av BUGSs ben og klo til kroppen

Alle de følgende trinnene er avbildet i Assembley -videoen ovenfor.

Plastdeler som trengs:

• 2x monterte ben
• 1x Montert klo
• 1x samlet hoveddel
• 8x firkantklipp

Monteringsinstruksjoner:

1. Skyv siden av den monterte kloen inn i de øvre firkantede hullene på et av de monterte benene
2. Skyv siden av den sammensatte hoveddelen inn i de nedre firkantede hullene på det samme monterte benet
3. Fest på plass med 4 firkantklips
4. Skyv det gjenværende monterte benet over den andre siden av den monterte kloen og den sammensatte kroppen
5. Fest på plass med 4 firkantklips

Trinn 8: Tilkobling av BUGS elektronikk

Bruk koblingsskjemaet ovenfor for å bestemme tilkoblingene

Gjør det nødvendig med hunkabel til hun

• 5x rød eller oransje for positiv 5V
• 5x brun eller svart for negativ bakken
• 1x Blå for Buzzer I/O -pinne
• 2x Grønn for de to IR -sensorene OUT -pinner
• 2x gult for ultralydtrigg og ekko -pinner
• 2x Lilla for magneterne (digitalt kompass) SDA- og SCL -pinner

Ledningsinstruksjoner:

1. Koble håndservoen til pinne nummer 1 på servokontrollkortet (sørg for å få tilkoblingene riktig vei)
2. Koble underarmsservoen til pinne 2 på servokontrollkortet (sørg for å få tilkoblingene riktig vei)
3. Koble armservoen til pinne nummer 3 på servokontrollkortet (sørg for å få tilkoblingene riktig vei)
4. Koble servoen til venstre ben til pinne nummer 4 på servokontrollkortet (sørg for å få tilkoblingene riktig vei)
5. Koble høyre ben -servoen til pin -nummer 5 på servokontrollkortet (sørg for å få tilkoblingene riktig vei)
6. Koble den blå hun -til -hunnkabelen til signalpinne nummer 6 på servokontrollkortet
7. Koble en rød eller oransje hun -til -hun -jumperkabel til VCC -pinne nummer 6 på servokontrollkortet
8. Koble en brun eller svart hunkabel til hunkabel til GND -pinne nummer 6 på servokontrollkortet
9. Plugg 2 grønne hun -til -hun -jumperkabler til signalpinnene 7 og 8 på servokontrollkortet
10. Plugg 2 røde eller oransje hun -til -hun -jumperkabler til VCC -pinnene 7 og 8 på servokontrollkortet
11. Plugg 2 brune eller svarte hun -til -hun -jumperkabler til GND -pinnene nummer 7 og 8 på servokontrollkortet
12. Plugg 2 gule hun -til -hun -jumperkabler til signalpinnene 9 og 10 på servokontrollkortet
13. Plugg 1 rød eller oransje hun -til -hun -jumperkabel til VCC -pinne nummer 9 på servokontrollkortet
14. Plugg 1 Brun eller svart hun til hun -jumperkabel til GND -pinne nummer 9 på servokontrollkortet
15. Plugg 2 Lilla hun til hun jumperkabler til Signal pins 11 og 12 på Servokontrollkortet
16. Plugg 1 rød eller oransje hun -til -hun -jumperkabel til VCC -pinne nummer 10 på servokontrollkortet
17. Plugg 1 Brun eller svart hun til hun -jumperkabel til GND -pin nummer 10 på servokontrollkortet
18. Koble den blå hun -hun -hunkabelen på pinne 6 til I/O -pinnen på summeren
19. Koble den røde eller oransje hun -til -hunnkabelen på pinne 6 til VCC -pinnen på summeren
20. Koble den brune eller svarte hun -til -hunnkabelen på pinne 6 til GND -pinnen på summeren
21. Plugg den grønne hun -til -hunnkabelen på pinne 7 til OUT -pinnen på venstre IR -sensor
22. Plugg den røde eller oransje hun -til -hunnkabelen på pinne 7 til VCC -pinnen på venstre IR -sensor
23. Koble den brune eller svarte hun -til -hunnkabelen på pinne 7 til GND -pinnen på venstre IR -sensor
24. Koble den grønne hun -til -hunnkabelen på pinne 8 til OUT -pinnen på høyre IR -sensor
25. Koble den røde eller oransje hun -til -hunnkabelen på pinne 8 til VCC -pinnen på høyre IR -sensor
26. Plugg den brune eller svarte hun -til -hunnkabelen på pinne 8 til GND -pinnen på høyre IR -sensor
27. Koble den gule hun -til -hun -jumperkabelen på pinne 9 til Trig -pinnen på ultralydsensoren
28. Koble den gule hun -til -hun -jumperkabelen på pinne 10 til ekko -pinnen på ultralydsensoren
29. Plugg den røde eller oransje hun -til -hun -jumperkabelen på pinne 9 til VCC -pinnen på ultralydssensoren
30. Koble den brune eller svarte hun -til -hunnkabelen på pinne 9 til GND -pinnen på ultralydsensoren
31. Plugg den lilla hun -til -hun -jumperkabelen på pinne 11 til SDA -pinnen på magnometeret
32. Plugg den lilla hun -til -hun -jumperkabelen på pinne 12 til SCL -pinnen på magnometeret
33. Koble den røde eller oransje hun -til -hunnkabelen på pinne 10 til VCC -pinnen på magnometeret
34. Koble den brune eller svarte hun -til -hun -jumperkabelen på pinne 10 til GND -pinnen på magnometeret

Trinn 9: Kalibrering av BUGS's Claw Servos

Alle de følgende trinnene er avbildet i Assembley -videoen ovenfor.

Skruer og servohorn trengs:

• 3x servohorn med én arm
• 3x korte skruer for servohorn

Monteringsinstruksjoner:

1. Slå på roboten i 5 sekunder til servoene når sin utgangsposisjon, og slå deretter av roboten
2. Plasser armen i en 90 graders vinkel mot kroppen
3. Sett inn arm-/kroppsservohornet
4. Fest på plass med en kort servohornsskrue
5. Plasser underarmen i en 90 graders vinkel mot armen
6. Sett inn underarmen/armen servohornet
7. Fest på plass med en kort servohornsskrue
8. Plasser hånden i lukket posisjon
9. Sett inn hånd-/underarmsservohornet
10. Fest på plass med en kort servohornsskrue

Trinn 10: Kalibrering av IR -sensorene for linjefølge

For at IR -sensorene skal oppdage en svart linje, må du justere potensioskruen på hver IR -sensor slik at de to røde lysdiodene lyser når sensoren er nær en hvit overflate og at bare en rød LED er på når sensoren er nær en svart overflate.

Trinn 11: Bruke feil

Bruke BUGS i linje etter modus:

• Plasser roboten på gulvet ved begynnelsen av linjen
• Plasser en golfball 3 cm foran roboten
• Slå på roboten og se ham gå !!!

Bruke BUGS i kompass og hindring for å unngå modus:

• Plasser roboten i den retningen du vil at han skal gå
• Slå på roboten og se ham gå

Bruke feil med en kontroller:

• Bruk styrespaken til å flytte roboten
• Bruk Opp -knappen for å åpne og lukke Claw
• Bruk nedknappen for å løfte armen opp og ned
• Bruk Venstre -knappen for å aktivere modus for kompass og hindring av hindringer
• Hold den venstre knappen for å deaktivere modusen for å unngå kompasshindring
• Bruk høyre knapp for å aktivere linjefølge -modus
• Hold den høyre knappen for å deaktivere linjefølge -modus

Andre pris i Robotikkonkurransen