En servobasert firbeint rullator: 12 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Bygg din egen (unødvendig tekniske) servomotordrevne 4-eters rullatorrobot! Først en advarsel: Denne boten er i utgangspunktet en mikrokontroller-hjerneversjon av den klassiske BEAM 4-legged walker. BEAM 4-legger kan være lettere for deg å lage hvis du ikke allerede er konfigurert for mikrokontrollerprogrammering og bare vil bygge en rullator. Hvis du derimot kommer i gang med mikroprosessorprogrammering og har et par servoer sparker rundt, dette er ditt ideelle prosjekt! Du får leke med rullatormekanikk uten å måtte bekymre deg for den masete analoge BEAM mikrocore -tilpasningen. Så selv om dette egentlig ikke er en BEAM-bot, er de følgende to nettsidene gode ressurser for alle fire-legged walker: Bram van Zoelens 4-legged walker tutorial har en god oversikt over mekanikken og teorien. Jeg tok min bendesign av hans Chiu-Yuan Fangs rullator-nettsted er også ganske bra for BEAM-ting og noen mer avanserte rullator-design. Ferdig med å lese? Klar til å bygge?

Trinn 1: Samle deler, mål, planlegg litt

Å lage en firbeint servowalker er ganske enkelt, delmessig. I utgangspunktet trenger du to motorer, ben, et batteri, noe for å få motorene til å gå frem og tilbake, og en ramme for å holde dem alle. Deleliste: 2x Tower Hobbies TS-53 Servos 20in tung kobbertråd: 12in for forben, 8in for bak. Jeg hadde 10-gauge. 12-gauge burde fungere, men jeg tipper. Batteri er et 3,6v NiMH som ble solgt billig online. Mikrokontrollerhjernen er en AVR ATMega 8. Rammen er Sintra, som er kjempekul. Det er et plastskumplate som bøyes når du varmer det opp i kokende vann. Du kan kutte den, bore den, matte den og deretter bøye den for å forme. Jeg fikk min på Solarbotics. Andre deler: Boret prosjektbord for kretsen Slå av hoder (hann og hunn) for servo og batteriforbindelser En 28-pinners stikkontakt for ATMegaSuper-duper lim Loddejern og loddetinn, wire Noen små bolter for å holde motorene onDrillMatte kniv Her ser du meg måle ut delene, lage en skisse for rammen og deretter ta en linjal for å lage en papirmal. Jeg brukte malen som en guide for å markere med en penn hvor jeg ville bore hull i Sintra.

Trinn 2: Bygg ramme, tilpass motorer

Først boret jeg hull på hjørnene av de to motorutkoblingene, og så scoret langs kanten av en linjal fra hull til hull med en matt kniv. Det tar omtrent 20 pasninger med kniven for å komme gjennom Sintra. Jeg ble lat og knipset den etter å ha skjært omtrent 1/2 vei.

Etter å ha kuttet ut hullene, testet jeg motorene bare for å se hvordan det fungerte. (Litt for bredt, men jeg fikk lengden akkurat.)

Trinn 3: Bøy ramme, fest motorer

Dessverre hadde jeg ikke nok hender til å fotografere meg selv som bøyde Sintra, men slik gikk det:

1) Kokt liten gryte med vann på komfyren 2) Holdt Sintra under vann i et minutt eller to med en treskje (Sintra flyter) 3) Trekket den ut, og med varme votter og noe flatt, holdt den bøyd i riktig vinkel til den avkjølt. For den klassiske "Miller" rullator-designen, vil du ha en 30-graders vinkel på frambena. Boret skruehull og boltet motorene på.

Trinn 4: Fest bena til stjerneformede servomotorhorn

Jeg kuttet en 12 "og 8" seksjon av tykk kobbertråd med tinsnips for å lage henholdsvis for- og bakbena. Så bøyde jeg dem på skrå for å feste til servohornene.

Et klassisk BEAM -triks når du trenger å feste ting, er å knytte dem med tilkoblingstråd. I dette tilfellet fjernet jeg en tilkoblingstråd, kjørte den gjennom hornene og rundt beina og vridde den mye. Noen mennesker lodder tråden solid på dette tidspunktet. Min holder fortsatt tett uten. Klipp gjerne av overskuddet og bøy de vridde delene ned.

Trinn 5: Fest bena til kroppen, bøy dem akkurat

Skru servostjernene (med beina på) tilbake på motorene, og bøy deg deretter.

Symmetri er nøkkelen her. Et tips for å holde sidene jevne er å bøye i bare en retning om gangen, slik at det er lettere å se det hvis du gjør for mye på den ene eller den andre siden. Når det er sagt, har jeg bøyd og bøyet min mange ganger nå, og du kan begynne på nytt rett igjen hvis du kommer for langt utenfor sporet senere etter å ha justert den en gang for mange ganger. Copper er flott på den måten. Ta en titt på nettsidene jeg listet opp for flere tips her, eller bare sett den inn. Jeg tror egentlig ikke det er så kritisk, i hvert fall når det gjelder å få det til å gå. Du stiller inn det senere. Den eneste kritiske biten er å få tyngdepunktet nok i midten slik at det går rett. Ideelt sett, når det ene benet er i luften, vil bakbenene som vender tippe boten fremover på det høye/fremre benet, som deretter vil gå. Du vil se hva jeg mener i en video eller to som kommer.

Trinn 6: Hjerner

Hjernekortet er ganske enkelt, så du må tilgi det kretsete kretsdiagrammet mitt. Fordi det bruker servoer, er det ikke behov for kompliserte motorførere eller hva du har. Bare koble til +3,6 volt og jord (rett fra batteriet) for å kjøre motorene, og slå dem med et pulsbreddemodulert signal fra mikrokontrolleren for å fortelle dem hvor de skal dra. (Se wikipedia servosiden hvis du ikke er vant med å bruke servomotorer.) Jeg skar opp et stykke boret tomt PCB-stoff, og superlimte overskrifter på det. To 3-pinners hoder for servoene, en 2-pinners topptekst for batteriet, en 5-pinners topptekst for AVR-programmereren min (som jeg burde lage en instruksjon for en dag), og 28-pinners kontakten for ATMega 8-brikken. Når alle stikkontakter og overskrifter var limt på, loddet jeg dem opp. Det meste av ledningene er på undersiden av brettet. Det er egentlig bare noen få ledninger.

Trinn 7: Programmer brikken

Programmering kan gjøres med et så sofistikert oppsett som du har. Selv er det bare (bildet) ghetto-programmereren-bare noen ledninger loddet til en parallellport. Denne instruksen beskriver programmereren og programvaren du trenger for å få alt til å fungere. Ikke! Ikke! Ikke bruk denne programmeringskabelen med enheter som til og med nærmer seg spenninger over 5v. Spenningen kan løpe opp kabelen og steke datamaskinens parallellport og ødelegge datamaskinen. Mer elegante design har begrensende motstander og/eller dioder. For dette prosjektet er ghetto greit. Det er bare et 3,6v batteri ombord. Men vær forsiktig. Koden jeg bruker er vedlagt her. Stort sett er det overkill bare å få to motorer til å svinge frem og tilbake, men jeg koste meg. Hoveddelen av det er at servoene trenger pulser hver 20. ms eller så. Pulslengden forteller servoen hvor bena skal vendes. 1,5 ms er rundt sentrum, og området er fra 1 ms til 2 ms omtrentlig. Koden bruker den innebygde 16-biters pulsgeneratoren for både signalpulsen og 20 ms forsinkelsen, og gir mikrosekundoppløsning ved lagerhastigheten. Servoens oppløsning er et sted nær 5-10 mikrosekunder, så 16-bits er rikelig. Trenger det å være en mikrokontroller-programmering som kan instrueres? Jeg må gå på det. Gi meg beskjed i kommentarene.

Trinn 8: Babyens første trinn

Jeg fikk forbena til å svinge omtrent 40 grader begge veier, og bakbena ca 20 grader. Se den første videoen for et eksempel på gangen fra undersiden.

(Legg merke til den fine forsinkelsen på par sekunder når jeg trykker på tilbakestillingsknappen. Veldig praktisk når du programmerer den på nytt for å få den til å sitte stille i et par sekunder med strømmen på. Dessuten er det praktisk å sentrere beina når du er ferdig spiller, og du vil bare at den skal stå opp.) Den gikk på første forsøk! Se den andre videoen. I videoen, se hvordan det fremre benet løfter seg, og deretter snur bakbenene for å få det til å falle fremover på det fremre benet. Det er å gå! Spill med tyngdepunktet og benbøyninger til du får den bevegelsen. Jeg la merke til at det snudde mye til den ene siden, selv om jeg var ganske sikker på at jeg hadde sentrert motorene mekanisk og i koden. Det viste seg å skyldes en skarp kant på en av føttene. Så jeg lagde robo-booties. Er det ingenting varmekrympende slanger ikke kan gjøre ?!

Trinn 9: Tilpasning

Så det går ok. Jeg leker fortsatt med gangen og formen på beina og timingen for å se hvor fort jeg kan få den til å gå i en rett linje og hvor høyt jeg kan få den til å klatre.

For klatring bøyer det fremre benet like før føttene er avgjørende - det hjelper det med å unngå å bli fanget på kantene. I stedet rir beinet opp over hindringen hvis det treffer under "kneet". Jeg prøvde å få føttene til å treffe omtrent i samme 30-graders vinkel som rammen. Så hvor høyt kan den klatre?

Trinn 10: Så hvor høyt kan den klatre?

Omtrent 1 tommer akkurat nå, som slår de fleste enkle hjulroboter jeg har laget, så jeg klager ikke. Se videoen for å se den i aksjon. Det hopper aldri bare rett over. Det vil ta et par forsøk på å få begge bena opp og over. Ærlig talt ser det ut som et trekkproblem mer enn noe annet. Eller tyngdepunktet kan være litt høyt for den lange svingen på forbenet. Du kan se at det nesten mister det da forbenet presset kroppen opp i luften. Et snev av ting som kommer …

Trinn 11: Så hva kan den ikke klatre?

Så langt har jeg ikke kunnet få det til å mestre kunsten i fransk matlaging (bind 2) pålitelig. Det ser ut som 1 1/2 tommer er gjeldende grense for hvor høyt det kan gå. Kanskje det vil hjelpe å redusere rotasjonen av forbenet? Kanskje å senke kroppen litt til bakken? Se videoen. Bli vitne til nederlaget. Herregud Julia Child!