Cardboard Spider (DIY Quadruped): 13 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Kumusta ulit at maligayang pagdating sa aking bagong proyekto.

Sa pagtuturo na ito sinubukan kong gumawa ng isang simpleng Quadruped na ginawa mula sa mga materyal na naa-access ng lahat. Alam ko upang makakuha ng isang magandang hitsura pangwakas na produkto kailangan mo ng isang 3d printer at marahil isang CNC, ngunit hindi lahat ay may isa sa mga magarbong aparato, kaya't sinubukan kong ipakita na sa simpleng materyal ay makakagawa ka pa rin ng ilang magagandang bagay.

Kaya't tulad ng nabanggit bago namin susubukan na bumuo ng isang Quadruped. Ang frame ng Quadruped ay gagawin nang simple mula sa corrugated karton kasama ang frame, femur at tibia ng bawat isa sa apat na paa.

Hakbang 1: Bakit Quadruped at Paano Ito Gumagawa?

Kailangan kong sabihin na ang mga robot ay masaya at kawili-wili. Hindi pa ako nakakagawa ng isang legged robot noon kaya naisip ko na subukan ko ito.

Nagpasiya akong magtayo ng isang quadruped muna sa lahat dahil wala akong sapat na servos para sa isang hexapod. Naisip ko kung makakagawa ka ng isang quadruped pagkatapos upang makabuo ng isang hexapod ay isang hakbang lamang. Dahil ito ang aking unang proyekto ng ganitong uri hindi ko alam kung ano mismo ang aasahan kaya naisip ko na ang 4 na mga binti ay magiging mas madali pagkatapos ng 6 ngunit sa nalaman ko sa paglaon hindi ito palaging totoo.

Ang quadruped na mayroon lamang 4 na mga paa upang hindi mahulog sa sandaling ang isa sa mga binti ay itinaas ang gitna ng gravity ng robot ay kailangang ilipat sa loob ng tatsulok na nilikha sa pagitan ng mga tip ng iba pang tatlong mga binti.

Isang napakagandang paglalarawan ng lahat ng prosesong ito na maaari mong makita dito:

Ang bawat binti ng quadruped ay may 3 mga kasukasuan upang makontrol ang dulo ng binti sa kalawakan. Kaya ang mga kasukasuan ay magiging:

- Coxa servo - sa pagitan ng frame at femur

- Femur servo - pagkontrol sa femur ng binti

- Tibia servo - sa pagitan ng femur at tibia na kinokontrol ang tibia

Upang malaman ang anggulo ng bawat servo para sa kinakailangang lokasyon ng dulo ng binti gagamitin namin ang isang bagay na tinatawag na inverse kinematics. Maaari kang makahanap ng maraming dokumentasyon sa internet tungkol dito, at kung paano makalkula ang mga anggulo ng mga servos para sa iba't ibang lokasyon ng dulo ng binti. Ngunit sa aking kaso kinuha ko lang ang Arduino Code na nilikha ng RegisHsu (maaari mong makita ang kanyang detalyadong quadruped na nagtuturo kung bibigyan mo ito ng isang paghahanap) at binago ko ang mga sukat ng robot at ang mga binti ng robot upang magkasya ang aking robot at binago ko rin ang programa upang magamit ang isang remote control upang makontrol ang robot at iyon lang.

Hakbang 2: Bakit Gumagamit ng corrugated Carton para sa Frame at Legs?

Una sa lahat malawak itong kumalat, mahahanap mo ito kahit saan at kung nais mong bumili ay napaka-mura. Ang corrugated na karton ay isang matigas, malakas, at magaan na materyal na binubuo ng tatlong mga layer ng brown na kraft paper at ang karamihan sa mga kahon sa pag-iimpake ay ginawa mula rito. Kaya napakadali upang makahanap ng ilan.

Sa aking kaso gumamit ako ng isang kahon ng sapatos na kung saan ay pinutol ko at ginawa ang frame mula rito. Ang karton na ibinigay ng aking kahon ay isang 2 mm ang kapal kaya't ito ay napaka payat. Kaya para sa bawat bahagi ng frame kinailangan kong gupitin ang tatlong magkatulad na mga bahagi at ipako ang mga ito kasama ang dobleng tape scotch. Kaya't talagang magkakaroon kami ng 3 mga frame upang magkaroon sa dulo ng isang 6 mm na makapal na karton.

Hakbang 3: Kinakailangan ang Bahagi:

Kinakailangan ang mga elektronikong bahagi para sa Quadruped:

- Arduino Nano Microcontroller;

- Deek Robot Nano V03 Shield - hindi mahalaga, ngunit gagawin nitong mas madali ang koneksyon ng lahat ng mga servo sa Nano Board.

- 12 pcs Tower Pro Micro Servo 9g SG90 - 4 na binti na may 3 kasukasuan bawat isa;

- LED - para sa ilaw (Gumamit ako ng isang lumang sinunog na kulay sensor)

- 1 x NRF24L01 transceiver

Kinakailangan ang mga elektronikong bahagi para sa remote control

- Arduino Uno Microcontroller;

- 1 x NRF24L01 transceiver;

- Joystick;

- LED;

- Iba't ibang resistors;

- Push button;

- Ang ilang mga jumper wires;

Para sa frame:

- Corrugated Carton sheet

- pamutol

- Mga Screw Driver

- Double scotch ng tape

- Mga Triangles

- Tagapamahala

- Pencil

Kaya't magsimula tayong magtayo.

Hakbang 4: Itinatakda ang Mga Serbisyo sa 90 Degree

Bago simulan ang pagbuo ng frame kailangan kong isentro ang lahat ng mga servos sa 90 degree upang mas madaling iposisyon ang mga ito sa paglaon kapag handa na ang frame. Kaya naka-attach ko muna ang Arduino Nano na inilaan para sa Quadruped sa Nano na kalasag, at pagkatapos ng lahat ng mga servo sa kalasag. Pagkatapos ang kailangan mo lang gawin ay i-upload ang code at ang lahat ng mga servos ay isentro sa 90 degree na posisyon.

Ang code ay matatagpuan sa huling hakbang ng itinuro.

Hakbang 5: Pagbuo ng Frame

Tulad ng nabanggit bago ang frame ay nabuo mula sa corrugated karton na ibinigay mula sa isang kahon ng sapatos. Ang template ng frame na maaari mong makita sa mga nakalakip na larawan kasama ang mga sukat ng frame.

Una kong pinutol ang mga gilid ng kahon ng karton upang gawin ang frame. Nakuha ko ang tatlong magagandang piraso kung saan kinuha ko bilang pagsasaalang-alang ang oryentasyon ng corrugated layer upang ang 2 piraso ay magkakaroon ng patayong cell corrugated layer at isang pahalang.

Kapag handa na ang karton, iguhit ko ang template ng frame sa sheet ng karton na may patayong medium na naka-corrugated. Upang makakuha ng isang mas malakas na istrakturang pinutol ko ang tatlong piraso upang idikit ang mga ito para sa labis na lakas laban sa baluktot. Ang mga itaas at ibabang karton sheet ay may patayong corrugated layer habang ang sandwiched karton sheet ay magiging pahalang na corrugated layer.

Bago ko idikit ang tatlong mga piraso ng frame, inihanda ko ang servo motor braso at iginuhit ko ang posisyon ng bawat coxa servo motor para sa tamang posisyon sa hinaharap.

Ngayong alam ko na kung saan dapat iposisyon ang mga coxa servo ay idinikit ko ang tatlong piraso.

Ngayon ang frame ay tapos na.

Hakbang 6: Ang paglakip ng mga Coxa Servos sa Frame

Upang ikabit muna ang mga servos ay sinuntok ko ang isang butas sa minarkahang posisyon upang ang securing screw para sa servo arm ay lilipas, at i-secure ang servo sa frame.

Gamit ang mga turnilyo na ibinigay mula sa mga motor ng servo na nakakabit ko ang mga coxa servo motor na braso sa frame. Ang coxa ay nabuo mula sa dalawang servos na nakadikit kasama ang dobleng tape at pinalakas ng goma kung sakali. Ang isang servo ay oriented pababa na may poste sa patayong posisyon at ikakabit sa frame, at ang isa pa ay mai-orient sa baras sa pahalang na posisyon at ikakabit sa panloob na bahagi ng femur.

Sa wakas upang ma-secure ang coxa servo sa frame ang pag-secure ng tornilyo ay naka-screw in.

Hakbang 7: Pagbuo ng Femur

Parehong pamamaraan ng paggupit ng karton ang ginamit. Ang bawat femur ay malilikha mula sa tatlong mga sheet ng karton na nakadikit. Ang pahalang na corrugated layer ay mai-sandwiched sa pagitan ng mga patayong corrugated layer na mga karton sheet.

Hakbang 8: Pagbuo ng Tibia

Para sa parehong tibia ay pinutol ko ang tatlong mga template para sa bawat tibia, ngunit sa oras na ito ang orientation ng corrugated layer ay patayo upang magbigay ng isang mas mahusay na paayon na lakas sa tibia.

Sa sandaling ang bawat tatlong mga template ay pinutol ay idinikit ko ang mga ito sa paggawa ng butas para sa tibia servo upang magkasya.

Inilakip ko ang servo sa tibia, at ang braso ng servo ay na-secure sa servo gamit ang securing screw sa butas na ginawa sa femur sa ganitong paraan upang ikonekta ang femur sa tibia.

Hakbang 9: Pagsasama-sama ng Lahat

Ngayon na nilikha ang lahat ng mga bahagi ng frame at binti kinonekta ko silang lahat nang magkasama na ang pagpupulong ay nagsimulang magmukhang isang quadruped.

Hakbang 10: Pag-install ng Electronics at Pagtatakda ng Mga Koneksyon

Una ang Arduino Nano kasama ang Deek Robot Shield ay kailangang magkasya sa frame. Para sa mga ito kinuha ko ang kalasag at sinuntok ko ang frame na may 4 na butas upang ma-secure ang Deek Robot Shield sa frame gamit ang 4 bolts at nut.

Ngayon "ang utak ay nakakabit sa katawan": D. Susunod na ikinonekta ko ang lahat ng mga servo sa Deek Nano Shield.

Napakadali ng koneksyon ng servos dahil ang kalasag ay espesyal na nagtatayo ng tatlong mga pin (Signal, VCC, GND) para sa bawat Arduino Nano digital at analog pin, na nagpapahintulot sa isang perpekto at madaling koneksyon ng mga micro servos. Karaniwan kailangan namin ng isang driver ng motor upang maghimok ng mga servo kasama ang Arduino sapagkat hindi nito kayang makayanan ang mga amp na hinihiling ng mga motor, ngunit sa aking kaso hindi ito wasto dahil ang 9g micro servos ay maliit na sapat para sa Arduino Nano na hawakan ang mga ito.

Ang mga servo ng mga binti ay makakonekta tulad ng sumusunod:

Leg 1: (Ipasa ang kaliwang binti)

Coxa - Arduino Nano Digital Pin 4

Femur - Arduino Nano Digital Pin 2

Tibia - Arduino Nano Digital Pin 3

Leg 2: (Bumalik sa kaliwang binti)

Coxa - Arduino Nano Analog Pin A3

Femur - Arduino Nano Analog Pin A5

Tibia - Arduino Nano Analog Pin A4

Leg 3: (Ipasa ang kanang binti)

Coxa - Arduino Nano Analog Pin 10

Femur - Arduino Nano Analog Pin 8

Tibia - Arduino Nano Analog Pin 9

Leg 4: (Bumalik sa kanang binti)

Coxa - Arduino Nano Digital Pin A1

Femur - Arduino Nano Digital Pin A0

Tibia - Arduino Nano Digital Pin A2

Koneksyon ng LED para sa light effect

Naisip ko na magiging maganda ang maglagay ng ilaw sa quadruped kaya't mayroon ako at lumang color sensor na hindi na gumagana (nagawa kong sunugin ito: D) ngunit gumagana pa rin ang mga LED kaya't sila ay apat na LED isang maliit na board at napakaliwanag nila napagpasyahan kong gamitin ang color sensor upang bigyan ang quadruped ilang light effect. Ang pagiging apat din ay ipinapakita nito na medyo malapit sa isang gagamba.

Kaya't nakakonekta ko ang VCC ng color sensor sa Arduino Nano Pin D5 at ang GND ng sensor sa GND ng Arduino Nano. Tulad ng maliit na board ay mayroon nang ilang mga resistors dito na ginagamit para sa LED na hindi ko kailangan na maglagay ng anumang iba pang risistor sa serye sa LED. Ang lahat ng iba pang mga pin ay hindi gagamitin dahil ang sensor ay nasunog at ginagamit ko lang ang mga LED mula sa maliit na board.

Mga koneksyon para sa NRF24L01 Module.

- Ang GND ng Modyul ay papunta sa GND ng Arduino Nano Shield

- Ang VCC ay pupunta sa Arduino Nano 3V3 pin. Mag-ingat na huwag ikonekta ang VCC sa 5V ng breadboard habang nanganganib kang sirain ang NRF24L01 Module

- Ang pin ng CSN ay papunta sa Arduino Nano D7;

- Ang pin ng CE ay papunta sa Arduino Nano D6;

- Ang SCK pin ay papunta sa Arduino Nano D13;

- Ang MOSI pin ay pupunta sa Arduino Nano D11;

- Ang MISO pin ay papunta sa Arduino Nano D12;

- Ang IRQ pin ay hindi makakonekta. Mag-ingat kung gumagamit ka ng ibang board kaysa sa Arduino Nano o Arduino Uno, magkakaiba ang mga SCK, MOSI at MISO na pin.

- Kakailanganin mo ring i-download ang RF24 library para sa modyul na ito. Mahahanap mo ito sa sumusunod na site:

Bilang isang supply ng kuryente para sa gagamba Gumamit ako ng isang wall adapter 5V (1A). Wala akong anumang uri ng mga baterya na magagamit, at ito lamang ang aking magagamit na adapter sa dingding na sa palagay ko ay magiging mas mahusay na isang malakas na hindi bababa sa 2A ngunit wala akong isa kaya kailangan kong gamitin ang isa lamang na mayroon ako. Mas magiging mas maganda kung gumamit ka ng isang baterya ng li-po upang ang robot ay maaaring maging libre, walang nakakabit na cable.

Upang magkaroon ng isang mas matatag na supply ng kuryente sa board na nakakabit ko ng isang 10microF capacitator sa pagitan ng 5V at GND na pin ng Deek Robot Nano Shield, sapagkat napansin ko na kapag ang lahat ng mga servo kung saan nasa ilalim ng pag-load ang Arduino Nano ay muling magsisimula, habang ang pagdaragdag ng capacitor ay nalutas ang problema.

Hakbang 11: Pagbuo ng Takip

Tulad ng ginusto ko ang takip nang magaan hangga't maaari Ginawa ko lamang ito mula sa isang layer ng 2 mm na gulong karton na sheet dahil hindi ito nangangailangan ng anumang pagpapalakas, dahil walang mga karga ang makakaapekto dito.

Pinutol ko ang isang piraso ng karton sa hugis at sukat na nakikita mo sa larawan at inilakip ko ito sa frame na may parehong mga mani na tinitiyak ang Arduino Nano Shield sa ilalim ng frame. Sa tuktok na bahagi ang dalawang piraso ay darikit na nakadikit sa isa pa na may dobleng tape. Sinubukan kong balutin ang lahat ng mga wire sa loob upang ang quadruped ay magmukhang mabuti hangga't maaari.

Ngayon ang quadruped ay tapos na. Lumipat tayo sa remote control.

Hakbang 12: Remote Controller

Para sa remote control Gumagamit ako ng parehong remote controller mula sa aking nakaraang proyekto ng Maverick na remote na kinokontrol na kotse, ako lamang ang nag-strip ng grap na kung saan sa proyektong ito hindi ito kailangan. Ngunit kung napalampas mo ang pagbuo na iyon ay isinulat ko ito ulit dito.

Habang ginagamit ko para sa taga-kontrol ang isang Arduino Uno, ikinabit ko ang Uno sa isang breadboard na may ilang mga rubber band upang hindi makagalaw.

- Ang Arduino Uno ay ibibigay ng isang 9V na baterya sa pamamagitan ng jack;

- Arduino Uno 5V pin sa 5V rail ng breadboard;

-Arduino Uno GND pin sa GND rail ng breadboard;

NRF24L01 Modyul.

- Ang GND ng Modyul ay papunta sa GND ng riles ng tinapay

- Ang VCC ay pupunta sa Arduino Uno 3V3 pin. Mag-ingat na huwag ikonekta ang VCC sa 5V ng breadboard habang nanganganib kang sirain ang NRF24L01 Module

- Pupunta ang pin ng CSN sa Arduino Uno D8;

- Ang CE pin ay papunta sa Arduino Uno D7;

- Ang SCK pin ay pupunta sa Arduino Uno D13;

- Ang MOSI pin ay pupunta sa Arduino Uno D11;

- Ang MISO pin ay papunta sa Arduino Uno D12;

- Ang IRQ pin ay hindi makakonekta. Mag-ingat kung gumagamit ka ng ibang board kaysa sa Arduino Nano o Arduino Uno, magkakaiba ang mga SCK, MOSI at MISO na pin.

Module ng Joystick

- Ang module ng Joystick ay binubuo ng 2 potentiometers kaya't halos magkatulad ito sa mga koneksyon;

- GND pin sa GND rail ng breadboard;

- VCC pin sa 5V rail ng breadboard;

- VRX pin sa Arduino Uno A3 pin;

- VRY pin sa Arduino Uno A2 pin;

LED

- Ang Red LED ay konektado sa serye na may isang 330Ω risistor sa Arduino Uno pin D4;

- Green LED ay konektado sa serye na may isang 330Ω risistor sa Arduino Uno pin D5;

Mga Push Button

- Ang isa sa pushbutton ay gagamitin para sa paglipat ng naka-quadrup na ilaw na ON at OFF, at ang isa pa ay hindi gagamitin;

- Ang LIGHT pushbutton ay konektado sa pin D2 ng Arduino Uno. Ang pindutan ay dapat na hilahin pababa gamit ang isang 1k o 10k risistor ang halaga ay hindi mahalaga.

- Ang natitirang pushbutton ay konektado sa pin D3 ng Arduino Uno. Parehas ang pindutan na dapat na hilahin pababa sa isang 1k o 10k risistor. (hindi ito gagamitin para sa proyektong ito)

Iyon lang ay nakakonekta natin ngayon ang lahat ng mga bahagi ng kuryente.

Hakbang 13: Mga Code ng Arduino IDE

Para sa bahaging ito maraming mga code na ginamit ko.

Leg_Initialization - ginamit para sa gitna ng servos sa 90 degree na posisyon.

Ang Spider_Test - ay ginamit para sa pagsubok ng wastong pag-andar, tulad ng paglalakad pasulong, pabalik, pag-on

Spider - gagamitin para sa Spider

Spider Remote Controller - upang magamit para sa Spider Controller

Kailangan kong banggitin na ang code para sa Spider ay inangkop at binago pagkatapos ng code mula sa RegisHsu [DIY] SPIDER ROBOT (QUAD ROBOT, QUADRUPED) at ito ang dahilan kung bakit nais kong pasalamatan ang RegisHsu para sa kanyang mahusay na trabaho.

Well lahat ng nasasabi sana ay nagustuhan mo ang aking Spider.