Isang Servo-based 4-legged Walker: 12 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:15

Buuin ang iyong sariling (walang kailangan na tech) robot na hinimok ng servomotor na 4-leg walker! Una, isang babala: Ang bot na ito ay karaniwang isang bersyon ng microcontroller-utak ng klasikong BEAM 4-legged walker. Ang BEAM 4-legger ay maaaring mas madali para sa iyo na gawin kung hindi ka pa naka-set up para sa pag-program ng microcontroller at nais lamang na bumuo ng isang panlakad. Sa kabilang banda, kung nagsisimula ka sa microprocessor program at magkaroon ng isang pares ng servos pagsipa sa paligid, narito ang iyong perpektong proyekto! Makakalaro mo ang mga mekaniko ng walker nang hindi nag-aalala tungkol sa fussy analog BEAM microcore tweaking. Kaya't kahit na ito ay hindi talagang isang BEAM bot, ang sumusunod na dalawang mga webpage ay mahusay na mapagkukunan para sa anumang 4-legged walker: Ang 4-legged walker tutorial na Bram van Zoelen ay may magandang pangkalahatang ideya ng mekanika at teorya. Inalis ko ang disenyo ng aking paa sa kanyang website. Ang site ng walker ng Chiu-Yuan Fang ay medyo mahusay din para sa mga bagay na BEAM at ilang mga mas advanced na disenyo ng panlakad. Tapos na basahin? Handa nang makakuha ng gusali?

Hakbang 1: Ipunin ang Mga Bahagi, Sukatin, Magplano ng kaunti

Ang paggawa ng isang 4-legged servowalker ay medyo simple, bahagi-matalino. Karaniwan, kailangan mo ng dalawang motor, binti, isang baterya, isang bagay upang pabalik-balik ang mga motor, at isang frame na hahawak sa kanilang lahat. Listahan ng mga bahagi: 2x Tower Hobbies TS-53 Servos20in mabigat na tanso wire: 12in para sa mga harapang binti, 8in para sa likuran. Mayroon akong 10-gauge. Ang 12-gauge ay dapat na gumana, ngunit hinuhulaan ko. Ang baterya ay isang 3.6v NiMH na nagbebenta para sa murang online. Ang utak ng microcontroller ay isang AVR ATMega 8. Ang frame ay Sintra, na hella cool. Ito ay isang plastic foamboard na yumuyuko kapag pinainit mo ito sa kumukulong tubig. Maaari mo itong i-cut, drill ito, matte-kutsilyo ito, at pagkatapos ay yumuko ito sa hugis. Nakuha ko ang minahan sa Solarbotics. Iba pang mga bahagi: Nag-drill ng board ng proyekto para sa circuit Mga header na pang-off (lalaki at babae) para sa mga koneksyon sa servo at baterya Isang 28-pin na socket para sa ATMegaSuper-duper na pandikit Nag-iiklab na bakal at solder, kawad Ilang maliliit na bolt upang hawakan ang mga motor sa Ginamit ko ang template bilang isang gabay upang markahan ng isang panulat kung saan ako drill butas sa Sintra.

Hakbang 2: Bumuo ng Frame, Fit Motors

Una ay nag-drill ako ng mga butas sa mga sulok ng dalawang mga cutout ng motor, pagkatapos ay nakapuntos sa gilid ng isang pinuno mula sa butas hanggang sa butas na may isang matte na kutsilyo. Tumatagal tulad ng 20 pass kasama ang kutsilyo upang makalusot sa Sintra. Nakatamad ako at na-snap ito pagkatapos maputol ang halos 1/2 na daan.

Matapos i-cut ang mga butas, sinusubukan ko ang mga motor upang makita kung paano ito gumana. (Medyo masyadong malawak, ngunit tama ang nakuha ko.)

Hakbang 3: Bend Frame, Maglakip ng Mga Motors

Sa kasamaang palad, wala akong sapat na mga kamay upang kunan ng larawan ang aking sarili na baluktot ang Sintra, ngunit narito kung paano ito bumaba:

1) Pinakuluang maliit na palayok ng tubig sa kalan 2) Hawak si Sintra sa ilalim ng tubig sa loob ng isang minuto o dalawa na may kahoy na kutsara (lumutang si Sintra) 3) Hinugot ito, at may mainit na mitts at isang bagay na patag, hinawakan ito sa kanang anggulo hanggang sa ito pinalamig Para sa klasikong disenyo ng "Miller" na panlakad, nais mo ang tungkol sa isang 30-degree na anggulo sa harap ng mga binti. Nag-drill ng mga butas ng tornilyo at isinara ang mga motor.

Hakbang 4: Ikabit ang mga binti sa hugis na Star na Servo Motor Horn

Pinutol ko ang isang seksyon na 12 "at 8" ng makapal na tanso na tanso na may mga tinsnip upang gawin ang harap at likod na mga binti, ayon sa pagkakabanggit. Pagkatapos ay ibinaluktot ko ang mga ito sa isang anggulo upang ilakip sa mga sungay ng servo.

Ang isang klasikong trick ng BEAM kapag kailangan mong maglakip ng mga bagay ay itali ang mga ito sa wire ng wire ng hookup. Sa kasong ito, hinubaran ko ang ilang kawit ng hookup, pinatakbo ito sa mga sungay at sa paligid ng mga binti, at pinilipit ito nang husto. Ang ilang mga tao ay naghinang ng kawad na solid sa puntong ito. Mahigpit pa rin ang hawak ni mine nang wala. Huwag mag-atubiling i-trim ang labis at yumuko ang mga baluktot na bahagi.

Hakbang 5: Ikabit ang mga binti sa Katawan, Baluktot ang Tamang Kanan

I-tornilyo ang mga bituin ng servo (na may mga binti) pabalik sa mga motor, pagkatapos ay baluktot.

Ang simetrya ay susi dito. Ang isang tip upang mapanatili ang mga gilid kahit na ay yumuko sa isang direksyon lamang sa bawat oras, upang mas madaling i-eyeball ito kung sobra ang iyong ginagawa sa isang panig o sa iba pa. Sinabi na, Baluktot ko at muling baluktot ang minahan ng maraming beses ngayon, at maaari kang muling magsimulang muli mula sa tuwid kung nakakakuha ka ng masyadong malayo sa landas sa paglaon pagkatapos ng pag-tweak nito nang maraming beses. Magaling ang tanso sa ganoong paraan. Tingnan ang mga webpage na nakalista ko para sa karagdagang mga tip dito, o pakpak lamang ito. Sa palagay ko hindi talaga ito lahat kritikal, hindi bababa sa mga tuntunin ng paglalakad nito. Isasaayos mo ito sa paglaon. Ang tanging kritikal na bit ay upang makuha ang gitna ng grabidad na sapat sa gitna upang maglakad ito ng tama. Sa isip, kapag ang isang harap na binti ay nasa hangin, ang mga pabalik na binti ay babalik sa bot pasulong sa mataas / pasulong na paa sa harap, na pagkatapos ay maglalakad. Makikita mo ang ibig kong sabihin sa isang video o dalawa na darating.

Hakbang 6: Mga utak

Ang brainboard ay medyo simple, kaya kailangan mong patawarin ang aking sketchy circuit diagram. Dahil ito ay gumagamit ng mga servos, hindi na kailangan para sa mga kumplikadong driver ng motor o kung ano ang mayroon ka. I-hook up lamang ang +3.6 volts at ground (diretso mula sa baterya) upang patakbuhin ang mga motor, at pindutin ang mga ito ng isang pulso na lapad na naka-modulate na signal mula sa microcontroller upang sabihin sa kanila kung saan pupunta. (Tingnan ang pahina ng servo ng wikipedia kung bago ka sa paggamit ng mga servomotor.) Pinutol ko ang isang piraso ng drilled blangkong bagay sa pcb, at mga super-nakadikit na mga header dito. Dalawang 3-pin na header para sa mga servos, isang 2-pin na header para sa baterya, isang 5-pin na header para sa aking AVR programmer (na dapat kong gawing isang itinuturo para sa isang araw), at ang 28-pin na socket para sa chip ng ATMega 8. Sa sandaling ang lahat ng mga socket at header ay nakadikit, hinangin ko ito. Karamihan sa mga kable ay nasa ilalim ng board. Ito ay talagang ilang mga wire lamang.

Hakbang 7: Programa ang Chip

Ang pag-program ay maaaring gawin sa sopistikadong isang pag-setup ayon sa iyong nakuha. Ang aking sarili, iyon lamang ang (nakalarawan) ghetto-programmer - ilan lamang sa mga wire na na-solder sa isang parallel port plug. Itinuturo ng mga ito ang mga detalye sa programmer at software na kailangan mo upang mapatakbo ang lahat. Huwag! Huwag! Huwag gamitin ang program na ito cable sa anumang mga aparato na kahit na makakuha ng malapit sa voltages sa itaas 5v. Maaaring patakbo ng boltahe ang cable at iprito ang parallel port ng iyong computer, sinisira ang iyong computer. Ang higit pang mga matikas na disenyo ay may naglilimita sa mga resistors at / o diode. Para sa proyektong ito, maayos ang ghetto. Ito ay isang 3.6v baterya lamang sa onboard. Ngunit mag-ingat. Ang code na ginagamit ko ay nakakabit dito. Kadalasan, labis na labis ito sa pagkuha lamang ng dalawang mga motor na pabalik-balik, ngunit masaya ako. Ang kabuluhan nito ay kailangan ng mga servo ng pulso bawat 20ms o higit pa. Ang haba ng pulso ay nagsasabi sa servo kung saan ibabalik ang mga binti. Ang 1.5ms ay nasa paligid ng gitna, at ang saklaw ay mula sa 1ms hanggang 2ms na tinatayang. Gumagamit ang code ng built-in na 16-bit pulse generator para sa parehong signal pulse at pagkaantala ng 20ms, at nagbibigay ng resolusyon ng microsecond sa bilis ng stock. Ang resolusyon ng servo ay malapit sa 5-10 microseconds, kaya't 16-bits ay marami. Kailangan bang magkaroon ng isang microcontroller-program na maaaring turuan? Sasakayin ko na yan. Ipaalam sa akin sa mga komento.

Hakbang 8: Mga Unang Hakbang ng Sanggol

Nakuha ko ang mga paa sa harap na tumatayon tungkol sa 40 degree alinman sa paraan, at ang mga binti sa likod mga 20 degree. Tingnan ang unang video para sa isang halimbawa ng lakad mula sa ilalim.

(Tandaan ang magandang pagkaantala ng ilang segundo kapag pinindot ko ang pindutan ng pag-reset. Napakahusay kapag muling pinaprograma ito upang maupo ito nang ilang segundo na may kapangyarihan. Gayundin, maginhawa upang isentro ang mga binti kapag tapos ka na naglalaro at nais mo lamang itong tumayo.) Naglakad ito sa unang pagsubok! Tingnan ang ika-2 na video. Sa vid, panoorin ang paraan ng pagtaas ng paa sa harap, pagkatapos ay ang mga likurang binti ay lumiliko upang mahulog ito sa unahan sa harap ng binti. Naglalakad kana! Maglaro sa iyong gitna ng gravity at leg bends hanggang makuha mo ang paggalaw na iyon. Napansin kong lumiliko ito sa isang gilid nang marami, kahit na sigurado ako na isentro ko ang mga motor nang wala sa loob at sa code. Ito ay naging sanhi ng isang matalim na gilid sa isa sa mga paa. Kaya gumawa ako ng robo-booties. Wala bang magawa ang heat-shrink tubing ?!

Hakbang 9: Tweaking

Kaya't naglalakad ito ng ok. Naglalaro pa rin ako ng lakad at ang hugis ng mga binti at ang tiyempo upang makita kung gaano kabilis ko ito maipagawa sa isang tuwid na linya at kung gaano kataas ko ito maaakyat.

Para sa pag-akyat, ang harapan ng paa sa likuran bago ang mga paa ay mahalaga - nakakatulong ito na maiwasang mahuli sa mga gilid. Sa halip, ang binti ay sumasakay sa balakid kung tumama ito sa ibaba ng "tuhod." Sinubukan kong patulan ang mga paa sa halos parehong anggulo na 30 degree sa frame. Kaya't gaano kataas ang pag-akyat nito?

Hakbang 10: Kaya Gaano Taas Ito Makakaakyat?

Mga 1 pulgada lang ngayon, na tumatalo sa pinaka simpleng mga robot na may gulong na ginawa ko, kaya't hindi ako nagrereklamo. Panoorin ang video upang makita ito sa pagkilos. Hindi ito tuwid na tumalon lang. Kakailanganin ng isang pagsubok sa isang pares na itaas at paulit-ulit ang parehong mga binti sa harap. Sa totoo lang, mukhang isang isyu ng traksyon ang higit sa anupaman. O ang gitna ng grabidad ay maaaring medyo mataas para sa mahabang ugoy sa harap ng paa. Maaari mong makita na halos mawala ito habang itinutulak ng harapan ng paa ang katawan sa hangin. Isang pahiwatig ng mga bagay na darating …

Hakbang 11: Kaya Ano ang Hindi Ito Maakyat?

Sa ngayon, hindi ko magawang makuha ito sa Master the Art of French Cooking (dami 2) na mapagkakatiwalaan. Mukhang 1 1/2 pulgada ang kasalukuyang limitasyon sa kung gaano kataas ito makakapunta. Marahil ay makakatulong ang pagbawas ng front leg rotation? Marahil ay binabaan ng kaunti ang katawan sa lupa? Panoorin ang video. Saksihan ang matinding paghihirap ng pagkatalo. Damn you Julia Anak!