Walking Strandbeest ، Java/Python و App Controlled: 4 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

توسط arrowlike بیشتر توسط نویسنده دنبال کنید:

این کیت Strandbeest یک کار DIY بر اساس Strandbeest است که توسط Theo Jansen اختراع شده است. من از طراحی مکانیکی فوق العاده شگفت زده شده ام ، می خواهم آن را با قابلیت مانور کامل و در مرحله بعد ، با کامپیوتر مجهز کنم. در این قسمت آموزشی ، ما روی قسمت اول ، یعنی قابلیت مانور ، کار می کنیم. ما همچنین ساختار مکانیکی رایانه با اندازه کارت اعتباری را پوشش می دهیم تا بتوانیم با بینایی رایانه و پردازش هوش مصنوعی بازی کنیم. به منظور ساده سازی کار و اجرای ساختمان ، من از آردوینو یا رایانه قابل برنامه ریزی مشابه استفاده نکردم ، در عوض ، یک کنترل کننده سخت افزاری بلوتوث می سازم. این کنترل کننده ، که به عنوان پایانه با سخت افزار روباتیک در تعامل است ، توسط سیستم قدرتمندتری مانند برنامه تلفن Android یا RaspberryPi و غیره کنترل می شود. کنترل می تواند کنترل UI تلفن همراه یا کنترل برنامه نویسی به زبان پایتون یا جاوا باشد. یک SDK برای هر زبان برنامه نویسی منبع باز است که در https://github.com/xiapeiqing/m2robots.git ارائه شده است

از آنجا که کتابچه راهنمای کاربر mini-Strandbeest در توضیح مراحل ساختمان کاملاً واضح است ، در این قسمت آموزشی ، ما بر روی اطلاعاتی که معمولاً در دفترچه راهنمای کاربر ذکر نشده و قطعات الکتریکی/الکترونیکی تمرکز می کنیم.

اگر به ایده بصری بیشتری در مورد مونتاژ مکانیکی این کیت نیاز داریم ، چند فیلم خوب در مورد مونتاژ موجود است ، مانند

تدارکات

اگر زمان انتظار برای چاپ سه بعدی در نظر گرفته نشود ، برای ساخت قسمت مکانیکی و ایجاد تمام اتصالات الکتریکی این Strandbeest ، باید کمتر از 1 ساعت طول بکشد. به قسمتهای زیر نیاز دارد:

(1) 1 برابر کیت Strandbeest استاندارد (https://webshop.strandbeest.com/ordis-parvus)

(2) موتور 2 برابر DC با جعبه دنده (https://www.amazon.com/Greartisan-50RPM-Torque-Re…)

(3) کنترل بلوتوث 1x (https://ebay.us/Ex61kC؟cmpnId=5338273189)

(4) 1 برابر باتری LiPo (3.7V ، ظرفیت شما به میزان میلی آمپر ساعت)

(5) پیچ چوبی 12x M2x5.6mm

(6) قطر 2 میلی متر کربن یا میله بامبو

قطعات زیر را به صورت سه بعدی چاپ کنید:

(1) 1x بدن اصلی رباتیک

(فایل طراحی چاپ سه بعدی با کنترل بلوتوث فقط بارگیری می شود)

(فایل طراحی چاپ سه بعدی با بارگیری OrangePi Nano اضافی)

(2) 2x فلنج شفت درایو (بارگیری فایل طراحی چاپ سه بعدی)

(3) ثابت سیستم قدرت 2 بار (بارگیری فایل طراحی چاپ سه بعدی)

دیگران:

تلفن همراه اندروید. به Playstore Google بروید ، لطفا M2ROBOTS را جستجو کرده و برنامه کنترل را نصب کنید.

درصورتی که دسترسی به Playstore گوگل مشکل باشد ، برای روش بارگیری برنامه جایگزین ، از صفحه شخصی من دیدن کنید

مرحله 1: سازماندهی قطعات

در این مرحله ، ما تمام قطعاتی را که باید مونتاژ شوند سازماندهی می کنیم. عکس. 1. تمام قطعات پلاستیکی خارج از جعبه ای را که برای ساخت مدل Strandbeest استفاده می کنیم نشان می دهد. آنها با قالب تزریق ساخته می شوند ، که بسیار کارآمد هستند ، در مقایسه با سایر روشهای تولید ماشینکاری مانند چاپ سه بعدی یا فرز. به همین دلیل است که ما می خواهیم بیشترین استفاده را از محصول تولید انبوه ببریم و فقط کمترین میزان قطعات را سفارشی کنیم.

همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است ، هر تخته پلاستیکی دارای الفبای برچسب زده شده است ، قسمت جداگانه برچسب ندارد. هنگامی که آنها جدا می شوند ، دیگر برچسب گذاری نمی شود. برای حل این مشکل ، ممکن است قطعاتی از یک نوع را در جعبه های مختلف قرار دهیم یا به سادگی چندین قسمت را در یک کاغذ علامت گذاری کرده و یک نوع قطعات را در یک ناحیه قرار دهیم ، شکل 3 را ببینید.

برای برش قسمت پلاستیکی از تخته پلاستیکی بزرگتر ، قیچی و چاقو ممکن است به اندازه انبردست نشان داده شده در شکل 4 و 5 کارآمد و ایمن نباشند.

همه چیز در اینجا از پلاستیک ساخته شده است ، به جز مواد انگشتان پا از لاستیک ، شکل 6 را ببینید. ما می توانیم بر اساس برش های از پیش ساخته شده برش دهیم. ماهیت نرم مواد لاستیکی ، عملکرد بهتر چسبندگی را فراهم می کند. این امر به ویژه هنگام بالا رفتن از شیب صادق است. در مباحث بعدی ، می توانیم توانایی آن را برای صعود در زاویه های مختلف شیب ، با انگشتان لاستیک و بدون آن آزمایش کنیم. هنگامی که لغزش وجود ندارد ، اصطکاک استاتیک نامیده می شود. هنگامی که دست خود را از دست می دهد ، اصطکاک جنبشی می شود. ضریب اصطکاک بستگی به مواد استفاده شده دارد ، به همین دلیل ما پنجه های لاستیکی داریم. چگونه یک آزمایش طراحی کنیم ، دست خود را بالا ببریم و صحبت کنیم.

آخرین شکل شامل "ECU" ، "Power train" و شاسی این مدل Strandbeest است.

مرحله 2: نکاتی که باید در هنگام مونتاژ مکانیکی مورد توجه قرار گیرد

mini-Strandbeest دارای کتابچه راهنمای کاربر نسبتاً خوبی است. پیروی از دفترچه راهنما و تکمیل مونتاژ باید کار آسانی باشد. من از این محتوا صرف نظر می کنم و چند نکته جالب را که شایسته توجه ما است ، برجسته می کنم.

در شکل 1 ، یک طرف شکاف که پنجه های لاستیکی را نگه می دارد 90 درجه گوشه دارد ، در حالی که طرف دیگر دارای شیب 45 درجه است ، که به طور رسمی چمفر نامیده می شود. چنین شیب انگشت لاستیکی را راهنمایی می کند تا در پای پلاستیکی قرار گیرد. سعی کنید انگشتان پا را از پهلو با چمبر نصب کنید ، شکل 2 را ببینید ، سپس طرف دیگر را امتحان کنید. تفاوت بسیار محسوس است. سمت راست شکل 3 میل لنگ در Stranbeest ما است. این بسیار شبیه به میل لنگ در موتور ، موتور ماشین ، موتور موتور سیکلت است ، همه ساختار یکسانی دارند. در Strandbeest ، هنگامی که میل لنگ می چرخد ، پاها را به حرکت در می آورد. برای موتور ، حرکت پیستونی است که میل لنگ را می چرخاند. چنین جداسازی 120 درجه در یک دایره همچنین منجر به موتور سه فاز یا ژنراتور می شود ، قدرت الکتریکی 120 درجه از هم فاصله دارد ، در شکل 4 نشان داده شده است. هنگامی که قطعات مکانیکی بدنه سمت چپ و راست را جمع آوری کرده ایم ، اکنون شروع به کار روی قطعاتی می کنیم که به Strandbeest اضافه می کنیم ، شکل 5 را ببینید. شکل 6 گامی است که از گیره موتور چاپ سه بعدی برای اتصال موتور به شاسی چاپ سه بعدی استفاده می کنیم. در این مرحله ، ترفند این است که هیچ یک از پیچ ها نباید قبل از تنظیم موقعیت موتور محکم شوند تا سطح جانبی شاسی با سطح موتور یکسان باشد. پس از رضایت از تراز ، می توانیم همه پیچ ها را محکم کنیم. به شکل 7 بروید ، ما روی نصب اتصال فلنج کار می کنیم و خروجی موتور را به میل لنگ وصل می کنیم. نصب موتور از اتصال میل لنگ مشکل تر است ، شکل 8 را ببینید. بنابراین ابتدا فلنج سمت موتور را وصل می کنیم. هنگامی که اتصال فلنج برای هر دو موتور نصب شد ، همانطور که در شکل 9 نشان داده شده است ، ما از دو قطعه میله کربنی با قطر 2 میلی متر برای اتصال شاسی و ساختار راه رفتن چپ/راست استفاده می کنیم. این در FIg.10 اتفاق می افتد. در کل ، ما از 3 قطعه میله کربن برای اتصال این موجودیت ها استفاده می کنیم. اما در این مرحله ، ما فقط دو مورد از این موارد را به هم وصل می کنیم ، زیرا ما باید میل لنگ را بچرخانیم و اتصال بین فلنج و میل لنگ را متناسب کنیم. اگر 3 قطعه میله کربن در جای خود قرار داشته باشند ، تنظیم موقعیت نسبی و اتصال آنها سخت تر خواهد بود. در نهایت ، ما سیستم مکانیکی مونتاژ شده نهایی را در شکل 11 داریم. گام بعدی ، بیایید روی قطعات الکترونیکی کار کنیم.

مرحله 3: اتصال برق

همه سیستم های الکترونیکی به منبع تغذیه نیاز دارند. ما می توانیم یک باتری 1 سلولی را در جایی مناسب قرار دهیم ، به عنوان مثال ، زیر برد مدار در شکل 1. قطبیت منبع تغذیه آنقدر حیاتی است که شایسته بحث و بررسی درباره آن است. شکل 2 اتصال باتری را برجسته می کند. در صفحه کنترل کننده ، قطبیت با "+" و "GND" مشخص شده است ، شکل 3 را ببینید. وقتی شارژ باتری تمام می شود ، از کابل USB برای شارژ مجدد باتری استفاده می شود ، شکل 4 را ببینید. LED که نشان می دهد "در حال شارژ مجدد است" هنگامی که باتری دوباره پر می شود به طور خودکار خاموش می شود. آخرین مرحله اتصال پریزهای موتور به اتصالات موتور در برد کنترل است. 3 اتصال موتور وجود دارد که در شکل 3 با شماره 16 برچسب گذاری شده اند. در شکل 5 ، موتور چپ به سمت چپ ترین کانکتور با برچسب PWM12 وصل می شود و موتور راست به کانکتور وسط متصل می شود. در حال حاضر ، چرخاندن یک مخزن (وسیله نقلیه رانندگی دیفرانسیل) به چپ به عنوان کاهش قدرت ورودی موتور متصل به پورت موتور PWM12 ، سخت کدگذاری شده است. بنابراین موتور متصل به پورت PWM12 باید پای چپ را حرکت دهد. بعداً تمام عملکرد مخلوط کردن را به تنظیمات کاربر تبدیل می کنم. همانطور که با تعویض کانکتور موتور ، یا جهت کانکتور موتور را معکوس می کنیم ، می توانیم مشکل را حل کنیم مانند حرکت Strandbeest به عقب هنگام فرمان حرکت به جلو ، چرخاندن جهت اشتباه ، به یاد داشته باشید که موتور DC در صورت سیم ورودی جهت چرخش خود را تغییر می دهد به ترتیب معکوس به قدرت کنترل متصل می شود.

مرحله 4: تنظیمات و عملکرد برنامه

ابتدا یک برنامه اندروید را از فروشگاه Google Play بارگیری می کنیم ، شکل 1 را ببینید. این برنامه دارای بسیاری از ویژگی های دیگر است که ما نمی توانیم در این دستورالعمل به آنها بپردازیم ، ما فقط بر موضوعات مرتبط مستقیم Strandbeest تمرکز می کنیم.

کنترل کننده سخت افزاری بلوتوث را روشن کنید ، در لیست دستگاه های کشف ظاهر می شود. کلیک طولانی ما را به ویژگی بارگیری روی هوا می برد تا بعداً "آموزش داده شود". قبل از کلیک و شروع به کنترل ، اجازه دهید برخی از تنظیمات را ابتدا با کلیک روی گوشه بالا سمت راست "تنظیمات" انجام دهیم. در شکل 2 ، در زیر نماد… پنهان شده است. شکل 3 چند دسته تنظیم را نشان می دهد. این تنظیمات ، که در برنامه پیکربندی شده اند ، از سه طریق قابل اجرا هستند: 1) برخی از تنظیمات فقط بر عملکرد برنامه تأثیر می گذارد ، مانند حساب برای دریافت فرمان کنترل قدرت هر موتور از فرمان فرمان و گاز. آنها در برنامه زندگی می کنند. در برخی از دستورالعمل های بعدی ، نشان خواهیم داد که چگونه آنها را با برنامه های پایتون/جاوا جایگزین می کنیم. 2) برخی از تنظیمات به عنوان بخشی از پروتکل کنترل در هوا به سخت افزار ارسال می شود ، مانند سوئیچ بین کنترل مستقیم (سروو دقیقا زاویه فرمان را می چرخاند) و پرواز با کنترل سیم (ماژول عملکرد کنترل کننده مستقل سروو را اداره می کند) با توجه به دستور کاربر و نگرش فعلی) 3) برخی تنظیمات در حافظه سخت افزاری به حافظه غیرفرار ارسال می شود. بنابراین سخت افزار هر بار که بدون پیکربندی روشن شود این تنظیمات را دنبال می کند. به عنوان مثال ، نام پخش بلوتوث دستگاه می تواند باشد. این نوع تنظیمات برای اعمال نیاز به یک چرخه قدرت دارند. اولین دسته ای که وارد آن می شویم "تنظیمات عمومی" در شکل 4 است. "عملکرد کنترل برنامه" در شکل 5 مشخص می کند که این برنامه چه نقشی را بازی می کند ، یک کنترل کننده برای دستگاه سخت افزاری از طریق اتصال بلوتوث مستقیم. پلی بر روی اینترانت/اینترنت برای کنترل از راه دور ؛ و غیره بعد ، صفحه "نوع HW" در شکل 6 به برنامه می گوید که با یک وسیله نقلیه دیفرانسیل کار می کنید ، بنابراین حالت "مخزن" باید انتخاب شود. ما در مجموع 6 خروجی PWM داریم. برای Strandbeest ، ما باید کانال 1 تا 4 را مطابق شکل 7 پیکربندی کنیم. هر کانال PWM در یکی از حالت های زیر عمل می کند: 1) سروو معمولی: سروو RC با سیگنال PWM 1 تا 2 میلی ثانیه کنترل می شود 2) سروو معکوس: کنترل کننده برای خروجی خود کنترل کاربر را معکوس می کند 3) چرخه عملکرد موتور DC: a DC موتور یا برخی از دستگاه های برقی قدرت ، می توانند در حالت چرخه کار کنند ، 0 is خاموش است ، 100 always همیشه روشن است. 4) چرخه وظیفه موتور DC معکوس: دوباره کنترل کننده کنترل کاربر را برای خروجی خود معکوس می کند از آنجا که ما از موتور DC استفاده می کنیم و جهت چرخش موتور را به دستور سیم کشی سخت افزار می پردازیم ، "چرخه وظیفه موتور DC" را برای کانال 1 تا انتخاب می کنیم. 4 ، شکل 8 را ببینید. ما همچنین باید 2 کانال PWM را در 1 H-bridge ادغام کنیم تا کنترل دو جهته فعال شود. این مرحله در شکل 9 نشان داده شده است. در حالت "2 کانال PWM به 1 H-Bridge" ، کانال 1 ، 3 و 5 برای کنترل هر دو کانال مرتبط استفاده می شود. این نیاز به بازنگری کنترل دریچه گاز ، کنترل بالا و پایین جوی استیک از کانال پیش فرض 2 به کانال 3 را نشان می دهد. این در تنظیمات شکل 10 به دست آمده است. همانطور که در شکل 11 نشان داده شده است ، هر کانال طوری پیکربندی شده است که یک منبع ورودی دلخواه داشته باشد.

یکنوع بازی شبیه لوتو ، اکنون ما حداقل پیکربندی مورد نیاز را تکمیل کرده ایم و می توانیم به صفحه ای که دستگاه بلوتوث قابل مشاهده را نشان می دهد ، بازگردیم و آن را متصل کنیم. در شکل 12 ، جوی استیک را امتحان کنید ، و ما می توانیم با این Strandbeest لذت ببریم. سعی کنید از برخی شیب ها بالا بروید ، تجزیه و تحلیل اصطکاک بین انواع مواد را به خاطر بسپارید و نگرش برآورد كننده پرواز را بخوانید ، كه در ردیف نشان داده شده با "RPY (درجه)" نشان داده شده است ، چهار مدخل در این ردیف عبارتند از: رول ، گام ، زاویه انحراف برآورد شده توسط ژیروسکوپ و شتاب سنج روی کشتی ؛ آخرین ورودی خروجی قطب نما با جبران شیب است.

کارهای آینده: در دستورالعمل های زیر ، ما به تدریج رابط برنامه نویسی آن را پوشش می دهیم ، زبان مورد علاقه خود Java یا Python را برای تعامل با Strandbeest انتخاب می کنیم و دیگر وضعیت strandbeest را از صفحه تلفن همراه نمی خوانیم. ما همچنین برنامه نویسی را در رایانه لینوکس نوع RaspberryPi برای موضوعات پیشرفته برنامه نویسی شروع می کنیم ، شکل آخر را ببینید. https://xiapeiqing.github.io/doc/kits/strandbeest/roboticKits_strandbeest/ برای قطعات مکانیکی چاپ سه بعدی و https://github.com/xiapeiqing/m2robots.git برای SDK و کد مثال اگر می خواهید بلافاصله شروع کنید به به من اطلاع دهید که زبان برنامه نویسی مورد نظر شما چیست ، اگر جاوا یا پایتون نیست ، می توانم نسخه جدیدی از SDK را اضافه کنم.

از هک کردن لذت ببرید و با دستورالعمل های زیر همراه باشید.