Jasper the Arduino Hexapod: 8 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

تاریخ پروژه: نوامبر 2018

مرور کلی (JASPER)

شش پا ، سه سروو در هر پا ، 18 سیستم حرکت سروو که توسط Arduino Mega کنترل می شود. سرووها از طریق سپر حسگر Arduino Mega V2 متصل می شوند. ارتباط با Hexapod از طریق ماژول بلوتوث BT12 و صحبت با برنامه Android سفارشی. سیستم مجهز به باتری 2 18 18650 ، 3400 میلی آمپر ساعت و 2 24 2400 میلی آمپر باتری است که هر کدام با Velcro در زیر بدنه شش ضلعی نگه داشته شده اند. یک سوئیچ ضامن تغذیه برای هر دو سیستم Servo و Control همانطور که یک چراغ LED سبز در چراغ نشانگر روی سر شش گوش وجود دارد. دستورات به یک صفحه نمایش LCD 16x2 تکرار می شوند. تغذیه ویدئویی ، حلقه نور و اجتناب از مانع اولتراسونیک در سر قرار دارد.

توجه: من برای سلامت عقل استفاده از سروهای با کیفیت خوب را به شدت توصیه می کنم ، من با سروهای MG995 شروع کردم ، 20 مورد از آنها ، 11 مورد از آنها یا سوختند ، یا توانایی کار در مرکز را از دست دادند یا به سادگی کار خود را متوقف کردند.

www.youtube.com/embed/ejzGMVskKec

مرحله 1: تجهیزات

1. 20 سرو DS3218

2. 1x کیت پایه Hexapod

3. 1x Arduino Mega R3

4. 1x سپر سنسور Arduino Mega v2

5. نگهدارنده باتری 1 x 2 bay 18650

6. سوئیچ قدرت 2 x دو قطبی

7. چراغ LED سبز و مقاومت 220 ككومتر

8. بسته های باتری 2 x 6v 2800mAh با تثبیت Velcro

9. باتری 2 x 18650 x 3400mAh

10. ماژول سونار 1x HC-SR04

11. ماژول بلوتوث 1x BT12

12. 1 عدد برد توسعه Arduino V3 NodeMcu Lua WIFI ESP8266 12E IOT

13. 1 عدد محافظ دوربین ماژول Arducam Mini Module با لنز OV2640 2 مگاپیکسلی

14. حلقه نور 1 x Pixie Neon 16 LCD

15. صفحه نمایش LCD 1 x 16x2 خط با آداپتور IIC متصل شده.

16. پریز برق 1 x 5 ولت برای آردوینو مگا

17. 1 x 5v میکرو USB پلاگین برای ماژول NodeMcu.

18. ماژول مبدل 1 x DC به DC Buck

19. جعبه پلاستیکی سیاه و سفید 1 x 70mm x 120mm x 39mm (بدنه)

20. جعبه پلاستیکی 1 x 70mm x 50mm x 70mm (سر)

21. 4 40 40 میلی متر از پایه برنجی M3 به همراه 4 تکیه گاه لاستیکی

22. انواع کابل های جهنده مردانه به مرد ، لحیم ، پیچ و پیچ m3 و چسب حرارتی

حرکت پاها با استفاده از منطق سفارشی حرکت دوربین از طریق دو سروو مستقل که حرکت منصرف ، پایین ، چپ ، راست و مرکز را انجام می دهند. دوربین با اتصال WIFI کنترل می شود ، در نمای WebView در برنامه Android نمایش داده می شود.

مرحله 2: SERVOS

هر کدام حداکثر 180 درجه تا

حداقل حرکت 0 درجه

هر سروو با ترکیب سه عدد ، LegCFT مشخص شده است. جایی که C بدن (COXA) ، F ران (FEMUR) و T آرنج (TIBIA) است ، بنابراین 410 به پای چهارم و سرووی تیبیا اشاره می کند ، به طور مشابه 411 به پای چهارم و سرووی تیبیا اشاره می کند. ترتیب شماره گذاری از 100 تا 611 خواهد بود. هر پای سروو دارای پایه لاستیکی برای ضربه زدن به بالشتک و گرفتن بهتر است.

پایه 1: 100 ، 110 ، 111 جلو

پا 2: 200 ، 210 ، 211 پا 2-پا 1

پای 3: 300 ، 310 ، 311 پا 4-پا 3

پای 4: 400 ، 410 ، 411 پا 6-پا 5

پای 5: 500 ، 510 ، 511 عقب

پای 6: 600 ، 610 ، 611

موقعیت پیش فرض برای همه Coax Servos 90 درجه است.

موقعیت پیش فرض Femur Servos 90 درجه ، 45 درجه موقعیت استراحت است.

موقعیت پیش فرض Tibia Servos برای همه پاها 90 درجه است ، پاهای 1 ، 3 و 5 از 175 درجه به عنوان حالت استراحت استفاده می کنند و پاهای 2 ، 4 و 6 از 5 درجه استفاده می کنند.

گردن 1: 700 محدود به 75 تا 105 درجه برای حرکت بالا و پایین

گردن 2: 800 محدود به 45 تا 135 درجه برای حرکت چپ و راست

حرکت سرو به سه "نوشتن" قبل از تأخیر 10 میلی ثانیه ، قبل از صدور دستورات "نوشتن" دیگر محدود می شود. این به کاهش بار باتری ها کمک می کند.

مرحله 3: دستورات

A = Stop - در حالت پیش فرض بایستید.

B = جلو - پیاده_رو به جلو

C = معکوس - walk_backward

D = راست - turn_right

E = چپ - turn_left

F = حرکت سمت چپ - crab_left

G = حرکت سمت راست - crab_right

H = Reac_crouch (پاهای 1 و 2 حداکثر ، 3 و 4 پا در حالت خنثی ، پاهای 5 و 6 در حداقل موقعیت)

I = Front_crouch (پاهای 1 و 2 در حداقل موقعیت ، 3 و 4 پا در حالت خنثی ، پاهای 5 و 6 در حداکثر موقعیت)

J = دوربین محوری - مرکز (گردن 1 و گردن 2 در موقعیت میانی ، موقعیت پیش فرض)

K = دوربین سمت چپ - pan_left (گردن 1 ، موقعیت میانی ، کمترین موقعیت سروو گردن 2)

L = دوربین سمت راست - pan_right (گردن 1 ، موقعیت میانی ، حداکثر موقعیت سروو گردن 2)

M = دوربین بالا - pan_up (گردن 1 حداکثر موقعیت ، گردن 2 سروو موقعیت میانی)

N = دوربین پایین - pan_down (گردن 1 حداقل موقعیت ، گردن 2 سروو موقعیت میانی)

O = استراحت (Hexapod) روی ساپورت ها قرار دارد.

P = ایستادن - Hexapod تا موقعیت پیش فرض می ایستد.

س = چراغ خاموش

R = چراغ سبز روی حلقه نور Pixie Neon.

S = چراغ قرمز روی حلقه نوری Pixie Neon.

T = نور آبی روی حلقه نور Pixie Neon.

U = نور سفید روی حلقه نوری Pixie Neon.

V = پاهای جلویی تکان می دهند.

W = Sound Horn.

X = سر را از چپ به راست بکشید.

Y = پخش آهنگ.

مرحله 4: حرکت

موقعیت سرو کواکس طول محور بدن است بنابراین مستقیم 0 درجه و مستقیم پشت 180 درجه است. با این حال ، این Coax و سایر سروها به 45 تا 135 درجه محدود می شود.

حرکت ساق پا به جلو ، عقب ، چپ و راست همه با بلند کردن پا با استفاده از سرو Femur و Tibia شروع می شود ، سپس حرکت سروو بدن دنبال می شود ، و در نهایت پایین آوردن همان پا دوباره با استفاده از سرو Femur و Tibia به

جلو و عقب

برای حرکت به جلو یا عقب پاها به صورت جفت ، 1 و 2 ، 3 و 4 ، 5 و 6 عمل می کنند. حرکت رو به جلو ساده شامل حرکت پاهای 1 و 2 از موقعیت فعلی خود تا جایی که ممکن است به جلو است ، سپس پاهای 3 و 4 ، و در نهایت 5 و 6 پا همان عمل را تکرار می کنند. سپس هر شش سرو سرو Coax از این موقعیت رو به جلو به حالت اولیه خود باز می گردند. معکوس این فرایند برای حرکت به عقب استفاده می شود. به عنوان بخشی از فرایند حرکت رو به جلو ، واحد اولتراسونیک HC_SR04 موانع پیش رو را بررسی می کند و در صورت یافتن ، هگزاپود را به صورت تصادفی به چپ یا راست بچرخانید.

چپ و راست

برای حرکت جفت پای چپ یا راست با هم اما در جهت مخالف کار کنید. بنابراین ، به عنوان مثال برای چرخاندن پای راست 1 از موقعیت فعلی به موقعیت 135 درجه حرکت می کند در حالی که پای 2 به جلو به سمت موقعیت 45 درجه حرکت می کند. این برای جفت پا 3 و 4 و 5 و 6 پا تکرار می شود. در آن زمان سروهای Coax موقعیت اولیه خود را به موقعیت جدید خود باز می گردانند و بدین ترتیب بدن را به جهت حرکت می چرخانند ، یعنی. درست. این روند تا زمانی که چرخش مورد نیاز به سمت چپ کامل نشده است ادامه می یابد. برعکس این روند برای چرخاندن به چپ استفاده می شود ، بنابراین پای 1 از موقعیت فعلی خود به جلو به سمت موقعیت 45 درجه حرکت می کند ، در حالی که پای 2 به عقب به موقعیت 135 درجه حرکت می کند.

بایستید و استراحت کنید

در هر دو این مراحل از سرو Coax هیچ یک از پاها استفاده نمی شود ، بنابراین برای ایستادن سرو تیبیا ، برای همه پاها ، از موقعیت فعلی خود به حداکثر 45 درجه می رسد ، در حالی که برای استراحت این سروهای Femur به پایین ترین حالت خود حرکت می کنند. موقعیت ، 175 یا 5 درجه همین حرکت در مورد سروهای تیبیا که برای ایستادن به حداکثر 45 درجه و حداقل آنها یعنی I. برای استراحت 175 یا 5 درجه.

Crouch Forward و Crouch Backward

در اینجا دوباره فرایندها آینه های یکدیگر هستند. برای خم شدن جلو ، پاهای 1 و 2 در پایین ترین حالت خود قرار دارند ، در حالی که پاهای 5 و 6 در بالاترین موقعیت خود قرار دارند. در هر دو حالت پاهای 4 و 5 در حالت خنثی قرار می گیرند که مطابق با پاهای 1 و 2 و 5 و 6 است. برای خم شدن پاهای عقب 1 و 2 در بالاترین موقعیت خود و پاهای 5 و 6 در پایین ترین موقعیت خود قرار دارند.

مرحله 5: HEAD CAMERA/SONAR

سر از یک جعبه پلاستیکی مربع 38 میلی متر در 38 میلی متر در 38 میلی متر با یک درب قابل جدا شدن تشکیل شده است. جعبه/سر حرکت عمودی و افقی محدودی خواهد داشت. حرکت با استفاده از دو سروو انجام می شود ، یکی به بدن ربات متصل شده و دوم به بدنه سروو اول و بازوی آن به سر متصل شده است. 7.4 ولت که توسط دو باتری 18650 تامین می شود ، تغذیه کننده Arduino V3 NodeMcu Lua WIFI ESP8266 12E IOT DEVKIT ، متصل به یک سپر دوربین ماژول Arducam Mini با لنز OV2640 2 مگاپیکسل است. این ترتیب به ربات اجازه می دهد تا موانع را تشخیص داده و ویدئوهای زنده را از طریق Wi-Fi روی صفحه پخش کند. سونار با استفاده از HC-SR04 و اطلاعات احتمالی مدیریت نور به Arduino Mega برمی گردد.

از Dmainmun برای مقاله Arducam Instructables تشکر می کنم ، که در درک اولیه من در مورد نحوه استفاده از Arducam برای پخش ویدئو کمک شایانی کرد.

باتری

تصمیم گرفته شد از دو بسته باتری ، یکی برای قطعات هد و برد آردوینو مگا ، و یک بسته دوم برای تغذیه تمام سرویس ها استفاده شود. بسته اول شامل 2 باتری 18650 1800 میلی آمپر ساعتی با ظرفیت 7.4 ولت بود. بسته دوم شامل 2 باتری 6 6 6 ولت 2800 میلی آمپر ساعتی بود که به طور موازی به هم متصل شده بودند ، بنابراین یک منبع تغذیه 6.4 ولت اما افزایش ظرفیت 5600 میلی آمپر ساعتی را به قسمت زیرین شش ضلعی با استفاده از نوارهای Velcro متصل کرده بود.

مرحله 6: حرکت پا

بازوها می توانند به صورت جفت یا تک کار کنند. هر بازو از مفصل بدن به نام Coax با حرکت 45 تا 135 درجه ، یک مفصل ران به نام Femur ، با حرکت 45 تا 135 درجه و در نهایت یک مفصل آرنج به نام تیبیا ، یا افکتور انتهایی ، با حرکت 45 تا 135 درجه تشکیل شده است. به نرم افزار سفارشی برای ارائه حرکت پاها نوشته شده است.

انواع حرکت پا:

برای Coax ، 45 درجه از سر به عقب ، 90 درجه حالت خنثی و 135 درجه رو به جلو است.

برای Femur ، 45 درجه بیشترین موقعیت از سطح زمین ، 90 درجه موقعیت خنثی و 135 درجه پایین ترین موقعیت از سطح زمین است.

در مورد استخوان درشت نی ، 45 درجه دورترین موقعیت از بدن ، 90 درجه موقعیت خنثی و 135 درجه نزدیکترین موقعیت به بدن است.

فرض کنید همه سروها در حالت خنثی ، 90 درجه قرار دارند.

جلو: پای 1 و 2 ، بالا بردن استخوان ران تا 135 درجه ، کواکس تا 45 درجه ، استخوان درشت نی به 45 درجه از بدن دورتر می شود ، استخوان ران تا 45 درجه کاهش می یابد. این برای جفت پا 3 و 4 و جفت پا 5 و 6 تکرار می شود. همه 6 سرو سرو Coax از 45 درجه به عقب به 90 درجه ، موقعیت خنثی حرکت می کند ، هر 6 سروو استخوان ران از 45 درجه تا 90 درجه ، موقعیت خنثی حرکت می کند. در نهایت ، همه سروهای تیبیا از 45 درجه به 90 درجه در موقعیت خنثی حرکت می کنند.

عکس معکوس: شروع با پاهای 5 و 6 ، سپس 3 و 4 ، و در نهایت پاهای 1 و 2 ، در غیر این صورت حرکت برای Coax ، Femur و Tibia یکسان است.

چپ: پاهای 1 ، 3 و 5 در جهت معکوس حرکت می کنند ، در حالی که پاهای 2 ، 4 و 6 در جهت جلو حرکت می کنند. هر دو حرکت رو به جلو و معکوس با حرکت استاندارد جلو و عقب مطابقت دارد. برای تکمیل چرخش هر شش سرو کوکس ، 45 درجه حرکت کنید که بدن را می چرخاند.

راست: پاهای 2 ، 4 و 6 در جهت معکوس حرکت می کنند ، در حالی که پاهای 1 ، 3 و 5 در جهت جلو حرکت می کنند. هر دو حرکت رو به جلو و معکوس با حرکت استاندارد جلو و عقب مطابقت دارد. حرکت کواکس مشابه بالا است اما در جهت معکوس است.

استراحت: همه سروهای فاعل و کواکس در حالت خنثی ، همه سروهای تیبیا در پایین ترین حالت 45 درجه ، به طور م bothثر هر دو پای جلو ، وسط و عقب را خم می کنند.

دراز بکشید ، جلو بایستید: پاهای 1 و 2 در بالاترین موقعیت ، پاهای 3 و 4 در حالت خنثی و پاهای 5 و 6 در پایین ترین موقعیت.

عقب بایستید ، جلو خم شوید: پاها 1 و در پایین ترین حالت ، پاهای 3 و 4 در حالت خنثی و پاهای 5 و 6 در بالاترین موقعیت.

خرچنگ سمت چپ: پاهای 1 و 5 بلند شده و به سمت بیرون به سمت چپ کشیده می شوند ، در همان زمان پاهای 2 و 6 بالا می روند و زیر بدن منقبض می شوند. با هر چهار این پاها روی زمین ، همه تیبیاها به حالت خنثی خود برمی گردند. در نهایت پاهای 3 و 4 همین روند را تکرار می کنند.

خرچنگ راست: پاهای 2 و 6 به سمت بالا بلند شده و به سمت بیرون کشیده می شوند ، در همان زمان پاهای 1 و 5 بالا می روند و زیر بدن منقبض می شوند. با هر چهار این پاها روی زمین ، همه تیبیاها به حالت خنثی خود برمی گردند. در نهایت پاهای 3 و 4 همین روند را تکرار می کنند.

حرکت سر چپ: گردن 1 سروو 45 درجه. هر دو سروو به حالت خنثی 90 برمی گردند.

حرکت سر راست: گردن 1 سروو 135 درجه

حرکت سر به بالا: گردن 2 سروو 45 درجه

حرکت سر پایین: گردن 2 سروو 135 درجه

حرکت سر سر: گردن 2 از 45 تا 135 درجه حرکت می کند

سرووس

پس از آزمایش اولیه سروهای MG995 و MG996 که همه آنها تعویض شده اند. هر 20 سروو با سرو 20 کیلویی DS32228 جایگزین شد که باعث افزایش مرکزدهی و افزایش ظرفیت بار شد.

مهم است که هر سروو را با استفاده از یک برنامه آزمایشی مناسب کاملاً آزمایش کنید. من برنامه نمونه ساده "رفت و برگشت" را به طور خاص برای 0 ، 90 و 180 موقعیت تغییر دادم ، این روال آزمایشی حداقل 5 دقیقه برای هر سروو اجرا شد و سپس یک روز بعد تکرار شد.

توجه: استفاده از برد استاندارد Arduino Uno که از کابل USB تغذیه می کند ممکن است ولتاژ کافی برای اجرای سرویس های خاص را تأمین نکند. من دریافتم که سروو 4.85 ولت دریافت شده از Uno باعث ایجاد رفتار نامنظم با سروهای DS3218 شده و افزایش این ولتاژ به 5.05v این مشکل را برطرف کرده است. بنابراین ، تصمیم گرفتم سرووها را در 6 ولت اجرا کنم. در پایان متوجه شدم که ولتاژ 6.4 ولت ضروری است زیرا 6 ولت باعث رفتار نامنظم سروها می شود.

مرحله 7: ساخت و ساز

LEGS

با تخمگذار قطعات کیت Hexapod شروع کرد. همه شاخ های دایره ای سروو نیاز به بزرگ شدن سوراخ حصیری در دو انتهای استخوان ران و تمام سوراخ های Coax دارند. هر شاخ سروو با چهار پیچ و پنجمین پیچ از طریق مرکز سر سرو به Coax و Femur مربوطه متصل شد. همه بدنه های سروو با استفاده از چهار پیچ و مهره به هم متصل شده اند. سرور سرو Coax ، برای هر یک از شش پایه ، یاتاقان را با استفاده از یک پیچ و مهره به قسمت پایینی نصب وصل کرده بود. هر سرور سرو Coax ، با استفاده از چهار پیچ و مهره ، به سرو سرو Femur متصل شد و این پایه 90 درجه چرخانده شد. سر سرو Femur به یک سر بازوی Femur و انتهای دیگر Femur به سر سرو تیبیا متصل شد. شش سروو تیبیا با چهار پیچ و مهره به بالای شش پا متصل شده بود. هر قسمت جلوی پا با یک چکمه لاستیکی نرم پوشانده شد تا چسبندگی بیشتری را ایجاد کند. مشخص شد که شاخ سرو ارائه شده بسیار بزرگتر از آن است که بتواند در اتصالات Coax ، Femur و Tibia ثابت شود ، بنابراین تمام سوراخهای مرکز به 9 میلی متر افزایش یافته است. من از "Toglefritz" برای دستور Capers II خود در مورد عناصر ساختاری کیت Hexapod تشکر می کنم. با این حال ، من از ساخت و ساز در یک منطقه یعنی اتصال شاخ های سروو به هر دو انتهای استخوان ران خارج شدم. تصمیم گرفتم سوراخ مرکزی Femur را بزرگ کنم تا مرکز شاخ سرو از آن عبور کند و بدین ترتیب استحکام بیشتری به شاخ سرو می رساند زیرا به سروو نزدیکتر است و این دو مفصل حداکثر گشتاور را تجربه می کنند. هر شاخ سروو با استفاده از دو پیچ خودکار M2.2 به Femur متصل شد ، انتهای این پیچ ها برداشته شده و صاف قرار گرفته اند. تمام پیچ های M3 محکم بسته شده بودند.

بدن

بدنه از دو صفحه هر کدام با شش سوراخ تشکیل شده است که هر سوراخ برای اتصال شاخ سرو سرو Coax استفاده می شود. دو باتری 6 ولت 2800 میلی آمپر ساعتی با استفاده از Velcro به قسمت زیر صفحه پایین متصل شده است. چهار پایه M3 که درست از قسمت پایین نگهدارنده باتری امتداد یافته بودند ، هر کدام دارای یک صندلی لاستیکی نرم بودند که به قسمت پایین کشیده شده بود ، این یک پایه پایدار است که Hexapod می تواند روی آن استراحت کند. قسمت بالای صفحه پایینی دارای آردوینو مگا و سپر سنسور آن با استفاده از چهار پایه 5 میلی متری است. در بالای صفحه پایینی پایه 4 * M3 به ارتفاع 6 سانتی متر وصل شده بود ، اینها Arduino Mega را احاطه کرده و از صفحه بالایی پشتیبانی می کردند. صفحه بالایی یک جعبه 120mm x 70mm x 30mm به آن متصل شده بود ، این اولین سرویس سرو گردن و صفحه LCD را در خود جای می دهد. دومین قسمت نگهدارنده باتری 2 * 18650 * 2 در قسمت زیر صفحه بالای صفحه به قسمت پشتی برد آردوینو مگا و رو به جلوی هگزاپود متصل شده بود.

صفحه بالایی دارای شش شاخ سروو است که هر کدام با چهار پیچ M2.2 متصل شده اند. بالای صفحه یک جعبه 70 میلی متر در 120 میلی متر در 30 میلی متر نصب شده است که در آن یک نگهدارنده باتری 2 لبه 18650 ، سوئیچ دو قطبی ، LED سبز و یک صفحه نمایش LCD 16 * 2 IC2 نصب شده است. علاوه بر این ، سروو گردن اول نیز نصب شده است ، برق و کابل سرو سرو گردن دوم از سوراخی عبور می کنند تا سروو دوم و ماژول Arduino V3 NodeMcu را تغذیه کنند. یک کابل داده دیگر از بالای جعبه عبور می کند و ماژول اولتراسونیک HC-SR04 را تغذیه می کند ، که دوباره در سر قرار دارد. دومین کابل داده و برق نیز برای تغذیه حلقه led pixie به سر منتقل شده است.

دو کابل سروو داده و کابل داده HC-SR04 از طریق صفحه فوقانی تغذیه می شوند در حالی که ماژول بلوتوث با استفاده از یک پد نئون و چسب داغ به قسمت زیر صفحه وصل شده است. مدیریت کابل 18 کابل سروو داده باقی مانده باید قبل از هرگونه تلاش برای ثابت کردن صفحه بالا به صفحه پایینی با استفاده از 4 پیچ M3 که در پایه های 4 M M3 که به صفحه پایین متصل شده اند ، قرار گیرد. به عنوان بخشی از فرآیند چسباندن صفحه فوقانی بالا ، هر شش سرو کواکس نیز باید در موقعیت صحیح خود قرار داده شوند و بلبرینگ در سوراخ صفحه پایینی نصب شده و سر سرو در شاخ صفحه بالای صفحه قرار گیرد. پس از نصب ، قسمت های بالای شش سرو کوکس با 6 پیچ M3 محکم می شوند. با توجه به موقعیت شاخ های سرو برای شش سرو کواکس ، پایه های 4 * M3 نیاز به ارتفاع 2 میلی متر دارند ، به طوری که یاتاقان های سرو کواکس به درستی در صفحه پایین نشسته اند.

سر

سر از دو سرو در فاصله 90 درجه به یکدیگر تشکیل شده است ، یکی در جعبه متصل به صفحه بالا قرار دارد و دیگری در قسمت اول از طریق شاخ سروو با استفاده از بخش U شکل بشقاب برنجی متصل می شود. شاخ سروو دوم به یک براکت برنجی L شکل متصل شده است که خود به یک جعبه 70 میلی متر در 70 میلی متر در 50 میلی متر با دو پیچ و مهره متصل شده است. این جعبه سر را تشکیل می دهد که در داخل آن دوربین Ardcam ، ماژول اولتراسونیک HC-SR04 و ماژول Arduino V3 NodeMcu و LED قدرت نصب شده است. هر دو ماژول اولتراسونیک هدهای دریافت کننده و گیرنده را مانند لنز دوربین از جلوی جعبه بیرون زده اند. دور لنز در بیرون جعبه یک حلقه 16 پیکسلی Nero LCD قرار دارد. LED تغذیه NodeMcu از طریق سوراخی در صفحه پشت سر ، کابل برق ، کابل داده ماژول اولتراسونیک و کابل های برق داده نئون پیکسی از طریق سوراخی بین صفحه پشتی و صفحه سر وارد می شود.

الکترونیک

نمودارهای زیر Fritzing قطعات الکترونیکی بدن و سر را نشان می دهد. خطوط VCC و GRD برای 20 سروو نشان داده نمی شود تا به وضوح نمودار کمک کند. ماژول بلوتوث ، از طریق برنامه Android ، حرکت Hexapod از جمله سروهای گردن آن را کنترل می کند. ماژول Arduino NodeMcu مبتنی بر WIFI ماژول دوربین Arducam را کنترل می کند. همه سرووها از طریق یک بلوک واحد شامل خطوط VCC ، GRD و سیگنال به سپر حسگر آردوینو متصل می شوند. برای اتصال بلوتوث BT12 ، HC-SR04 و LCD IC2 از کابل های بلوز استاندارد 20 سانتی متری DuPont استفاده می شود.

کالیبراسیون پا

این یکی از سخت ترین زمینه های آماده سازی قبل از کار بر روی حرکت Hexapod است. ایده اولیه این است که تمام پایه ها را به صورت زیر تنظیم کنید ، Coax servos 90 درجه ، Femur servos را به 90 درجه و Tibia servos را 90 قرار دهید و وضعیت پای فیزیکی 105 درجه برای پاهای 2 ، 4 و 6 و 75 درجه تنظیم شود. برای پایه های 1 ، 3 و 5. Hexapod روی سطحی هموار قرار گرفته بود که روی چهار پایه در زیر محفظه باتری قرار داشت. این پاها در نقاط مساوی بین هر پا و در فاصله مساوی از بدن قرار دارند. همه این موقعیت ها در سطح مشخص شده اند. در حین ساخت پاها ، نقطه وسط هر سروو پیدا شد ، این باید موقعیت 90 درجه سروو باشد. این موقعیت پیش فرض 90 درجه با همه سرویس ها استفاده می شود.

سروهای Coax 2 و 5 داخلی با یکدیگر موازی هستند ، این برای سروهای 1 و 6 و 3 و 4 صادق است. همه سروهای Femur و Coax در مرحله ساخت با هم در 90 درجه به یکدیگر ثابت می شوند. همه سروهای Femur دارای بازوی Femur با زاویه 90 درجه به آنها متصل شده اند. همه سروهای تیبیا در 90 درجه به تیبیا متصل می شوند. سرووهای 2 ، 4 و 6 استخوان درشت نی در دمای 105 درجه به بازوی فمور متصل می شوند ، در حالی که سرووهای تیبیا 1 ، 3 و 5 در 75 درجه به بازوی استخوان ران متصل می شوند.

توجه به این نکته ضروری است که هنگام آزمایش ، همه سروها باید از نظر دما کنترل شوند ، سروو داغ به این معنی است که سروو بسیار سخت کار می کند و ممکن است خراب شود ، اکثر سروها در تماس با آنها گرم خواهند بود.

کالیبراسیون اولیه این است که Hexapod را از حالت استراحت پس از روشن شدن به وضعیت ایستاده منتقل کنید که هم ثابت ، هم پایدار و هم سطح باشد و از همه مهمتر هیچ یک از سروها بیش از حد گرم نمی شوند. به منظور حفظ موقعیت ثابت ، لازم است برای هر سروو با تأخیر کمتر از 20 میلی ثانیه ، 10 میلی ثانیه استفاده شود. همه سرووها فقط می توانند از 0 تا 180 درجه و از 180 درجه عقب به 0 حرکت کنند ، بنابراین برای همه سروهای فمور 0 و 180 درجه عمودی و 90 درجه افقی است.

قبل از اتصال هر سروو ، یک نوشته اولیه برای هر یک از سروهای قبلاً تعریف شده ارسال می شود و زاویه استراحت فعلی آن را فراهم می کند ، یعنی. موقعیت فعلی سروو در حال استراحت است. این مقدار برای همه سروهای Coax 90 درجه ، برای سروهای Femur و Tibia 1 ، 3 و 5 و 55 درجه برای Femur و Tibia servos 2 ، 4 و 6 بود.

توجه به این نکته ضروری است که در شروع جلسه کالیبراسیون همیشه باید باتری ها به طور کامل شارژ شوند.

Hexapod همیشه از حالت استراحت شروع می شود ، کل بدن توسط چهار پا پشتیبانی می شود. از این موقعیت همه سروهای فمور و تیبیا از موقعیت اولیه تا حالت ایستاده دوچرخه سواری می شوند ، که در آن زمان همه سروها در 90 درجه قرار دارند. برای تکمیل وضعیت ایستاده فرمان "ایستادن" صادر می شود ، این فرمان نیاز دارد که همه پاها در دو ست سه حرکت پا ، 1 ، 5 و 4 و 2 ، 6 و 3 بالا و بالا بیایند.

مرحله 8: نرم افزار

این نرم افزار از سه قسمت تشکیل شده است ، قسمت اول کد Arduino است که روی Arduino Mega اجرا می شود ، قسمت دوم کد Arduino است که روی ماژول NodeMcu در سر اجرا می شود. ارتباطات از طریق واحد بلوتوث BT12 انجام می شود که فرمان هایی را از رایانه لوحی Android دریافت می کند ، یعنی Samsung Tab 2 ، که از برنامه سفارشی ساخته شده توسط Android Studio استفاده می کند. این برنامه است که دستورات را به Hexapod ارسال می کند. همین برنامه همچنین از طریق ماژول NodeMcu از طریق WIFI داخلی خود ویدئو زنده دریافت می کند.

کد آندروید

کد سفارشی Android ، که با استفاده از Android Studio توسعه یافته است ، بستری را فراهم می کند که برنامه دو صفحه ای بر روی آن اجرا می شود. این برنامه دارای دو صفحه است ، صفحه اصلی به کاربر اجازه می دهد تا دستوراتی را به Hexapod صادر کرده و خوراک ویدئویی را که از سر hexapod آمده است مشاهده کند. صفحه دوم ، که از طریق دکمه WIFI قابل دسترسی است ، به کاربر اجازه می دهد ابتدا به بلوتوث شش ضلعی و در مرحله دوم به نقطه داغ WIFI متصل شود که توسط کارت NodeMCU Arduino در سر شش گوش ایجاد می شود. این برنامه دستورات تک حرفی را از طریق سریال 9600 Baud از تبلت از طریق بلوتوث تعبیه شده به بلوتوث BT12 متصل به شش گوش ارسال می کند.

کد ARDUINO

توسعه کد با توسعه یک برنامه آزمایشی آغاز شد که برای آزمایش عملکردهای اصلی Hexapod ، سر و بدن آن طراحی شده بود. از آنجا که سر و عملکرد آن کاملاً جدا از بدن است ، توسعه نرم افزار آن به موازات کد عملکرد بدن مورد آزمایش قرار گرفت. کد عملیات سر تا حد زیادی بر اساس توسعه قبلی با گنجاندن حرکت سروو بود. این کد شامل عملکرد یک صفحه نمایش LCD 16x2 ، ماژول اولتراسونیک HC-SR04 و یک حلقه نور LED 16 بود. توسعه کد بیشتر برای دسترسی WIFI به ویدئوی زنده از سر مورد نیاز بود.

کد عملکرد بدن در ابتدا برای ارائه اتصال اولیه سروو و موقعیت اولیه در حالت استراحت ایجاد شد. از این موقعیت ، Hexapod برنامه ریزی شده بود که به سادگی بایستد. سپس توسعه با حرکتهای اضافی Hexapod و ترکیب بخشهای کد سر و بدن با ارتباطات سریالی با برنامه Android انجام شد.

کد سروو تست امکان توسعه حرکات پا و بدن را فراهم می آورد ، یعنی:

1. InitLeg - اجازه می دهد تا وضعیت پا در حالت استراحت ، وضعیت پا ایستاده ، موقعیت اولیه خرچنگ برای راه رفتن چپ یا راست ، موقعیت اولیه پا برای راه رفتن به جلو یا عقب باشد.

2. موج - به پاهای جلویی اجازه می دهد چهار بار تکان بخورند ، قبل از بازگشت به حالت ایستاده.

3. TurnLeg- به Hexapod اجازه می دهد به چپ یا راست بپیچد.

4. MoveLeg- به Hexapod اجازه می دهد به جلو یا عقب راه برود.

5. CrouchLeg- به Hexapod اجازه می دهد یا روی پاهای جلویی خود به جلو خم شود یا به عقب روی پاهای عقب خود.

حرکت پا بر اساس کار دو جفت پا است ، بنابراین پاهای 1 و 2 ، 3 و 4 ، 5 و 6 به صورت جفت عمل می کنند. حرکت شامل دو حرکت اساسی است ، حرکت به جلو و عقب و فشار به عقب. به منظور راه رفتن به عقب این دو حرکت برعکس است ، بنابراین برای مثال راه رفتن به جلو ، پاهای 1 و 2 می کشند ، در حالی که پاهای 5 و 6 فشار می دهند ، پاهای 3 و 4 ثبات را ایجاد می کنند. راه رفتن خرچنگ به سادگی همان اقدامات مشابه است اما در 90 درجه بدن تنظیم شده است ، در این مورد پاهای 3 و 4 نیز به همان شیوه ای که سایر پاها حرکت می کنند حرکت می کنند. هنگام راه رفتن جفت های پا به طور متناوب حرکت می کنند ، اما در حالی که پا های راه رفتن خرچنگ 1 و 5 به صورت یک جفت عمل می کنند در حالی که پای 3 روی گام های متناوب به پاهای 1 و 5 کار می کند.

توصیف عملکردی جنبش برای هر یک از توابع اصلی حرکت که هر یک از آنها شامل عناصر حرکتی است که در یک دنباله مجموعه گردآوری شده و عمل می کنند ، دنبال می شود.

استراحت: با شروع از حالت ایستاده همه سروهای فمور به سمت بالا حرکت می کنند تا بدن را روی چهار تکیه گاه پایین بیاورند. در همان زمان همه سروهای تیبیا همه به سمت داخل حرکت می کنند.

ایستادن: با شروع از حالت استراحت همه سروهای تیبیا به بیرون حرکت می کنند ، وقتی این کار کامل شد همه سروهای استخوان ران به موقعیت 90 درجه منتقل می شوند ، در نهایت همه سرووهای تیبیا به طور همزمان به موقعیت 90 درجه منتقل می شوند.

چرخش به چپ: پاهای 1 ، 3 و 5 از سر تا 45 درجه به عقب عقب می روند ، در همان زمان پاهای 2 ، 4 و 6 به سمت سر به جلو حرکت می کنند. پس از اتمام حرکت همه سروهای Coax از موقعیت فعلی خود به حالت استاندارد 90 درجه ، این حرکت بر خلاف جهت عقربه های ساعت با بدن انجام می شود.

راست چرخش: پاهای 1 ، 3 و 5 تا 45 درجه به سمت سر حرکت می کنند ، در همان زمان پاهای 2 ، 4 و 6 از سر به سمت عقب عقب می روند. پس از اتمام حرکت همه سروهای Coax از موقعیت فعلی خود به حالت استاندارد 90 درجه ، این حرکت در جهت عقربه های ساعت به سمت بدن انجام می شود.

CROUCH FORWARD: پاهای 1 و 2 را با استفاده از سروهای Femur و Tibia پایین بیاورید ، در حالی که پاهای 5 و 6 با استفاده از سرو Femur و Tibia بلند می شوند ، پاهای 3 و 4 در حالت استاندارد باقی می مانند.

CROUCH BACKWARD: پاهای 1 و 2 با استفاده از سروهای Femur و Tibia بالا می روند ، در حالی که پاهای 5 و 6 با استفاده از سرو Femur و Tibia پایین می آیند ، پاهای 3 و 4 در حالت استاندارد باقی می مانند.

WAVING: این روال فقط از پاهای 1 و 2 استفاده می کند. سروهای Coax در یک قوس 50 درجه حرکت می کنند ، در حالی که Femur و Tibia نیز در یک قوس 50 درجه حرکت می کنند. پاهای 3 و 4 تا 20 درجه به سمت سر حرکت می کنند ، این باعث ایجاد یک پلت فرم پایدارتر می شود.

پیاده روی جلو: پاهای 1 و 6 ، 2 و 5 و 3 و 4 باید با هم کار کنند. بنابراین در حالی که پای 1 بدن را می کشد ، پای 6 باید بدن را هل دهد ، به محض کامل شدن این عمل ، پاهای 2 و 5 باید همان عمل را انجام دهند ، در حالی که هر یک از این چرخه های عمل در حال وقوع است پاهای 3 و 4 باید خود را انجام دهند روال رو به جلو حرکت کنید

عملکردهای اولیه ماژول پای آزمایشی اجازه طراحی برای هر یک از سه حرکت پا را می دهد. سه حرکت پا لازم است زیرا پاهای مخالف به سادگی حرکات معکوس را انجام می دهند. یک ماژول پایه ترکیبی جدید 1 ، 3 و 6 توسعه داده شد ، آزمایش شد و برای یک ماژول پا معکوس دوم ، 4 و 5 پا کپی شد. آزمایش حرکات پا شش گوش با قرار دادن شش گوش بر روی یک بلوک بلند شده انجام شد تا به پاها اجازه حرکت کامل بدون لمس زمین داده شود. اندازه گیری ها در حالی که پاها در حال حرکت هستند انجام شد و مشخص شد که همه پاها به صورت افقی با فاصله 80 میلی متر حرکت می کنند در حالی که در همان زمان در پایین ترین نقطه خود 10 میلی متر از زمین باقی مانده اند. این بدان معناست که Hexapod در حین حرکت به سادگی از پهلو به پهلو تکان می خورد و همه پاها در هنگام حرکت دارای نیروی کششی برابر هستند.

راه رفتن معکوس:

راه رفتن خرچنگ به چپ: حرکت اولیه با پاهای 1 ، 2 ، 5 و 6 شروع می شود که همه آنها 45 درجه به سمت جهت حرکت می چرخند. این همه پاها را در راستای جهت حرکت قرار می دهد ، پاهای 3 و 4 از قبل در جهت صحیح قرار دارند. استخوان ران و درشت نی هر پا در حالت پیش فرض 90 درجه شروع می شود. این راه رفتن شامل دو مجموعه سه پا است که روی گام های متناوب کار می کنند ، پاهای 1 ، 5 و 4 و پاهای 3 ، 2 و 6. هر مجموعه از سه پا با کشیدن با پاهای جلویی ، یعنی 1 و 5 و فشار دادن با پای 4 ، این حرکت معکوس می شود بنابراین پای 3 می کشد در حالی که پاهای 2 و 6 فشار می آورند ، هیچ یک از سروهای Coax در طول این حرکت هیچ کاری انجام نمی دهند. هر ست سه پا با حرکت اولین ست ، مجموعه ثابت دیگر را بلند می کند.

راه رفتن خرچنگ:

توجه: سر در جهت حرکت خرچنگ به چپ یا راست بپیچد. این اجازه می دهد تا از تشخیص فراصوت HC-SR04 در هنگام راه رفتن استفاده شود.

تنظیم پا: برای اینکه هگزاپود در حالت ایستاده قرار گیرد لازم است همه پاها با یک ارتفاع بایستند. با قرار دادن Hexapod بر روی بلوک ها و سپس با استفاده از روال ایستاده و استراحت ، می توان فاصله از سطح هر عامل نهایی را اندازه گیری کرد. من چکمه های لاستیکی را به هر یک از افکت های انتهایی اضافه کردم تا ابتدا چسبندگی را افزایش دهد ، اما همچنین اجازه می دهد تا مقدار کمی از طول پا را تنظیم کنید ، با هدف 5 میلی متر یا کمتر بین تمام پاها. تنظیم هر سروو بر روی 90 درجه آسان بود ، اما اتصال هر شاخ سرو به هر دو انتهای استخوان ران می تواند مشکلاتی را ایجاد کند زیرا تفاوتهای بسیار کوچک در زاویه های چرخشی خارهای داخلی باعث می شود ارتفاع ساق ها 20 میلی متر متفاوت باشد. تغییر پیچ ها به سوراخ های ثابت مختلف در شاخ های سروو ، این اختلاف ارتفاع 20 میلی متری را اصلاح کرد. من مصمم بودم که این مشکل را با استفاده از این روش برطرف کنم تا اینکه مجبور به جبران این تفاوت های قد با استفاده از نرم افزار شوم.