DIY Hexapod: 6 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

در این دستورالعمل گام به گام راهنمای ایجاد بلوتوث ، Hexapod کنترل از راه دور را به شما می دهم.

اول ، این یک شش ضلعی بزرگ است و برای جابجایی آن به 12 موتور سروو قوی (MG995) نیاز دارید و برای رسیدگی به این مقدار سیگنال PWM (برای کنترل هر موتور) ساده ترین راه برای انجام این کار استفاده از Arduino Mega 2560 است. لازم به ذکر است که از تجهیزات اضافی مانند چاپگرهای سه بعدی و دستگاه برش WaterFlow استفاده شده است. اکنون تمام مواد مورد استفاده و مراحل لازم برای ساخت یکی از این ربات ها را خواهید یافت.

مرحله 1: آنچه شما نیاز دارید

تجهیزات

دستگاه لحیم کاری ، دستگاه چاپ سه بعدی ، دستگاه برش جت آب.

مواد

• رشته چاپ سه بعدی PLA
• سیلیکون ،
• فولاد ساز
• پیچ M3X20
• پیچ M3X10
• آجیل M3
• واشر M3
• بلبرینگ 623zz
• نرم افزار CAD

اجزاء

• (12) موتورهای سروو MG995
• (2) باتری های 9 ولت
• (1) باتری 6 ولت ، 7 آمپر
• دوربین GoPro
• آردوینو MEGA
• آردوینو نانو
• (2) جوی استیک
• (2) ماژول بلوتوث HC-05
• (1) پتانسیومتر 10K

مرحله 2: مکانیک و طراحی قطعات مورد نیاز

طراحی مکانیکی

طراحی مکانیکی از تعداد سرو موتورهای مورد استفاده در هر پا شروع می شود. در این پروژه تصمیم گرفته شد که از 2 سرو در هر پا استفاده شود ، که به آن درجه آزادی بیشتری می بخشد و طبیعی بودن آن قابل توجه است. ذکر این نکته واضح است که در هر نوع مکانیسم ، ماشین یا روبات هر چه میزان آزادی بیشتری داشته باشید ، طبیعی بودن حرکات و اقدامات شما بیشتر می شود. در برنامه این پروژه ، الزامات و محدودیت ها ، 12 محرک برای استفاده وجود دارد ، 2 در هر پا. همانطور که گفته شد ، موتورهای سروو اجزای اصلی پاها خواهند بود ، فرض کنید آنها نقاطی هستند که مفاصل ربات را نشان می دهند. با استفاده از آن حرکات مختلف به دستگاه ایجاد می شود که با هم ، حرکت را برای راه رفتن شبیه سازی می کند. بر اساس ابعاد سرو موتورهای ذکر شده قبلاً ، پوسته ای طراحی شده است که این نوع محرک در آن نصب شده است. ابعاد این یک نقطه مرجع برای طراحی یک سیستم اتصال ، برای عناصر و اتصالات پشتیبانی کننده برای آنچه که پا را به طور کلی تشکیل می دهد ، ارائه می دهد. یکی از موتورهای سروو به صورت عمودی و دیگری به صورت افقی قرار دارد ، این عمدتاً به این دلیل است که محور آن در آن بچرخد و عنصری را که به آن پیچ خورده است بچرخاند و در نتیجه حرکت در x یا y را که برای راه رفتن ضروری است ایجاد کند. شش گوش هنگامی که به شکل ها و تصاویر نگاه می کنید ، می توانید نقاطی را ملاحظه کنید که روی پایه اصلی ، یعنی صفحات ربات ، مونتاژ شده اند. اگر به سرووموتور در حالت عمودی نگاه کنید ، می بینید که بین هر دو صفحه قرار دارد. یکی از آنها در قسمت بالا و دیگری در قسمت پایین پیچ خورده است. از آنجا ، اتصالات و میله ها پشتیبانی از سرووموتور دوم را در حالت افقی تسهیل می کنند ، که از آن 4 نوع مختلف اتصال دهنده به عنوان بخشی از پایه کار می کند. اینها اجازه حرکت مکانیکی را می دهند که باعث بلند شدن و حرکت این عنصر می شود. که شامل این دو میله است که بزرگترین جزء ساق را در خود نگه می دارد و بر روی آن تکیه می کند و تقریباً کل وزن ربات را بر جای می گذارد.

همانطور که قبلاً ذکر شد ، محدودیت هایی وجود دارد که طراحی شما را مشخص می کند. آنها می توانند انواع مختلفی داشته باشند ، اعم از مکانیکی ، اقتصادی یا هر منبع ضروری دیگر برای عملکرد دستگاه شما. این عناصر مکانیکی ؛ در این مورد سرو موتورها ابعاد ربات را تعیین کردند. به همین دلیل است که طرح پیشنهادی در این دفترچه راهنما دارای چنین ابعادی است ، زیرا آنها عمدتا از محرک ها و کنترل کننده انتخاب شده شروع می شوند ، که بعداً یک باتری بزرگ به آن اضافه شد.

مهم است که بگوییم طراحی مکانیکی آنطور که پیشنهاد شده برای تکرار تعریف نشده است. این امر حتی می تواند از طریق شبیه سازی تنش و خستگی عناصر اصلی ، میله ها و / یا اتصالات بهینه شود. با در نظر گرفتن روش تولید انتخاب شده ، تولید مواد افزودنی ، می توانید از طراحی ، شبیه سازی و چاپ جامداتی که بیشترین تناسب را با بارها و برنامه شما دارد ، حداکثر استفاده را ببرید. همیشه عناصر اصلی پشتیبانی ، بست ها و بلبرینگ ها را برای آنچه که نیاز دارید در نظر بگیرید. این با توجه به نقشی که آنها در مکانیسم بازی می کنند. بنابراین باید به ویژگی های این عناصر فکر کنید تا در ترکیب با سایر قطعات ساق ، مکان مناسب را داشته باشند.

مرحله 3: طراحی الکترونیک

2 PCB که برای ربات طراحی شده است.

1 صفحه اصلی است که در ربات نصب می شود و دومی برای وسایل الکترونیکی در کنترل از راه دور است. PCB با استفاده از نرم افزار Fritzing طراحی شد و سپس با استفاده از روتر CNC برای حک PCB ماشینکاری شد.

PCB اصلی شامل آردوینو مگا و همچنین ماژول بلوتوث است ، همه سرووها نیز به هم متصل هستند و از دو خط تغذیه که مستقیماً از باتری به 2 پایانه پیچ متصل می شوند ، استفاده می کنند.

PCB کنترل از راه دور دارای اجزای بیشتری است اما جمع و جورتر است ، با نصب آردوینو نانو ، به آن دو جوی استیک برای کنترل جهت و حرکت Hexapod متصل می شود ، یک دکمه با مقاومت مناسب 220 اهم ، یک پتانسیومتر برای تنظیم ارتفاع ربات و ماژول بلوتوث آن HC05. تمام برد از یک باتری 9 ولت تغذیه می کند و عناصر روی آن با استفاده از خروجی 5 ولت برد آردوینو تغذیه می شوند.

پس از طراحی ، PCB را می توان با ابزار مخصوص ماشینکاری CNC PCB تولید کرد و سپس می توانید تمام قطعات را در بردها نصب کنید.

مرحله 4: مرحله 4: مونتاژ

پس از در اختیار داشتن تمام قطعات چاپ شده ، پیچ ها و بلبرینگ ها و همچنین ابزارهای مونتاژ ربات ، می توانید با مونتاژ قطعات مربوطه شروع کنید ، با توجه به اینکه پایه های سروهای عمودی با یک صفحه بالا و یک صفحه پایین مونتاژ شده است. ، 6 عدد از این قطعات با سرو موتور در داخل آنها قرار دارد. اکنون کوپلینگ به محور سرو موتور حرکت می کند و قطعه به آن متصل می شود: "JuntaServos" که در همتای خود دارای بلبرینگ مناسب است تا چرخش بین هر دو قسمت را تسهیل کند. سپس آن را به سرو دوم ، سروو افقی و مجموعه میله های مربوطه متصل می کند که با 2 سگمنت دیگر ارتباط دارد و مستقیماً به نوک فولادی متصل می شود. هر دو با پیچ های مشخص شده پیچ شده اند. برای تکمیل پا ، نوک چاپ شده در PLA تحت فشار وارد می شود.

برای جمع آوری 6 پایه که ربات را پشتیبانی و فعال می کند ، این روش باید 6 بار تکرار شود. سرانجام؛ دوربین را در صفحه فوقانی قرار دهید و آن را به دلخواه کاربر تنظیم کنید.

مرحله 5: مرحله 5: کدگذاری

در این قسمت کمی نحوه عملکرد کد توضیح داده می شود. و قرار است به دو قسمت کد کنترل از راه دور و کد شش گوش تقسیم شود.

ابتدا کنترلر شما می خواهید مقادیر آنالوگ پتانسیومترها را در جوی استیک ها بخوانید ، توصیه می شود این مقادیر فیلتر شده و کافی باشند تا مقادیر را فقط در زمانی که این محدوده در محدوده تعیین شده در کد تغییر می کند ، بدست آورند. هنگامی که این اتفاق می افتد ، مقدار نوع آرایه کاراکتر با استفاده از عملکرد Arduino Serial.write از طریق bluetooth ارسال می شود تا نشان دهد که یکی از مقادیر این مورد را تغییر داده است تا بتواند هنگامی که ماژول بلوتوث دیگر آنها را دریافت کرد ، بتواند کاری انجام دهد.

اکنون کد Hexapod را می توان به 2 قسمت نیز تقسیم کرد.

قسمت اول جایی است که عملکردهایی که با توجه به پیامهای دریافتی توسط بلوتوث انجام می شود تعیین می شود و قسمت دیگر جایی است که برای ایجاد عملکردهای انجام شده توسط شش ضلعی ، مانند راه رفتن به جلو ، عقب ، چرخش ، دیگران انجام می شود کاری که می خواهید در کد انجام دهید این است که متغیرهای لازم را برای عملکرد ارتباط بلوتوث و عملکرد سرویس ها و حرکات آنها در هر پا مشخص کنید.

تابع Serial.readBytesUntil برای بدست آوردن کل آرایه کاراکترها استفاده می شود ، که 6 است ، همه دستورات دارای 6 نویسه هستند ، که این نکته بسیار مهمی است که باید در نظر گرفته شود. در انجمن های آردوینو می توانید منابع مربوط به نحوه انتخاب پارامترهای بهینه را پیدا کنید تا پیام به درستی دریافت شود. پس از به دست آوردن کل پیام ، آن را با تابع strcmp () مقایسه می کنند و مجموعه ای از توابع if که مقادیری را به یک متغیر اختصاص می دهند ، برای اختصاص عملکرد یک شش ضلعی در یک تابع سوئیچ استفاده می شود.

توابع اضافی وجود دارد ، که یکی از آنها هنگام دریافت فرمان "POTVAL" ارتفاع روبات را تغییر می دهد ، عملکرد دیگر ارتفاع نسبی هر پا و چرخش استاتیک آن را تغییر می دهد ، این با جوی استیک حاصل می شود و هنگامی که دکمه را فشار می دهید در کنترل ، فرمان "BOTTON" در کد شش ضلعی دریافت می شود و سرعت حرکت شش گوش را تغییر می دهد.

مرحله ششم: آزمایش

در ویدیوی زیر نحوه تکامل Hexapod در طول زمان نشان داده شده است و آزمایش و نتیجه نهایی را مشاهده می کنید.