عنکبوت مقوایی (چهارپایه DIY): 13 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

سلام مجدد و به پروژه جدید من خوش آمدید.

در این دستورالعمل سعی شده است یک چهارپا ساده ساخته شده از مواد برای همه در دسترس باشد. من می دانم که برای به دست آوردن یک محصول نهایی زیبا ، شما نیاز به یک چاپگر سه بعدی و شاید یک CNC دارید ، اما همه این دستگاه های شیک را ندارند ، بنابراین من سعی کردم نشان دهم که با مواد ساده شما هنوز می توانید چیزهای زیبایی بسازید.

بنابراین همانطور که قبلاً ذکر شد ، ما سعی خواهیم کرد یک Quadruped بسازیم. قاب چهارپا به سادگی از کارتن راه راه ساخته می شود که شامل قاب ، استخوان ران و درشت نی هر یک از چهار پا می شود.

مرحله 1: چرا چهارپا و چگونه کار می کند؟

باید بگویم که ربات ها سرگرم کننده و جالب هستند. من قبلاً هرگز یک ربات پا ایجاد نکرده ام ، بنابراین فکر کردم که باید آن را امتحان کنم.

من تصمیم گرفتم ابتدا یک چهارپا بسازم زیرا سروهای کافی برای شش ضلعی نداشتم. من تصور می کنم اگر بتوانید چهارپایی بسازید ، ساختن شش ضلعی فقط یک گام به جلو خواهد بود. از آنجا که این اولین پروژه من از این نوع است ، من دقیقاً نمی دانستم چه چیزی باید انتظار داشته باشد ، بنابراین فکر کردم 4 پا از 6 پا راحت تر است ، اما همانطور که بعدا متوجه شدم این همیشه درست نیست.

چهارپا فقط 4 پا دارد تا یکبار پا بلند نشود مرکز ثقل ربات باید در قسمت داخلی مثلث بین نوک سه پایه دیگر جابجا شود.

شرح بسیار زیبایی از تمام این مراحل را می توانید در اینجا پیدا کنید:

هر پای چهارپا دارای 3 مفصل برای کنترل نوک پا در فضا است. بنابراین مفاصل عبارتند از:

- سرو کوکسا - بین قاب و استخوان ران

- سرو فمور - کنترل استخوان ران پا

- سرووی تیبیا - بین استخوان ران و درشت نی که ناحیه ساق پا را کنترل می کند

برای آگاهی از زاویه هر سروو برای محل لازم نوک ساق ، ما از چیزی به نام سینماتیک معکوس استفاده می کنیم. می توانید اسناد زیادی در اینترنت در این باره و نحوه محاسبه زاویه سروها برای محل مختلف نوک ساق پیدا کنید. اما در مورد من من فقط کد Arduino ایجاد شده توسط RegisHsu را گرفتم (اگر جستجو کنید می توانید چهارپایه دقیق او را آموزش دهید) و ابعاد ربات و پایه های ربات را متناسب با ربات من تغییر داده و همچنین برنامه ای برای استفاده از کنترل از راه دور برای کنترل ربات و بس.

مرحله 2: چرا از کارتن راه راه برای قاب و پاها استفاده می کنید؟

اول از همه این که بسیار گسترده است ، می توانید آن را در هر کجا پیدا کنید و اگر دوست دارید خرید کنید بسیار ارزان است. مقوا راه راه یک ماده سفت ، محکم و سبک است که از سه لایه کاغذ کرافت قهوه ای تشکیل شده است و بیشتر جعبه های بسته بندی از آن ساخته شده است. بنابراین یافتن برخی از آنها بسیار آسان است.

در مورد من ، من از جعبه کفش استفاده کردم که آن را بریده و قاب آن را ساخته ام. کارتن ارائه شده توسط جعبه من ضخامت 2 میلی متر داشت بنابراین بسیار نازک است. بنابراین برای هر قسمت از قاب ، من مجبور شدم سه قسمت یکسان را برش داده و آنها را با اسکاچ دو نوار به هم بچسبانم. بنابراین در واقع ما باید 3 قاب بسازیم تا در انتها یک کارتن به ضخامت 6 میلی متر داشته باشیم.

مرحله 3: قسمت مورد نیاز:

قطعات الکترونیکی مورد نیاز چهارپا:

- میکروکنترلر آردوینو نانو ؛

- Deek Robot Nano V03 Shield - ضروری نیست ، اما اتصال همه سرویس ها به Nano Board را بسیار ساده تر می کند.

- 12 عدد Tower Pro Micro Servo 9g SG90 - 4 پا با هر 3 مفاصل ؛

- LED - برای نور (من از سنسور رنگی سوخته قدیمی استفاده کردم)

- 1 فرستنده گیرنده NRF24L01

قطعات الکترونیکی مورد نیاز برای کنترل از راه دور

- میکروکنترلر Arduino Uno ؛

- 1 فرستنده گیرنده NRF24L01 ؛

- جوی استیک ؛

- رهبری؛

- مقاومت های مختلف ؛

- دکمه فشاری ؛

- برخی از سیم های بلوز ؛

برای قاب:

- ورق کارتن راه راه

- کاتر

- درایورهای پیچ

- اسکاچ دو نوار

- مثلثها

- خط کش

- مداد

بنابراین بیایید ساختمان را شروع کنیم.

مرحله 4: تنظیم سروها در 90 درجه

قبل از شروع ساخت قاب ، مجبور بودم همه سرووها را روی 90 درجه قرار دهم تا بعداً وقتی قاب آماده شد ، موقعیت آنها راحت تر شود. بنابراین من ابتدا آردوینو نانو در نظر گرفته شده برای چهارپا را به سپر نانو و بعد از همه سرویس ها را به سپر وصل کردم. سپس تنها کاری که باید انجام دهید این است که کد را بارگذاری کنید و همه سرویس ها در موقعیت های 90 درجه متمرکز می شوند.

کد را می توان در آخرین مرحله از دستورالعمل یافت.

مرحله 5: ساختن قاب

همانطور که قبلاً ذکر شد ، قاب از کارتن راه راه تهیه شده از جعبه کفش ساخته شده است. الگوی قاب را می توانید در تصاویر ضمیمه شده همراه با ابعاد قاب بیابید.

ابتدا کناره های جعبه کارتن را برش می دهم تا قاب ایجاد شود. من سه قطعه خوب به دست آوردم که جهت آنها را جهت لایه موج دار در نظر گرفتم به طوری که 2 قطعه دارای لایه موج دار عمودی و یک قسمت افقی است.

هنگامی که کارتن آماده شد ، قالب قاب را روی ورق کارتن که دارای محیط راه راه عمودی است می کشم. برای به دست آوردن ساختار محکم تر و محکم تر ، من سه قطعه را برش داده ام تا آنها را برای مقاومت بیشتر در برابر خم شدن به هم بچسبانم. ورق های کارتن بالا و پایین دارای لایه موج دار عمودی هستند در حالی که ورق کارتن ساندویچ لایه راه راه افقی خواهد بود.

قبل از چسباندن سه قطعه فریم به یکدیگر ، بازوی سرو موتورها را آماده کردم و موقعیت هر سروو موتور coxa را برای موقعیت یابی صحیح در آینده ترسیم می کنم.

حالا که می دانم سروهای coxa کجا باید قرار بگیرند ، سه قطعه را به هم چسباندم.

حالا قاب تمام شده است.

مرحله 6: اتصال Coxa Servos به قاب

برای اتصال سروها ابتدا من یک سوراخ در موقعیت مشخص شده ایجاد کردم تا پیچ نگهدارنده بازوی سروو عبور کند و سروو را به قاب محکم کند.

با استفاده از پیچ های ارائه شده از موتورهای سروو ، بازوهای سروو موتور coxa را به قاب وصل کرده ام. کوکسا از دو سرو که با نوار دو چسبی به هم چسبانده شده اند و در هر صورت با نوار لاستیکی تقویت شده اند ، تشکیل شده است. یک سروو با شفت در حالت عمودی به سمت پایین متمایل شده و به قاب متصل می شود و دیگری با محور در موقعیت افقی جهت می گیرد و به قسمت داخلی استخوان ران متصل می شود.

در نهایت برای محکم کردن سروو coxa به قاب ، پیچ محکم کننده پیچ می شود.

مرحله 7: ساختن استخوان ران

از روش برش کارتن مشابه استفاده شد. هر استخوان ران از سه ورق کارتن به هم چسبیده ایجاد می شود. لایه راه راه افقی بین ورق های کارتن لایه موجدار عمودی قرار می گیرد.

مرحله 8: ساختن استخوان درشت نی

برای استخوان درشت نی ، من سه الگو برای هر ساق پا بریدم ، اما این بار جهت لایه موج دار عمودی بود تا استحکام طولی بهتری به استخوان درشت نی بدهد.

هنگامی که هر سه الگو بریده شد ، آنها را به هم چسباندم و سوراخی را برای سروو استخوان درشت نی ایجاد کردم.

من سروو را در استخوان درشت نی قرار دادم ، و بازوی سرو با استفاده از پیچ محکم کننده از سوراخ ایجاد شده در استخوان ران به سروو محکم شد تا ران به استخوان درشت نی متصل شود.

مرحله نهم: همه را با هم ترکیب کنید

اکنون که تمام قسمت های قاب و پایه ایجاد شده است ، همه آنها را به هم وصل کردم تا مجموعه شبیه چهارپا به نظر برسد.

مرحله 10: نصب دستگاه های الکترونیکی و تنظیم اتصالات

ابتدا Arduino Nano و Deek Robot Shield باید روی قاب قرار بگیرند. برای این کار ، سپر را برداشتم و قاب را با 4 سوراخ پر کردم تا Deek Robot Shield با استفاده از 4 پیچ و مهره به قاب محکم شود.

اکنون "مغز به بدن متصل است": D. بعد همه سرووها را به Deek Nano Shield وصل کردم.

اتصال سرووها بسیار آسان است زیرا سپر به طور خاص برای هر پین دیجیتال و آنالوگ Arduino Nano سه پین (Signal، VCC، GND) ایجاد کرده است که امکان اتصال کامل و آسان میکرو سرویس ها را فراهم می کند. به طور معمول به راننده موتور احتیاج داریم تا سروو با آردوینو رانندگی کند زیرا قادر به مقابله با آمپرهای مورد نیاز موتورها نیست ، اما در مورد من این امر معتبر نیست زیرا میکرو سروهای 9 گرم به اندازه کافی کوچک هستند که بتواند آنها را اداره کند.

سروهای پاها به شرح زیر متصل می شوند:

پای 1: (پای چپ جلو)

Coxa - Arduino Nano Digital Pin 4

Femur - Arduino Nano Digital Pin 2

تیبیا - Arduino Nano Digital Pin 3

پای دوم: (پای چپ عقب)

Coxa - Arduino Nano Analog Pin A3

Femur - Arduino Nano Analog Pin A5

تیبیا - آردوینو نانو آنالوگ پین A4

پای سوم: (پای راست جلو)

Coxa - Arduino Nano Analog Pin 10

Femur - Arduino Nano Analog Pin 8

تیبیا - آردوینو نانو آنالوگ پین 9

پای 4: (پای راست عقب)

Coxa - آردوینو نانو پین دیجیتال A1

Femur - Arduino Nano Digital Pin A0

تیبیا - آردوینو نانو پین دیجیتال A2

اتصال LED برای جلوه نور

من فکر کردم که اگر کمی نور روی چهارپا بگذارم خوب است و سنسور رنگ قدیمی دارم که دیگر کار نمی کند (موفق شدم آن را بسوزانم: D) اما چراغ های LED هنوز کار می کنند ، زیرا چهار LED هستند یک تخته کوچک و بسیار روشن هستند ، تصمیم گرفتم از سنسور رنگ برای ایجاد جلوه نوری چهارگانه استفاده کنم. همچنین چهار بودن باعث می شود کمی به عنکبوت نزدیکتر به نظر برسد.

بنابراین من VCC سنسور رنگ را به Arduino Nano Pin D5 و GND سنسور را به GND آردوینو نانو متصل کردم. از آنجا که روی برد کوچک مقاومتهایی وجود دارد که برای LED استفاده می شود ، نیازی به قرار دادن مقاومت دیگری در سری با LED ندارم. از آنجا که سنسور سوخته است و من فقط از LED های صفحه کوچک استفاده می کنم ، همه پین های دیگر استفاده نمی شوند.

اتصالات برای ماژول NRF24L01.

- GND ماژول به GND سپر آردوینو نانو می رود

- VCC به پین Arduino Nano 3V3 می رود. مراقب باشید VCC را به 5 ولت تخته نان متصل نکنید زیرا خطر تخریب ماژول NRF24L01 را دارید

- پین CSN به Arduino Nano D7 می رود.

- پین CE به Arduino Nano D6 می رود.

- پین SCK به Arduino Nano D13 می رود.

- پین MOSI به Arduino Nano D11 می رود.

- پین MISO به Arduino Nano D12 می رود.

- پین IRQ متصل نمی شود. اگر از برد متفاوتی با Arduino Nano یا Arduino Uno استفاده می کنید ، مراقب باشید ، پین های SCK ، MOSI و MISO متفاوت خواهند بود.

- همچنین باید کتابخانه RF24 را برای این ماژول بارگیری کنید. می توانید آن را در سایت زیر پیدا کنید:

به عنوان منبع تغذیه عنکبوت ، از آداپتور دیواری 5V (1A) استفاده کردم. من هیچ نوع باتری در دسترس ندارم ، و این تنها آداپتور دیواری موجود من بود که فکر می کنم بهتر از حداقل 2A قوی تر باشد ، اما من آن را ندارم ، بنابراین مجبور شدم از تنها باتری که دارم استفاده کنم به اگر از باتری li-po استفاده کنید تا ربات آزاد باشد و کابل متصل نشود ، بسیار بهتر خواهد بود.

به منظور داشتن منبع تغذیه پایدارتر روی برد ، من یک خازن 10microF را بین پین های 5V و GND Deek Robot Nano Shield متصل کرده ام ، زیرا متوجه شدم که وقتی همه سرووهایی که تحت بار هستند Arduino Nano فقط راه اندازی مجدد می شود ، در حالی که با افزودن خازن مشکل حل شد.

مرحله 11: ساخت جلد

همانطور که می خواستم جلد را تا حد امکان سبک تر کنم ، من آن را فقط از یک لایه ورق کارتن راه راه 2 میلی متری ساخته ام ، زیرا نیازی به تقویت ندارد ، زیرا هیچ بار روی آن تأثیر نمی گذارد.

من یک تکه کارتن را به شکل و ابعاد برش داده ام همانطور که در تصویر می بینید و آن را با همان مهره هایی که Arduino Nano Shield را در زیر قاب محکم کرده اند به قاب وصل کرده ام. در قسمت بالا ، دو قطعه با نوار دو چسبانده می شوند. من سعی کردم تمام سیم ها را داخل آن بپیچم تا چهارپا تا حد ممکن خوب به نظر برسد.

اکنون چهارپایه تمام شده است. بیایید به کنترل از راه دور برویم.

مرحله 12: کنترل از راه دور

برای کنترل از راه دور من از همان کنترل از راه دور پروژه قبلی ماشین ماوریک Maverick استفاده می کنم ، فقط نمودار را که در این پروژه نیازی به آن نیست حذف کردم. اما اگر آن ساخت را از دست داده اید ، من آن را دوباره در اینجا نوشتم.

همانطور که برای کنترلر از Arduino Uno استفاده می کنم ، Uno را با تسمه های لاستیکی به یک تخته نان متصل کرده ام تا حرکت نکنم.

- Arduino Uno توسط باتری 9 ولت از طریق جک تامین می شود.

- پین Arduino Uno 5V به ریل 5V تخته نان ؛

-پین آردوینو Uno GND به ریل GND تخته نان ؛

ماژول NRF24L01.

- GND ماژول به GND راه آهن ورق می رود

- VCC به پین Arduino Uno 3V3 می رود. مراقب باشید VCC را به 5 ولت تخته نان متصل نکنید زیرا خطر تخریب ماژول NRF24L01 را دارید

- پین CSN به Arduino Uno D8 می رود ؛

- پین CE به Arduino Uno D7 می رود ؛

- پین SCK به Arduino Uno D13 می رود.

- پین MOSI به Arduino Uno D11 می رود.

- پین MISO به Arduino Uno D12 می رود.

- پین IRQ متصل نمی شود. اگر از برد متفاوتی با Arduino Nano یا Arduino Uno استفاده می کنید ، مراقب باشید ، پین های SCK ، MOSI و MISO متفاوت خواهند بود.

ماژول جوی استیک

- ماژول جوی استیک شامل 2 پتانسیومتر است ، بنابراین با اتصالات بسیار شبیه است.

- پین GND به ریل GND تخته نان ؛

- پین VCC به ریل 5 ولت تخته نان ؛

- پین VRX به پین Arduino Uno A3 ؛

- پین VRY به پین Arduino Uno A2 ؛

رهبری

- LED قرمز به صورت سری با مقاومت 330Ω به Arduino Uno pin D4 متصل می شود.

- LED سبز به صورت سری با مقاومت 330Ω به Arduino Uno pin D5 متصل می شود.

دکمه ها را فشار دهید

- یکی از دکمه های فشار برای روشن و خاموش کردن چراغ چهارگانه استفاده می شود و از دیگری استفاده نمی شود.

- دکمه LIGHT به پین D2 آردوینو Uno متصل می شود. دکمه باید با یک مقاومت 1k یا 10k به پایین کشیده شود ، مقدار مهم نیست.

- دکمه باقیمانده به پین D3 آردوینو Uno متصل می شود. همانطور که باید دکمه را با مقاومت 1k یا 10k پایین بکشید. (برای این پروژه استفاده نمی شود)

به همین دلیل است که ما تمام قطعات الکتریکی را وصل کرده ایم.

مرحله 13: کدهای IDE Arduino

برای این قسمت چند کد وجود دارد که من از آنها استفاده کرده ام.

Leg_Initialization - برای مرکز سروها در موقعیت 90 درجه استفاده شد.

Spider_Test - برای آزمایش عملکردهای صحیح ، مانند راه رفتن به جلو ، عقب ، چرخش استفاده شد

عنکبوت - برای عنکبوت استفاده می شود

کنترل از راه دور عنکبوت - برای کنترل عنکبوت استفاده می شود

باید اشاره کنم که کد Spider پس از کد RegisHsu [DIY] SPIDER ROBOT (QUAD ROBOT، QUADRUPED) اقتباس و اصلاح شد و به همین دلیل است که می خواهم از RegisHsu برای کار خوبش تشکر کنم.

خوب همه گفته شد امیدوارم عنکبوت من را دوست داشته باشید.