GorillaBot, robotul quadruped Sprint autonom Arduino imprimat 3D: 9 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

În fiecare an în Toulouse (Franța) are loc Toulouse Robot Race # TRR2021

Cursa constă dintr-un sprint autonom de 10 metri pentru roboții biped și patruped.

Recordul actual pe care îl adun pentru patrupedi este de 42 de secunde pentru un sprint de 10 metri.

Așa că, având în vedere acest lucru, a trebuit să vin cu un plan de proiectare a unui robot pe care credeam că îl poate învinge pentru a deveni noul campion în exercițiu !!!

Căutând un pic de inspirație de la un coleg membru Instructables „jegatheesan.soundarapandian” și câștigătorul de anul trecut al cursei de roboți din Toulouse „Oracid 1”, cărora li se pare că le place să proiecteze și să împărtășească tutoriale despre cum să construiești patrupeduri. Am început practic să copiez designul și să-l fac puțin mai mare!

Proiectarea se bazează pe un mecanism de legare cu cinci bare pentru fiecare picior 2 servouri alimentează fiecare picior pentru un total de 8 servouri.

Regulile prevăd că, în afară de semnalul de start, întreaga cursă trebuie efectuată de robot în mod autonom, așa că a trebuit să vin cu un sistem ușor pentru a ține robotul pe cale bună, în acest caz am folosit un magnetometru QMC5883L (busolă digitală) s-ar putea menține fidel orientării sale, un senzor cu ultrasunete HC-SR04 în cazul în care robotul se încurcă într-adevăr și începe să lovească peretele la un unghi de 90 de grade și tocmai am folosit un contor de pași în cod pentru a-i spune câți pași ar trebui să facă pentru 10 metri.

În cazul în care sunteți interesat să construiți acest robot, nu vă faceți griji că această maimuță are totul gândit!

100% suport gratuit corp imprimabil 3D:

Totul, în afară de dispozitivele electronice și șuruburile pentru atașarea dispozitivelor electronice, se poate imprima 3D, aceleași șuruburi mici cu cap încrucișat sunt singurele utilizate, tot ce aveți nevoie este o șurubelniță cu cap încrucișat pentru a asambla robotul

Electronică ușor de conectat și de redat:

nu este necesară lipirea complexă

Timp de imprimare rezonabil:

Poate arăta mare și impunător, dar are doar o imprimare de 15 ore (ok, mult timp pentru unii: D)

Cerințe rezonabile privind volumul de construcție:

Poate fi imprimat pe o imprimantă relativ mică care necesită un volum de construcție de numai L: 150mm x W: 150mm x H: 25mm

Costul total al robotului:

Robotul singur costă în jur de 75 USD pentru a construi încărcătorul inclus

Un controler tipărit 3D (opțional) este necesar dacă doriți aceeași configurare ca și mine.

AVERTIZARE:

Sursa de alimentare de 5V 3A pe care am folosit-o nu este cea mai bună soluție, deoarece acest robot să meargă pe toate cele 8 servo-uri trebuie să funcționeze simultan și, prin urmare, atrag destul de mult curent, nu vă faceți griji, nu am avut robotul să ia foc sau altceva dar așteptați ca tranzistorul de putere să se încălzească destul de puțin. Nu aș recomanda utilizarea robotului mai mult de 2 minute la un moment dat, lăsându-l să se răcească între rulări pentru a evita orice deteriorare nedorită a scutului Servo.

Dacă vreunul dintre voi are o soluție la această problemă, contribuția dvs. ar fi foarte apreciată!

Provizii

OFERTE PENTRU ROBOT:

• Servo analogic 8x Tower Pro MG90S de 180 grade (Aliexpress / Amazon)
• 1 x placă de control wireless pentru servodirecție Sunfounder (magazin Sunfounder / RobotShop)
• 1x Arduino NANO (Aliexpress / Amazon)
• 1x modul de emisie-recepție NRF24L01 (nu aveți nevoie de acest lucru dacă nu utilizați controlerul) (Aliexpress / Amazon)
• 1x magnetometru (busolă digitală) QMC5883L GY-273 (Aliexpress / Amazon)
• 1x senzor cu ultrasunete HC-SR04 (Aliexpress / Amazon)
• 2 baterii Li-ion 18650 3,7 V (Aliexpress / Amazon)
• 1x Suport baterie dublu 18650 cu întrerupător pornit (Aliexpress / Amazon)
• 1x 18650 încărcător de baterii Li-ion (Aliexpress / Amazon)
• 4x cabluri jumper de tip femel la feminin jumătate de 10 cm lungime (Aliexpress / Amazon)
• 4x cabluri jumper de tip femel la feminin jumătate de 20 cm lungime (Aliexpress / Amazon)
• 10x Șuruburi 2mm x 8mm (la fel ca șuruburile dintr-un pachet de servos) (Aliexpress / Amazon)

CONTROLOR:

Pentru a controla manual acest robot, veți avea nevoie de controlerul Arduino imprimat 3D (link aici)

Robotul poate fi, de asemenea, pur autonom, astfel încât controlerul nu este obligatoriu.

PLASTICE:

Piesele pot fi tipărite în PLA sau PETG sau ABS.

!! Vă rugăm să rețineți că o bobină de 500g este mai mult decât suficientă pentru a imprima 1 robot !!

IMPRIMANTĂ 3D:

Este necesară o platformă minimă de construcție: L150mm x W150mm x H25mm

Orice imprimantă 3D o va face. Am imprimat personal piesele pe Creality Ender 3, care este o imprimantă 3D cu cost redus sub 200 $ Imprimările au ieșit perfect.

Pasul 1: Imprimarea 3D a pieselor

Deci, acum este timpul pentru tipărire … Da!

Am proiectat meticulos toate piesele pentru a fi imprimate 3D, fără a fi necesare materiale suport în timpul imprimării.

Toate piesele sunt disponibile pentru descărcare pe thingiverse (link aici)

Toate părțile au fost testate tipărite pe Creality Ender 3

• Material: PETG
• Înălțimea stratului: 0,3 mm
• Umplere: 15%
• Diametrul duzei: 0,4 mm

Lista pieselor este următoarea:

• 1x ELECTRONICĂ DE BAZĂ
• 1x SPATE DE BAZĂ
• 1x BASE FRONT
• 8x PIN CIRCULAR L1
• 4x PIN CIRCULAR L2
• 4x PIN CIRCULAR L3
• 4x PIN CIRCULAR L4
• 8x SERVICIUL COASCEI
• 8x COAPSA
• 8x CALF EXT
• 8x CALF INT
• 8x PICIU
• 4x CLIP PĂTRAT
• 44x CLIP CIRCULAR

Fișierele sunt disponibile ca părți individuale și părți de grup.

Pentru imprimare rapidă, pur și simplu imprimați fiecare fișier GROUP.stl o singură dată.

Pasul 2: Asamblarea corpului GorillaBot

Toate instrucțiunile de asamblare sunt prezentate în videoclipul de asamblare de mai sus:

1. Așezați un PIN CIRCULAR L1 în orificiul suportului de servodirecție față stânga BASE FRONT
2. Introduceți cablul unuia dintre servomotoarele MG90S prin slotul din suportul pentru servodirecție față stânga BASE FRONT
3. Introduceți servo-ul MG90S în poziție
4. Fixați servo-ul MG90S în poziție cu 2 șuruburi (nu strângeți excesiv, deoarece acest lucru ar putea deteriora BAZA)
5. Repetați același proces pentru suporturile de servodirecție BASE FRONT spate stânga, front dreapta și spate dreapta
6. Repetați același proces pentru suporturile servo servo BASE BACK față stânga, spate stânga, față dreapta și spate dreapta
7. Fixați suportul bateriei de BASE ELECTRONICS cu 2 șuruburi în diagonală sau 4 șuruburi
8. Fixați placa de control servomecanică fără fir la BASE ELECTRONICS cu 2 șuruburi în diagonală sau 4 șuruburi
9. Prindeți transmițătorul Arduino nano și NRF24L01 pe placa de control a servocomandelor wireless
10. Glisați BASE FRONT pe BASE ELECTRONICS prin portul USB cu 2 găuri pătrate orientat spre spate
11. Asigurați-l pe loc cu 2 CLIPURI PĂTRATE
12. Glisați BASE BACK pe BASE ELECTRONICS prin portul USB cu 2 găuri pătrate orientat spre spate
13. Asigurați-l pe loc cu 2 CLIPURI PĂTRATE
14. Fixați magnetometrul pe fața de bază cu 2 șuruburi
15. Agățați senzorul cu ultrasunete pe BASE FRONT
16. Ghidați cablurile servo către placa de control servo wireless, așa cum se arată

Pasul 3: Conectarea dispozitivelor electronice

Toate conexiunile sunt descrise în imaginea de mai sus:

1. Conectați cele 4 cabluri dupont de 20 cm la plăcile de control fără fir ale pinilor cu ultrasunete
2. Conectați celălalt capăt al celor 4 cabluri la senzorul cu ultrasunete (asigurați-vă că sunt corect)
3. Conectați cele 4 cabluri dupont de 10 cm la pinii magnetometrului pentru servocontrol wireless
4. Conectați celălalt capăt al celor 4 cabluri la magnetometru (asigurați-vă că sunt corect)
5. Conectați toate servo-urile la pinii lor dedicați pe placa de comandă a servo-wireless
6. Înșurubați firele VIN și GND ale bateriei la placa de control servo fără fir pentru a asigura polaritatea corectă

Pasul 4: Asamblarea picioarelor GorillaBot

Toți pașii de asamblare sunt descriși în videoclipul de asamblare de mai sus:

1. Glisați 1 PICI peste 1 PIN CIRCULAR L4
2. Glisați capătul mai gros de 1 CALF EXT peste PIN CIRCULAR L4, cu partea care iese în afară, îndepărtată de picior.
3. Glisați 2 CALF INT peste PIN CIRCULAR L4
4. Glisați capătul mai gros de 1 CALF EXT peste PIN CIRCULAR L4, cu partea care iese în afară spre picior
5. Glisați 1 PICI peste PIN CIRCULAR L4
6. Asigurați-l pe loc cu 3 CLIPURI CIRCULARE
7. Glisați 1 PIN CIRCULAR L3 până la 1 din CALF EXT asamblat
8. Glisați 1 SERVICE DE COASCĂ peste PIN CIRCULAR L3 cu partea care iese în afară spre CALF EXT
9. Glisați 1 COASĂ peste PIN CIRCULAR L3
10. Glisați PIN-ul CIRCULAR L3 prin celălalt CALF EXT asamblat
11. Asigurați-l pe loc cu 3 CLIPURI CIRCULARE
12. Glisați 1 SERVO DE COASCĂ peste 1 PIN CIRCULAR L2 cu partea care iese în afară spre capul PIN CIRCULAR L2
13. Glisați PIN-ul CIRCULAR L2 prin ambele INTS-uri de GAZON asamblate
14. Glisați 1 COASĂ prin PIN-ul CIRCULAR L2
15. Asigurați-l pe loc cu 3 CLIPURI CIRCULARE
16. Repetați toate procesele pentru celelalte 3 picioare goale, ținând cont de faptul că atunci când picioarele sunt asamblate la robot, pinii se îndreaptă spre exterior și CALF EXTS sunt în fața CALF INTS, astfel încât ansamblul va fi identic față cu spate, dar simetric de la stânga la dreapta.

Pasul 5: Instalarea Arduino

GorillaBot folosește programarea C ++ pentru a funcționa. Pentru a încărca programe pe GorillaBot vom folosi Arduino IDE împreună cu alte câteva biblioteci care trebuie instalate în Arduino IDE.

Instalați Arduino IDE pe computer: Arduino IDE (link aici)

Pentru a instala bibliotecile în Arduino IDE, trebuie să faceți următoarele cu toate bibliotecile din linkurile de mai jos

1. Faceți clic pe linkurile de mai jos (aceasta vă va duce la pagina GitHub a bibliotecilor)
2. Faceți clic pe butonul verde pe care scrie Cod
3. Faceți clic pe descărcați ZIP (descărcarea ar trebui să înceapă în browserul dvs. web)
4. Deschideți folderul bibliotecii descărcate
5. Dezarhivați folderul bibliotecii descărcate
6. Copiați folderul de bibliotecă dezarhivat
7. Lipiți dosarul bibliotecii dezarhivate în dosarul bibliotecii Arduino (C: / Documents / Arduino / libraries)

Biblioteci:

• Biblioteca Varspeedservo (link aici)
• Biblioteca QMC5883L (link aici)
• Biblioteca RF24 (link aici)

Și acolo îl avem, ar trebui să fiți gata să mergeți Pentru a vă asigura că ați configurat corect Arduino IDE, urmați pașii următori

1. Descărcați codul Arduino dorit mai jos (GorillaBot Controller & Autonomous.ino)
2. Deschideți-l în Arduino IDE
3. Selectați Instrumente:
4. Selectați tabloul:
5. Selectați Arduino Nano
6. Selectați Instrumente:
7. Selectați procesor:
8. Selectați ATmega328p sau ATmega328p (bootloader vechi) în funcție de Arduino nano achiziționat
9. Faceți clic pe butonul Verificare (butonul Tick) din colțul din stânga sus al Arduino IDE

Dacă totul merge bine, ar trebui să primiți un mesaj în partea de jos care să scrie Efectuarea compilării.

Pasul 6: Încărcarea codului

Acum este timpul să încărcați codul în creierul GorillaBot, Arduino Nano.

1. Conectați Arduino Nano la computerul dvs. prin cablu USB
2. Faceți clic pe butonul de încărcare (butonul săgeată dreapta)

Dacă totul merge bine, ar trebui să primiți un mesaj în partea de jos care să scrie Încărcare finalizată.

Pasul 7: Calibrarea Servo-urilor

Pentru a asambla corect picioarele, trebuie să adăpostim servomotoarele în poziția lor de origine.

1. Introduceți 2 baterii Li-ion în suportul bateriei
2. Porniți robotul și așteptați 5 secunde până când servo-urile ajung la poziția lor de pornire
3. Opriți robotul

Pasul 8: Asamblarea picioarelor pe corp

Conectarea picioarelor la servomotoare este destul de simplă, amintiți-vă că CALF EXT trebuie să fie plasate în fața CALF INT în timpul capetelor de asamblare orientate spre exterior.

1. Glisați coapsa laturii CALF EXT a unuia dintre picioare peste PIN-ul CIRCULAR L1 de pe suportul servo stânga din față
2. Asigurați-l pe loc cu 1 CLIP CIRCULAR
3. Glisați THIGH SERVO din partea CALF EXT a aceluiași picior peste capul servo de pe suportul din față stânga din față (asigurați-vă că THIGH SERVO este la un unghi de 90 de grade față de corp)
4. Asigurați THIGH SERVO în poziție la un unghi de 90 de grade față de corp cu un claxon servo cu un singur braț și un șurub servo mic
5. Repetați același proces pentru suportul din față din spate stânga al servo-ului cu restul de coapsa și coapsa SERVO din acel picior
6. Repetați toate procesele anterioare pentru celelalte 3 picioare

Pasul 9: Gata de curse !

Deci asta e, ar trebui să fiți gata de plecare !!!

Mod manual:

• Porniți robotul și controlerul și verificați dacă robotul merge corect folosind direcțiile sus, jos, stânga și dreapta, ale joystick-ului.
• Apăsați butonul în jos și robotul ar trebui să facă un dans

Dacă totul funcționează bine, servo-urile sunt bine calibrate și puteți încerca acum modul autonom.

Mod autonom

Modul Sprint autonom folosește magnetometrul pentru a menține robotul în funcțiune într-o direcție constantă timp de 2,5 metri. Puteți programa poziția dorită și unghiul dorit de corecție folosind controlerul

1. Porniți robotul și controlerul
2. Mutați robotul în toate direcțiile pentru a calibra magnetometrul timp de 5 secunde
3. Așezați robotul pe sol în poziția dorită în care ați dori să intre
4. Apăsați butonul sus pentru a memora titlul respectiv
5. Rotiți robotul cu 30-45 de grade spre stânga poziției dorite
6. Apăsați butonul din stânga pentru a memora poziția respectivă
7. Rotiți robotul cu 30-45 de grade la dreapta poziției dorite
8. Apăsați butonul din dreapta pentru a memora acea poziție
9. Așezați robotul înapoi în poziția dorită
10. Apăsați butonul joystick pentru a porni robotul

Robotul va rula într-o direcție constantă timp de 2,5 metri, apoi se va opri așezat și va dansa victoria.

Robotul meu a reușit să facă cei 2,5 metri în 7,5 secunde.

Ceea ce îmi oferă un timp teoretic de 10 metri în 30 de secunde, care sperăm că va fi suficient pentru a-mi oferi un timp bun la Toulouse Robot Race

Îmi doresc noroc și pentru cei dintre voi care decid să construiască acest robot, mi-ar plăcea să vă aud feedback-ul și potențialele îmbunătățiri pe care credeți că le-ar putea fi făcute !!!

Locul doi în concursul de roboți