BUGS Robotul educațional: 11 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

În ultimul an mi-am petrecut aproape tot timpul liber proiectând și învățând despre robotica printabilă 3D open source, așa că, când am văzut că Instructables a organizat un concurs de robotică, nu am putut să particip la el.

Am vrut ca designul acestui robot să fie cât mai educativ posibil. Întrucât profesorii se formează în întreaga lume, cu abilități reduse de proiectare și programare și care au acces la o imprimantă 3D, pot construi și utiliza cu ușurință roboții multe funcții diferite în clasă.

Anterior am proiectat și postat BORIS the Biped (link aici) un robot pe care îl proiectasem și în scopuri educaționale și am decis să folosesc aceeași electronică în BORIS ca în BUGS, astfel încât oricare dintre voi care decide să construiască BUGS la foarte un cost suplimentar redus poate crea, de asemenea, BORIS

Am acest proiect în minte de mult timp și în sfârșit este timpul să îl împărtășesc.

Mi-au luat aproximativ 3 săptămâni de proiectare, prototipare și documentare pentru a realiza acest proiect.

Sper că vă veți bucura și veți găsi util acest lucru instructiv

Cât costă BUGS:

În general, bug-urile vă vor costa aproximativ 90 USD pentru a construi baterii și încărcător inclus

Care sunt caracteristicile BUGS:

• În primul rând, am vrut ca BUGS să iasă în evidență, așa că, spre deosebire de mulți alți roboți educaționali cu roți, BUGS merge pe 8 picioare folosind legătura Klann, acest lucru are avantajul de a reduce servo-urile necesare la un servo pe fiecare parte și astfel reduce costul.
• BUGS este echipat cu o gheară articulată de dimensiunea perfectă pentru a prinde o minge de golf sau tenis de masă.
• Pentru a împinge cu adevărat capacitățile educaționale ale BUGS la limită, am decis să adaug o tonă de senzori suplimentari pe el, astfel încât să poată îndeplini cu adevărat orice sarcină de robotică pe care i-o cereți, aceste caracteristici includ:

- Urmărirea liniei

- Direcția busolei digitale

- Evitarea obstacolelor

- Buzzer

- Control manual cu controler Arduino imprimat 3D (link aici)

Ce trebuie să facă BUGS preprogramat:

BUGS este programat folosind Arduino, există 3 coduri pre-programate arduino care pot fi încărcate în creierul său:

- Mod autonom de urmărire a liniei în care BUGS poate ridica o minge, urmează o linie și aruncă o minge la capătul liniei

- Busolă digitală autonoumă și modul de evitare a obstacolelor, în care BUGS se pot lipi de o poziție fixă și pot evita obstacolele care sunt plasate în fața sa, păstrând în același timp poziția

- Mod manual, unde BUG-urile pot fi controlate manual și pot efectua cele 2 moduri autonome de mai sus prin apăsarea unui buton

Provizii

Pentru acest instructiv, veți avea nevoie de:

INSTRUMENTE:

Șurubelniță cu cap cruce mic

OFERTE PENTRU ROBOT:

Servo analogic 3x Genuine Tower Pro MG90S analog de 180 grade (link aici)

Puteți merge ieftin din China la o mulțime de lucruri, dar serviciile nu sunt una dintre ele! După ce am testat mai multe tipuri de diferențe, în special servosele Towerpro contrafăcute ieftine, am aflat că cele contrafăcute ieftine sunt atât de nesigure și de multe ori se rup la o zi după utilizare, așa că am decis că servocastele towerpro autentice ar fi cele mai bune!

1x placă de control fără fir Sunfounder Servo (link aici)

Nu puteți găsi o placă de prototipare mai bună decât aceasta pentru controlul servo fără fir. Această placă are un convertor de putere de 5V 3A și 12 pini de intrare și pini servo pentru un modul de emisie-recepție wireless nrf24L01 și Arduino NANO, toate într-un pachet condensat, așa că nu vă mai faceți griji cu privire la cablurile dezordonate peste tot!

• 1x Arduino NANO (link aici)
• 1x NRF24L01 Module Transceiver (link aici) (Nu aveți nevoie de acest lucru dacă nu utilizați controlerul)
• 1x Magnometru (busolă digitală) QMC5883L GY-273 (link aici)
• 1x senzor cu ultrasunete HC-SR04 (link aici)
• 2x Modul senzor infraroșu pentru evitarea obstacolelor IR (link aici)
• 1x buzzer pasiv (link aici)
• 2x 18650 baterii Li-ion de 3,7 V (link aici)
• 1x 18650 Suport baterie (link aici) (aceste baterii vă oferă aproximativ 30 de minute de funcționare altele mai bune vă vor oferi aproximativ 2 ore de funcționare)
• 1x încărcător de baterii Li ion (link aici)
• 1x cabluri jumper 120 buc lungime 10 cm (link aici)
• 1x Șuruburi 2mm x 8mm pachet de 100 (link aici)

Toate produsele electronice pot fi găsite și pe Amazon dacă nu vă puteți permite să așteptați livrarea, dar vor fi puțin mai scumpe.

CONTROLOR:

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

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 H100mm

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 BUGS pentru a fi imprimate 3D, fără materiale de suport sau plute necesare în timpul imprimării.

Toate piesele sunt disponibile pentru descărcare pe Pinshape (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 pentru BUGS este următoarea:

• 1x CORPUL PRINCIPAL
• 1x CORP DE TOP
• 2x CORP LATERAL
• 1x ARM
• 1x ANTEBRAȚ
• 1x MÂNĂ
• 2x PIN-uri ARM
• 1x PIN MÂNĂ
• 2x COGS
• 4x LINKAGE COG
• 4x LEGĂTURA PIN CU PĂTRAT
• 4x LINKAGE DRIVE
• 8x LINKAGE OUTER
• 8x PICIU DE LIGARE
• 8x LINKAGE TOP MIC
• 8x LINKAGE BOTTOM MIC
• 8x CIRCULR PIN L1
• 4x PIN CIRCULAR L2
• 16x PIN CIRCULAR L3
• 8x PIN CIRCULAR L4
• 4x PIN CIRCULAR L5
• 4x CLIP CIRCULAR MARE
• 36x CLIPURI CIRCULARE
• 12x CLIPURI RECTANGULARE

Fiecare parte poate fi tipărită fie ca grup, fie individual.

Pentru tipărirea în grup, urmați pașii următori:

• Începeți prin a tipări GROUP ARM FOREARM.stl, aceste piese sunt cele mai greu de tipărit și pot necesita o margine pentru a evita deformarea
• Continuați să imprimați restul pieselor. Pentru a imprima toate piesele, tot ce trebuie să faceți este să imprimați fiecare fișier GROUP.stl și veți avea setul complet de piese, asigurați-vă că imprimați fișierul GROUP LEG LEGES AND PINS.stl de 4 ori

Și acolo îl avem aproximativ o zi și jumătate de imprimare mai târziu, ar trebui să aveți toate piesele din plastic ale BUGS.

Pasul 1 finalizat !!!

Pasul 2: Instalarea Arduino

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

Instalați Arduino IDE pe computer

IDE Arduino (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 Clonați sau Descărcați
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 (Robot Controller & Autonomous.ino sau Robot Autonomous Compass.ino sau Robot Autonomous Line follower.ino) (dintr-un anumit motiv nu am putut încărca codul în Instructables, vă rog să mă trimiteți la seb.coddington @ gmail.com pentru cod până când rezolv problema)
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 (bootloader vechi)
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.

Și asta e, acum ai finalizat Pasul 2 !!!

Pasul 3: Programarea BUGURILOR

Acum este timpul să încărcați codul în creierul BUGS, 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.

Și atât pentru Pasul 3.

Pasul 4: Asamblarea picioarelor BUGS

Toți pașii următori sunt descriși în videoclipul Assembley de mai sus.

Asamblarea roților dințate din partea stângă

Piese electronice necesare:

1 servo servo cu rotație continuă Fitech FS90R

Piese din plastic necesare:

• 1x corp lateral
• 1x Cog
• 2x colț de legătură
• 2x legătură cu pin pătrat
• 2x Drive Linkage
• 2 cleme pătrate
• 4x Pin circular L4

Șuruburi și servomotoare necesare:

• 2x șuruburi auto conice lungi
• 1x șuruburi scurte pentru Servo Horn
• 1x Servo Horn cu două brațe

Instrucțiuni de asamblare:

1. Introduceți servo-ul FS90R în corpul lateral
2. Fixați-l în loc cu 2 șuruburi lungi auto-conice
3. Introduceți claxonul servo în Cog
4. Introduceți Cog pe Servo
5. Fixați-l în poziție cu un șurub servocorn scurt
6. Glisați știfturile circulare L4 în colțurile de legătură și unitățile de conectare
7. Glisați știfturile de legătură pătrate în roțile dințate de legătură (asigurați-vă că le glisați în mod corect)
8. Glisați roțile dințate Linkage în corpul lateral, asigurați-vă că poziționați roțile dințate în imagini în oglindă, așa cum se arată în videoclipul de asamblare de mai sus
9. Glisați unitatea de legătură peste partea opusă a știftului de legătură pătrat, asigurați-vă că știfturile circulare L4 sunt în direcții opuse unul față de celălalt
10. Fixați știftul de legătură pătrat în loc cu 2 cleme pătrate

Asamblarea roților dințate ale corpului din partea dreaptă

Procedați la fel ca și cu roțile dințate din partea stângă

Asamblarea picioarelor

Piese din plastic necesare:

• 2x legătură exterioară
• 2x Top Linkage mic
• 2x Legătură inferioară mică
• 2x picior de legătură
• 2x Pin circular L1
• 1x știft circular L2
• 4x Pin circular L3
• 1x știft circular L5
• 1x clip mare
• 9x clip circular

Instrucțiuni de asamblare:

1. Glisați știftul circular L5 în corpul lateral
2. Fixați pinul circular L5 în poziție cu Big Clip
3. Glisați una dintre piesele mici de pe Linkage peste pinul circular L2
4. Glisați știftul circular L2 prin corpul lateral
5. Glisați cealaltă piesă mică de sus a legăturii peste știftul circular L2
6. Sigur cu Clip Circular
7. Glisați ambele bucăți de știft circular L1 prin ambele bucăți mici de legătură de jos
8. Glisați ambele piese de legătură din partea inferioară peste știftul circular L5
9. Glisați ambele piese exterioare ale legăturii peste știftul circular L4 și știftul circular L1 așa cum se arată în videoclipul de asamblare de mai sus
10. Fixați ambele piese exterioare de legătură cu câte 2 cleme circulare fiecare
11. Glisați 2 știftul circular L3 prin ambele piese mici de sus ale legăturii
12. Glisați ambele legături de picior peste cealaltă parte a știftului circular L3
13. Fixați ambele legături la picioare cu 2 cleme circulare
14. Glisați ultimii 2 pini circulari L3 prin legăturile cu 2 picioare
15. Glisați celălalt capăt al știftului circular L3 prin legătura exterioară
16. Fixați cu 2 cleme circulare

Continuați același proces cu celelalte trei colțuri ale robotului.

Pasul 5: Asamblarea ghearei BUGS

Toți pașii următori sunt descriși în videoclipul Assembley de mai sus.

Piese electronice necesare:

Servo 3x autentic Towerpro MG90S

Piese din plastic necesare:

• 1x corp superior
• 1x braț
• 1x antebraț
• 1x mână
• 2x pini pentru braț
• 1x ac de mână

Șuruburi necesare:

2x șuruburi auto conice lungi

Instrucțiuni de asamblare:

1. Introduceți unul dintre știfturile brațului în orificiul superior al corpului
2. Introduceți unul dintre servome în corpul superior
3. Fixați servo cu 2 șuruburi lungi auto-conice
4. Introduceți celălalt știft al brațului în orificiul inferior al antebrațului
5. Introduceți știftul manual în gaura superioară (partea manuală) a antebrațului
6. Introduceți cele 2 Servo rămase în antebraț
7. Introduceți brațul peste servo și pinul corpului superior (partea cea mai lată) asigurați-vă că îl faceți corect
8. Introduceți brațul peste servomotorul și pinul antebrațului (partea cea mai subțire) asigurați-vă că îl obțineți corect
9. Introduceți mâna peste celălalt servomotor și pin

Pasul 6: Asamblarea componentelor electronice ale BUGS

Toți pașii următori sunt descriși în videoclipul Assembley de mai sus.

Piese electronice necesare:

• 1x Arduino NANO
• 1x transmițător NRF24L01 (opțional)
• 1x scut Servo
• 1x buzzer
• 1x senzor cu ultrasunete
• 1x Magnometru (busolă digitală)
• 2x senzori IR
• 1x Suport baterie
• 2x 18650 Baterii

Piese din plastic necesare:

1x corp principal

Șuruburi necesare:

9x șuruburi autofiletante lungi

Instrucțiuni de asamblare:

1. Prindeți transceptorul Arduino NANO și NRF24L01 pe servo-scut
2. Înșurubați firele suportului bateriei la scutul servo (verificați polaritatea)
3. Înșurubați suportul bateriei la corpul principal cu 2 șuruburi în diagonală
4. Înșurubați soneria la corpul principal cu un șurub
5. Înșurubați scutul Servo la corpul principal cu 2 șuruburi în diagonală
6. Înșurubați magnometrul (busola digitală) la corpul principal cu 2 șuruburi
7. Prindeți senzorul cu ultrasunete în poziție pe corpul principal
8. Înșurubați ambii senzori IR la corpul principal cu câte un șurub
9. Introduceți bateriile în suportul bateriei

Pasul 7: Asamblarea picioarelor și ghearelor lui BUGS pe corp

Toți pașii următori sunt descriși în videoclipul Assembley de mai sus.

Piese din plastic necesare:

• 2x picioare asamblate
• 1x Gheara asamblata
• 1x corp principal asamblat
• 8 cleme pătrate

Instrucțiuni de asamblare:

1. Glisați partea ghearei asamblate în găurile pătrate superioare ale unuia dintre picioarele asamblate
2. Glisați partea laterală a corpului principal asamblat în găurile pătrate inferioare ale aceluiași picior asamblat
3. Fixați pe loc cu 4 cleme pătrate
4. Glisați piciorul asamblat rămas peste cealaltă parte a ghearelor asamblate și a corpului asamblat
5. Fixați pe loc cu 4 cleme pătrate

Pasul 8: Cablarea electronicii BUGS

Utilizați diagrama de cablare de mai sus pentru a determina conexiunile de cablare

Pregătiți cablurile jumper femelă-femelă necesare

• 5x roșu sau portocaliu pentru 5V pozitiv
• 5x maro sau negru pentru sol negativ
• 1x albastru pentru pinul I / O Buzzer
• 2x Verde pentru cei doi senzori IR OUT pin
• 2x Galben pentru ace cu ultrasunete Trig și Echo
• 2x Violet pentru Magnometre (busolă digitală) pinii SDA și SCL

Instrucțiuni de cablare:

1. Conectați servo-ul manual la pinul 1 de pe placa de control servo (asigurați-vă că obțineți conexiunile în mod corect)
2. Conectați servo-ul antebrațului la pinul 2 de pe placa de control servo (asigurați-vă că obțineți conexiunile în mod corect)
3. Conectați servo-ul Arm în pinul 3 de pe placa de control Servo (asigurați-vă că obțineți conexiunile în mod corect)
4. Conectați servo-ul picioarelor stângi la pinul 4 de pe placa de control servo (asigurați-vă că obțineți conexiunile în mod corect)
5. Conectați servo-ul Picioare Drepte în pinul 5 de pe placa de control Servo (asigurați-vă că obțineți conexiunile în mod corect)
6. Conectați cablul jumper albastru mamă la mamă la pinul de semnal numărul 6 de pe placa de control servo
7. Conectați un cablu jumper roșu sau portocaliu la femelă la pinul VCC numărul 6 de pe placa de control Servo
8. Conectați un cablu jumper maro sau negru la jumper la femela la pinul GND numărul 6 de pe placa de control servo
9. Conectați 2 cabluri jumper verde la mamă la pinii de semnal 7 și 8 de pe placa de control servo
10. Conectați 2 cabluri jumper roșu sau portocaliu la femele la pinii VCC numărul 7 și 8 de pe placa de control Servo
11. Conectați 2 cabluri femele maro sau negre la jumper femelă la pinii GND numărul 7 și 8 de pe placa de control Servo
12. Conectați 2 cabluri jumper galben la femelă la pinii de semnal 9 și 10 de pe placa de control servo
13. Conectați 1 cablu jumper roșu sau portocaliu la femelă la pinul VCC numărul 9 de pe placa de control servo
14. Conectați 1 cablu jumper maro sau negru la jumper femelă la pinul GND numărul 9 de pe placa de control servo
15. Conectați 2 cabluri femele violet la jumper femelă la pinii de semnal numărul 11 și 12 de pe placa de control servo
16. Conectați 1 cablu jumper roșu sau portocaliu la femelă la pinul VCC numărul 10 de pe placa de control servo
17. Conectați 1 cablu jumper maro sau negru la jumper femelă la pinul GND numărul 10 de pe placa de control servo
18. Conectați cablul jumper albastru la mamă la pinul 6 la pinul I / O de la buzzer
19. Conectați cablul jumper roșu sau portocaliu la jumperul feminin de pe pinul 6 la pinul VCC de pe buzzer
20. Conectați cablul jumper maro sau negru la jumperul feminin de pe pinul 6 la pinul GND de pe buzzer
21. Conectați cablul verde feminin la jumper de la pinul 7 la pinul OUT de pe senzorul IR stânga
22. Conectați cablul jumper roșu sau portocaliu la jumperul feminin de pe pinul 7 la pinul VCC de pe senzorul IR stânga
23. Conectați cablul jumper maro sau negru la jumperul feminin de pe pinul 7 la pinul GND de pe senzorul IR stânga
24. Conectați cablul verde feminin la jumper de la pinul 8 la pinul OUT de pe senzorul IR drept
25. Conectați cablul jumper roșu sau portocaliu la jumperul feminin de pe pinul 8 la pinul VCC de pe senzorul IR dreapta
26. Conectați cablul jumper maro sau negru la jumperul feminin de pe pinul 8 la pinul GND de pe senzorul IR dreapta
27. Conectați cablul jumper galben la femelă de la pinul 9 la pinul Trig de pe senzorul cu ultrasunete
28. Conectați cablul jumper galben la femelă la pinul 10 la pinul Echo de la senzorul cu ultrasunete
29. Conectați cablul jumper roșu sau portocaliu la jumperul feminin de pe pinul 9 la pinul VCC de pe senzorul cu ultrasunete
30. Conectați cablul jumper maro sau negru la jumperul feminin de pe pinul 9 la pinul GND de pe senzorul cu ultrasunete
31. Conectați cablul jumper violet la femelă de la pinul 11 la pinul SDA de pe magnetometru
32. Conectați cablul jumper violet la femelă la pinul 12 la pinul SCL de pe magnetometru
33. Conectați cablul jumper roșu sau portocaliu la jumperul feminin de pe pinul 10 la pinul VCC de pe magnetometru
34. Conectați cablul femelă maro sau negru la jumperul feminin de pe pinul 10 la pinul GND de pe magnetometru

Pasul 9: Calibrarea servetelor cu gheare ale BUGS

Toți pașii următori sunt descriși în videoclipul Assembley de mai sus.

Șuruburi și coarne Servo necesare:

• 3 claxoane servo cu un singur braț
• 3x șuruburi scurte pentru claxoane servo

Instrucțiuni de asamblare:

1. Porniți robotul timp de 5 secunde până când servo-urile ajung la poziția lor de pornire, apoi opriți robotul
2. Poziționați brațul la un unghi de 90 de grade față de corp
3. Introduceți claxonul servo braț / corp
4. Fixați-l în poziție cu un șurub servomotor scurt
5. Poziționați antebrațul la un unghi de 90 de grade față de braț
6. Introduceți claxonul servo antebraț / braț
7. Fixați în poziție cu un șurub scurt pentru servocorn
8. Poziționați mâna în poziția Închis
9. Introduceți claxonul servo de mână / antebraț
10. Fixați-l în poziție cu un șurub servomotor scurt

Pasul 10: Calibrarea senzorilor IR pentru urmărirea liniei

Pentru ca senzorii IR să detecteze o linie neagră, trebuie să reglați șurubul potențiomentrului de pe fiecare senzor IR, astfel încât cele 2 LED-uri roșii să fie aprinse atunci când senzorul este aproape de o suprafață albă și doar un LED roșu este aprins când senzorul este lângă o suprafață neagră.

Pasul 11: Utilizarea BUGS

Utilizarea BUGS în modul următor Linie:

• Așezați robotul pe podea la începutul liniei
• Așezați o minge de golf la 3 cm în fața robotului
• Porniți robotul și urmăriți-l cum pleacă !!!

Utilizarea BUGS în modul de evitare a busolei și obstacolelor:

• Poziționați robotul în direcția în care doriți să se îndrepte
• Porniți robotul și urmăriți-l cum pleacă

Utilizarea BUGS cu un controler:

• Folosiți joystick-ul pentru a muta robotul
• Folosiți butonul Sus pentru a deschide și închide Gheara
• Folosiți butonul Jos pentru a ridica brațul în sus și în jos
• Utilizați butonul din stânga pentru a activa busola și modul de evitare a obstacolelor
• Țineți apăsat butonul Stânga pentru a dezactiva modul de evitare a obstacolelor busolei
• Folosiți butonul din dreapta pentru a activa modul Urmărire linie
• Țineți apăsat butonul din dreapta pentru a dezactiva modul de urmărire a liniei

Premiul II la Concursul de Robotică