"Milles" el robot aranya quadrúpeda: 5 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Basat en Arduino Nano, Miles és un robot aranya que utilitza les seves 4 potes per caminar i maniobrar. Utilitza 8 servomotors SG90 / MG90 com a actuadors per a les potes, consisteix en un PCB personalitzat fabricat per alimentar i controlar els servos i l’Arduino Nano. PCB té ranures dedicades per al mòdul IMU, mòdul Bluetooth i fins i tot un conjunt de sensors IR per fabricar el robot autònom. El cos està format per làmines acríliques de 3 mm tallades per làser, també es pot imprimir en 3D. És un gran projecte per als entusiastes d’explorar la cinemàtica inversa en robòtica.

El codi i les biblioteques, els fitxers Gerber i els fitxers STL / step per al projecte estaran disponibles a petició. Miles també està disponible com a Kit, DM per obtenir més informació.

Aquest projecte està inspirat en mePed (www.meped.io) i utilitza un codi actualitzat inspirat en ell.

Subministraments

Components necessaris:

Les opcionals es marquen com a ~

• Miles PCB (1)
• Parts del cos mecànic de Miles
• Servomotors SG90 / MG90 (12)
• Aduino Nano (1)
• LM7805 Regulador de tensió (6)
• Interruptor lliscant (1)
• Tapa electrolítica de 0,33 uF (2)
• Tapa electrolítica 0,1uF (1)
• Connector Pheonix de 2,08 mm (1)
• Connector relimate de 2 pins (1) ~
• Connector relimate de 10 pins (1) ~
• 4 a Connector relimate (1) ~
• Clavilles masculines per a connectors servo

Pas 1: Dissenyar l’esquema i els PCB

Dissenyo els meus PCBs amb el programari Altium (per descarregar feu clic aquí). 12 servons SG90 / MG90 poden consumir fins a 4-5 amperes si tots funcionen simultàniament, per tant el disseny requereix capacitats de sortida de corrent més altes. He utilitzat el regulador de voltatge 7805 per alimentar els servos, però pot generar un corrent màxim d’1 Amp. Per resoldre aquest problema, es connecten 6 circuits integrats LM7805 en paral·lel per augmentar la sortida de corrent.

Esquemes i Gerber es poden trobar aquí.

Les característiques d’aquest disseny inclouen:

• MPU6050 / 9250 s’utilitza per a la mesura d’angles
• Sortida de corrent fins a 6 Amp
• Alimentació aïllada del servo
• Sortida del sensor d'ultrasons HCsr04
• També es proporcionen perifèrics per Bluetooth i I2C.
• Tots els pins analògics es proporcionen en un Relimate per al connector de sensors i actuadors
• 12 sortides servo
• LED d’indicació d’alimentació

Especificacions del PCB:

• La mida del PCB és de 77 x 94 mm
• FR4 de 2 capes
• 1,6 mm

Pas 2: Soldar els components i penjar el codi

Soldeu els components per ordre ascendent de les altures dels components, començant per components SMD primer.

Només hi ha una resistència SMD en aquest disseny. Afegiu pins d'encapçalament femenins per a Arduino i LM7805 perquè es puguin substituir si cal. Pines de capçalera de soldadura masculines per als connectors servo i altres components al seu lloc.

El disseny té 5V separats per als servos i Arduino. Comproveu si hi ha pantalons curts amb terra a tots els rails d’alimentació individuals, és a dir, sortida Arduino 5V, sortida Servo VCC i entrada Phoenix 10V.

Un cop es comprova si hi ha curts al PCB, Arduino ja es pot programar. El codi de prova està disponible al meu github (feu clic aquí). Pengeu el codi de prova i munteu tot el robot.

Pas 3: Muntatge del cos de tall per làser:

Hi ha un total de 26 parts en el disseny que es poden imprimir en 3D o tallar amb làser en làmines d’acrílic de 2 mm. He utilitzat làmines acríliques de 2 mm de color vermell i blau per donar al robot un aspecte Spiderman.

El cos consta de diversos enllaços que es poden fixar mitjançant cargols de femella M2 i M3. Els servos es fixen amb cargols de femella M2. Assegureu-vos d’afegir les bateries i el PCB a l’interior del cos principal abans de fixar la placa superior de la carcassa.

Els fitxers necessaris es poden trobar al meu github (feu clic aquí)

Pas 4: connectar-ho tot i provar el robot:

Ara finalitzeu connectant els Servos en l'ordre que es mostra a continuació:

(D2) Servo de pivot frontal esquerre

(D3) Servo elevador frontal esquerre

(D4) Servo de pivot esquerre enrere

(D5) Servo elevador posterior esquerre

(D6) Servo de pivot posterior dret

(D7) Servo d'elevació posterior dret

(D8) Servo de pivot frontal dret

(D9) Servo elevador frontal dret

Engegueu el robot mitjançant l’interruptor lliscant.

Pas 5: millores futures:

Cinemàtica inversa:

El codi actual utilitza un enfocament posicional on proporcionem els angles als quals s’ha de moure el servo per aconseguir cert moviment. La cinemàtica inversa donarà al robot un enfocament més sofisticat en caminar.

Control d'aplicacions Bluetooth:

El connector UART del PCB permet a l'usuari connectar un mòdul bluetooth com HC-05 per controlar el robot sense fils mitjançant un telèfon intel·ligent.