Jasper the Arduino Hexapod: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Data del projecte: novembre de 2018

VISIÓ GENERAL (JASPER)

Sis potes, tres servos per pota, 18 sistemes de moviment servo controlats per un Arduino Mega. Servos connectats mitjançant el blindatge V2 del sensor Mega Arduino. Comunicació amb Hexapod a través del mòdul Bluetooth BT12 parlant amb una aplicació d'Android a mida. Sistema alimentat per un conjunt de bateries de 2 x 18650, 3400 mAh i 2 x 2400 mA subjectats cadascun amb velcro sota el cos de l'hexapode. Es proporciona un commutador d’alimentació tant per als sistemes Servo com per als sistemes de control, així com un llum indicador d’encesa amb LED verd al cap de l’hexàpode. Les ordres es repeteixen a una pantalla LCD de 16x2. L’alimentació de vídeo, l’anell de llum i l’evitació d’obstacles per ultrasons es troben al cap.

NOTA: Per raó de corda, recomano l'ús de servos de bona qualitat, vaig començar amb servidors MG995, 20 d'ells, 11 dels quals van ser cremats, van perdre la capacitat de centrar-se o simplement van deixar de funcionar.

www.youtube.com/embed/ejzGMVskKec

Pas 1: EQUIPAMENT

1. 20 servos DS3218

2. 1x kit base Hexapod

3. 1x Arduino Mega R3

4. 1x blindatge del sensor Arduino Mega v2

5. Suport de bateria 1 x 2 badies 18650

6. 2 x interruptor d’alimentació de dos pols

7. Llum LED verda i resistència de 220 kohm

8. 2 bateries de 6 x 2800 mAh amb fixació de velcro

9. 2 bateries de 18650 x 3400mAh

10. 1x mòdul de sonar HC-SR04

11. 1x mòdul Bluetooth BT12

12. 1 x Arduino V3 NodeMcu Lua WIFI ESP8266 12E placa de desenvolupament IOT

13. 1 x Escut de càmera mini mòdul Arducam amb objectiu OV2640 de 2 megapíxels

14. 1 x anell de llum LCD Pixie Neon 16

15. Pantalla LCD de 1 línia de 16x2 amb adaptador IIC connectat.

16. Endoll d'alimentació de 5 x 5 per Arduino Mega

17. Endoll micro USB 1 x 5v per al mòdul NodeMcu.

18. 1 x mòdul convertidor de CC a CC Buck

19. 1 x 70mm x 120mm x 39mm caixa quadrada de plàstic negre (cos)

20. 1 x 70mm x 50mm x 70mm caixa de plàstic negre (cap)

21. 4 x 40 mm de suport de llautó M3 i 4 suports de goma

22. Diversos cables de pont masculí a masculí, soldadura, cargols i cargols m3 i cola calenta

Moviment de cames mitjançant una lògica a mida. Moviment de la càmera mitjançant dos servos independents que renuncien, avall, esquerra, dreta i moviment centrat. Càmera controlada per connexió WIFI, que es mostra a la vista WebView a l'aplicació Android.

Pas 2: SERVOS

Cadascun té un màxim de 180 graus

moviment mínim de 0 graus.

Cada servo identificat amb tres combinacions de números, LegCFT; on C és el cos (COXA), F és la cuixa (FEMUR) i T és el colze (TIBIA), de manera que 410 es referiria a la quarta pota i al servo Tibia, de manera similar 411 es referiria a la quarta pota i al servo Tibia. La seqüència de numeració seria de 100 a 611. Cada pota de servo té un peu de goma per amortir l'impacte i proporcionar una millor adherència.

Cames 1: 100, 110, 111 Davant

Cama 2: 200, 210, 211 cames2-cames1

Cama 3: 300, 310, 311 cames4-cames3

Cames 4: 400, 410, 411 cames6-cames5

Cama 5: 500, 510, 511 esquena

Cama 6: 600, 610, 611

La posició predeterminada per a tots els servidors coaxials és de 90 graus.

La posició predeterminada dels servos de fèmur és de 90 graus, 45 graus és la posició de repòs.

La posició predeterminada per a Servis Tibia per a totes les potes és de 90 graus, les potes 1, 3 i 5 utilitzen 175 graus com a posició de descans i les potes 2, 4 i 6 utilitzen 5 graus.

Coll 1: 700 Limitat a 75 a 105 graus per al moviment cap amunt i cap avall

Coll 2: 800 Limitat a 45 a 135 graus per al moviment esquerre i dret

Moviment de servo limitat a tres "escriptures" abans que s'inclogui un retard de 10 mil·lisegons abans que s'emetin més ordres "d'escriptura". Això ajuda a reduir la càrrega de les bateries.

Pas 3: COMANDAMENTS

A = Stop - Mantingueu-vos en posició predeterminada.

B = endavant - caminar_ endavant

C = inversa - retrocés caminant

D = dreta - gir_dreta

E = esquerra - gir_esquerra

F = moviment lateral esquerre - cranc_esquerra

G = moviment lateral dret - cranc_dret

H = Crou_ posterior (potes 1 i 2 com a màxim, 3 i 4 potes en posició neutra, potes 5 i 6 en posició mínima)

I = Front_crouch (potes 1 i 2 en posició mínima, 3 i 4 potes en posició neutra, potes 5 i 6 en posició màxima)

J = càmera inclinada al centre (coll 1 i coll 2 a la posició mitjana, posició predeterminada)

K = càmera esquerra - pan_left (coll 1, posició mitjana, posició mínima del servo 2 del coll)

L = càmera dreta - pan_right (coll 1, posició mitjana, servo posició màxima del coll 2)

M = càmera cap amunt - pan_up (posició màxima del coll 1, posició mitjana del servo del coll 2)

N = càmera cap avall - pan_down (posició mínima del coll 1, posició mitjana del servo del coll 2)

O = Descansat (Hexapod) s’assenta sobre suports.

P = Dempeus: Hexapod es manté a la posició predeterminada.

Q = Llums apagats

R = llum verda a l'anell de llum de neó Pixie.

S = llum vermella a l'anell de llum de neó Pixie.

T = Llum blava a l'anell de llum de neó Pixie.

U = llum blanca a l'anell de llum de neó Pixie.

V = Cames frontals que oneixen.

W = Banya sonora.

X = Escombrar el cap d’esquerra a dreta.

Y = Reprodueix Tune.

Pas 4: MOVIMENT

La posició del servo coaxial és longitudinal a l'eix del cos, de manera que el recte és 0 graus i el darrere és de 180 graus. No obstant això, aquest sistema coaxial i la resta de servos estarien limitats a 45 a 135 graus.

El moviment de les cames cap endavant, cap enrere, cap a l’esquerra i cap a la dreta s’iniciaria amb l’aixecament de la cama mitjançant els servos de fèmur i tibia, seguit del moviment de servo del cos i, finalment, la baixada de la mateixa cama amb els servos de fèmur i tibia..

Endavant i invers

Per avançar o retrocedir les potes treballen per parelles, 1 i 2, 3 i 4, 5 i 6. Un simple moviment cap endavant consisteix en que les potes 1 i 2 es mouen des de la seva posició actual fins al més endavant possible, després les potes 3 i 4, i finalment 5 i 6 potes repeteixen la mateixa acció. A continuació, els sis servos Coax passen d’aquesta posició avançada estesa cap a la posició inicial inicial. El revers d’aquest procés s’utilitza per desplaçar-se cap enrere. Com a part del procés de moviment cap endavant, la unitat d'ultrasons HC_SR04 comprovarà si hi ha obstacles per davant i, si es troba, gireu l'Hexapod a l'esquerra o a la dreta aleatòriament.

Esquerra i dreta

Per moure els parells de cames esquerra o dreta, treballeu junts però en direccions oposades. Per tant, per exemple, per girar la cama dreta 1 es torna de la posició actual a la posició de 135 graus mentre que la cama 2 es mou cap endavant fins a la posició de 45 graus. Això es repeteix per als parells de cames 3 i 4 i 5 i 6 cames. En aquest moment, els servos Coax tornen la seva posició original a la seva nova posició fent girar el cos en la direcció del moviment, és a dir. dret. Aquest procés es continua fins que s'hagi completat la rotació necessària cap a l'esquerra. El revers d’aquest procés s’utilitza per girar a l’esquerra, de manera que la cama 1 es mou des de la seva posició actual cap endavant fins a la posició de 45 graus, mentre que la cama 2 es mou cap enrere fins a la posició de 135 graus.

Dempeus i Descansa

Aquests dos processos no utilitzen el servo coaxial de cap de les potes, de manera que, per posar-se dret, el servo Tibia, per a totes les potes, es mou des de la seva posició actual fins als seus màxims 45 graus, mentre que per descansar, els mateixos servos de fèmur es mouen al més baix posició, 175 o 5 graus. El mateix moviment s’aplica als servos de Tibia que es mouen fins al màxim de 45 graus, per estar parats, i el seu mínim, és a dir. 175 o 5 graus per descansar.

Ajupir-se cap endavant i ajupir-se cap enrere

Aquí, de nou, els processos són imatges reflectides les unes de les altres. Per ajupir-se cap endavant, les potes 1 i 2 estan a la seva posició més baixa, mentre que les potes 5 i 6 es troben a la seva posició més alta. En ambdós casos les potes 4 i 5 assumeixen una posició neutra que està en línia amb els conjunts de potes 1 i 2 i 5 i 6. Per ajupir-se les potes 1 i 2 es troben a la seva posició més alta mentre que les potes 5 i 6 es troben a la seva posició més baixa.

Pas 5: CÀMERA DE CÀMERA / SONAR

El cap constarà d’una caixa de plàstic quadrada de 38 mm x 38 mm x 38 mm amb una tapa extraïble. La caixa / capçalera tindrà un moviment vertical i horitzontal limitat. El moviment s’aconseguirà mitjançant l’ús de dos servos, un enganxat al cos del robot i un segon enganxat al primer cos de servos i el braç unit al cap. Els 7,4 v subministrats per dues bateries 18650 alimentaran la placa de desenvolupament DEVKIT Arodeino V3 NodeMcu Lua WIFI ESP8266 12E IOT, connectada a un blindatge de càmera Mini mòdul Arducam amb objectiu OV2640 de 2 megapíxels. Aquesta disposició permetrà al robot detectar obstacles i transmetre vídeo en directe a través del Wi-Fi integrat. El sonar que utilitza un HC-SR04 i la possible informació de gestió de la llum tornaria a l’Arduino Mega.

El meu agraïment a Dmainmun pel seu article Arducam Instructables, que va ser de gran ajuda en la meva comprensió inicial de com es podia utilitzar l’Arducam per transmetre vídeos.

Pila

Es va decidir utilitzar dos paquets de bateries, un per als components del cap i la placa Arduino Mega, i un segon paquet per subministrar energia a tots els servos. El primer paquet consistia en 2 x 18650 bateries de 3400 mAh que subministraven 7,4 v. El segon paquet consistia en 2 paquets de bateries de 6 x 2800 mAh connectats en paral·lel, donant així un subministrament de 6,4 V però una capacitat augmentada de 5600 mAh connectats a la part inferior de l’Hexapod mitjançant tires de velcro.

Pas 6: MOVIMENT DE POTES

Els braços poden funcionar per parelles o per separat. Cada braç consisteix en una articulació del cos anomenada Coax amb un moviment de 45 a 135 graus, una articulació de la cuixa anomenada fèmur, amb un moviment de 45 a 135 graus i, finalment, una articulació del colze anomenada Tibia, o efector final, amb un moviment de 45 a 135 graus.. El programari fet a mida es va escriure per proporcionar el moviment de les cames.

Tipus de moviment de les cames:

Per al Coax, 45 graus està orientat cap enrere des del cap, 90 graus en posició neutra i 135 graus mirant cap endavant.

Per al fèmur, 45 graus és la posició més alta del terra, 90 graus és la posició neutra i 135 graus és la posició més baixa del terra.

Per a la Tibia, 45 graus és la posició més distant del cos, 90 graus és posició neutra i 135 graus és la posició més propera al cos.

Suposem que tots els servos estan en posició neutra, 90 graus.

Endavant: cama 1 i 2, elevació del fèmur a 135 graus, coaxial a 45 graus, tibia a 45 graus més lluny del cos, fèmur baix a 45 graus. Això es repeteix per als parells de cames 3 i 4 i per al parell de cames 5 i 6. Tots els 6 servos coaxials es mouen de 45 graus cap enrere a 90 graus, posició neutra, els 6 servos de fèmur es mouen de 45 a 90 graus, posició neutra. Finalment, tots els servos de Tibia passen de 45 a 90 graus, posició neutral.

Revers: a partir de les potes 5 i 6, després de 3 i 4 i, finalment, de les potes 1 i 2, en cas contrari, el moviment és el mateix per a Coax, Fèmur i Tibia.

Esquerra: les cames 1, 3 i 5 es mouen en direcció inversa, mentre que les cames 2, 4 i 6 es mouen en direcció cap endavant. Tant el moviment cap endavant com el cap enrere s'ajusten al moviment cap endavant i cap enrere estàndard. Per completar el gir dels sis servos Coax, moveu 45 graus, cosa que fa girar el cos.

Dreta: les cames 2, 4 i 6 es mouen en sentit invers, mentre que les cames 1, 3 i 5 es mouen en direcció cap endavant. Tant el moviment cap endavant com el cap enrere s’ajusten al moviment cap endavant i cap enrere estàndard. El moviment coaxial és similar a l’anterior però en sentit invers.

Descans: tots els servos Coax i Femur en posició neutra, tots els servis Tibia en posició més baixa de 45 graus, ajupint-se efectivament tant a les potes davanteres, mitjanes i posteriors.

Ajupir-se darrere, situar-se davant: potes 1 i 2 a la posició més alta, potes 3 i 4 a punt neutre i potes 5 i 6 a la posició més baixa.

Poseu-vos darrere, ajupiu-vos davant: potes 1 i a la posició més baixa, potes 3 i 4 en posició neutra i potes 5 i 6 a la posició més alta.

Cranc esquerre: les potes 1 i 5 s’aixequen i s’estenen cap a l’esquerra cap a l’exterior, al mateix temps les potes 2 i 6 s’aixequen i es contrauen sota el cos. Amb aquestes quatre potes a terra, tots els Tibias tornen a la seva posició neutral. Finalment les cames 3 i 4 repeteixen el mateix procés.

Cranc dret: les potes 2 i 6 s’aixequen i s’estenen cap a la dreta cap a l’exterior, al mateix temps que les potes 1 i 5 s’aixequen i es contrauen sota el cos. Amb aquestes quatre potes a terra, tots els tibis tornen a la seva posició neutral. Finalment les cames 3 i 4 repeteixen el mateix procés.

Moviment del cap esquerre: coll 1 servo 45 graus. Tots dos servos tornen a la posició neutra de 90.

Moviment cap dret: coll 1 servo 135 graus

Moviment cap amunt: servo 2 colls 45 graus

Moviment cap avall: coll 2 servo 135 graus

Moviment del cap de la paella: el coll 2 es mou de 45 a 135 graus

SERVEIS

Després de provar inicialment els servos MG995 i MG996 on es van substituir tots. Es van substituir els 20 servos per DS32228 de 20 kg, que proporcionaven un centrament molt millorat i una major capacitat de càrrega.

És important provar a fons cada servo mitjançant un programa de prova adequat. Vaig modificar el programa d’exemple simple “sweep” per provar específicament de 0, 90 i 180 posicions, aquesta rutina de proves es va executar durant un mínim de 5 minuts per a cada servo i després es va repetir un dia després.

NOTA: Si utilitzeu una placa Arduino Uno estàndard alimentada per un cable USB, no es pot proporcionar suficient voltatge per executar determinats servos. Vaig trobar que els 4,85 v que el servo va rebre de l’Uno provocava un comportament erràtic amb els servos DS3218, augmentant aquest voltatge a 5,05 v es va solucionar aquest problema. Per tant, vaig decidir executar els servos a 6v. Al final, vaig trobar que era necessari un voltatge de 6,4 v, ja que el 6 v causava un comportament erràtic dels servos.

Pas 7: CONSTRUCCIÓ

POTES

Va començar amb la col·locació de les peces del kit Hexapod. Totes les banyes servo circulars necessitaven l’ampliació del forat d’estora dels dos extrems del fèmur i de tots els forats Coax. Cada servo banya es va connectar al coaxial i el fèmur corresponents amb quatre cargols i un cinquè cargol pel centre del cap de servo. Tots els servocossos s’uneixen mitjançant quatre cargols i femelles. El servomuntatge Coax, per a cadascuna de les sis potes, tenia un coixinet fixat a la part inferior del muntatge mitjançant un sol cargol i femella. Cada muntatge de servo coaxial es va connectar, mitjançant quatre cargols i femelles, al seu servomuntatge de fèmur amb aquest muntatge girat de 90 graus. El cap del servo del fèmur estava unit a un extrem del braç del fèmur amb l’altre extrem del fèmur al cap del servo del tibia. Els sis servos Tibia estaven units a la part superior de les sis potes amb quatre parabolts i femelles. Cada efector de l'extrem de la cama estava cobert amb una bota de goma suau per proporcionar un adherència addicional. Es va trobar que la banya de servo subministrada era massa gran per fixar-la a les connexions Coax, Femur i Tibia, de manera que tots els forats centrals es van ampliar a 9 mm. El meu agraïment a "Toglefritz" pels seus Capers II que es poden instruir sobre els elements constructius del kit Hexapod. Tanmateix, em vaig desviar de la construcció en una àrea, és a dir, la fixació de les banyes servo als dos extrems del fèmur. Vaig decidir ampliar el forat central del fèmur per permetre que el centre de la trompa del servo passés per ell, donant-li una força addicional a la trompa del servo, ja que estava més a prop del servo i aquestes dues juntes experimentaven el parell màxim. Cada servocorn es va fixar al fèmur mitjançant dos cargols autofiltres M2.2, eliminant els extrems d’aquests cargols i arxivant-los de forma plana. Tots els cargols M3 tenien el pany ben tancat aplicat.

COS

El cos consta de dues plaques cadascuna amb sis forats, cada forat utilitzat per fixar la banya de servo coaxial. Es van connectar dues bateries de 6V 2800mAh a la part inferior de la placa inferior amb velcro. Es van connectar quatre separadors M3 que s’estenien just més enllà de la part inferior del suport de la bateria, cadascun amb una bota de goma suau lliscada a la part inferior, cosa que proporciona una base estable sobre la qual es pot recolzar l’Hexapod. La secció superior de la placa inferior té l'Arduino Mega i el seu escut del sensor connectat mitjançant quatre separadors de 5 mm. A la part superior de la placa inferior hi havia fixats 4 x M3 de 6 cm d'alçada, que envoltaven l'Arduino Mega i proporcionaven suport per a la placa superior. A la placa superior hi havia una caixa de 120 mm x 70 mm x 30 mm, que albergarà el primer dels servos del coll i la pantalla LCD. Un segon suport de bateria de 2 baies, 2 x 18650 es va connectar a la part inferior de la placa superior a la part posterior de la placa Arduino Mega cap a la part frontal de l'Hexapod.

La placa superior té sis servocornes connectades cadascuna amb quatre cargols M2.2. A la part superior de la placa hi ha instal·lada una caixa de 70 mm x 120 mm x 30 mm en què hi ha instal·lat un suport de bateria 18650 de 2 badies, interruptor de dos pols, LED verd i una pantalla LCD IC2 de 16 x 2. A més, també s’instal·la el primer servo de coll, l’alimentació i el segon cable de dades de servo de coll passen per un forat per alimentar el segon servo i el mòdul Arduino V3 NodeMcu. Un altre cable de dades passa per la caixa superior i alimenta el mòdul ultrasònic HC-SR04, situat de nou al capçal. Un segon cable d'alimentació i dades també ha passat al cap per alimentar l'anell led pixie.

Els dos cables de dades de servo i el cable de dades HC-SR04 s’alimenten a través de la placa superior mentre el mòdul Bluetooth s’uneix a la part inferior de la placa mitjançant un coixinet de neó i cola calenta. La gestió de cables dels 18 cables de dades de servo restants ha d’estar al seu lloc abans de qualsevol intent de fixar la placa superior a la placa inferior mitjançant 4 cargols M3 que s’adaptin als separadors de 4 x M3 que s’adherien a la placa inferior. Com a part del procés de fixació de la placa inferior superior, els sis servos Coax també s’han de col·locar en la seva posició correcta amb el rodament que s’adapta al forat inferior de la placa i el cap del servo que s’adapta a la trompa de la placa superior. Un cop instal·lades, les tapes dels sis servos Coax estan fixats amb 6 cargols M3. A causa de la posició de les banyes de servo per als sis servos Coax, els separadors de 4 x M3 havien de reduir-se d'alçada en 2 mm, de manera que els coixinets de servo Coax estiguessin correctament a la placa inferior.

CAP

El cap consta de dos servos de 90 graus entre si, un allotjat a la caixa fixada a la placa superior i el segon unit al primer mitjançant la banya del servo mitjançant una secció de placa de llautó en forma d’U. La banya del segon servo s’uneix a un suport de llautó en forma de L que s’uneix a una caixa de 70 mm x 70 mm x 50 mm amb dos cargols i femelles. La caixa forma el cap, a l'interior de la qual hi ha instal·lada la càmera Ardcam, el mòdul d'ultrasons HC-SR04 i el mòdul Arduino V3 NodeMcu i el LED d'alimentació. Tant el mòdul d'ultrasons transmet i rep els caps del sensor sobresurten per la part frontal de la caixa com ho fa l'objectiu de la càmera. Al voltant de l’objectiu que envolta l’objectiu, hi ha un anell Pixie Nero de 16 LCD. El LED d’alimentació NodeMcu es veu a través d’un forat a la placa posterior del cap, el cable d’alimentació, el cable de dades del mòdul ultrasònic i els cables d’alimentació de dades Pix Neon que entren a través d’un forat entre la placa posterior i la placa principal.

ELECTRONNICA

Els següents diagrames de Fritzing mostren l'electrònica del cos i del cap. Les línies VCC i GRD no es mostren per als 20 servos per facilitar la claredat del diagrama. El mòdul Bluetooth, mitjançant l'aplicació d'Android, controla el moviment Hexapod, inclosos els servos del coll. El mòdul Arduino NodeMcu basat en WIFI controla el mòdul de càmera Arducam. Tots els servos estan connectats al blindatge del sensor Arduino mitjançant un bloc únic que conté línies VCC, GRD i de senyal. Els cables jumper estàndard DuPont de 20 cm s’utilitzen per connectar el Bluetooth BT12, HC-SR04 i IC2 LCD.

CALIBRACIÓ DE POTES

Aquesta és una de les àrees de preparació més difícils abans de treballar en el moviment de l’hexàpode. La idea inicial és establir totes les potes al següent, servos coaxials de 90 graus, servos de fèmur a 90 graus i servis de tibia a 90 amb la posició física de la cama a 105 graus per a les potes de 2, 4 i 6 i 75 graus. per a les potes 1, 3 i 5. L'Hexàpode es va col·locar sobre una superfície plana recolzada sobre els quatre suports de sota de la carcassa de la bateria. Es tracta de cames situades a punts de distància iguals entre cada cama i a la mateixa distància del cos. Totes aquestes posicions estan marcades a la superfície plana. Durant la construcció de les potes es va trobar el punt mitjà de cada servo, aquesta hauria de ser la posició de 90 graus de servos. Aquesta posició predeterminada de 90 graus s’utilitza amb tots els servos.

Els servos coaxials 2 i 5 cares interiors són paral·lels entre si, això passa amb els servos 1 i 6 i 3 i 4. Tots els servos Fèmur i Coax estan fixats junts a 90 graus entre si durant la fase de construcció. Tots els servos de fèmur tenen el braç de fèmur unit a ells en un angle de 90 graus. Tots els servos de Tibia estan units a la Tibia a 90 graus. 2, 4 i 6 servos de tibia s’uneixen al braç del fèmur a 105 graus, mentre que els servos de tibia 1, 3 i 5 s’uneixen al braç de fèmur a 75 graus.

És important tenir en compte que, durant la prova, s’han de controlar tots els servos per determinar la temperatura; un servo calent significa que el servo funciona massa i pot fallar, la majoria dels servos estaran calents al tacte.

El calibratge inicial consisteix a moure l’hexàpode des de la seva posició de repòs, després d’haver-lo encès, a una posició de peu que sigui constant, estable, de nivell i de major importància, cap dels servos no s’escalfa massa. Per mantenir una posició estable, cal escriure a cada servo amb un retard inferior a 20 mil·lisegons, es van utilitzar 10 mil·lisegons. Tots els servos només es poden moure de 0 a 180 graus i de 180 a 0, de manera que per a tots els servos de fèmur 0 i 180 graus són verticals i 90 graus són horitzontals.

Abans d’adjuntar cada servo, s’enviava una escriptura d’inicialització a cadascun dels servos definits prèviament, donant-li el seu angle de descans actual, és a dir. la posició actual en què es troba el servo mentre descansa. Va ser de 90 graus per a tots els servos Coax, de 55 graus per als servos de fèmur i tibia 1, 3 i 5 i de 125 graus per als servos de fèmur i tibia 2, 4 i 6.

És important tenir en compte que les bateries sempre s’han de carregar completament al començament de la sessió de calibratge.

L’Hexapod sempre parteix d’una posició de repòs, tot el cos recolzat pels quatre peus. Des d'aquesta posició, tots els servos de fèmur i tibia es desplacen des de la seva posició inicial fins a la seva posició de peu, moment en què tots els servos estan a 90 graus. Per completar la posició de peu, s'emet l'ordre "stand"; aquesta ordre requereix que totes les potes s'aixequin i es posin de nou en dos grups de tres moviments de pota, les potes 1, 5 i 4 i 2, 6 i 3.

Pas 8: PROGRAMARI

El programari consta de tres parts, la primera és el codi Arduino que s’executa a l’Arduino Mega, la segona part és el codi Arduino que s’executa al mòdul NodeMcu del cap. La comunicació es fa mitjançant la unitat Bluetooth BT12 que rep ordres de la tauleta Android, és a dir, un Samsung Tab 2, que executa una aplicació personalitzada construïda per Android Studio. És aquesta aplicació la que envia ordres a l’Hexapod. La mateixa aplicació també rep alimentació de vídeo en directe des del mòdul NodeMcu mitjançant el seu WIFI integrat.

CODI ANDROID

El codi d'Android a mida, desenvolupat amb Android Studio, proporciona la plataforma on s'executa l'aplicació de dues pantalles. L’aplicació té dues pantalles, la pantalla principal permet a l’usuari emetre ordres a l’Hexapod i veure l’alimentació de vídeo provinent del cap hexapod. La segona pantalla, a la qual s’accedeix mitjançant el botó WIFI, permet a l’usuari connectar-se en primer lloc a l’hexapode Bluetooth i, en segon lloc, al punt calent WIFI que genera la targeta NodeMCU Arduino al capçal hexàpode. L'aplicació envia ordres d'una sola lletra, mitjançant una sèrie 9600 Baud, des de la tauleta a través del Bluetooth incorporat al Bluetooth BT12 connectat a l'hexapode.

CODI ARDUINO

El desenvolupament del codi va començar amb el desenvolupament d’un programa de proves dissenyat per provar les funcions bàsiques de l’Hexapod, el cap i el cos. Atès que el cap i el seu funcionament estan completament separats del cos, el desenvolupament de programari es va provar paral·lelament al codi de funció del cos. El codi d'operació del cap es basava en gran part en un desenvolupament anterior amb la inclusió del moviment servo. El codi incloïa el funcionament d'una pantalla LCD de 16x2, un mòdul d'ultrasons HC-SR04 i un anell de llum LED de 16. Calia desenvolupar més codis per proporcionar accés WIFI al canal de vídeo en directe des del cap.

El codi de la funció corporal es va desenvolupar inicialment per proporcionar la fixació del servo inicial i la posició inicial mentre estava en repòs. Des d'aquesta posició, l'hexàpode es va programar perquè es posés de peu. A continuació, el desenvolupament va continuar amb moviments addicionals de l'Hexapod i la combinació de les seccions de codi de cap i cos amb les comunicacions en sèrie amb l'aplicació Android.

El codi servo de prova va permetre el desenvolupament de moviments de cames i cossos, a saber:

1. InitLeg: permet la posició de la cama de descans, la posició de la cama de peu, la posició inicial de la cama del cranc per caminar a l'esquerra o la dreta, la posició inicial de la cama per caminar cap endavant o cap enrere.

2. Wave: permet que les potes davanteres flueixin quatre vegades abans de tornar a la posició de peu.

3. TurnLeg: permet que l'hexàpode giri a l'esquerra o a la dreta.

4. MoveLeg: permet a l'hexàpode caminar cap endavant o cap enrere.

5. CrouchLeg: permet a l'hexàpode ajupir-se cap endavant cap a les potes anteriors o cap enrere cap a les potes posteriors.

El moviment de les cames es basa en el treball de parelles de cames, de manera que les cames 1 i 2, 3 i 4, 5 i 6 funcionen com a parelles. El moviment consisteix en dues accions bàsiques: un abast i un estirament cap endavant i una empenta cap enrere. Per caminar cap enrere, aquests dos moviments s’inverteixen, de manera que, per exemple, caminar cap endavant, les cames 1 i 2 estiren, mentre que les cames 5 i 6 empenyen, les cames 3 i 4 proporcionen estabilitat. Caminar amb cranc és simplement aquestes mateixes accions, però fixat a 90 graus respecte al cos, en aquest cas les potes 3 i 4 també es mouen de la mateixa manera que les altres potes. Mentre es caminen, les parelles de cames es mouen alternativament, però, mentre que les cames caminant del cranc 1 i 5 funcionen com a parell, mentre que la cama 3 funciona a passes alternes fins a les cames 1 i 5.

Moviment Segueix una descripció funcional per a cadascuna de les principals funcions de moviment, cadascuna de les quals consisteix en elements de moviment reunits i accionats en una seqüència definida.

DESCANS: a partir d’una posició de peu, tots els servos de fèmur es mouen cap amunt per baixar el cos sobre els quatre suports. Al mateix temps, tots els servos de Tibia es mouen cap a l'interior.

DESTACAT: Començant des de la posició de repòs, tots els servos Tibia es mouen cap a l'exterior, quan s'acaba, tots els servos Fèmur passen a la posició de 90 graus, finalment tots els servis Tibia passen a la posició de 90 graus al mateix temps.

GIRAR A L’ESQUERRA: les potes 1, 3 i 5 s’allunyen del cap cap enrere 45 graus, al mateix temps que les potes 2, 4 i 6 avancen cap al cap. Un cop completat, tots els servos Coax passen de la seva posició actual a la posició estàndard de 90 graus, aquest moviment seria antihorari cap al cos.

GIR A LA DRETA: les cames 1, 3 i 5 avancen cap al cap 45 graus, al mateix temps que les cames 2, 4 i 6 s’allunyen cap enrere del cap. Un cop completat, tots els servos Coax passen de la seva posició actual a la posició estàndard de 90 graus, aquest moviment seria horari cap al cos.

CROUCH FORWARD: les potes 1 i 2 baixen mitjançant servos de fèmur i tibia, mentre que les potes 5 i 6 s’eleven amb els servos de fèmur i tibia, les potes 3 i 4 es mantenen a la posició estàndard.

CROUCH BACKWARD: Les potes 1 i 2 s’alcen mitjançant servos de fèmur i tibia, mentre que les potes 5 i 6 es baixen amb els servos de fèmur i tibia, les potes 3 i 4 es mantenen a la posició estàndard.

WAVING: aquesta rutina només utilitza les cames 1 i 2. Els servos Coax es mouen en un arc de 50 graus, mentre que el fèmur i la tíbia també es mouen en un arc de 50 graus. Les potes 3 i 4 avancen cap al cap 20 graus, cosa que proporciona una plataforma més estable.

CAMINADA endavant: les potes 1 i 6, 2 i 5 i 3 i 4 han de treballar juntes. Així, mentre la cama 1 estira el cos, la cama 6 ha d’estar empenyent el cos, tan aviat com s’hagi completat aquesta acció, les cames 2 i 5 han de realitzar la mateixa acció, mentre que cadascun d’aquests cicles d’acció s’està produint a les cames 3 i 4. endavant rutina.

Les funcions inicials del mòdul de cama de prova van permetre dissenyar cadascun dels tres moviments de cama. Es requereixen tres moviments de cames, ja que les cames oposades simplement fan els moviments inversos. Es va desenvolupar, provar i copiar un nou mòdul combinat de tram 1, 3 i 6 per a un segon mòdul de tram 2, 4 i 5 de tram inversat. La prova dels moviments de les cames de l’hexàpode es va aconseguir col·locant l’hexàpod en un bloc elevat, de manera que es permetia un moviment complet de les cames sense tocar el terra. Les mesures es van fer mentre es movien les cames i es va comprovar que totes les cames es mouen horitzontalment a una distància de 80 mm mentre es mantenien al mateix temps a 10 mm del terra en el punt més baix durant el moviment. Això significa que l'hexàpode simplement es balancejarà d'un costat a l'altre durant el moviment i que totes les potes tindran una força de tracció igual durant el moviment.

CAMINADA INVERSA:

ESQUERRA DE CAMINAT DEL CRAB: el moviment inicial comença amb les potes 1, 2, 5 i 6, totes girant 45 graus cap a la direcció de la marxa. Això situa totes les potes en línia amb la direcció de desplaçament, les potes 3 i 4 ja estan en l’orientació correcta. El fèmur i la tíbia de cada cama comencen a la posició predeterminada de 90 graus. Aquesta marxa consisteix en dos jocs de tres potes que treballen en passos alterns, les potes 1, 5 i 4 i les potes 3, 2 i 6. Cada conjunt de tres potes funciona tirant amb les potes davanteres, és a dir, 1 i 5 i empenyent amb la cama 4, aquest moviment s'inverteix de manera que la cama 3 estira mentre les potes 2 i 6 empenyen, cap dels servos coaxials fa cap treball durant aquest moviment. Cada conjunt de tres potes aixeca l'altre conjunt de potes estacionari a mesura que es mou el primer conjunt.

CRAB WALKING DRIGHT:

NOTA: El cap girarà en la direcció del cranc caminant a l'esquerra o a la dreta. Això permet utilitzar la detecció ultra sonora HC-SR04 mentre es camina.

CONFIGURACIÓ DE POTES: Per tal que l'Hexapod es mantingui al nivell, és necessari que totes les potes es mantinguin amb la mateixa alçada. Col·locant l'hexàpode en blocs i després utilitzant les rutines de suport i descans, era possible mesurar la distància del terra de cada efector final. Vaig afegir botes de goma a cada efector final per afegir-ne primer, però també per permetre una petita quantitat d’ajust a la longitud de la cama, amb l’objectiu de 5 mm o menys entre totes les potes. Establir cada servo a 90 graus va ser fàcil, però l’acoblament de cada banya de servo als dos extrems del fèmur pot causar problemes, ja que les diferències molt petites en els angles de rotació de les banyes de les espines internes fan que les altures de les cames difereixin de 20 mm. El canvi dels cargols a diferents forats de fixació de les banyes del servo va corregir aquesta diferència d’alçada de 20 mm. Estava decidit a solucionar aquest problema mitjançant aquest mètode en lloc d’haver de compensar aquestes diferències d’altura mitjançant el programari.