Hexàpode de bricolatge: 6 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

En aquest instructiu, us donaré la guia pas a pas per crear un Hexapod controlat per bluetooth.

En primer lloc, es tracta d’un gran hexàpode i per moure’l necessitareu 12 servomotors forts (MG995) i per manejar aquesta quantitat de senyals PWM (per controlar cada motor) la manera més senzilla de fer-ho és fer servir un Arduino Mega 2560 Cal tenir en compte que es va utilitzar algun equip addicional, com ara impressores 3D i màquina de tall WaterFlow. Ara trobareu tots els materials utilitzats i els passos que necessiteu per construir un d’aquests robots.

Pas 1: què necessiteu

Equipament

Soldador, màquina d'impressió 3D, màquina de tall per raig d'aigua.

Material

• Filament d'impressió 3D PLA
• silici,
• pedacer d'acer
• Cargols M3X20
• Cargols M3X10
• Fruits secs M3
• Rentadores M3
• Rodaments de boles 623zz
• Programari CAD

Components

• (12) Servomotors MG995
• (2) bateries de 9 V.
• (1) Bateria de 6V, 7Amps
• Càmera GoPro
• Arduino MEGA
• Arduino NANO
• (2) Joysticks
• (2) Mòdul Bluetooth HC-05
• (1) Potenciòmetre de 10K

Pas 2: Mecànica i disseny de les peces que necessiteu

Disseny mecànic

El disseny mecànic parteix del nombre de servomotors que s’utilitzaran per pota. En aquest projecte es va decidir utilitzar 2 servos per cama, donant-li un major nombre de graus de llibertat i fent que la seva naturalitat fos notable. És clar esmentar que en qualsevol tipus de mecanismes, màquines o robots com més graus de llibertat tingueu, major serà la naturalitat dels vostres moviments i accions. Dins del pla d’aquest projecte, requisits i limitacions, hi ha 12 actuadors que s’utilitzaran, 2 per tram. Com es va esmentar, els servos motors seran els components principals de les potes, diguem que són aquells punts que representen les articulacions del robot. Mitjançant la qual es desencadenen diferents moviments cap a la màquina que, junts, simularan el moviment que la fa caminar. Basant-se en les dimensions dels servomotors esmentats anteriorment, es dissenya una carcassa en la qual s’instal·la aquest tipus d’actuador. Les dimensions d’aquest proporcionen punts de referència per dissenyar un sistema de subjecció, per als elements de suport i els connectors del que conformarà la pota en el seu conjunt. Un dels servomotors es col·loca verticalment i l’altre horitzontalment, això es deu principalment a la direcció en què girarà el seu eix i activarà l’element al qual està cargolat i desenvoluparà així el moviment en x o y, necessari per a la marxa de l'hexapode. Quan mireu les figures i les imatges, podeu veure els punts on es munten a la base principal, que són les plaques, del robot. Si mireu el servomotor en posició vertical, veureu que està entre les dues plaques. Un d'ells es cargola a la part superior i l'altre a la part inferior. A partir d’aquí, els connectors i les barres facilitaran el suport del segon servomotor en posició horitzontal, a partir de la qual treballen 4 tipus diferents de connectors com a part de la pota. Permeten el moviment mecànic que simula i activa l’elevació i el moviment d’aquest element; que inclou aquestes dues barres que contenen el component més gran de la cama, sobre la qual es recolza i deixa pràcticament tot el pes del robot.

Com s’ha esmentat anteriorment, hi ha limitacions que defineixen el vostre disseny. Poden ser de diferents tipus, ja siguin mecànics, econòmics o qualsevol altre recurs essencial per al funcionament de la vostra màquina. Aquests elements mecànics; en aquest cas, els servomotors van establir les dimensions del robot. És per això que el disseny proposat en aquest manual té aquestes dimensions, ja que parteixen principalment dels actuadors i controladors seleccionats, als quals posteriorment es va afegir una gran bateria.

És important dir que el disseny mecànic no es defineix perquè es reprodueixi tal com es proposa. Fins i tot es pot optimitzar mitjançant simulacions de tensió i fatiga dels elements principals, barres i / o connectors. Tenint en compte el mètode de fabricació seleccionat, fabricació additiva, podeu aprofitar al màxim el disseny, simulació i impressió del sòlid que millor s’adapti a les vostres càrregues i aplicacions. Sempre tenint en compte els elements bàsics de suport, fixacions i coixinets, per al que necessiteu. Això segons el paper que juguen en el mecanisme. Per tant, heu de pensar en les especificacions d’aquests elements perquè tinguin el lloc adequat juntament amb les altres peces de la cama.

Pas 3: dissenyar electrònica

2 PCBs dissenyats per al robot.

La 1 és la placa principal que es muntarà al robot i la segona és per a l'electrònica del comandament a distància. El PCB es va dissenyar amb el programari Fritzing i després es va mecanitzar mitjançant un encaminador CNC per gravar PCB.

El PCB principal inclou l’Arduino Mega i el mòdul bluetooth, tots els servos també estan connectats i utilitzen dues línies d’alimentació que provenen directament de la bateria a 2 terminals de cargol.

El PCB del comandament a distància té més components, però és més compacte, començant pel muntatge de l’Arduino Nano, al qual es connecten els dos joysticks per controlar la direcció i els moviments de l’Hexapod, un polsador amb la seva resistència adequada de 220 Ohms, un potenciòmetre per ajustar l'alçada del robot i del seu mòdul bluetooth HC05. Tota la placa s’alimenta mitjançant una bateria de 9V i els elements que contenen s’alimenten mitjançant la sortida de 5v de la placa Arduino.

Després del disseny, el PCB es pot fabricar amb l’eina especial de mecanitzat de PCB CNC i, a continuació, podeu procedir a instal·lar tots els components a les plaques.

Pas 4: Pas 4: Muntatge

Després de disposar de totes les parts impreses, cargols i coixinets, així com les eines per muntar el robot, podeu començar amb el muntatge de les parts corresponents, tenint en compte que les bases dels servos verticals es munten amb una placa superior i una inferior, 6 d’aquestes peces amb un servomotor a l’interior. Ara es cargola l'acoblament a l'eix del servomotor i a això es connecta la peça: "JuntaServos" que en la seva contrapart tindria el seu corresponent coixinet per facilitar la rotació entre ambdues parts. Després es connectaria al segon servo, el servo horitzontal i el seu respectiu conjunt de barres que s’enllacen amb els altres 2 segments, fent una fixació directa a la punta d’acer. Tots dos cargolats amb els cargols indicats. Per acabar amb la cama, la punta impresa en PLA s’insereix a pressió.

Aquest procediment s’ha de repetir 6 vegades per muntar les 6 potes que suporten i activen el robot. Finalment; col·loqueu la càmera a la placa superior, ajustant-la com desitgi l'usuari.

Pas 5: Pas 5: Codificació

En aquesta secció es descriurà una mica el funcionament del codi. i es dividirà en dues parts, el codi del comandament a distància i el codi de l'hexapode.

Primer el controlador. Voleu llegir els valors analògics dels potenciòmetres als joysticks. Es recomana que aquests valors es filtrin i siguin adequats per obtenir només els valors quan aquests canvien fora de l'interval establert al codi. Quan això passa, s'envia un valor de tipus de matriu de caràcters mitjançant la funció Arduino Serial.write mitjançant bluetooth per indicar que un dels valors ho ha canviat per poder fer alguna cosa un cop l'altre mòdul bluetooth els rep.

Ara el codi Hexapod també es pot dividir en 2 parts.

La primera part és on es designen les funcions que es faran d’acord amb els missatges rebuts pel bluetooth i l’altra part on es fa el necessari per crear les funcions realitzades per l’hexàpode, com ara caminar cap endavant, enrere, girar, etc. el que voleu fer al codi és designar les variables necessàries per al funcionament tant de la comunicació bluetooth com de les funcions dels servos i els seus moviments a cada pota.

la funció Serial.readBytesUntil s’utilitza per obtenir tota la matriu de caràcters, que són 6, totes les ordres tenen 6 caràcters, cosa que és molt important a tenir en compte. Als fòrums d’Arduino podeu trobar referències sobre com seleccionar els paràmetres òptims perquè el missatge es rebi correctament. Després d'obtenir el missatge sencer, es compara amb la funció strcmp () i s'utilitza un conjunt de funcions if que assignen valors a una variable per assignar la funció d'un hexàpode en una funció de commutació.

Hi ha funcions addicionals, que una d'elles en rebre l'ordre "POTVAL" canvia l'alçada del robot, una altra funció canvia l'alçada relativa de cada pota i la seva rotació estàtica, això s'aconsegueix amb el joystick i quan es prem el botó al control, l'ordre "BOTTON" es rep al codi hexàpode i canvia la velocitat de moviment de l'hexàpode.

Pas 6: proves

Al següent vídeo es mostra com va evolucionar l'Hexapod al llarg del temps i veure les proves i el resultat final.