Hexàpode: 14 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

Des de fa alguns anys m’interessa jugar i crear robots i em va inspirar molt Zenta, aquí trobareu el seu canal de Youtube https://www.youtube.com/channel/UCmCZ-oLEnCgmBs_T i el seu lloc web

Podeu trobar molts kits de molts proveïdors diferents a Internet, però són molt costosos, fins a 1.500 $ + per a un hexàpode de 4 DoF, i els kits de la Xina no tenen una bona qualitat. Per tant, he decidit crear a l'hexàpode a la meva manera. Inspirat en l’hexapode Phoenix de Zenta, el trobareu al seu canal de Youtube (i en un kit que podeu trobar https://www.lynxmotion.com/c-117-phoenix.aspx, he començat a crear el meu des de zero.

Per crear si s'estableixen els següents objectius / requisits:

1.) Diverteix-te molt i aprèn coses noves.

2.) Disseny basat en els costos (maleït, la meva empresa em va espatllar totalment)

3.) Peces de fusta de capes (perquè és més fàcil tallar fusta per a la majoria de la gent i també per a mi)

4.) Utilitzar eines disponibles gratuïtes (programari)

Llavors, què he utilitzat fins ara?

a) SketchUp, per al disseny mecànic.

b) Fusta de capa de faig de 4 mm i 6 mm (1/4 ).

c) Arduino Uno, Mega, IDE.

d) Servos estàndard digitals (es poden trobar a Amazon a un bon preu).

e) Dosuki i Motoserra, una perforadora, un paper de lijar i una llima.

Pas 1: construcció de potes i claudàtors servo

Primer vaig estar investigant a Internet per saber com fer un robot, però no vaig tenir gaire èxit en trobar bones informacions sobre com fer un disseny mecànic. Així que estava lluitant molt i, finalment, he decidit utilitzar SketchUp.

Després d’unes hores d’aprendre fent amb SketchUp, he acabat amb el meu primer disseny de potes. El fèmur està optimitzat a la mida de les banyes servo que estic utilitzant. Segons he descobert, l'original sembla tenir un diàmetre d'1 , però les meves servo banyes tenen 21 mm.

Fer una impressió amb l’escala adequada no funcionava correctament amb SketchUp al meu ordinador, de manera que l’he desat com a PDF, he fet una impressió al 100%, he fet algunes mesures i, finalment, he tornat a imprimir amb el factor d’escala adequat.

Per al primer intent vaig crear només arts per a dues potes. Per això, vaig apilar dos taulers, vaig enganxar-hi (per a paper de paret) la impressió i vaig retallar les peces amb una serra de cinta model artesanal.

Material utilitzat: fusta de capa de faig de 6 mm (1/2 )

Després vaig fer alguns experiments, no ho he documentat i vaig fer algunes optimitzacions. Com podeu veure, la tíbia és una mica gran i el fèmur.

Per muntar les banyes servo a través del fèmur, s’ha de tallar 2 mm del material. Això es pot fer de diferents maneres. Amb un enrutador o amb un trepant Forstner. El Forstner tenia només 200 mm de diàmetre, de manera que vaig haver de fer una mica de postguerra a mà amb un cisell.

Pas 2: Optimització del fèmur i de la tíbia

He canviat una mica el disseny.

1.) La Tibia ara s’adapta millor al servo que estic fent servir.

2.) El fèmur és ara una mica més petit (uns 3 d'eix a eix) i s'adapta a les banyes servo (21 mm de diàmetre).

Feia servir 6 taulers de fusta de capes de 6 mm i els enganxava amb cinta de doble cara. Si això no és prou fort, podeu perforar un forat a través de totes les taules i utilitzar un cargol per fixar-les. a continuació, es retallen algunes parts alhora amb la serra de cinta. Si sou prou resistent, també podeu fer servir una serra:-)

Pas 3: Dissenyar el suport del servo

Ara és el moment de dissenyar el suport de servo. Això està fortament dissenyat relacionat amb el servo que he utilitzat. Totes les peces són de fusta de capes de faig de 6 mm de nou. Vegeu el següent pas.

Pas 4: tallar i muntar els suports de servo

De nou he tallat sis parts alhora a la serra de cinta. El mètode és el mateix que abans.

1.) Amb cinta de doble cara, per enganxar les taules.

2.) Cargols per tenir més estabilitat durant el tall (no es mostra aquí).

Després he utilitzat un model de cola artesanal per enganxar-los i dos cargols SPAX (encara no s’han aplicat a la foto).

En comparació amb l'hexapode original, encara no faig servir coixinets de boles, sinó que només faig servir cargols de 3 mm, volanderes i femelles autofixants per muntar les potes amb el cos / xassís.

Pas 5: Muntatge de les cames i prova

A les dues primeres imatges es veu la primera versió d'una cama. A continuació, veureu la comparació de peces noves i antigues i una comparació de les peces noves (versió segona) amb l'original (foto al fons).

Finalment, realitzareu una primera prova de moviment.

Pas 6: construcció i muntatge del cos

El cos que he intentat reconstruir a partir de fotos. Com a referència he fet servir el servocorn, que vaig assumir amb 1 "de diàmetre. Per tant, la part frontal es converteix en una amplada de 4,5" i una mitjana de 6,5 ". Per a la longitud he assumit 7". Més tard, he comprat el kit de carrosseria original i l’he comparat. M’acostava molt a l’original. Finalment he fet una tercera versió, que és una còpia 1: 1 de l'original.

El primer kit de carrosseria que he fet de fusta de capes de 6 mm, aquí veieu la segona versió de fusta de capes de 4 mm, que he descobert que és prou resistent i resistent. A diferència del kit original, estava muntant la banya de servo a la part superior, resp. a través del material (ho podeu veure també amb el fèmur). La raó és que no tinc ganes de comprar cares banyes d’alumini, sinó que vull fer servir les banyes de plàstic que ja ofereixen. Una altra raó és que m’acosto més al servo, de manera que les forces de xoc són menys. Això fa que una connexió sigui més estable.

Per cert, de vegades és bo tenir Ganesh a bord. Gràcies al meu amic Tejas:-)

Pas 7: Primeres proves Elektronics

Totes les arts estan reunides ara. D'acord, sé que no sembla molt bonic, però en realitat estic experimentant molt. Al vídeo es pot veure reproduir algunes seqüències predefinides simples, en realitat no hi ha cap cinemàtica inversa implementada. La marxa predefinida no funciona correctament perquè és el disseny d'un 2 DoF.

En aquest exemple, estic fent servir el controlador servo SSC-32U de Lynxmotion, el trobareu aquí:

Fa uns dies també feia servir un altre controlador PWM (controlador PWM de 16 canals Adafruit, https://www.adafruit.com/product/815), però el SCC té algunes funcions agradables, com alentir els servos.

Per tant, això és ara. A continuació, he d'esbrinar com es fa la cinemàtica inversa (IK), potser programaré una marxa senzilla com la predefinida al controlador SSC. Ja he trobat un exemple a punt per utilitzar aquí https://github.com/KurtE/Arduino_Phoenix_Parts, però encara no el tinc executat. No tinc idea del perquè, però hi estic treballant.

Per tant, aquí teniu una llista curta de tasques pendents.

1.) Programeu una marxa senzilla com la incorporada al SSC.

2.) Programeu una classe / embolcall de controladors PS3 per a l'Arduino Phoenix.

3.) Obteniu el codi de KurtE en execució o escriviu el meu propi codi.

Els servos que faig servir els he trobat a Amazon https://www.amazon.de/dp/B01N68G6UH/ref=pe_3044161_189395811_TE_dp_1. El preu és força bo, però la qualitat podria ser molt millor.

Pas 8: Primera prova de marxa senzilla

Com he esmentat a l'últim pas, he intentat programar la meva pròpia seqüència de marxa. Aquesta és molt senzilla, com una joguina mecànica, i no està optimitzada per al cos que estic fent servir aquí. Un cos simple i recte seria molt millor.

Per tant, us desitjo molta diversió. Ara he d'aprendre IK;-)

Observacions: quan observeu les cames amb atenció, veureu que alguns servos es comporten de forma estranya. El que vull dir és que no es mouen sempre sense problemes, potser els he de substituir per altres servos.

Pas 9: Portar el controlador PS3

Aquest matí treballava en l’escriptura d’un embolcall per al codi Phoenix. Em va costar algunes hores, aproximadament 2-3, fer-ho. el codi finalment no es depura i he afegit una depuració addicional a la consola. Fins ara funciona:-)

Però, per cert, quan executava el codi Phoenix, sembla que tots els servos funcionaven invertits (direcció oposada).

Quan vulgueu provar vosaltres mateixos, necessiteu el codi de KurtE com a base https://github.com/KurtE/Arduino_Phoenix_Parts. Seguiu les instruccions per instal·lar el codi. Copieu la carpeta Phoenix_Input_PS a la carpeta de la biblioteca Arduino (normalment la subcarpeta de la carpeta d'esbossos) i la carpeta Phoenix_PS3_SSC32 a la carpeta d'esbossos.

Informació: si no teniu experiència amb Arduino i les eines i teniu problemes, poseu-vos en contacte amb la comunitat Arduino (www.arduino.cc). Si teniu problemes amb el codi Phoenix de KurtE, poseu-vos en contacte amb ell. Gràcies.

Advertència: La comprensió del codi no és al meu entendre res per a principiants, de manera que heu de conèixer molt bé C / C ++, la programació i l'algorisme. El codi també té un munt de codi compilat condicional, controlat per #defines, cosa que fa que sigui molt difícil de llegir i entendre.

Llista de disc dur:

• Arduino Mega 2560
• Escut d'amfitrió USB (per Arduino)
• Controlador PS3
• Servocontrolador LynxMotion SSC-32U
• Bateria de 6 V (si us plau, llegiu els requisits de tota la vostra HW, en cas contrari, podreu danyar-la)
• ID Arduino
• Alguns cables USB, commutadors i altres peces petites segons calgui.

Si us agrada un controlador PS2, trobareu molta informació a Internet sobre com connectar-vos a Arduino.

Per tant, si us plau, tingueu paciència. Actualitzaré aquest pas quan el programari funcioni correctament.

Pas 10: Primera prova IK

He trobat un port diferent del codi Phoenix que funciona molt millor (https://github.com/davidhend/Hexapod), potser tinc problemes de configuració amb l’altre codi. Sembla que el codi és una mica erroni i les marxes no semblen molt suaus, però per a mi això suposa un gran pas endavant.

Tingueu en compte que el codi és realment experimental. He de netejar i corregir molt i publicaré una actualització els pròxims dies. El port PS3 es basa en el port PS3 ja publicat i he descartat els fitxers PS2 i XBee.

Pas 11: segona prova IK

La solució va ser tan fàcil. Vaig haver de corregir alguns valors de configuració i invertir tots els angles de servo. Ara funciona:-)

Pas 12: Tibia i Coxa EV3

No vaig poder resistir-me, així que he fet noves tíbies i coxes (servo brackets). Aquesta és ara la tercera versió que he fet. Els nous tenen una forma més rodona i tenen un aspecte més orgànic / biònic.

Per tant, l’estat real és. L'hexapode funciona, però encara té problemes amb algunes coses.

1.) No he descobert per què el BT té un retard de 2..3 segons.

2.) La qualitat del servidor és deficient.

Coses a fer:

* Cal millorar el cablejat dels servos.

* Necessiteu un bon suport per a bateria.

* Heu de trobar la manera de muntar l'electrònica.

* Torneu a calibrar els servos.

* Addició de sensors i un monitor de tensió per a la bateria.

Pas 13: fèmur en forma llisa

Fa uns dies ja he creat un fèmur nou perquè no estava satisfet del tot amb l’anterior. A la primera imatge veureu les diferències. Els antics tenien un diàmetre de 21 mm als extrems, els nous tenen un diàmetre d’1 polzada. Amb la meva fresadora vaig fer forats d’aigüera al fèmur amb una senzilla eina d’ajuda, com podeu veure a les tres imatges següents.

Abans d’incorporar les piques al fèmur, té sentit practicar tots els forats, en cas contrari, pot ser difícil. La banya del servo s’adapta molt bé, el següent pas, que no es mostra aquí, dóna una forma rodona a les vores. Per a això he utilitzat una punta de router amb un radi de 3 mm.

A la darrera imatge veureu una comparació de l’antiga i la nova. No sé què en penses, però el nou m'agrada molt més.

Pas 14: passos finals

Acabaré aquest tutorial ara, en cas contrari es convertirà en una història interminable:-).

En el vídeo, veureu el codi Phoenix de KurtE executant-se amb algunes de les meves modificacions. El robot no es mou perfectament, ho sento, però els servos econòmics tenen una mala qualitat. He demanat uns altres servos, acabo de provar-ne dos amb bons resultats i encara espero el lliurament. Per tant, no puc mostrar-vos com funciona el robot amb els nous servos.

Vista posterior: un sensor de corrent de 20 amperes, a l'esquerra del pot de 10 k. Quan el robot camina consumirà fàcilment 5 amperes. A la dreta del pot de 10 k veureu un píxel OLED de 128x64 que mostra informació sobre l'estat.

Vista frontal: senzill sensor d'ultrasons HC-SR04, encara no integrat a SW.

Vista lateral dreta: accelerador i gir MPU6050 (6 eixos).

Vista lateral esquerra: altaveu piezoelèctric.

El disseny mecànic ara està més o menys fet, excepte els servos. Per tant, les properes tasques seran integrar alguns sensors al SW. Per a això he creat un compte de GitHub amb el SW que estic fent servir, que es basa en una instantània del Phoenix SW de KurtE.

OLED:

El meu GitHub: