GorillaBot, Robot Berkaki Empat Arduino Autonomous Sprint 3D yang Dicetak: 9 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Setiap tahun di Toulouse (Prancis) ada Balap Robot Toulouse #TRR2021

Perlombaan terdiri dari sprint otonom 10 meter untuk robot berkaki dua dan berkaki empat.

Rekor saat ini yang saya kumpulkan untuk hewan berkaki empat adalah 42 detik untuk sprint 10 meter.

Jadi dengan pemikiran itu saya harus membuat rencana untuk merancang robot yang saya pikir bisa mengalahkannya untuk menjadi juara bertahan yang baru!!!

Mencari sedikit inspirasi dari sesama anggota Instructables "jegatheesan.soundarapandian" dan pemenang Lomba Robot Toulouse tahun lalu "Oracid 1" yang keduanya tampaknya suka mendesain dan berbagi tutorial tentang cara membangun hewan berkaki empat. Saya mulai pada dasarnya menyalin desain di sana dan membuatnya sedikit lebih besar!

Desain didasarkan pada mekanisme linkage lima batang untuk setiap kaki 2 servos daya setiap kaki untuk total 8 servos.

Aturan menyatakan bahwa selain sinyal awal, seluruh balapan harus dilakukan oleh robot secara mandiri jadi saya harus membuat sistem yang ringan untuk menjaga robot tetap pada jalurnya dalam hal ini saya menggunakan Magnetometer QMC5883L (kompas digital) jadi itu bisa tetap sesuai dengan orientasinya, sensor Ultrasonik HC-SR04 jika robot benar-benar kacau dan mulai menabrak dinding pada sudut 90 derajat dan saya hanya menggunakan penghitung langkah dalam kode untuk memberi tahu berapa banyak langkah yang harus dilakukan selama 10 meter.

Jika Anda tertarik untuk membuat robot ini, jangan khawatir monyet ini sudah memikirkan semuanya!

100% Mendukung Tubuh cetak 3D gratis:

Semuanya selain elektronik dan sekrup untuk memasang elektronik dapat dicetak 3D, sekrup kepala silang kecil yang sama adalah satu-satunya yang digunakan, yang Anda perlukan hanyalah obeng kepala silang kecil untuk merakit robot

Elektronik plug and play yang mudah:

tidak diperlukan penyolderan yang rumit

Waktu cetak yang wajar:

Dia mungkin terlihat besar dan mengesankan tetapi dia hanya mencetak 15 jam (ok lama untuk beberapa: D)

Persyaratan volume Build yang Wajar:

Dia dapat dicetak pada printer yang relatif kecil yang membutuhkan volume build hanya L:150mm x L:150mm x T: 25mm

Total biaya robot:

Robot itu sendiri berharga sekitar $ 75 untuk membuat pengisi daya yang disertakan

Kontroler cetak 3D (opsional) diperlukan jika Anda ingin pengaturan yang sama seperti yang saya miliki.

PERINGATAN:

Catu daya 5V 3A yang saya gunakan bukanlah solusi terbaik karena robot ini untuk berjalan semua 8 servos harus berjalan secara bersamaan dan dengan demikian mereka menarik cukup banyak arus jangan khawatir saya tidak memiliki robot yang terbakar atau apa tetapi berharap transistor daya memanas sedikit. Saya tidak akan merekomendasikan menggunakan robot selama lebih dari 2 menit sekaligus membiarkannya mendingin di antara waktu berjalan untuk menghindari kerusakan yang tidak diinginkan pada pelindung Servo.

Jika ada di antara Anda yang memiliki solusi untuk masalah ini, masukan Anda akan sangat dihargai!

Perlengkapan

PERSEDIAAN UNTUK ROBOT:

• 8x Tower Pro MG90S analog 180 derajat servo (Aliexpress/Amazon)
• 1x Papan Kontrol Servo Nirkabel Sunfounder (Toko Sunfounder/RobotShop)
• 1x Arduino NANO (Aliexpress/Amazon)
• 1x NRF24L01 Transceiver Module (Anda tidak perlu ini jika Anda tidak menggunakan controller) (Aliexpress/Amazon)
• 1x Magnetometer (kompas digital) QMC5883L GY-273 (Aliexpress/Amazon)
• 1x Sensor ultrasonik HC-SR04 (Aliexpress/Amazon)
• 2x18650 baterai Li-ion 3.7V (Aliexpress/Amazon)
• 1x18650 dudukan Baterai ganda dengan sakelar hidup (Aliexpress/Amazon)
• 1x18650 Pengisi daya baterai Li-ion (Aliexpress/Amazon)
• 4x kabel jumper dupont female ke female panjang 10 cm (Aliexpress/Amazon)
• 4x kabel jumper dupont female ke female panjang 20 cm (Aliexpress/Amazon)
• 10x Sekrup 2mm x 8mm (sama seperti sekrup dalam paket servos) (Aliexpress/Amazon)

KONTROLER:

Untuk mengontrol Robot ini secara manual, Anda memerlukan Pengontrol Arduino yang dicetak 3D (tautan di sini)

Robot juga bisa murni otonom sehingga pengontrol tidak wajib.

PLASTIK:

Bagian dapat dicetak di PLA atau PETG atau ABS.

!! Harap dicatat spool 500g lebih dari cukup untuk mencetak 1 Robot !!

PRINTER 3D:

Platform build minimum yang diperlukan: L150mm x W150mm x H25mm

Printer 3d apa pun bisa digunakan. Saya pribadi mencetak bagian-bagian pada Creality Ender 3 yang merupakan printer 3D murah di bawah $200. Hasil cetakannya sempurna.

Langkah 1: Mencetak Bagian 3D

Jadi sekarang saatnya untuk Mencetak… Yeay!

Saya merancang semua bagian dengan cermat untuk dicetak 3D tanpa bahan pendukung yang diperlukan saat mencetak.

Semua bagian tersedia untuk diunduh di thingiverse (tautan di sini)

Semua bagian telah diuji dicetak pada Creality Ender 3

• Bahan: PETG
• Tinggi Lapisan: 0.3mm
• Isi: 15%
• Diameter nosel: 0.4mm

Daftar bagian adalah sebagai berikut:

• 1x DASAR ELEKTRONIK
• 1x DASAR KEMBALI
• 1x DASAR DEPAN
• 8x PIN LINGKARAN L1
• 4x PIN LENGKAP L2
• 4x PIN LINGKARAN L3
• 4x PIN LINGKARAN L4
• 8x SERVO PAGI
• 8x PAHA
• 8x CALF EXT
• 8x CALF INT
• 8x KAKI
• 4x KLIP KOTAK
• 44x KLIP Melingkar

File tersedia sebagai bagian individu dan bagian grup.

Untuk pencetakan cepat, cukup cetak setiap file GROUP.stl satu kali.

Langkah 2: Merakit Tubuh GorillaBot

Semua instruksi perakitan digambarkan dalam video perakitan di atas:

1. Tempatkan L1 PIN CIRCULAR di lubang dudukan servo kiri depan BASE DEPAN
2. Umpankan kabel salah satu servo MG90S melalui slot di dudukan servo kiri depan BASE FRONT
3. Pasang servo MG90S di tempatnya
4. Kencangkan servo MG90S pada tempatnya dengan 2 sekrup (jangan terlalu kencang karena dapat merusak BASE)
5. Ulangi proses yang sama untuk pemegang servo BASE DEPAN kiri belakang, kanan depan dan kanan belakang
6. Ulangi proses yang sama untuk pemegang servo BASE BACK kiri depan, kiri belakang, kanan depan dan kanan belakang
7. Kencangkan dudukan Baterai ke BASE ELECTRONICS dengan 2 sekrup secara diagonal atau 4 sekrup
8. Kencangkan Papan Kontrol Servo Nirkabel ke BASE ELECTRONICS dengan 2 sekrup secara diagonal atau 4 sekrup
9. Klip transceiver Arduino nano dan NRF24L01 ke Papan Kontrol Servo Nirkabel
10. Geser BASE FRONT ke BASE ELECTRONICS melalui 2 lubang persegi port USB menghadap ke belakang
11. Amankan di tempat dengan 2 KLIP KOTAK
12. Geser BASE BACK ke BASE ELECTRONICS melalui port USB 2 lubang persegi menghadap ke belakang
13. Amankan dengan 2 KLIP KOTAK
14. Amankan Magnetometer ke BASE DEPAN dengan 2 sekrup
15. Klip sensor Ultrasonik ke BASE FRONT
16. Arahkan kabel servo ke Papan Kontrol Servo Nirkabel seperti yang ditunjukkan

Langkah 3: Memasukkan Elektronik

Semua koneksi digambarkan pada Gambar di atas:

1. Colokkan 4 kabel dupont 20cm ke papan kontrol servo nirkabel Pin ultrasonik
2. Colokkan ujung lain dari 4 kabel ke sensor Ultrasonik (Pastikan posisinya benar)
3. Pasang 4 kabel dupont 10cm ke papan kontrol servo nirkabel Pin Magnetometer
4. Colokkan ujung lain dari 4 kabel ke Magnetometer (Pastikan mereka berada di jalur yang benar)
5. Colokkan semua servo ke pin khusus mereka di papan kontrol servo nirkabel
6. Pasang kabel VIN dan GND baterai ke papan kontrol servo nirkabel untuk memastikan polaritas yang benar

Langkah 4: Merakit Kaki GorillaBot

Semua langkah perakitan digambarkan dalam video perakitan di atas:

1. Geser 1 KAKI di atas 1 PIN CIRCULAR L4
2. Geser ujung yang lebih tebal dari 1 CALF EXT di atas CIRCULAR PIN L4 dengan sisi yang menonjol menghadap jauh dari kaki
3. Geser 2 CALF INT di atas PIN CIRCULAR L4
4. Geser ujung yang lebih tebal dari 1 CALF EXT di atas CIRCULAR PIN L4 dengan sisi yang menonjol menghadap ke arah kaki
5. Geser 1 KAKI di atas PIN CIRCULAR L4
6. Amankan di tempat dengan 3 KLIP SIRKULAR
7. Geser 1 CIRCULAR PIN L3 melalui 1 dari CALF EXT yang telah dirakit
8. Geser 1 THIGH SERVO di atas CIRCULAR PIN L3 dengan sisi mencuat menghadap ke CALF EXT
9. Geser 1 PAGI di atas PIN L3
10. Geser PIN CIRCULAR L3 melalui CALF EXT rakitan lainnya
11. Amankan di tempat dengan 3 KLIP SIRKULAR
12. Geser 1 SERVO PAGI di atas 1 PIN L2 L2 dengan sisi mencuat menghadap ke kepala PIN L2 L2.
13. Geser PIN CIRCULAR L2 melalui kedua CALF INTS yang dirakit
14. Geser 1 PAHA melalui PIN LENGKAP L2
15. Amankan di tempat dengan 3 KLIP SIRKULAR
16. Ulangi semua proses untuk 3 kaki yang tersisa dengan mengingat bahwa ketika kaki dipasang ke robot, kepala pin menghadap ke luar dan CALF EXTS berada di depan CALF INTS sehingga perakitan akan identik dari depan ke belakang tetapi simetris dari kiri ke kanan.

Langkah 5: Menginstal Arduino

GorillaBot menggunakan pemrograman C++ agar berfungsi. Untuk mengunggah program ke GorillaBot kami akan menggunakan Arduino IDE bersama dengan beberapa perpustakaan lain yang perlu diinstal di Arduino IDE.

Instal Arduino IDE ke komputer Anda: Arduino IDE (tautan di sini)

Untuk menginstal perpustakaan ke Arduino IDE Anda harus melakukan hal berikut dengan semua perpustakaan di tautan di bawah ini

1. Klik tautan di bawah (ini akan membawa Anda ke halaman perpustakaan GitHub)
2. Klik tombol hijau yang bertuliskan Kode
3. Klik unduh ZIP (pengunduhan harus dimulai di browser web Anda)
4. Buka folder perpustakaan yang diunduh
5. Buka zip folder perpustakaan yang diunduh
6. Salin folder perpustakaan yang tidak di-zip
7. Rekatkan folder perpustakaan yang tidak di-zip ke folder perpustakaan Arduino (C:\Documents\Arduino\libraries)

Perpustakaan:

• Pustaka Varspeedservo (tautan di sini)
• Perpustakaan QMC5883L (tautan di sini)
• Perpustakaan RF24 (tautan di sini)

Dan di sana kami memilikinya, Anda harus siap untuk pergi Untuk memastikan Anda telah mengatur Arduino IDE dengan benar, ikuti langkah-langkah berikut

1. Download Kode Arduino yang diinginkan di bawah ini (GorillaBot Controller & Autonomous.ino)
2. Buka di Arduino IDE
3. Pilih Alat:
4. Pilih Papan:
5. Pilih Arduino Nano
6. Pilih Alat:
7. Pilih Prosesor:
8. Pilih ATmega328p atau ATmega328p (bootloader lama) tergantung pada Arduino nano yang Anda beli
9. Klik tombol Verify (tombol Centang) di pojok kiri atas Arduino IDE

Jika semuanya berjalan dengan baik, Anda akan mendapatkan pesan di bagian bawah yang mengatakan Selesai kompilasi.

Langkah 6: Mengunggah Kode

Sekarang saatnya mengupload kode ke otak GorillaBot yaitu Arduino Nano.

1. Colokkan Arduino Nano ke komputer Anda melalui kabel USB
2. Klik tombol unggah (tombol panah kanan)

Jika semuanya berjalan dengan baik, Anda akan mendapatkan pesan di bagian bawah yang mengatakan Selesai Mengunggah.

Langkah 7: Mengkalibrasi Servos

Untuk merakit kaki dengan benar, kita harus menempatkan servos ke posisi asalnya.

1. Masukkan 2 Baterai Li-ion ke dudukan baterai
2. Nyalakan robot dan tunggu 5 detik hingga servos mencapai posisi asalnya
3. Matikan robotnya

Langkah 8: Merakit Kaki ke Tubuh

Menghubungkan kaki ke servos cukup mudah, ingatlah bahwa CALF EXT harus ditempatkan di depan CALF INT selama kepala pin perakitan menghadap ke luar.

1. Geser PAGI sisi CALF EXT salah satu kaki diatas CIRCULAR PIN L1 pada servo holder depan depan kiri
2. Amankan di tempat dengan 1 KLIP SIRKULAR
3. Geser THIGH SERVO sisi CALF EXT dari kaki yang sama di atas kepala servo pada dudukan servo kiri depan depan (Pastikan SERVO THIGH pada sudut 90 derajat ke badan)
4. Amankan SERVO PAGI di tempatnya pada sudut 90 derajat ke bodi dengan tanduk servo satu lengan dan sekrup servo kecil
5. Ulangi proses yang sama untuk dudukan servo kiri belakang depan dengan sisa SERVO PAHA dan PAHA kaki itu
6. Ulangi semua proses sebelumnya untuk 3 kaki yang tersisa

Langkah 9: Siap Berlomba!

Jadi itu saja Anda harus siap untuk pergi!!!

Mode manual:

• Nyalakan robot dan pengontrol dan periksa apakah robot berjalan dengan benar menggunakan arah Joystick kiri dan kanan atas.
• Tekan tombol bawah dan robot akan melakukan sedikit tarian

Jika semuanya bekerja dengan baik, servos dikalibrasi dengan baik dan Anda sekarang dapat mencoba mode otonom.

Mode otonom

Mode Autonomous Sprint menggunakan Magnetometer untuk menjaga robot tetap berjalan dalam arah yang konstan selama 2,5 meter. Anda dapat memprogram posisi yang diinginkan dan sudut koreksi yang diinginkan menggunakan pengontrol

1. Nyalakan robot dan pengontrol
2. Gerakkan robot ke segala arah untuk mengkalibrasi Magnetometer selama 5 detik
3. Tempatkan robot di tanah di posisi yang Anda inginkan untuk dia masuki
4. Tekan tombol atas untuk menghafal judul itu
5. Putar robot 30-45 derajat ke kiri heading yang diinginkan
6. Tekan tombol kiri untuk mengingat posisi itu
7. Putar robot 30-45 derajat ke kanan arah yang diinginkan
8. Tekan tombol kanan untuk mengingat posisi itu
9. Tempatkan robot kembali ke pos yang diinginkan
10. Tekan tombol joystick untuk memulai robot

Robot akan berlari dengan arah konstan sejauh 2,5 meter kemudian berhenti duduk dan melakukan tarian kemenangan.

Robot saya berhasil melakukan 2,5 meter dalam 7,5 detik.

Yang memberi saya waktu teoretis 10 meter dalam 30 detik yang semoga cukup untuk memberi saya waktu yang baik di Balap Robot Toulouse

Semoga saya beruntung dan bagi Anda yang memutuskan untuk membuat robot ini, saya akan senang mendengar tanggapan Anda dan potensi peningkatan yang menurut Anda dapat dilakukan!!!

Runner Up dalam Kontes Robot