Cardboard Spider (DIY Quadruped): 13 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Halo lagi dan selamat datang di proyek baru saya.

Dalam instruksi ini saya mencoba membuat Quadruped sederhana yang terbuat dari bahan yang dapat diakses oleh semua orang. Saya tahu untuk mendapatkan produk akhir yang bagus Anda memerlukan printer 3d dan mungkin CNC, tetapi tidak semua orang memiliki salah satu perangkat mewah ini, jadi saya mencoba menunjukkan bahwa dengan bahan sederhana Anda masih dapat membuat beberapa barang bagus.

Jadi seperti yang disebutkan sebelumnya kami akan mencoba membangun Quadruped. Rangka Quadruped akan dibuat sederhana dari karton bergelombang ini termasuk rangka, tulang paha dan tibia masing-masing dari keempat kakinya.

Langkah 1: Mengapa Quadruped dan Bagaimana Cara Kerjanya?

Saya harus mengatakan bahwa robot itu menyenangkan dan menarik. Saya belum pernah membuat robot berkaki sebelumnya, jadi saya pikir saya harus mencobanya.

Saya memutuskan untuk membangun quadruped terlebih dahulu karena saya tidak memiliki cukup servo untuk hexapod. Saya sudah membayangkan jika Anda bisa membangun quadruped maka membangun hexapod akan selangkah lebih maju. Karena ini adalah proyek pertama saya dari jenis ini, saya tidak tahu persis apa yang diharapkan, jadi saya pikir 4 kaki akan lebih mudah daripada 6 tetapi seperti yang saya temukan nanti, ini tidak selalu benar.

Quadruped hanya memiliki 4 kaki agar tidak jatuh setelah salah satu kaki diangkat, pusat gravitasi robot harus digeser di bagian dalam segitiga yang dibuat di antara ujung tiga kaki lainnya.

Deskripsi yang sangat bagus dari semua proses ini dapat Anda temukan di sini:

Setiap kaki berkaki empat memiliki 3 sendi untuk mengontrol ujung kaki di luar angkasa. Jadi sendinya adalah:

- Coxa servo – antara rangka dan tulang paha

- Servo femur – mengendalikan femur kaki

- Tibia servo – antara tulang paha dan tibia mengendalikan tibia

Untuk mengetahui sudut setiap servo untuk lokasi yang diperlukan dari ujung kaki kita akan menggunakan sesuatu yang disebut kinematika terbalik. Anda dapat menemukan banyak dokumentasi di internet tentang ini, dan bagaimana menghitung sudut servos untuk lokasi yang berbeda dari ujung kaki. Tetapi dalam kasus saya, saya baru saja mengambil Kode Arduino yang dibuat oleh RegisHsu (Anda dapat menemukan instruksi detail berkaki empatnya jika Anda mencobanya) dan saya telah mengubah dimensi robot dan kaki robot agar sesuai dengan robot saya dan juga mengubah program untuk menggunakan remote control untuk mengontrol robot dan hanya itu.

Langkah 2: Mengapa Menggunakan Karton Bergelombang untuk Rangka dan Kaki?

Pertama-tama tersebar luas, Anda dapat menemukannya di mana saja dan jika Anda suka membeli sangat murah. Karton bergelombang adalah bahan yang kaku, kuat, dan ringan yang terbuat dari tiga lapis kertas kraft coklat dan sebagian besar kotak kemasan terbuat dari itu. Jadi sangat mudah untuk menemukan beberapa.

Dalam kasus saya, saya menggunakan kotak sepatu yang telah saya potong dan buat bingkai darinya. Karton yang disediakan oleh kotak saya tebalnya 2 mm sehingga sangat tipis. Jadi untuk setiap bagian bingkai saya harus memotong tiga bagian yang identik dan merekatkannya dengan pita perekat ganda. Jadi sebenarnya kita harus membuat 3 bingkai untuk mendapatkan karton setebal 6 mm di ujungnya.

Langkah 3: Bagian yang Diperlukan:

Bagian elektronik yang diperlukan untuk Quadruped:

- Mikrokontroler Arduino Nano;

- Deek Robot Nano V03 Shield – tidak penting, tetapi akan membuat koneksi semua servos ke Nano Board menjadi lebih mudah.

- 12 pcs Tower Pro Micro Servo 9g SG90 – 4 kaki dengan masing-masing 3 sambungan;

- LED – untuk penerangan (saya menggunakan sensor warna lama yang sudah hangus)

-1 x NRF24L01 transceiver

Bagian elektronik yang diperlukan untuk remote kontrol

- Mikrokontroler Arduino Uno;

- 1 x NRF24L01 transceiver;

- Joystik;

- LED;

- Berbagai resistor;

- Tekan tombol;

- Beberapa kabel jumper;

Untuk bingkai:

- Lembar Karton Bergelombang

- Pemotong

- Driver Sekrup

- Scotch pita ganda

- Segitiga

- Penggaris

- Pensil

Jadi mari kita mulai membangun.

Langkah 4: Mengatur Servo pada 90 Derajat

Sebelum mulai membangun bingkai, saya harus memusatkan semua servo ke 90 derajat sehingga akan lebih mudah untuk memposisikannya nanti saat bingkai sudah siap. Jadi saya telah memasang terlebih dahulu Arduino Nano yang ditujukan untuk Quadruped ke perisai Nano, dan setelah semua servos ke perisai. Kemudian yang perlu Anda lakukan adalah mengunggah kode dan semua servos akan dipusatkan ke posisi 90 derajat.

Kode dapat ditemukan di langkah terakhir dari instruksi.

Langkah 5: Membangun Bingkai

Seperti disebutkan sebelumnya, rangka dibuat dari karton bergelombang yang disediakan dari kotak sepatu. Template bingkai dapat Anda temukan di gambar terlampir bersama dengan dimensi bingkai.

Pertama saya memotong sisi kotak karton untuk membuat bingkai. Saya telah memperoleh tiga potongan bagus yang saya pertimbangkan orientasi lapisan bergelombang sehingga 2 buah akan memiliki lapisan bergelombang sel vertikal dan satu horizontal.

Setelah karton siap, saya menggambar template bingkai pada lembaran karton yang memiliki media bergelombang vertikal. Untuk mendapatkan struktur yang lebih kaku dan lebih kuat, saya telah memotong tiga bagian untuk merekatkannya bersama-sama untuk kekuatan ekstra terhadap pembengkokan. Lembaran karton atas dan bawah memiliki lapisan bergelombang vertikal sedangkan lembaran karton yang diapit akan menjadi lapisan bergelombang horizontal.

Sebelum saya merekatkan tiga potongan bingkai bersama-sama, saya menyiapkan lengan motor servo dan saya menggambar posisi masing-masing motor servo coxa untuk pemosisian yang benar di masa mendatang.

Sekarang saya tahu di mana servos coxa harus diposisikan, saya merekatkan ketiga bagian itu bersama-sama.

Sekarang bingkai sudah jadi.

Langkah 6: Memasang Servo Coxa ke Bingkai

Untuk memasang servos pertama saya membuat lubang di posisi yang ditandai sehingga sekrup pengaman untuk lengan servo akan lewat, dan kencangkan servo ke rangka.

Dengan menggunakan sekrup yang disediakan dari motor servo, saya telah memasang lengan motor servo coxa ke rangka. Coxa dibentuk dari dua servo yang direkatkan dengan double tape dan diperkuat dengan karet gelang untuk berjaga-jaga. Satu servo akan diorientasikan ke bawah dengan poros pada posisi vertikal dan akan dipasang pada rangka, dan yang lainnya akan diarahkan dengan poros pada posisi horizontal dan akan dipasang pada sisi dalam tulang paha.

Akhirnya untuk mengamankan coxa servo ke bingkai, sekrup pengaman disekrup.

Langkah 7: Membangun Femur

Prosedur pemotongan karton yang sama digunakan. Setiap tulang paha akan dibuat dari tiga lembar karton yang direkatkan. Lapisan bergelombang horizontal akan diapit di antara lembaran karton lapisan bergelombang vertikal.

Langkah 8: Membangun Tibia

Untuk tibia yang sama saya memotong tiga templat untuk setiap tibia, tetapi kali ini orientasi lapisan bergelombang vertikal untuk memberikan kekuatan longitudinal yang lebih baik ke tibia.

Setelah masing-masing tiga templat dipotong, saya merekatkannya bersama-sama membuat lubang untuk servo tibia agar sesuai.

Saya memasang servo di tibia, dan lengan servo diamankan ke servo dengan sekrup pengaman melalui lubang yang dibuat di tulang paha sedemikian rupa untuk menghubungkan tulang paha dengan tibia.

Langkah 9: Menyatukan Semua

Sekarang setelah semua bagian rangka dan kaki dibuat, saya menghubungkan semuanya bersama-sama sehingga perakitan mulai terlihat seperti hewan berkaki empat.

Langkah 10: Memasang Elektronik dan Mengatur Koneksi

Pertama Arduino Nano bersama dengan Deek Robot Shield harus pas pada bingkai. Untuk ini saya mengambil perisai dan saya menerkam bingkai dengan 4 lubang untuk mengamankan Deek Robot Shield ke bingkai menggunakan 4 baut dan mur.

Sekarang "otaknya melekat pada tubuh":D. Selanjutnya saya menghubungkan semua servos ke Deek Nano Shield.

Sambungan servo sangat mudah karena pelindung telah secara khusus membuat tiga pin (Sinyal, VCC, GND) untuk setiap pin digital dan analog Arduino Nano, memungkinkan koneksi yang sempurna dan mudah dari servo mikro. Biasanya kita membutuhkan driver motor untuk menggerakkan servos dengan Arduino karena tidak mampu mengatasi amp yang dibutuhkan oleh motor, tetapi dalam kasus saya ini tidak valid karena servos mikro 9g cukup kecil untuk Arduino Nano untuk menanganinya.

Kaki servo akan terhubung sebagai berikut:

Kaki 1: (Kaki kiri depan)

Coxa – Arduino Nano Digital Pin 4

Femur – Arduino Nano Digital Pin 2

Tibia – Arduino Nano Digital Pin 3

Kaki 2: (Kaki kiri belakang)

Coxa – Pin Analog Arduino Nano A3

Femur – Pin Analog Arduino Nano A5

Tibia – Pin Analog Arduino Nano A4

Kaki 3: (Kaki kanan depan)

Coxa – Pin Analog Arduino Nano 10

Femur – Arduino Nano Analog Pin 8

Tibia – Pin Analog Arduino Nano 9

Kaki 4: (Kaki kanan belakang)

Coxa – Arduino Nano Digital Pin A1

Femur – Arduino Nano Digital Pin A0

Tibia – Arduino Nano Digital Pin A2

Koneksi LED untuk efek cahaya

Saya pikir akan lebih baik untuk menyalakan lampu berkaki empat jadi saya punya dan sensor warna lama yang tidak berfungsi lagi (saya berhasil membakarnya: D) tetapi LED masih berfungsi karena empat LED menyala papan kecil dan mereka sangat terang Saya memutuskan untuk menggunakan sensor warna untuk memberikan efek cahaya berkaki empat. Juga menjadi empat itu membuatnya tampak sedikit lebih dekat dengan laba-laba.

Jadi saya telah menghubungkan VCC sensor warna ke Arduino Nano Pin D5 dan GND sensor ke GND Arduino Nano. Karena papan kecil sudah memiliki beberapa resistor di atasnya yang digunakan untuk LED, saya tidak perlu memasang resistor lain secara seri dengan LED. Semua pin lainnya tidak akan digunakan karena sensor terbakar dan saya hanya menggunakan LED dari papan kecil.

Koneksi untuk Modul NRF24L01.

- GND Modul masuk ke GND Arduino Nano Shield

- VCC masuk ke pin Arduino Nano 3V3. Berhati-hatilah untuk tidak menghubungkan VCC ke 5V papan tempat memotong roti karena Anda berisiko merusak Modul NRF24L01

- Pin CSN masuk ke Arduino Nano D7;

- Pin CE masuk ke Arduino Nano D6;

- Pin SCK masuk ke Arduino Nano D13;

- Pin MOSI masuk ke Arduino Nano D11;

- Pin MISO masuk ke Arduino Nano D12;

- Pin IRQ tidak akan terhubung. Hati-hati jika Anda menggunakan board yang berbeda dari Arduino Nano atau Arduino Uno, pin SCK, MOSI dan MISO akan berbeda.

- Anda juga perlu mengunduh pustaka RF24 untuk modul ini. Anda dapat menemukannya di situs berikut:

Sebagai catu daya untuk laba-laba saya menggunakan adaptor dinding 5V (1A). Saya tidak memiliki jenis baterai yang tersedia, dan ini adalah satu-satunya adaptor dinding saya yang tersedia yang menurut saya akan lebih baik yang lebih kuat dari setidaknya 2A tetapi saya tidak memilikinya jadi saya harus menggunakan satu-satunya yang saya miliki. Akan jauh lebih bagus jika menggunakan baterai li-po sehingga robot bisa bebas tanpa kabel yang terpasang.

Untuk memiliki catu daya yang lebih stabil di papan, saya telah memasang kapasitor 10 mikroF antara pin 5V dan GND dari Deek Robot Nano Shield, karena saya perhatikan bahwa ketika semua servos di mana di bawah beban Arduino Nano hanya akan restart, sementara menambahkan kapasitor memecahkan masalah.

Langkah 11: Membangun Sampul

Karena saya ingin penutupnya seringan mungkin, saya membuatnya hanya dari satu lapis lembaran karton bergelombang 2 mm karena tidak memerlukan penguatan apa pun, karena tidak ada beban yang akan mempengaruhinya.

Saya telah memotong sepotong karton dalam bentuk dan dimensi seperti yang Anda lihat pada gambar dan saya telah menempelkannya ke bingkai dengan mur yang sama yang mengamankan Arduino Nano Shield di bawah bingkai. Di sisi atas kedua bagian akan direkatkan satu sama lain dengan selotip ganda. Saya sudah mencoba untuk membungkus semua kabel di dalam sehingga berkaki empat akan terlihat sebaik mungkin.

Sekarang hewan berkaki empat sudah selesai. Mari kita beralih ke remote kontrol.

Langkah 12: Pengendali Jarak Jauh

Untuk remote kontrol saya menggunakan remote kontrol yang sama dari proyek saya sebelumnya mobil remote control Maverick, hanya saja saya menghapus grafik yang dalam proyek ini tidak diperlukan. Tetapi jika Anda melewatkan build itu, saya telah menulisnya lagi di sini.

Karena saya menggunakan pengontrol Arduino Uno, saya telah memasang Uno ke papan tempat memotong roti dengan beberapa karet gelang agar tidak bergerak.

- Arduino Uno akan disuplai oleh baterai 9V melalui jack;

- Pin Arduino Uno 5V ke rel 5V papan tempat memotong roti;

-Arduino Uno GND pin ke rel GND papan tempat memotong roti;

Modul NRF24L01.

- GND Modul menuju ke GND rel papan tempat memotong roti

- VCC masuk ke pin Arduino Uno 3V3. Berhati-hatilah untuk tidak menghubungkan VCC ke 5V papan tempat memotong roti karena Anda berisiko merusak Modul NRF24L01

- Pin CSN masuk ke Arduino Uno D8;

- Pin CE masuk ke Arduino Uno D7;

- Pin SCK masuk ke Arduino Uno D13;

- Pin MOSI masuk ke Arduino Uno D11;

- Pin MISO masuk ke Arduino Uno D12;

- Pin IRQ tidak akan terhubung. Hati-hati jika Anda menggunakan board yang berbeda dari Arduino Nano atau Arduino Uno, pin SCK, MOSI dan MISO akan berbeda.

Modul Joystick

- Modul joystick terdiri dari 2 potensiometer sehingga sangat mirip dengan koneksi;

- Pin GND ke rel GND papan tempat memotong roti;

- Pin VCC ke rel 5V papan tempat memotong roti;

- Pin VRX ke pin Arduino Uno A3;

- Pin VRY ke pin Arduino Uno A2;

LED

- LED merah akan dihubungkan secara seri dengan resistor 330Ω ke pin D4 Arduino Uno;

- LED hijau akan dihubungkan secara seri dengan resistor 330Ω ke pin D5 Arduino Uno;

Tekan tombol

- Salah satu tombol akan digunakan untuk menyalakan dan mematikan lampu berkaki empat, dan yang lainnya tidak akan digunakan;

- Tombol LIGHT akan terhubung ke pin D2 Arduino Uno. Tombol harus ditarik ke bawah dengan resistor 1k atau 10k yang nilainya tidak penting.

- Tombol tekan yang tersisa akan terhubung ke pin D3 Arduino Uno. Sama tombol harus ditarik ke bawah dengan resistor 1k atau 10k. (tidak akan digunakan untuk proyek ini)

Itu saja kami sekarang telah menghubungkan semua bagian listrik.

Langkah 13: Kode IDE Arduino

Untuk bagian ini ada beberapa kode yang saya gunakan.

Leg_Initialization – digunakan untuk memusatkan servo ke posisi 90 derajat.

Spider_Test – digunakan untuk menguji fungsi yang benar, seperti berjalan maju, mundur, berputar

Laba-laba – digunakan untuk Laba-laba

Spider Remote Controller – digunakan untuk Spider Controller

Saya harus menyebutkan bahwa kode untuk Spider diadaptasi dan dimodifikasi setelah kode dari RegisHsu [DIY] SPIDER ROBOT(QUAD ROBOT, QUADRUPED) dan inilah mengapa saya ingin berterima kasih kepada RegisHsu atas pekerjaannya yang baik.

Yah semua dikatakan saya harap Anda menyukai Spider saya.