Walker Berkaki 4 Berbasis Servo: 12 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:58

Bangun robot walker 4 kaki Anda sendiri (yang tidak perlu teknologi) servomotor-driven! Pertama, peringatan: Bot ini pada dasarnya adalah versi otak mikrokontroler dari walker 4-kaki BEAM klasik. BEAM 4-legger mungkin lebih mudah Anda buat jika Anda belum menyiapkan pemrograman mikrokontroler dan hanya ingin membuat alat bantu jalan. Di sisi lain, jika Anda memulai pemrograman mikroprosesor dan memiliki beberapa servo menendang-nendang, inilah proyek ideal Anda! Anda bisa bermain dengan mekanik walker tanpa harus khawatir dengan tweaking analog BEAM microcore yang rewel. Jadi, meskipun ini sebenarnya bukan bot BEAM, dua halaman web berikut adalah sumber yang bagus untuk pejalan kaki 4 kaki: Tutorial alat bantu jalan kaki 4 Bram van Zoelen memiliki gambaran yang bagus tentang mekanika dan teori. Saya mengambil desain kaki saya darinya website. Situs walker Chiu-Yuan Fang juga cukup bagus untuk barang-barang BEAM dan beberapa desain walker yang lebih canggih. Selesai membaca? Siap untuk membangun?

Langkah 1: Kumpulkan Bagian, Ukur, Rencanakan Sedikit

Membuat servowalker berkaki 4 cukup sederhana, dari segi bagian. Pada dasarnya, Anda memerlukan dua motor, kaki, baterai, sesuatu untuk membuat motor bolak-balik, dan bingkai untuk menahan semuanya. Daftar suku cadang: 2x Tower Hobi TS-53 Servos20in kawat tembaga berat: 12in untuk kaki depan, 8in untuk belakang. Aku punya 10-gauge. 12-gauge seharusnya bekerja, tapi saya kira. Baterai adalah NiMH 3.6v yang dijual murah secara online. Otak mikrokontroler adalah AVR ATMega 8. Bingkainya adalah Sintra, yang sangat keren. Ini adalah papan busa plastik yang melengkung saat Anda memanaskannya dalam air mendidih. Anda dapat memotongnya, mengebornya, menggunakan pisau matte, dan kemudian menekuknya untuk membentuknya. Saya mendapatkan milik saya di Solarbotics. Bagian lain: Papan proyek yang dibor untuk sirkuit Header snap-off (pria dan wanita) untuk koneksi servo dan bateraiSoket 28-pin untuk ATMegaLem super-duperBesi solder dan solder, kawatBeberapa baut kecil untuk menahan motor onDrillMatte knifeDi sini, Anda melihat saya mengukur bagian-bagiannya, membuat sketsa untuk bingkai, dan kemudian mengambil penggaris untuk membuat templat kertas. Saya menggunakan templat sebagai panduan untuk menandai dengan pena tempat saya mengebor lubang di Sintra.

Langkah 2: Bangun Bingkai, Pasangkan Motor

Pertama saya mengebor lubang di sudut dua guntingan motor, lalu mencetak di sepanjang tepi penggaris dari lubang ke lubang dengan pisau matte. Dibutuhkan sekitar 20 operan dengan pisau untuk melewati Sintra. Saya menjadi malas dan membentaknya setelah memotong sekitar 1/2 jalan.

Setelah memotong lubang, saya menguji motor hanya untuk melihat cara kerjanya. (Agak terlalu lebar, tapi panjangnya pas.)

Langkah 3: Tekuk Bingkai, Pasang Motor

Sayangnya, saya tidak memiliki cukup tangan untuk memotret diri saya menekuk Sintra, tetapi begini caranya:

1) Rebus panci kecil berisi air di atas kompor 2) Pegang Sintra di bawah air selama satu atau dua menit dengan sendok kayu (Sintra mengapung) 3) Ditarik keluar, dan dengan sarung tangan panas dan sesuatu yang rata, pegang di sudut kanan sampai benar didinginkan. Untuk desain walker "Miller" klasik, Anda menginginkan sudut sekitar 30 derajat pada kaki depan. Mengebor lubang sekrup dan memasang baut pada motor.

Langkah 4: Pasang Kaki ke Tanduk Motor Servo berbentuk Bintang

Saya memotong bagian 12" dan 8" dari kawat tembaga tebal dengan tinsnips untuk membuat kaki depan dan belakang, masing-masing. Kemudian saya membengkokkannya pada suatu sudut untuk dipasang ke tanduk servo.

Trik BEAM klasik saat Anda perlu memasang sesuatu adalah dengan mengikatnya dengan kawat kawat pengait. Dalam hal ini, saya melucuti beberapa kawat pengait, mengalirkannya melalui tanduk dan di sekitar kaki, dan banyak memutarnya. Beberapa orang menyolder kawat pada titik ini. Milik saya masih memegang erat tanpa. Jangan ragu untuk memotong kelebihannya dan tekuk bagian yang bengkok ke bawah.

Langkah 5: Pasang Kaki ke Tubuh, Tekuk Tepat

Pasang kembali bintang servo (dengan kaki terpasang) ke motor, lalu tekuk.

Simetri adalah kuncinya di sini. Tip untuk menjaga sisi tetap rata adalah menekuk hanya ke satu arah pada satu waktu, sehingga lebih mudah untuk mengamatinya jika Anda melakukan terlalu banyak di satu sisi atau yang lain. Yang mengatakan, saya telah menekuk dan membengkokkan kembali milik saya berkali-kali sekarang, dan Anda dapat memulai kembali dari lurus lagi jika Anda terlalu jauh keluar jalur nanti setelah mengutak-atiknya terlalu sering. Tembaga bagus seperti itu. Lihat halaman web yang saya daftarkan untuk kiat lebih lanjut di sini, atau hanya sayap saja. Saya tidak berpikir itu benar-benar terlalu kritis, setidaknya dalam hal membuatnya berjalan. Anda akan menyetelnya nanti. Satu-satunya hal penting adalah mendapatkan pusat gravitasi yang cukup di tengah sehingga berjalan dengan benar. Idealnya, ketika satu kaki depan berada di udara, putaran kaki belakang akan mengarahkan bot ke depan ke kaki depan yang tinggi/maju, yang kemudian akan melakukan gerakan berjalan. Anda akan melihat apa yang saya maksud dalam satu atau dua video yang akan datang.

Langkah 6: Otak

Brainboardnya sangat sederhana, jadi Anda harus memaafkan diagram sirkuit saya yang samar. Karena menggunakan servos, tidak perlu driver motor yang rumit atau apa pun yang Anda miliki. Cukup hubungkan +3,6 volt dan ground (langsung dari baterai) untuk menjalankan motor, dan tekan dengan sinyal termodulasi lebar pulsa dari mikrokontroler untuk memberi tahu mereka ke mana harus pergi. (Lihat halaman servo wikipedia jika Anda baru menggunakan servomotors.) Saya memotong sepotong PCB kosong yang dibor, dan header yang direkatkan ke atasnya. Dua header 3-pin untuk servos, satu header 2-pin untuk baterai, satu header 5-pin untuk programmer AVR saya (yang saya harus membuat instruksi untuk suatu hari nanti), dan soket 28-pin untuk chip ATMega 8. Setelah semua soket dan header direkatkan, saya menyoldernya. Sebagian besar kabel ada di bagian bawah papan. Ini benar-benar hanya beberapa kabel.

Langkah 7: Program Chip

Pemrograman dapat dilakukan dengan pengaturan secanggih yang Anda miliki. Saya sendiri, itu hanya pemrogram ghetto (foto) -- hanya beberapa kabel yang disolder ke colokan port paralel. Instruksi ini merinci programmer dan perangkat lunak yang Anda butuhkan untuk menjalankan semuanya. Tidak! Tidak! Jangan gunakan kabel pemrograman ini dengan perangkat apa pun yang bahkan mendekati tegangan di atas 5v. Tegangan bisa membuat kabel dan menggoreng port paralel komputer Anda, merusak komputer Anda. Desain yang lebih elegan memiliki resistor dan/atau dioda yang membatasi. Untuk proyek ini, ghetto baik-baik saja. Ini hanya baterai 3.6v onboard. Tapi hati-hati. Kode yang saya gunakan terlampir di sini. Sebagian besar, itu berlebihan untuk hanya membuat dua motor berayun maju mundur, tapi saya bersenang-senang. Intinya adalah bahwa servos membutuhkan pulsa setiap 20 ms atau lebih. Panjang pulsa memberitahu servo ke mana harus memutar kaki. 1,5 md berada di sekitar pusat, dan kisarannya berkisar antara 1 md hingga 2 md. Kode menggunakan generator pulsa 16-bit built-in untuk pulsa sinyal dan penundaan 20ms, dan memberikan resolusi mikrodetik pada kecepatan stok. Resolusi servo mendekati 5-10 mikrodetik, jadi 16-bit sudah cukup. Apakah perlu ada instruksi pemrograman mikrokontroler? Aku harus mendapatkan itu. Beri tahu saya di komentar.

Langkah 8: Langkah Pertama Bayi

Saya mengayunkan kaki depan sekitar 40 derajat, dan kaki belakang sekitar 20 derajat. Lihat video pertama untuk contoh gaya berjalan dari bawah.

(Perhatikan penundaan beberapa detik yang bagus ketika saya menekan tombol reset. Sangat berguna saat memprogram ulang untuk membuatnya diam selama beberapa detik dengan daya menyala. Juga, nyaman untuk memusatkan kaki ketika Anda selesai bermain dan Anda hanya ingin itu berdiri.) Itu berjalan pada percobaan pertama! Lihat video ke-2. Dalam video tersebut, perhatikan cara kaki depan terangkat, kemudian kaki belakang berputar hingga jatuh ke depan ke kaki depan. Itu berjalan! Mainkan dengan pusat gravitasi dan tekuk kaki sampai Anda mendapatkan gerakan itu. Saya perhatikan bahwa itu sering berbelok ke satu sisi, meskipun saya cukup yakin bahwa saya telah memusatkan motor secara mekanis dan dalam kode. Ternyata karena ujung yang tajam di salah satu kaki. Jadi saya membuat robo-booties. Apakah tidak ada yang tidak bisa dilakukan oleh tabung heat-shrink?!

Langkah 9: Tweak

Jadi berjalan ok. Saya masih bermain-main dengan gaya berjalan dan bentuk kaki dan waktu untuk melihat seberapa cepat saya bisa membuatnya dalam garis lurus dan seberapa tinggi saya bisa memanjatnya.

Untuk memanjat, tekuk kaki depan tepat sebelum kaki sangat penting -- ini membantunya agar tidak tersangkut di tepinya. Sebaliknya, kaki naik melewati rintangan jika menyentuh di bawah "lutut". Saya mencoba membuat kaki terbentur pada sudut 30 derajat yang sama dengan bingkai. Jadi seberapa tinggi itu bisa naik?

Langkah 10: Jadi Seberapa Tinggi Itu Bisa Mendaki?

Hanya sekitar 1 inci sekarang, yang mengalahkan robot beroda paling sederhana yang pernah saya buat, jadi saya tidak mengeluh. Tonton video untuk melihatnya beraksi. Itu tidak pernah hanya melompat lurus. Ini akan membutuhkan beberapa kali mencoba untuk mendapatkan kedua kaki depan ke atas dan ke atas. Sejujurnya, sepertinya masalah traksi lebih dari apa pun. Atau pusat gravitasi mungkin sedikit tinggi untuk ayunan kaki depan yang panjang. Anda bisa melihatnya hampir kehilangannya saat kaki depan mendorong tubuhnya ke udara. Petunjuk tentang hal-hal yang akan datang…

Langkah 11: Jadi Apa yang Tidak Bisa Dipanjat?

Sejauh ini, saya belum bisa menguasai Seni Memasak Prancis (volume 2) dengan andal. Sepertinya 1 1/2 inci adalah batas saat ini untuk seberapa tinggi ia bisa pergi. Mungkin mengurangi rotasi kaki depan akan membantu? Mungkin menurunkan tubuh ke tanah sedikit? Tonton videonya. Saksikan penderitaan kekalahan. Sialan kau Julia Child!