Hexapod: 14 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Jag är intresserad under några år av att leka och skapa robotar och jag inspirerades mycket av Zenta, här hittar du hans Youtube-kanal https://www.youtube.com/channel/UCmCZ-oLEnCgmBs_T och hans webbplats https://zentasrobots.com.

Du kan hitta många kit från många olika leverantörer på internet, men de är mycket dyra, upp till 1.500 $+ för en 4 DoF hexapod, och kit från Kina har inte en bra kvalitet. Så jag har bestämt mig för att skapa i hexapod på mitt sätt. Inspirerad av Zentas hexapod Phoenix hittar du den i hans Youtube-kanal (och ett kit som du hittar https://www.lynxmotion.com/c-117-phoenix.aspx, jag har börjat skapa min egen från början.

För att skapa if, ställ in följande mål/krav för mina egna:

1.) Ha mycket roligt och lär dig nya saker.

2.) Kostnadsdriven design (fan, mitt företag förstörde mig totalt)

3.) Delar av trä (eftersom det är lättare för de flesta och även för mig att hugga ved)

4.) Använda gratis tillgängliga verktyg (programvara)

Så vad har jag använt hittills?

a) SketchUp, för den mekaniska konstruktionen.

b) Bokskikt 4 mm och 6 mm (1/4”).

c) Arduino Uno, Mega, IDE.

d) Digitala standardserver (finns på Amazon för ett bra pris).

e) Dosuki och Bandsaw, en borrmaskin, slippapper och en fil.

Steg 1: Konstruktion av ben och servobeslag

Först gjorde jag några undersökningar på internet för att ta reda på hur man gör en robot, men det var inte särskilt framgångsrikt att hitta bra information om hur man gör mekanisk design. Så jag kämpade mycket och äntligen har jag bestämt mig för att använda SketchUp.

Efter några timmars lärande genom att göra med SketchUp har jag avslutat med min första design av benen. Lårbenet är optimerat till storleken på servohornen jag använder. Som jag kom på verkar originalet ha en diameter på cirka 1 tum, men mina servohorn har 21 mm.

Gör en utskrift med rätt skala fungerade inte korrekt med SketchUp på min dator, så jag har sparat den som PDF, gjort en utskrift med 100%, gjort några mätningar och slutligen skrivit ut igen med rätt skalningsfaktor.

För första försöket skapade jag bara konst för två ben. För detta staplade jag två brädor, limmade (för tapet) utskriften på den och klippte ut delarna med en modell hantverksbandsåg.

Material som används: bokskikt 6mm (1/2 )

Efteråt gjorde jag några experiment, jag har inte dokumenterat och gjorde några optimeringar. Som du kan se är skenbenet lite överdimensionerat liksom lårbenet.

För att montera servohornen genom lårbenet måste 2 mm av materialet klippas av. Detta kan göras på olika sätt. Med en router eller med en Forstner -borr. Forstnern var bara 200 mm i diameter, så jag fick göra lite efterkrigstid för hand med en mejsel.

Steg 2: Optimera lårbenet och skenbenet

Jag har ändrat designen lite.

1.) Tibia passar nu på den servo jag använder mycket bättre.

2.) Lårbenet är nu lite mindre (ca 3 från axel till axel) och passar servohornen (21 mm diameter).

Jag använde 6 skivor av 6 mm lager trä och limmade ihop dem med dubbelsidig tejp. Om detta inte är tillräckligt starkt kan du borra ett hål genom alla brädor och använda en skruv för att fixa dem ihop. sedan skärs delar ut på en gång med bandsågen. Om du är tillräckligt hård kan du också använda en sticksåg:-)

Steg 3: Designa servobeslaget

Nu är det dags att designa servofästet. Detta är starkt utformat relaterat till den använda servon jag har använt. Alla delar är gjorda av bokskikt 6 mm igen se nästa steg.

Steg 4: Klippning och montering av servobeslag

Återigen har jag klippt sex delar samtidigt på bandsågen. Metoden är densamma som tidigare.

1.) Använd dubbelhäftande tejp för att limma ihop skivorna.

2.) Skruvar för att få mer stabilitet vid skärning (visas inte här).

Sedan har jag använt lite modellhantverkslim för att hålla ihop dem och två SPAX -skruvar (ännu inte applicerat på bilden).

Jämfört med den ursprungliga hexapoden använder jag inte kullager ännu, istället använder jag bara 3 mm skruvar, brickor och självfästmuttrar senare för att montera benen med karossen/chassit.

Steg 5: Montera benen och testa

På de två första bilderna ser du den första versionen av ett ben. Därefter ser du jämförelse av gamla och nya delar och en jämförelse av de nya delarna (version två) med originalet (foto i bakgrunden).

Slutligen gör du ett första rörelsestest.

Steg 6: Konstruera och montera kroppen

Kroppen jag har försökt att rekonstruera från foton. Som referens har jag använt servohornet, som jag antog med 1 "diameter. Så framsidan blir en bredd på 4,5" och mitten 6,5 ". För längden antog jag 7". Senare har jag köpt det ursprungliga kroppssatsen och jämfört det. Jag kom väldigt nära originalet. Slutligen har jag gjort en tredje version, som är en 1: 1 kopia av originalet.

Det första karosspaketet jag har gjort av 6 mm skikt, här ser du den andra versionen av 4 mm skikt, vilket jag har fått reda på är tillräckligt starkt och styvt. Annorlunda än originalkitet monterade jag servohornet ovanpå, resp. genom materialet (du kan se detta också med lårbenet). Anledningen är att jag inte är sugen på att köpa dyra aluminiumhorn, istället vill jag använda de redan levererade plasthornen. En annan anledning är att jag kommer närmare servon, så det är färre krafter. Detta gör en mer stabil anslutning.

Förresten, ibland är det bra att ha Ganesh ombord. Tack till min vän Tejas:-)

Steg 7: Första Elektronics -testerna

All konst samlas nu. OK, jag vet att det inte ser särskilt vackert ut, men faktiskt experimenterar jag mycket. I videon kan du se spela några enkla fördefinierade sekvenser, faktiskt finns ingen invers kinematik implementerad. Den fördefinierade gången fungerar inte korrekt eftersom den är designad för en 2 DoF.

I det här exemplet använder jag SSC-32U servokontrollen från Lynxmotion, du hittar det här:

För några dagar sedan använde jag också en annan PWM-kontroller (Adafruit 16-kanals PWM-kontroller, https://www.adafruit.com/product/815), men SCC har faktiskt några fina funktioner, som att sakta ner servon.

Så, det är det nu. Därefter måste jag ta reda på hur invers kinematik (IK) fungerar, kanske jag ska programmera en enkel gång som den fördefinierade i SSC -styrenheten. Jag har redan hittat ett färdigt exempel här https://github.com/KurtE/Arduino_Phoenix_Parts, men jag har inte fått det att köras ännu. Har ingen aning om varför, men jag jobbar på.

Så här är en kort att -göra -lista.

1.) Programmera en enkel gång som inbyggd i SSC.

2.) Programmera en PS3 -styrklass/omslag för Arduino Phoenix.

3.) Få koden från KurtE igång eller skriv min egen kod.

De servon jag använder har jag hittat på Amazon https://www.amazon.de/dp/B01N68G6UH/ref=pe_3044161_189395811_TE_dp_1. Priset är ganska bra, men kvaliteten kan vara mycket bättre.

Steg 8: Första enkla gångtestet

Som jag nämnde i det sista steget har jag försökt programmera min egen gångsekvens. Detta är en mycket enkel sådan, som en mekanisk leksak, och den är inte optimerad för den kropp jag använder här. En enkel rak kropp skulle vara mycket bättre.

Så önskar dig mycket nöje. Jag måste lära mig IK nu;-)

Anmärkningar: När du tittar noga på benen ser du att vissa servon beter sig konstigt. Vad jag menar är att de inte rör sig alltid smidigt, kanske jag måste byta ut dem mot andra servon.

Steg 9: Portning av PS3 -styrenhet

I morse arbetade jag med att skriva en omslag för Phoenix -koden. Tog mig några timmar, ungefär 2-3, att göra det. koden är inte slutligen felsökt och jag har lagt till lite extra felsökning till konsolen. Det funkar än så länge:-)

Men förresten, när jag körde Phoenix -koden ser det ut som att alla servon körs omvänd (motsatt riktning).

När du vill prova själv behöver du koden från KurtE som grund https://github.com/KurtE/Arduino_Phoenix_Parts. Följ instruktionerna för att installera koden. Kopiera mappen Phoenix_Input_PS till din Arduino biblioteksmapp (vanligtvis undermapp till din skissmapp) och mappen Phoenix_PS3_SSC32 till din skissmapp.

Info: Om du inte har erfarenhet av Arduino och verktyg och har problem, kontakta Arduino -communityn (www.arduino.cc). Kontakta honom om du har problem med Phoenix -koden från KurtE. Tack.

Varning: Att förstå koden är enligt min mening inget för nybörjare, så du måste vara mycket bekant med C/C ++, programmering och algoritm. Koden har också en massa villkorad sammanställd kod, styrd av #defines, detta gör det mycket svårt att läsa och förstå.

Hardwarelist:

• Arduino Mega 2560
• USB -värdsköld (för Arduino)
• PS3 -styrenhet
• LynxMotion SSC-32U servokontroller
• Batteri 6 V (läs kraven för all din HW, annars kan du skada den)
• Arduino IDE
• Några USB -kablar, switchar och andra små delar efter behov.

Om du gillar en PS2 -controller hittar du mycket information på internet om hur du ansluter till Arduino.

Så var snäll och ha tålamod. Jag uppdaterar detta steg när programvaran fungerar korrekt.

Steg 10: Första IK -testet

Jag har hittat en annan port på Phoenix -koden som går mycket bättre (https://github.com/davidhend/Hexapod), kanske har jag konfigurationsproblem med den andra koden. Koden verkar vara lite buggig och gångarterna ser inte särskilt smidiga ut, men för mig är detta ett stort steg framåt.

Tänk på att koden faktiskt är experimentell. Jag måste städa och korrigera mycket och publicerar en uppdatering de närmaste dagarna. PS3 -porten är baserad på den redan publicerade PS3 -porten, och jag har kasserat PS2- och XBee -filerna.

Steg 11: Andra IK -testet

Lösningen var så enkel. Jag var tvungen att korrigera några konfigurationsvärden och invertera alla servovinklar. Nu funkar det:-)

Steg 12: Tibia och Coxa EV3

Jag kunde inte motstå, så jag har gjort nya skenben och coxa (servobeslag). Detta är nu den tredje versionen jag har gjort. De nya är mer runda och har ett mer organiskt/bioniskt utseende.

Så den faktiska statusen är. Hexapoden fungerar, men har fortfarande problem med några saker.

1.) Har inte fått reda på varför BT har en fördröjning på 2..3 sekunder.

2.) Servokvaliteten är dålig.

Saker att göra:

* Kablarna till servona måste förbättras.

* Behöver en bra batterihållare.

* Måste hitta ett sätt att montera elektroniken.

* Kalibrera om servon.

* Lägger till sensorer och en spänningsmonitor för batteriet.

Steg 13: Slätformad lårben

För några dagar sedan har jag redan gjort lite nytt lårben eftersom jag inte var helt nöjd med det föregående. På den första bilden ser du skillnaderna. De gamla hade en diameter på 21 mm i ändarna, de nya har en diameter på 1 tum. Jag gjorde hål i lårbenet med min fräsmaskin med ett enkelt hjälpverktyg, som du kan se på de tre följande bilderna.

Innan handfat görs i lårbenet är det vettigt att borra alla hål, annars kan det bli svårt. Servohornet passar mycket bra, nästa steg, som inte visas här, ger kanterna en rund form. För detta har jag använt en bit med en radie på 3 mm.

På den sista bilden ser du en jämförelse av den gamla och den nya. Vet inte vad du tycker, men jag gillar den nya mycket mer.

Steg 14: Slutsteg

Jag kommer att avsluta denna handledning nu, annars blir det en oändlig historia:-).

I videon ser du Phoenix -koden för KurtE som körs med några av mina ändringar. Roboten rör sig inte perfekt, förlåt för det, men de billiga servona har dålig kvalitet. Jag har beställt några andra servon, jag har precis testat två av dem med bra resultat och väntar fortfarande på leveransen. Så jag kan tyvärr inte visa dig hur roboten fungerar med de nya servona.

Bakifrån: En 20 ampars strömgivare, vänster om 10 k potten. När roboten går förbrukar den lätt 5 ampere. Till höger om 10 k potten ser du en OLED 128x64 pixel som visar lite statusinformation.

Framifrån: En enkel ultraljudssensor HC-SR04, ännu inte integrerad i SW.

Höger sidovy: MPU6050-accelerator och giro (6-axel).

Vänster sidovy: Piezo -högtalare.

Mekanisk design är nu mer eller mindre klar, förutom servon. Så nästa uppgift blir att integrera några sensorer i SW. För detta har jag skapat ett GitHub -konto med SW jag använder som bygger på en ögonblicksbild av KurtE's Phoenix SW.

OLED:

Min GitHub: