En servobaserad fyrbent Walker: 12 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:47

Bygg din egen (onödigt tekniska) servomotordrivna fyrbenta rullatorrobot! Först en varning: Denna bot är i grunden en mikrokontroller-hjärnversion av den klassiska BEAM fyrbenta rullatorn. BEAM 4-legger kan vara lättare för dig att göra om du inte redan har konfigurerat för mikrokontrollerprogrammering och bara vill bygga en rollator. Å andra sidan, om du kommer igång med mikroprocessorprogrammering och har ett par servon sparkar runt, det här är ditt perfekta projekt! Du får leka med rollatormekanik utan att behöva oroa dig för den noga analoga BEAM microcore -tweaking. Så även om det här egentligen inte är en BEAM-bot, är följande två webbsidor bra resurser för alla fyrbenta rullatorer: Bram van Zoelens 4-legged walker tutorial har en bra översikt över mekaniken och teorin. Jag tog bort min bendesign från hans Chiu-Yuan Fangs rullatorplats är också ganska bra för BEAM-saker och några mer avancerade rullatordesigner. Klar att läsa? Redo att bygga?

Steg 1: Samla delar, mäta, planera lite

Att göra en fyrbent servowalker är ganska enkelt, delmässigt. I grund och botten behöver du två motorer, ben, ett batteri, något för att få motorerna att gå fram och tillbaka och en ram för att hålla dem alla. Delar lista: 2x Tower Hobbies TS-53 Servos 20in tung koppartråd: 12in för framben, 8in för bak. Jag hade 10-gauge. 12-gauge borde fungera, men jag gissar. Batteriet är en 3,6v NiMH som såldes billigt online. Mikrocontrollerhjärnan är en AVR ATMega 8. Ramen är Sintra, vilket är sjukt coolt. Det är en plastskumplatta som böjer sig när du värmer upp den i kokande vatten. Du kan klippa den, borra den, matta kniven och sedan böja den till formen. Jag fick min på Solarbotics. Andra delar: Borrat projektkort för kretsenSnap-headers (hane och hona) för servo- och batterianslutningarEtt 28-poligt uttag för ATMegaSuper-duper-limmet Lödkolv och lödkabel, några små bultar för att hålla motorerna onDrillMatte kniv Här ser du mig mäta ut delarna, göra en skiss för ramen och sedan ta en linjal för att göra en pappersmall. Jag använde mallen som en guide för att markera med en penna där jag skulle borra hål i Sintra.

Steg 2: Bygg ram, passa motorer

Först borrade jag hål i hörnen på de två motoravstängningarna, sedan gjorde jag längs kanten på en linjal från hål till hål med en matt kniv. Det tar ungefär 20 pass med kniven för att komma igenom Sintra. Jag blev lat och knäppte den efter att ha skurit ungefär 1/2 väg igenom.

Efter att ha klippt ut hålen testade jag motorerna bara för att se hur det fungerade. (Lite för bred, men jag fick längden lagom.)

Steg 3: Böj ram, fäst motorer

Tyvärr hade jag inte tillräckligt med händer för att fotografera mig själv som böjde Sintra, men så här gick det till:

1) Kokt en liten gryta med vatten på spisen 2) Hållde Sintra under vattnet i en minut eller två med en träsked (Sintra flyter) 3) drog ut den och med heta vantar och något platt höll den böjd i rätt vinkel tills den svalnat. För den klassiska "Miller" rullator-designen vill du ha en 30-graders vinkel på frambenen. Borrade skruvhål och skruvade fast motorerna.

Steg 4: Fäst benen på stjärnformade servomotorhorn

Jag klippte en 12 "och 8" sektion av tjock koppartråd med tinsnips för att göra fram- respektive bakbenen. Sedan böjde jag dem snett för att fästa på servohornen.

Ett klassiskt BEAM -trick när du behöver fästa saker är att binda dem med anslutningstråd. I det här fallet tog jag bort en anslutningstråd, körde den genom hornen och runt benen och skruvade upp den mycket. Vissa människor löder tråden fast vid denna tidpunkt. Min håller fortfarande hårt utan. Klipp av överflödet och böj ner de vridna delarna.

Steg 5: Fäst benen på kroppen, böj dem precis rätt

Skruva tillbaka servostjärnorna (med benen på) på motorerna och böj sedan.

Symmetri är nyckeln här. Ett tips för att hålla sidorna jämna är att böja i endast en riktning åt gången, så att det är lättare att ögongloben det om du gör för mycket på ena eller andra sidan. Som sagt, jag har böjt och böjt min många gånger nu, och du kan börja om från rakt igen om du kommer för långt bort från spåret senare efter att ha justerat det en gång för många gånger. Copper är jättebra på det sättet. Ta en titt på de webbsidor jag listade för ytterligare tips här, eller bara vinge det. Jag tror inte att det är riktigt så kritiskt, åtminstone när det gäller att få det att gå. Du kommer att ställa in det senare. Den enda kritiska biten är att få tyngdpunkten tillräckligt i mitten så att den går rätt. Helst, när ett främre ben är i luften, kommer de bakre benen att vända tippa botten framåt på det höga/framåt frambenet, vilket sedan gör promenaden. Du får se vad jag menar i en video eller två som kommer.

Steg 6: Hjärnor

Hjärntavlan är ganska enkel, så du måste ursäkta mitt kretsiga kretsschema, för det använder servon, det behövs inga komplicerade motorförare eller vad du har. Anslut helt enkelt +3,6 volt och jorda (direkt från batteriet) för att köra motorerna och slå dem med en pulsbreddsmodulerad signal från mikrokontrollern för att berätta var de ska gå. (Se wikipedia servosidan om du är ny på att använda servomotorer.) Jag skar upp en bit borrade tomma PCB-grejer och superlimmade rubriker på den. Två 3-stiftshuvuden för servon, en 2-stifts rubrik för batteriet, en 5-stifts rubrik för min AVR-programmerare (som jag borde göra en instruktion för någon dag) och 28-polig uttag för ATMega 8-chipet. När alla uttag och sidhuvuden var limmade på lödde jag upp dem. Det mesta av ledningarna är på undersidan av brädet. Det är egentligen bara några ledningar.

Steg 7: Programmera chippet

Programmering kan göras med en så sofistikerad installation som du har. Själv, det är bara (bilden) ghetto-programmeraren-bara några ledningar lödda till en parallellport. Denna instruerbara information beskriver programmeraren och programvaran du behöver för att få allt att fungera. Låt bli! Låt bli! Använd inte denna programmeringskabel med enheter som ens når spänningar över 5v. Spänningen kan leda upp kabeln och steka datorns parallellport och förstöra din dator. Mer eleganta mönster har begränsningsmotstånd och/eller dioder. För detta projekt är ghetto bra. Det är bara ett 3,6v batteri ombord. Men var försiktig. Koden jag använder är bifogad här. För det mesta är det överdrivet för att bara få två motorer att svänga fram och tillbaka, men jag hade kul. Kärnan i det är att servon behöver pulser var 20: e ms eller så. Pulslängden berättar för servon vart benen ska vridas. 1.5ms är runt mitten och intervallet är från 1ms till 2ms ungefär. Koden använder den inbyggda 16-bitars pulsgeneratorn för både signalpulsen och 20 ms fördröjning och ger mikrosekundupplösning vid lagerhastigheten. Servos upplösning är någonstans nära 5-10 mikrosekunder, så 16-bitar är gott. Behöver det finnas en mikrokontroller-programmering instruerbar? Det får jag ta tag i. Låt mig veta i kommentarerna.

Steg 8: Babys första steg

Jag fick frambenen att svänga cirka 40 grader åt båda hållen och bakbenen cirka 20 grader. Se den första videon för ett exempel på gånggången underifrån.

(Notera den fina fördröjningen på två sekunder när jag trycker på återställningsknappen. Mycket praktiskt när jag programmerar om det så att det sitter stilla i några sekunder med strömmen på. Det är också bekvämt att centrera benen när du är klar spelar och du vill bara att det ska stå upp.) Det gick på första försöket! Se andra videon. I videon, titta på hur frambenet höjs upp, sedan vrider bakbenen så att det faller framåt på frambenet. Det är att gå! Lek med din tyngdpunkt och benböjningar tills du får den rörelsen. Jag märkte att det vände mycket åt sidan, även om jag var ganska säker på att jag hade centrerat motorerna mekaniskt och i koden. Visade sig bero på en skarp kant på ena fötterna. Så jag gjorde robo-booties. Finns det inget värmekrympande rör som inte kan göra ?!

Steg 9: Justering

Så det går ok. Jag leker fortfarande med gång och form på benen och timingen för att se hur snabbt jag kan få det att gå i en rak linje och hur högt jag kan få det att klättra.

För klättring är det främre benet böjt precis innan fötterna är avgörande - det hjälper det att inte fastna i kanterna. Istället åker benet upp över hindret om det träffar under "knäet". Jag försökte få fötterna att slå i ungefär samma 30-graders vinkel som ramen. Så hur högt kan den klättra?

Steg 10: Så hur hög kan den klättra?

Ungefär 1 tum just nu, som slår de flesta enkla hjulrobotar jag har gjort, så jag klagar inte. Titta på videon för att se den i aktion. Det hoppar aldrig bara rakt över. Det kommer att ta ett par försök att få båda frambenen upp och över. Ärligt talat, det ser ut som en dragfråga mer än någonting. Eller så kan tyngdpunkten vara lite hög för det långa frambenet. Du kan se det nästan tappa det när det främre benet tryckte upp kroppen i luften. En antydan till saker som kommer …

Steg 11: Så vad kan den inte klättra?

Hittills har jag inte lyckats få det att behärska konsten i fransk matlagning (volym 2) på ett tillförlitligt sätt. Det ser ut som att 1 1/2 tum är den nuvarande gränsen för hur högt det kan gå. Kanske hjälper det att minska frambenets rotation? Kanske sänka kroppen till marken lite? Titta på videon. Bevittna nederlagets kval. Fan du Julia Child!