GorillaBot 3D -trykt Arduino Autonomous Sprint Quadruped Robot: 9 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

Hvert år i Toulouse (Frankrig) er der Toulouse Robot Race #TRR2021

Løbet består af en 10 meter autonom sprint til to- og firdobbede robotter.

Den nuværende rekord, jeg samler for firbenede, er 42 sekunder for en 10 meter sprint.

Så med det for øje måtte jeg komme med en plan om at designe en robot, som jeg troede kunne slå den for at blive den nye regerende mester !!!

Søger lidt inspiration fra et andet Instructables -medlem "jegatheesan.soundarapandian" og sidste års vinder af Toulouse Robot Race "Oracid 1", som begge ser ud til at elske at designe og dele tutorials om, hvordan man bygger firpuder. Jeg begyndte på stort set at kopiere der design og gøre det lidt større!

Designet er baseret på en femstangsmekanisme for hvert ben. 2 servoer driver hvert ben til i alt 8 servoer.

Reglerne siger, at bortset fra startsignalet skal hele løbet udføres af robotten autonomt, så jeg var nødt til at komme med et letvægtssystem for at holde robotten på rette spor i dette tilfælde brugte jeg et QMC5883L Magnetometer (digitalt kompas) så det kan holde sig orienteret, en HC-SR04 ultralydssensor, hvis robotten virkelig ødelægger og begynder at ramme væggen i en 90 graders vinkel, og jeg brugte bare en trintæller i koden til at fortælle den, hvor mange trin den skulle gøre for 10 meter.

Hvis du er interesseret i at bygge denne robot, skal du ikke bekymre dig, denne abe har tænkt på alt!

100% understøttelse gratis 3D -printbar krop:

Alt bortset fra elektronik og skruer til fastgørelse af elektronikken er 3D -printbart, de samme små krydshovedskruer er de eneste der bruges, alt hvad du behøver er en lille krydshovedskruetrækker til at samle robotten

Let plug and play elektronik:

ingen kompleks lodning nødvendig

Rimelig udskrivningstid:

Han kan se stor og imponerende ud, men han er kun et 15 timers tryk (ok lang tid for nogle: D)

Rimelige krav til buildvolumen:

Han kan udskrives på en relativt lille printer, der kun kræver en bygningsvolumen på L: 150 mm x B: 150 mm x H: 25 mm

Samlede robotomkostninger:

Robotten alene koster omkring 75 $ at bygge lader inkluderet

En 3D -printet controller (valgfri) er påkrævet, hvis du vil have den samme opsætning som jeg har.

ADVARSEL:

Den 5V 3A strømforsyning, jeg brugte, er ikke den bedste løsning, da denne robot skal gå, skal alle 8 servoer køre samtidigt, og derfor trækker de en masse strøm, bare rolig, jeg har ikke fået robotten til at tage ild eller noget men forvent, at effekttransistoren bliver meget varm, jeg vil ikke anbefale at bruge robotten i mere end 2 minutter ad gangen, så den kan køle ned mellem kørslerne for at undgå uønsket skade på servoskjoldet.

Hvis nogen af jer har en løsning på dette problem, vil jeres input blive værdsat meget!

Forbrugsvarer

LEVERINGER TIL ROBOTEN:

• 8x Tower Pro MG90S analog 180 grader servo (Aliexpress/Amazon)
• 1x Sunfounder Wireless Servo Control Board (Sunfounder Store/ RobotShop)
• 1x Arduino NANO (Aliexpress/Amazon)
• 1x NRF24L01 Transceiver Modul (Du behøver ikke dette, hvis du ikke bruger controlleren) (Aliexpress/Amazon)
• 1x magnetometer (digitalt kompas) QMC5883L GY-273 (Aliexpress/Amazon)
• 1x Ultralydssensor HC-SR04 (Aliexpress/Amazon)
• 2x 18650 3,7V Li-ion batterier (Aliexpress/Amazon)
• 1x 18650 dobbelt batteriholder med tænd/sluk -kontakt (Aliexpress/Amazon)
• 1x 18650 Li-ion batterioplader (Aliexpress/Amazon)
• 4x hun til hun dupont jumper kabler 10 cm lange (Aliexpress/Amazon)
• 4x hun til hun dupont jumper kabler 20 cm lange (Aliexpress/Amazon)
• 10x skruer 2 mm x 8 mm (samme som skruerne i en pakke servoer) (Aliexpress/Amazon)

KONTROLLER:

For at styre denne robot manuelt skal du bruge den 3D -printede Arduino -controller (link her)

Robotten kan også være rent autonom, så controlleren ikke er obligatorisk.

PLAST:

Delene kan udskrives i PLA eller PETG eller ABS.

!! Bemærk, at en spole på 500 g er mere end nok til at udskrive 1 robot !!

3D PRINTER:

Påkrævet minimum byggeplatform: L150mm x B150mm x H25mm

Enhver 3D -printer vil gøre. Jeg har personligt printet delene på Creality Ender 3, som er en billig 3D -printer til under 200 $. Udskrifterne blev perfekt.

Trin 1: 3D -udskrivning af delene

Så nu er det tid til udskrivning … Ja!

Jeg omhyggeligt designet alle delene til at blive 3D -printet, uden at der kræves støttematerialer under udskrivning.

Alle delene kan downloades på thingiverse (link her)

Alle delene er testtrykt på Creality Ender 3

• Materiale: PETG
• Laghøjde: 0,3 mm
• Udfyldning: 15%
• Dysediameter: 0,4 mm

Delelisten er som følger:

• 1x BASE ELEKTRONIK
• 1x BASE TILBAGE
• 1x BASE FRONT
• 8x CIRKULAR PIN -kode L1
• 4x CIRKULAR PIN -kode L2
• 4x CIRKULAR PIN -kode L3
• 4x CIRKULAR PIN -kode L4
• 8x THIGH SERVO
• 8x TØJ
• 8x CALF EXT
• 8x CALF INT
• 8x FOD
• 4x KVADRATKLIPPE
• 44x CIRKULÆR KLIPPE

Filerne er tilgængelige som individuelle dele og gruppedele.

For hurtig udskrivning skal du blot udskrive hver enkelt GROUP.stl -fil én gang.

Trin 2: Montering af GorillaBots krop

Alle samlevejledninger er afbildet i montagevideoen ovenfor:

1. Læg en CIRKULÆR PIN -kode L1 i hullet på BASE FRONT front venstre servoholder
2. Før kablet til en af MG90S servoer gennem åbningen i BASE FRONT front venstre servo holder
3. Sæt MG90S -servoen på plads
4. Fastgør MG90S -servoen på plads med 2 skruer (stram ikke for meget, da dette kan beskadige BASEN)
5. Gentag den samme proces for BASE FRONT bageste venstre, forreste højre og bageste højre servoholdere
6. Gentag den samme proces for BASE BACK forrest venstre, bageste venstre, forreste højre og bageste højre servoholdere
7. Fastgør batteriholderen til BASE ELECTRONICS med 2 skruer diagonalt eller 4 skruer
8. Fastgør det trådløse servokontrolkort til BASE ELECTRONICS med 2 skruer diagonalt eller 4 skruer
9. Klip Arduino nano og NRF24L01 transceiveren til det trådløse servokontrolkort
10. Skub BASE FRONTEN til BASE ELECTRONICS gennem de 2 firkantede huller USB -port vendt tilbage
11. Sikker på plads med 2 SQUARE CLIPS
12. Skub BASE TILBAGE til BASE ELECTRONICS gennem de 2 firkantede huller USB -port vendt tilbage
13. Sikker på plads med 2 SQUARE CLIPS
14. Fastgør magnetometeret til BASEFRONTEN med 2 skruer
15. Klip ultralydssensoren på BASE FRONTEN
16. Før servokablerne mod det trådløse servokontrolkort som vist

Trin 3: Tilslutning af elektronikken

Alle forbindelser er afbildet på billedet ovenfor:

1. Slut de 4 20 cm dupont -kabler til de trådløse servokontrolkort Ultrasonic pins
2. Sæt den anden ende af de 4 kabler i ultralydssensoren (Sørg for at de er den rigtige vej rundt)
3. Sæt de 4 10 cm dupont -kabler i de trådløse servokontrolbræt Magnetometerpinde
4. Sæt den anden ende af de 4 kabler i magnetometeret (Sørg for at de er den rigtige vej rundt)
5. Tilslut alle servoer til deres dedikerede ben i det trådløse servokontrolkort
6. Skru batteriets VIN- og GND -ledninger til det trådløse servokontrolkort for at sikre korrekt polaritet

Trin 4: Montering af GorillaBots ben

Alle samlingstrinnene er afbildet i forsamlingsvideoen ovenfor:

1. Skub 1 FOD over 1 CIRKULAR PIN -kode L4
2. Skub den tykkere ende af 1 CALF EXT hen over CIRCULAR PIN PIN L4 med den stikkende side vendt væk fra foden
3. Skub 2 CALF INT hen over CIRCULAR PIN L4
4. Skub den tykkere ende af 1 CALF EXT hen over CIRCULAR PIN PIN L4 med den stikkende side vendt mod foden
5. Skub 1 FOD over CIRKULAR PIN -kode L4
6. Fastgøres på plads med 3 CIRKULÆRE CLIPS
7. Skub 1 CIRKULAR PIN -kode L3 igennem 1 på den samlede CALF EXT
8. Skub 1 THIGH SERVO over CIRCULAR PIN L3 med den stikkende side vendt mod CALF EXT
9. Skub 1 TØG over CIRKULAR PIN -kode L3
10. Skub CIRCULAR PIN L3 gennem den anden samlede CALF EXT
11. Fastgøres på plads med 3 CIRKULÆRE CLIPS
12. Skub 1 THIGH SERVO over 1 CIRCULAR PIN L2 med den stikkende side vendt mod CIRCULAR PIN L2's hoved
13. Skub CIRCULAR PIN L2 gennem begge de samlede CALF INTS
14. Skub 1 TØG gennem CIRKULAR PIN -kode L2
15. Fastgøres på plads med 3 CIRKULÆRE CLIPS
16. Gentag alle processer for de resterende 3 ben bare i tankerne om, at når benene samles til robotten, vender stifterne hovedet udad, og CALF EXTS er foran CALF INTS, så samlingen vil være identisk foran til bagside, men symmetrisk fra venstre mod højre.

Trin 5: Installation af Arduino

GorillaBot bruger C ++ programmering for at fungere. For at uploade programmer til GorillaBot bruger vi Arduino IDE sammen med et par andre biblioteker, der skal installeres i Arduino IDE.

Installer Arduino IDE på din computer: Arduino IDE (link her)

For at installere bibliotekerne i Arduino IDE skal du gøre følgende med alle bibliotekerne i nedenstående links

1. Klik på linkene herunder (dette fører dig til bibliotekernes GitHub -side)
2. Klik på den grønne knap, der siger Kode
3. Klik på download ZIP (download skal starte i din webbrowser)
4. Åbn den downloadede biblioteksmappe
5. Pak den downloadede biblioteksmappe ud
6. Kopier den udpakkede biblioteksmappe
7. Indsæt den udpakkede biblioteksmappe i Arduino -biblioteksmappen (C: / Documents / Arduino / libraries)

Biblioteker:

• Varspeedservo bibliotek (link her)
• QMC5883L bibliotek (link her)
• RF24 -bibliotek (link her)

Og der har vi det, du skal være klar til at gå For at sikre, at du har konfigureret Arduino IDE korrekt, skal du følge følgende trin

1. Download den ønskede Arduino -kode herunder (GorillaBot Controller & Autonomous.ino)
2. Åbn den i Arduino IDE
3. Vælg Værktøjer:
4. Vælg bestyrelse:
5. Vælg Arduino Nano
6. Vælg Værktøjer:
7. Vælg processor:
8. Vælg ATmega328p eller ATmega328p (gammel bootloader) afhængigt af hvilken Arduino nano du har købt
9. Klik på knappen Bekræft (afkrydsningsknap) i øverste venstre hjørne af Arduino IDE

Hvis alt går godt, skal du få en besked i bunden, der siger Udført kompilering.

Trin 6: Upload af koden

Nu er det tid til at uploade koden til GorillaBots hjerne Arduino Nano.

1. Slut Arduino Nano til din computer via USB -kabel
2. Klik på upload -knappen (højre pileknap)

Hvis alt går godt, skal du få en besked i bunden, der siger Udført upload.

Trin 7: Kalibrering af servoer

For at samle benene korrekt skal vi bringe servoerne i deres udgangsposition.

1. Sæt 2 Li-ion batterier i batteriholderen
2. Tænd robotten, og vent 5 sekunder på, at servoerne når deres udgangsposition
3. Sluk robotten

Trin 8: Montering af ben til kroppen

Tilslutning af benene til servoerne er ret ligetil, bare husk, at CALF EXT skal placeres foran CALF INT under samlingstifterhovederne udad.

1. Skub TYKKEN på CALF EXT -siden af et af benene hen over CIRCULAR PIN L1 på den forreste venstre servoholder foran
2. Fastgøres på plads med 1 CIRCULAR CLIP
3. Skub THIGH SERVO på CALF EXT -siden af det samme ben over servohovedet på den forreste venstre servoholder foran (Sørg for, at THIGH SERVO er i en 90 graders vinkel i forhold til kroppen)
4. Fastgør THIGH SERVO på plads i en 90 graders vinkel til kroppen med et enkelt arm servohorn og lille servoskrue
5. Gentag den samme proces for den forreste bageste venstre servoholder med den resterende THIGH og THIGH SERVO på det ben
6. Gentag alle tidligere processer for de resterende 3 ben

Trin 9: Klar til løb !

Så det er det, du skal være klar til at gå !!!

Manuel tilstand:

• Tænd for robotten og controlleren, og kontroller, at robotten går korrekt ved at bruge joystickets venstre og højre retning opad og nedad.
• Tryk på ned -knappen, og robotten skal udføre en lille dans

Hvis alt fungerer godt, er servoerne godt kalibreret, og du kan nu prøve autonom tilstand.

Autonom tilstand

Autonomous Sprint -tilstand bruger magnetometeret til at holde robotten kørende i en konstant retning i 2,5 meter. Du kan programmere den ønskede position og den ønskede korrekturvinkel ved hjælp af controlleren

1. Tænd for robotten og controlleren
2. Flyt robotten i alle retninger for at kalibrere magnetometeret i 5 sekunder
3. Placer robotten på jorden i den ønskede position, du gerne vil have, at han skal gå i
4. Tryk på op -knappen for at huske denne overskrift
5. Drej robotten 30-45 grader til venstre for den ønskede kurs
6. Tryk på den venstre knap for at huske denne position
7. Drej robotten 30-45 grader til højre for den ønskede kurs
8. Tryk på den højre knap for at huske den position
9. Placer robotten tilbage til den ønskede kurs
10. Tryk på joystick -knappen for at starte robotten

Robotten vil køre i en konstant retning i 2,5 meter, derefter stoppe med at sidde og lave en sejrsdans.

Min robot formåede at klare de 2,5 meter på 7,5 sekunder.

Hvilket giver mig en teoretisk tid på 10 meter på 30 sekunder, som forhåbentlig vil være nok til at give mig en god tid ved Toulouse Robot Race

Ønsk mig held og lykke, og for dem af jer, der beslutter at bygge denne robot, vil jeg meget gerne høre din feedback og potentielle forbedringer, som du tror kunne foretages !!!

Nummer to i robotkonkurrencen