BUGS the Educational Robot: 11 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

I løbet af det sidste år har jeg stort set brugt al min fritid på at designe og lære om Open Source 3D -printbar robotik, så da jeg så, at Instructables havde afholdt en Robotics -konkurrence, var der ingen måde, jeg ikke kunne deltage i det.

Jeg ville have designet af denne robot til at være så lærerigt som muligt. Så da lærere dannes rundt om i verden med ringe design- og programmeringsevner, og som har adgang til en 3D -printer let kan bygge og bruge robotterne mange forskellige funktioner i klasseværelset.

Jeg havde tidligere designet og postet BORIS the Biped (link her) en robot, som jeg også havde designet til uddannelsesmæssige formål, og jeg har besluttet at bruge den samme elektronik i BORIS som i BUGS, således at enhver af jer, der beslutter at bygge BUGS meget lidt ekstra omkostninger kan også bygge BORIS

Jeg har haft dette projekt i tankerne i lang tid nu, og det er endelig tid til at dele det.

Det har taget mig cirka 3 uger at designe, prototypere og dokumentere at få dette projekt gennemført.

Jeg håber, at du nyder og finder dette instruktivt nyttigt

Hvor meget koster BUGS'er:

Samlet set vil BUGS koste dig omkring 90 $ at bygge batterier og oplader inkluderet

Hvad er BUGS's funktioner:

• Først og fremmest ville jeg have, at BUGS skulle skille sig ud, så i modsætning til mange andre Educational Robots BUGS går på 8 ben ved hjælp af Klann -koblingen, har dette fordelen ved at reducere de nødvendige servoer til en servo pr. Side og reducerer dermed omkostningerne.
• BUGS er udstyret med en leddende klo, der er den perfekte størrelse til at fange en golf- eller bordtennisbold.
• For virkelig at presse BUGSs uddannelsesmuligheder til det yderste besluttede jeg at tilføje masser af ekstra sensorer til ham, så han virkelig kan udfylde enhver robotopgave, du beder ham om, inkluderer disse funktioner:

- Linje følger

- Digitalt kompas

- Undgåelse af forhindringer

- summer

- Manuel styring med 3D -printet Arduino -controller (link her)

Hvad er BUGS forprogrammeret til at gøre:

BUGS er programmeret ved hjælp af Arduino, der er 3 forprogrammerede arduino -koder, der kan uploades til hans hjerne:

- Autonom linjefølge -tilstand, hvor BUGS kan hente en bold, følge en linje og slippe en bold i slutningen af linjen

- Autonoumous digitalt kompas og forhindring af forhindring af forhindringer, hvor BUGS kan holde sig til en fast kurs og undvige forhindringer, der er placeret foran ham, mens de beholder den samme kurs

- Manuel tilstand, hvor BUGS kan styres manuelt og udføre de to autonome tilstande ovenfor ved et tryk på en knap

Forbrugsvarer

Til denne instruktive skal du bruge:

VÆRKTØJ:

Lille skruetrækker

LEVERINGER TIL ROBOTEN:

3x ægte Tower Pro MG90S analog 180 grader servo (link her)

Du kan gå billigt fra Kina på mange ting, men servoer er ikke en af dem! Efter at have testet mange forskellige typer, især billige forfalskede towerpro -servoer, fandt jeg ud af, at de billige forfalskede dem er så upålidelige og ofte går i stykker en dag efter brug, så jeg besluttede, at ægte towerpro -servoer ville være de bedste!

1x Sunfounder Wireless Servo Control Board (link her)

Du kan ikke finde et bedre prototypebord end dette til trådløs servokontrol. Dette kort har en bulit i 5V 3A strømomformer og 12 servo input pins og ben til et trådløst nrf24L01 transceiver modul og Arduino NANO alt i en kondenseret pæn pakke, så du skal ikke bekymre dig om rodede kabler overalt!

• 1x Arduino NANO (link her)
• 1x NRF24L01 Transceiver Module (link her) (Du behøver ikke dette, hvis du ikke bruger controlleren)
• 1x Magnometer (digitalt kompas) QMC5883L GY-273 (link her)
• 1x Ultralydssensor HC-SR04 (link her)
• 2x IR Infrarødt forhindringssensormodul (link her)
• 1x passiv summer (link her)
• 2x 18650 3,7V Li ion batterier (link her)
• 1x 18650 batteriholder (link her) (disse batterier giver dig cirka 30 minutters driftstid, bedre vil give dig cirka 2 timers driftstid)
• 1x LI ion batterioplader (link her)
• 1x jumperkabler 120 stk. 10 cm lange (link her)
• 1x skruer 2 mm x 8 mm pakke med 100 (link her)

Al elektronik kan også findes på Amazon, hvis du ikke har råd til at vente på levering, men de vil være lidt dyrere.

KONTROLLER:

For at styre denne robot manuelt skal du bruge den 3D -trykte Arduino -controller (link her) Robotten kan også være rent autonoum, 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 H100mm

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 BUGS's dele til at blive 3D -printet, uden at der kræves støttematerialer eller tømmerflåder under udskrivning.

Alle delene kan downloades på Pinshape (link her)

Alle delene er testtrykt på Creality Ender 3

Materiale: PETG

Laghøjde: 0,3 mm

Udfyldning: 15%

Dysediameter: 0,4 mm

Delelisten til BUGS er som følger:

• 1x HOVEDKROPP
• 1x TOP KROPP
• 2x SIDEKROPP
• 1x ARM
• 1x FORARM
• 1x HÅND
• 2x ARM PINS
• 1x HÅND -PIN
• 2x COGS
• 4x LINKAGE COG
• 4x KVADRAT PIN -LINKAGE
• 4x LINKAGE DRIVE
• 8x LINKAGE YDRE
• 8x LINKAGE BEN
• 8x LINKAGE TOP SMÅ
• 8x LINKAGE BUNDN SMÅ
• 8x CIRCULR PIN L1
• 4x CIRKULAR PIN -kode L2
• 16x CIRKULAR PIN -kode L3
• 8x CIRKULAR PIN -kode L4
• 4x CIRKULAR PIN -kode L5
• 4x STOR CIRKULÆR KLIPPE
• 36x CIRKULÆRE KLIPPER
• 12x RECTANGULAR CLIPS

Hver del kan enten udskrives som en gruppe eller individuelt.

Følg disse trin for gruppetryk:

• Start med at udskrive GROUP ARM FOREARM.stl disse dele er de sværeste at udskrive og kan kræve en kant for at undgå vridning
• Fortsæt med at udskrive resten af delene. For at udskrive alle delene skal du bare udskrive hver enkelt GROUP.stl -fil, og du vil have det komplette sæt dele, så sørg for at udskrive GROUP LEG LINKAGES AND PINS.stl -filen 4 gange

Og der har vi det cirka halvanden dag til udskrivning senere, du skal have alle BUGSs plastdele.

Trin 1 fuldført !!!

Trin 2: Installation af Arduino

BUGS bruger C ++ programmering for at fungere. For at uploade programmer til BUGS 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 Klon eller Download
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 (Robot Controller & Autonomous.ino eller Robot Autonomous Compass.ino eller Robot Autonomous Line follower.ino) (af en eller anden grund kunne jeg ikke uploade koden til Instructables, send mig en PM på seb.coddington@ gmail.com til kode, indtil jeg løser problemet)
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 (gammel bootloader)
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.

Og det er det, du nu har gennemført trin 2 !!!

Trin 3: Programmering af fejl

Nu er det tid til at uploade koden til BUGS's 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.

Og det er det til trin 3.

Trin 4: Montering af BUGS's ben

Alle de følgende trin er afbildet i Assembley -videoen ovenfor.

Montering af venstre side af tandhjulene

Elektroniske dele nødvendige:

1x Fitech FS90R kontinuerlig rotation servo

Nødvendige plastdele:

• 1x sidekrop
• 1x tandhjul
• 2x Koblingshjul
• 2x firkantet stiftforbindelse
• 2x koblingsdrev
• 2x firkantede klip
• 4x Rundstift L4

Skruer og servohorn nødvendige:

• 2x lange selvskærende skruer
• 1x korte skruer til Servo Horn
• 1x dobbeltarms servohorn

Monteringsvejledning:

1. Indsæt FS90R -servoen i sidekroppen
2. Fastgøres på plads med 2 lange selvskærende skruer
3. Sæt servohornet i tandhjulet
4. Sæt tandhjulet på servoen
5. Fastgøres på plads med 1 kort servohornsskrue
6. Skub cirkulære stifter L4 ind i koblingshjulene og og koblingsdrevene
7. Skub firkantede stifter ind i koblingshjulene (sørg for at skubbe dem på den rigtige måde)
8. Skub koblingshjulene ind i sidekroppen, og sørg for at placere tandhjulene i spejlbilleder af hinanden som vist i forsamlingsvideoen ovenfor
9. Skub koblingsdrevet over den modsatte side af firkantstangen, og sørg for, at cirkelstifterne L4 er i modsatte retninger af hinanden
10. Fastgør firkantstiften på plads med 2 firkantede clips

Montering af højre tandkrog

Fortsæt på samme måde som med venstre tandkrog

Samling af benene

Nødvendige plastdele:

• 2x kobling ydre
• 2x Koblingstop lille
• 2x Koblingsbund lille
• 2x koblingsben
• 2x cirkulær stift L1
• 1x Rundstift L2
• 4x Rundstift L3
• 1x Rundstift L5
• 1x stort klip
• 9x Clip -cirkulær

Monteringsvejledning:

1. Skub cirkulær stift L5 ind i sidekroppen
2. Fastgør cirkulær pin L5 på plads med Big Clip
3. Skub en af sammenkoblingstoppens små stykker hen over rundstiften L2
4. Skub cirkulær stift L2 gennem sidekroppen
5. Skub den anden lille koblingstop over cirkelbolten L2
6. Fastgør med Clip Circular
7. Skub begge cirkelbolt L1 stykker gennem begge Små bundstykker
8. Skub begge forbindelsesbundens små stykker hen over rundstiften L5
9. Skub begge forbindelses ydre stykker hen over cirkelbolten L4 og rundstiften L1 som vist i montagevideoen ovenfor
10. Fastgør begge forbindelses ydre stykker med 2 cirkulære clips hver
11. Skub 2 cirkulære ben L3'er gennem begge små sammenkoblingstoppe
12. Skub begge benforbindelser hen over den anden side af rundstiften L3
13. Fastgør begge benforbindelser på plads med 2 cirkulære clips
14. Skub de sidste 2 rundstifter L3'er gennem de 2 benforbindelser
15. Skub den anden ende af rundstiften L3'er gennem den ydre forbindelse
16. Fastgør med 2 cirkulære klip

Fortsæt den samme proces med de resterende tre hjørner af robotten.

Trin 5: Montering af BUGS's Claw

Alle de følgende trin er afbildet i Assembley -videoen ovenfor.

Elektroniske dele nødvendige:

3x ægte Towerpro MG90S servo

Nødvendige plastdele:

• 1x topkrop
• 1x arm
• 1x underarm
• 1x hånd
• 2x armstifter
• 1x Håndnål

Skruer nødvendige:

2x lange selvskærende skruer

Monteringsvejledning:

1. Indsæt en af armstifterne i det øverste kropshul
2. Indsæt en af servoerne i overdelen
3. Fastgør servoen med 2 lange selvskærende skruer
4. Sæt den anden armstift ind i det nederste underarmshul
5. Sæt håndnålen i det øverste (håndside) underarmshul
6. Indsæt de 2 resterende servoer i underarmen
7. Sæt armen over den øverste kropsservo og pin (bredeste side), og sørg for at få den den rigtige vej rundt
8. Sæt armen over underarmsservoen og tappen (tyndeste side), og sørg for at få den den rigtige vej rundt
9. Sæt hånden over den anden underarmsservo og pin

Trin 6: Montering af BUGS's elektronik

Alle de følgende trin er afbildet i Assembley -videoen ovenfor.

Elektroniske dele nødvendige:

• 1x Arduino NANO
• 1x NRF24L01 Transceiver (valgfri)
• 1x Servo skjold
• 1x summer
• 1x ultralydssensor
• 1x Magnometer (digitalt kompas)
• 2x IR -sensorer
• 1x batteriholder
• 2x 18650 batterier

Nødvendige plastdele:

1x hovedkrop

Skruer nødvendige:

9x lange selvskærende skruer

Monteringsvejledning:

1. Klip Arduino NANO og NRF24L01 transceiveren fast på servoskærmen
2. Skru batteriholderens ledninger fast på servoskærmen (tjek polariteten)
3. Skru batteriholderen fast på hoveddelen med 2 skruer diagonalt
4. Skru summeren til hoveddelen med 1 skrue
5. Skru servoskjoldet fast på hoveddelen med 2 skruer diagonalt
6. Skru magnometeret (digitalt kompas) fast på hoveddelen med 2 skruer
7. Klip ultralydssensoren på plads på hoveddelen
8. Skru begge IR -sensorer til hoveddelen med hver 1 skrue
9. Sæt batterierne i batteriholderen

Trin 7: Montering af BUGS's ben og klo til kroppen

Alle de følgende trin er afbildet i Assembley -videoen ovenfor.

Nødvendige plastdele:

• 2x monterede ben
• 1x samlet klø
• 1x samlet hovedkrop
• 8x firkantede klip

Monteringsvejledning:

1. Skub siden af den monterede klo ind i de øverste firkantede huller på et af de samlede ben
2. Skub siden af den samlede hoveddel ind i de nederste firkantede huller på det samme samlede ben
3. Fastgøres på plads med 4 firkantede klip
4. Skub det resterende monterede ben hen over den anden side af det samlede klø og det sammensatte legeme
5. Fastgøres på plads med 4 firkantede klip

Trin 8: Tilslutning af BUGS elektronik

Brug ledningsdiagrammet ovenfor til at bestemme ledningsforbindelserne

Forbered de nødvendige jumperkabler fra hun til hun

• 5x rød eller orange for positiv 5V
• 5x brun eller sort for negativ grund
• 1x Blå til Buzzer I/O -pin
• 2x Grøn til de to IR -sensorer OUT -ben
• 2x gul til ultralydstrig og ekko -ben
• 2x lilla til magneterne (digitalt kompas) SDA- og SCL -ben

Ledningsinstruktioner:

1. Sæt håndservoen i pin nummer 1 på servokontrolkortet (sørg for at få forbindelserne den rigtige vej rundt)
2. Tilslut underarmsservoen til pin nummer 2 på servokontrolkortet (sørg for at få forbindelserne den rigtige vej rundt)
3. Sæt armservoen i pin nummer 3 på servokontrolkortet (sørg for at få forbindelserne den rigtige vej rundt)
4. Sæt venstre ben servo i pin nummer 4 på servokontrolkortet (sørg for at få forbindelserne den rigtige vej rundt)
5. Tilslut højre ben servo til pin nummer 5 på servokontrolkortet (sørg for at få forbindelserne den rigtige vej rundt)
6. Tilslut den blå hun til hun jumperkabel til Signal pin nummer 6 på Servokontrolkortet
7. Slut et rødt eller orange hun til hun -jumperkabel til VCC -pin nummer 6 på servokontrolkortet
8. Tilslut en brun eller sort hun til hun -jumperkabel til GND -pin nummer 6 på servokontrolkortet
9. Tilslut 2 grønne hun til hun -jumperkabler til signalstifterne nr. 7 og 8 på servokontrolkortet
10. Tilslut 2 røde eller orange hun til hun jumperkabler til VCC ben 7 og 8 på servokontrolkortet
11. Tilslut 2 brune eller sorte hun -til -hun -jumperkabler til GND -ben 7 og 8 på servokontrolkortet
12. Tilslut 2 gule hun -til -hun -jumperkabler til signalstifter nummer 9 og 10 på servokontrolkortet
13. Tilslut 1 rødt eller orange hun til hun -jumperkabel til VCC -pin nummer 9 på servokontrolkortet
14. Tilslut 1 Brun eller Sort hun til hun -jumperkabel til GND -pin nummer 9 på Servokontrolkortet
15. Tilslut 2 Lilla hun til hun jumperkabler til Signal pins 11 og 12 på Servokontrolkortet
16. Tilslut 1 rødt eller orange hun til hun jumperkabel til VCC pin nummer 10 på servokontrolkortet
17. Tilslut 1 Brun eller Sort hun til hun -jumperkabel til GND -pin nummer 10 på Servokontrolkortet
18. Tilslut den blå hun til hun jumperkabel på pin 6 til I/O pin på summeren
19. Tilslut den røde eller orange hun til hun jumperkabel på pin 6 til VCC pin på summeren
20. Slut den brune eller sorte hun til hun -jumperkabel på pin 6 til GND -stiften på summeren
21. Tilslut den grønne hun til hun jumper kabel på pin 7 til OUT pin på den venstre IR sensor
22. Tilslut den røde eller orange hun til hun jumperkabel på pin 7 til VCC pin på den venstre IR -sensor
23. Slut den brune eller sorte hun til hun -jumperkabel på pin 7 til GND -stiften på venstre IR -sensor
24. Tilslut den grønne hun til hun jumper kabel på pin 8 til OUT pin på den højre IR sensor
25. Tilslut den røde eller orange hun til hun jumperkabel på pin 8 til VCC pin på den højre IR -sensor
26. Slut den brune eller sorte hun til hun -jumperkabel på pin 8 til GND -stiften på den højre IR -sensor
27. Sæt den gule hun til hun jumper kabel på pin 9 til Trig pin på den ultralydssensor
28. Slut den gule hun til hun jumperkabel på pin 10 til Echo pin på den ultralydssensor
29. Slut den røde eller orange hun til hun jumper kabel på pin 9 til VCC pin på ultralydssensoren
30. Slut den brune eller sorte hun til hun -jumperkabel på pin 9 til GND -stiften på ultralydssensoren
31. Tilslut den lilla hun til hun jumperkabel på pin 11 til SDA pin på magnometret
32. Tilslut den lilla hun til hun jumperkabel på pin 12 til SCL pin på magnometret
33. Tilslut den røde eller orange hun til hun jumperkabel på pin 10 til VCC pin på magnometret
34. Tilslut den brune eller sorte hun til hun -jumperkabel på pin 10 til GND -stiften på magnometret

Trin 9: Kalibrering af BUGS's klo servoer

Alle de følgende trin er afbildet i Assembley -videoen ovenfor.

Skruer og servohorn er nødvendige:

• 3x enkeltarms servohorn
• 3x korte skruer til servohorn

Monteringsvejledning:

1. Tænd robotten i 5 sekunder, indtil servoerne når deres udgangsposition, og sluk for robotten
2. Placer armen i en 90 graders vinkel i forhold til kroppen
3. Indsæt arm-/kropsservohornet
4. Fastgøres på plads med en kort servohornsskrue
5. Placer underarmen i en 90 graders vinkel i forhold til armen
6. Sæt underarmen/armen servohornet
7. Fastgøres på plads med en kort servohornskrue
8. Placer hånden i lukket position
9. Indsæt hånd-/underarmsservohornet
10. Fastgøres på plads med en kort servohornskrue

Trin 10: Kalibrering af IR -sensorer til linjefølge

For at IR -sensorerne kan registrere en sort linje, skal du justere potentiomenterskruen på hver IR -sensor, så de 2 røde LED'er er tændt, når sensoren er nær en hvid overflade, og at der kun er en rød LED, når sensoren er nær en sort overflade.

Trin 11: Brug af fejl

Brug af fejl i linje efter tilstand:

• Placer robotten på gulvet ved begyndelsen af linjen
• Læg en golfbold 3 cm foran robotten
• Tænd robotten og se ham gå !!!

Brug af fejl i kompas og forhindring af forhindringstilstand:

• Placer robotten i den retning, du vil have ham til at lede
• Tænd robotten, og se ham gå

Brug af fejl med en controller:

• Brug joysticket til at flytte robotten
• Brug knappen Op til at åbne og lukke kløen
• Brug ned -knappen til at løfte armen op og ned
• Brug knappen Venstre til at aktivere tilstanden Kompas og forhindring af forhindringer
• Hold knappen Venstre nede for at deaktivere tilstanden for forhindring af kompasshindring
• Brug den højre knap til at aktivere tilstanden Line following
• Hold den højre knap nede for at deaktivere linjefølgende tilstand

Anden pris i robotkonkurrencen