BORIS the Biped for Beginners and Beyond: 11 trin (med billeder)

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

Har du nogensinde ønsket at lære at programmere en Arduino, men du kan simpelthen ikke synes, at projektet er værd at bruge tid eller penge på for at gøre det.

Har du nogensinde ønsket at eje din egen let programmerbare, hackbare, tilpasselige robot, men kan ikke finde en, der passer til dine behov eller prisklasse.

Nå, åh dreng, har jeg projektet til dig, for lidt over 100 $ og adgang til en 3D -printer kan du købe dig alle de dele, du har brug for for at bygge denne dårlige dreng:

BORIS Bipedal Orientation and Radar Intelligent System.

Så hvorfor blev BORIS til?

Som en tidligere designingeniørstuderende husker jeg de dage, hvor alt, vi havde på universitetet, var en arduino med en flok ledninger og sensorer, der var meningsløst tilsluttet og blinkede for at lære programmering. Jeg designede BORIS som en pædagogisk robot, hvis primære formål er at lære alle, der har interesse i robotik og programmering som helhed, hvordan man flytter en servo eller får et lys til at blinke eller får en højttaler til at summende i en mere interessant og pæn lille pakke

Hvorfor er BORIS den bedste?

• Han er hurtig !!! med et revolutionerende nyt bendesign BORIS er en af de hurtigste tobenede robotter i sin størrelse og priskategori, så de dage er gået, hvor du skal vente en halv time for din robot at rejse en meter og filme en robot, der går med 10 gange hastigheden for at få det til at se godt ud på video.
• Han er let at samle !!! Med kun brug af en skruetrækker kan du have din BORIS i gang

• Han er overfyldt med tilføjelser !!! Dette er ikke bare en tobenet vandrerobot BORIS er udstyret fuld til randen med ekstra funktioner og tilføjelser, der alle får mest ud af veldokumenteret open source -software og elektronikhardware fra hylden, så selv de nyeste nybegyndere kan komme i gang ved at lære, hvordan man får robotten til virkelig at gøre, hvad han vil have den skal gøre.

  1. Ultralydssensor til forhindring af forhindring og forhindring
  2. 3 -akset magnometer (digitalt kompas) BORIS ved, hvilken vej der er opad, og hvilken retning han peger
  3. OLED Display Hans mund kan bevæge sig !!!
  4. Buzzer Han kan lave lyde !!!
• Han er statisk stabil !!! Frygt ikke, at programmeringen af gangsekvensen er simpel, der er ingen komplekse algoritmer involveret i at få denne robot til at bevæge sig.
• Han er 100% 3D -udskrivbar bortset fra elektronikken og skruerne til elektronikken BORIS er fuldt ud 3D -printbar, dette reducerer hans pris og gør også reservedele lette at replikere med en 3D -printer

Hvad kan BORIS gøre? I denne instruktive vil vi:

• Byg en BORIS
• Få BORIS til at gå manuelt med en controller og indstil til at gå selvstændigt med forhindring af forhindring og en fast orientering (med andre ord vil BORIS undgå forhindringer og fortsætte på en bestemt bane)
• Få BORIS indstillet til at gå selvstændigt uden behov for controlleren med forhindring af forhindringer og en fast orientering (med andre ord vil BORIS undgå forhindringer og fortsætte på en bestemt bane)

Er BORIS det rigtige for dig?

Jeg håber det bestemt, så lad os bygge videre !!!

Forbrugsvarer

Til denne instruktive skal du bruge:

VÆRKTØJ:

Lille skruetrækker

LEVERINGER TIL ROBOTEN:

6x 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)
• 1x OLED -skærm 128x64 SSH1106 Hvid (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 Mini Breadboard (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 -printede 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 designede omhyggeligt alle BORIS's dele til at blive 3D -printet, uden at der kræves støttematerialer eller tømmerflåder under udskrivning.

Alle delene kan downloades på Pinshape (link her) og MyMiniFactory (link her)

Alle delene er testtrykt på Creality Ender 3

Materiale: PETG

Laghøjde: 0,3 mm

Udfyldning: 15%

Dysediameter: 0,4 mm

Reservelisten til BORIS er som følger:

• 1x KROPPSBUND
• 1x KROPPSMELLEM
• 1x KROPP FRONT
• 1x BODY BAG
• 2x KROPPSREKTANGLER
• 4x BODY SQUARE PINS
• 1x ELEKTRONIKRAM
• 1x ELEKTRONIK PIN
• 1x OLED -RAM
• 2x fødder
• 2x ANKLER
• 2x LEG 1
• 2x LEG 2
• 2x stempeletui
• 2x stempeletui (spejl)
• 4x STEMPELHOLDERE
• 4x STEMPELER
• 2x hofter
• 8x CIRKULAR PIN -kode L1
• 2x CIRKULAR PIN -kode L2
• 2x CIRKULAR PIN -kode L3
• 10x CIRKULAR PIN -kode L4
• 16x KVADRATKLIPPE
• 22x CIRKULÆR KLIPPE

Hver del kan enten udskrives som en gruppe eller individuelt.

Til gruppetryk skal du bare udskrive en af hver enkelt GROUP.stl -fil bortset fra Group LEG 1.stl, filen og GROUP CIRCULAR PIN.stl -filerne, hvoraf du skal vælge en af dem, og du vil have hele sæt dele kræves.

Følg følgende trin til udskrivning af alle STL -filer.

1. Start med at udskrive LEG 1.stl -filerne individuelt, da disse er de sværeste at udskrive, de kræver en kant på omkring 5 mm og et laghøjde rundt om delen for at undgå at blive skæv, hvis kanten af en eller anden grund ikke forhindrer, at vriden udskrives LEG 1 MED RAND.stl -fil.
2. Udskriv INDIVIDUAL CIRCULAR PIN.5mm L1, INDIVIDUAL CIRCULAR PIN.75mm L1 og INDIVIDUAL CIRCULAR PIN 1mm L1, når de er udskrevet, test stifterne i hullerne på LEG 1.stl, som du tidligere har udskrevet, og vælg den, der passer bedst til dig uden at skulle stram for ikke at være i stand til at skubbe igennem hullet Hvis det er muligt, brug.5mm en som jo strammere pasform jo hurtigere vil robotten gå.
3. Fortsæt med at udskrive resten af GROUP. STL -filerne

Og der har vi det cirka 2 dages udskrivning senere, du skal have alle BORIS's plastdele.

Trin 2 fuldført !!!

Trin 2: Installation af Arduino

BORIS bruger C ++ programmering for at fungere. For at uploade programmer til BORIS 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)
• Adafruit GFX bibliotek (link her)
• Adafruit SH1106 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.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 (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 1 !!!

Trin 3: Programmering af BORIS

Nu er det tid til at uploade koden til BORIS's hjerne, Arduino Nano.

1. Slut Arduino Nano til din computer via USB -kabel
2. Klik på upload -knappen (højre pileknap)
3. Hvis alt går godt, skal du få en besked i bunden, der siger Udført upload.

Og det er det til trin 3.

Trin 4: Kalibrering af BORIS's servoer

Så nu er det tid til at kalibrere og begynde at samle servoerne til dele af BORIS …

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

Elektroniske dele nødvendige:

• 1x Arduino Nano
• 1x NRF24LO1 transceiver (kun ved brug af BORISmed controller)
• 1x Sunfounder trådløst servokontrolkort
• 6x ægte TowerPro MG90S 180 grader servoer
• 1x batteriholder
• 2x 18650 3,7V Li ion batterier

Nødvendige plastdele:

• 4x stempler
• 4x stempelholdere
• 2x stempelkasser
• 2x stempelkasser (spejl)
• 2x hofter
• 1x kropsbund
• 1x Body Middle
• 4x Body Square Pins
• 4x firkantede klip

Skruer og servohorn nødvendige:

• 12x lange selvskærende skruer
• 6x korte skruer til Servo Horn
• 4x enkeltarms servohorn
• 2x servohorn med to arme

Montering af stemplerne Instruktioner:

1. Placer alle 4 stempler i de 4 stempelholdere
2. Skub de 4 stempelkasser over stempelholderne som vist i Assembley -videoen ovenfor
3. Placer de 4 stempler, så stemplernes huller og stempelhusets huller er på linje
4. Indsæt de 4 servoer gennem de 4 stempelhushuller
5. Fastgør de 4 servoer på plads med 2 lange selvtrappende skruer pr. Servo til de 4 stempelkasser (stram ikke for meget)

Montering af hofter og kropsinstruktioner:

1. Indsæt de 2 servoer i midterdelen af kroppen (Sørg for at placere dem den rigtige vej rundt om kablerne udad)
2. Fastgør de 2 servoer på plads med 2 lange selvtrappende skruer pr. Servo til karosseriets midterste del
3. Sæt de 2 hofter ind i underdelen af kroppen
4. Juster Body Bottom -delen med Body Middle -delen
5. Fastgør kropsunderdelen til karosseriets midterste del med 4 bolte firkantede stifter (som vist i Assembley -videoen)
6. Fastgør Body Square pins med 4 firkantede clips

Elektroniske instruktioner:

1. Slut Arduino og NRF24L01 transceiver (valgfri) til Servo Cotrol Board
2. Tilslut batteriholderens ledninger (rød til positiv sort til negativ) til servokontrolkortet (Sørg for, at forbindelserne er den rigtige vej)
3. Tilslut servoer til forbindelser 4, 5, 6, 7, 8 og 9 i enhver ønsket rækkefølge (Sørg for at få forbindelserne den rigtige vej rundt)
4. Isæt batterierne
5. Skub Servo Control Board -knappen til den trykte position
6. Sæt batteriholderkontakten i ON -positionen
7. Bestyrelsen skal lyse, og servoerne skal flytte til deres 90 graders hjemmeposition

Montering af servohorn Instruktioner:

1. Når servoerne har nået deres 90 graders hjemmeposition, skal du indsætte enkeltarms servohornene i stemplerne i en 90 graders vinkel (+- et par grader af forskydning er ikke verdens ende) til alle stempelkasserne som vist i Assembley video ovenfor.
2. Sæt dobbeltarms servohorn ind i hofterne, så begge servoarme er på linje med hinanden. Som vist i Assembley -videoen ovenfor
3. Fastgør alle servohornene til servoerne med 1 kort skrue pr. Servo
4. Sæt kontakten til batteriholder til OFF
5. Afbryd servoerne fra forbindelserne 4, 5, 6, 7, 8 og 9

Og der har vi det al Servos er kalibreret, og resten af robotten er klar til at blive samlet.

Trin 5: Montering af BORIS's Ben

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

Plastikdele nødvendige til venstre ben:

• 1x venstre fod
• 1x Ankel
• 1x ben 1
• 1x ben 2
• 2x monterede stempler
• 4x cirkulære stifter L1
• 1x cirkulære ben L2
• 1x cirkulære stifter L3
• 3x cirkulære stifter L4
• 9x cirkulære klip

Monteringsvejledning til venstre ben:

1. Skub de 4 rundstifter L1 gennem ankelhullerne (som vist på Assembley -videoen)
2. Placer en af de samlede stempler i åbningen på den venstre fod, vælg den samlede stempel, der får servokablerne til at vende bagud (som vist på Assembley -videoen)
3. Placer anklen på åbningen på venstre fod og åbningen på den samlede stempel
4. Skub 1 cirkulær stift L2 gennem ankelen og fodleddet
5. Skub 1 cirkulær stift L3 gennem ankel- og samlestempelleddet
6. Skub 1 cirkulær stift L4 gennem foden og den samlede stempelforbindelse
7. Placer benet 1 på plads på ankel- og rundstifterne L1
8. Placer benet 2 på plads på ankel- og rundstifterne L1
9. Placer en af de samlede stempler mellem ben 1 og ben 2, vælg den, der får servokablet til at vende udad (som vist i montagevideoen)
10. Skub 1 cirkulær stift L4 gennem ben 1 og den samlede stempel
11. Skub 1 cirkulær stift L4 gennem ben 2 og den samlede stempel
12. Fastgør alle cirkulære stifter med cirkulære clips

Plastikdele nødvendige til højre ben:

• 1x højre fod
• 1x Ankel
• 1x ben 1
• 1x ben 2
• 2x monterede stempler (spejl)
• 4x cirkulære stifter L1
• 1x cirkulære ben L2
• 1x cirkulære stifter L3
• 3x cirkulære stifter L4
• 9x cirkulære klip

Instruktioner til højrebenssamling:

Gå frem på samme måde som venstrebenets samlevejledning

Trin 6: Montering af BORIS's krop

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

Elektroniske dele nødvendige:

• OLED Display
• Summer
• Magnometer (digitalt kompas)
• Mini brødbræt
• Samlet batteriholder og servokontrolkort

Skruer nødvendige:

9x lange selvskærende skruer

Nødvendige plastdele:

• 4x Rundstift L4
• 1x elektronikramme
• 1x OLED -ramme
• 2x kropsrektangler
• 1x Elektronik Firkantet stift
• 6x firkantede klip
• 4x cirkulære klip
• 1x samlet krop
• 2x monterede ben

Body Assembley Instruktioner:

1. Placer det samlede venstre ben på hofterne på det samlede krop (Sørg for at placere dem på den rigtige måde)
2. Fastgøres på plads med 2 cirkulære stifter L4 og 2 cirkulære clips
3. Gentag trin 1 og 2 for det højre ben
4. Skru summeren på plads på kroppen. Som vist på Assembley -videoen ovenfor
5. Før servokablerne gennem hofterne på hofterne ind i kroppen og før dem ind mellem de 2 hofte -servoer. Som vist på Assembley -videoen ovenfor
6. Sæt elektronikrammen på plads på kroppen (Sørg for at samle den den rigtige vej)
7. Fastgør på plads med elektronikpladsen og 2 firkantede klip
8. Placer mini -brødbrættet på plads på elektronikrammen
9. Fjern batterierne fra batteriholderen
10. Skru batteriholderen fast på bagsiden af elektronikrammen med 2 skruer diagonalt Som vist på Assembley -videoen ovenfor (sørg for at skrue den den rigtige vej rundt)
11. Skru servokontrolkortet på elektronikrammen med 2 skruer diagonalt
12. Skru magnometeret (digitalt kompas) fast på elektronikrammen med 2 skruer
13. Skru OLED -skærmen til OLED -rammen med 2 skruer diagonalt
14. Slids kropsrektanglerne på hver side af kroppen
15. Fastgør dem på plads med 4 firkantede klip

Trin 7: Tilslutning af elektronikken

Nu er det tid til at lege med spaghettien !!!

1. Tilslut alle 6 servoer til hovedkortforbindelserne 4, 5, 6, 7, 8 og 9 som vist på billedet ovenfor (sørg for at tilslutte dem den rigtige vej)
2. Tilslut 3 hun- til hun -jumperkabler til Vcc-, jord- og signalstifterne på forbindelsesnummer 10
3. Tilslut den anden ende af de 3 hun- til hun -jumperkabler til Vcc-, Ground- og I/O -benene på Buzzer -modulet (sørg for at forbinde dem den rigtige vej)
4. Tilslut 2 hun- til hun -jumperkabler til Vcc- og jordstifterne på forbindelsesnummer 3
5. Tilslut den anden ende af de 2 hun- til hun -jumperkabler til Vcc- og jordstifterne på ultralydssensoren (sørg for at forbinde dem den rigtige vej)
6. Tilslut 2 hun- til hun -jumperkabler til signalstifterne på forbindelser 2 (Echo) og 3 (Trig)
7. Tilslut den anden ende af de 2 hun- til hun -jumperkabler til Echo- og Trig -stifterne på ultralydssensoren (sørg for at forbinde dem den rigtige vej)
8. Tilslut 2 hun- til hun -jumperkabler til Vcc- og jordstifterne på forbindelsesnummer 11
9. Tilslut den anden ende af de 2 hun- til hun -jumperkabler til Vcc- og jordstifterne på OLED Diplay (sørg for at forbinde dem den rigtige vej)
10. Tilslut 2 hun- til hun -jumperkabler til Vcc- og jordstifterne på forbindelsesnummer 12
11. Tilslut den anden ende af de 2 hun- til hun -jumperkabler til Vcc- og jordstifterne på magnometret (digitalt kompas) (sørg for at forbinde dem den rigtige vej)
12. Tilslut 2 hun- til han -jumperkabler til signalstifterne på forbindelserne 11 (SDA) og 12 (SCL)
13. Tilslut den anden ende af de 2 hun- til han -jumperkabler til 2 forskellige skinner på Mini Breadboard
14. Tilslut 2 hun- til han -jumperkabler fra SCL -skinnen på mini -brødbrættet til SCL -benene på OLED -displayet og magnometret (digitalt kompas)
15. Tilslut 2 hun- til han -jumperkabler fra SDA -skinnen på mini -brødbrættet til SDA -benene på OLED -displayet og magnometret (digitalt kompas)

Trin 8: Afslutning af samling af BORIS's krop

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

Nødvendige plastdele:

• 1x frontkrop
• 1x bagkrop
• 6x firkantede klip
• Samlet BORIS

Body Assembley Instruktioner:

1. Sæt OLED -rammen i kroppen
2. Fastgør med 2 firkantede klip
3. Sæt den ultralydssensor ind i den forreste krop
4. Placer frontkroppen over forsiden af karosserirektanglerne
5. Fastgør med 2 firkantede klip
6. Placer batterierne og batteriholderdækslet på batteriholderen
7. Placer bagkroppen over bagsiden af karosserirektanglerne
8. Fastgøres på plads med 2 firkantede klip

Trin 9: Sådan bruges BORIS

Så der har vi det, vi er endelig færdig med at samle BORIS nu er det tid til at spille

Her er et par brugervejledninger:

BORIS uden controller:

1. Tænd BORIS
2. Drej ham rundt for at kalibrere magnometeret (digitalt kompas), du har 10 sekunder til at gøre det
3. Placer ham i den retning, du gerne vil have, at han skal gå fremad
4. Se ham gå og undgå eventuelle forhindringer, der er på hans vej

BORIS med controller:

1. Tænd BORIS
2. Tænd for controlleren
3. Drej ham rundt for at kalibrere magnometeret (digitalt kompas), du har 10 sekunder til at gøre det
4. Brug joysticket til at styre
5. Tryk på op- og ned -knapperne for dansetræk
6. Tryk på venstre og højre knap for venstre spark og højre spark
7. Tryk på joystick -knappen i 2 sekunder for at aktivere autonom tilstand
8. Tryk på joystick -knappen, indtil robotten holder op med at flytte for at deaktivere autonom tilstand

Trin 10: Forståelse af BORIS's Code The Basics:

Så nu har du BORIS i gang, lad os sige, at du vil ændre den måde, han opfører sig på.

Lad mig hjælpe dig lidt med at forstå, hvordan Boris er programmeret:

Ændring af den måde, BORIS er programmeret på, når du går autonomt:

Her er listen over forprogrammerede kommandoer, som BORIS kan udføre:

Rynke panden();

Smil();

HappySound ();

SadSound ();

RobotForward ();

RobotBackward ();

RobotLeft ();

RobotRight ();

RobotLeftKick ();

RobotRightKick ();

RobotDance1 ();

RobotDance2 ();

Dette er den del af koden, du vil ændre:

// Hvis sensor registrerer væg

hvis (distance> 2 && distance = 20 && buttonJoystickPushCounter == 1 && OrientationError = - 30) {Smile (); HappySound (); RobotForward (); RobotForward (); } // Hvis sensoren ikke registrerer nogen væg og retning> Ønsket retning +- 30 grader hvis (afstand> = 20 && knapJoystickPushCounter == 1 && Orienteringsfejl <0) {Smil (); RobotLeft (); } // Hvis sensoren ikke registrerer nogen væg og Orientation = 20 && buttonJoystickPushCounter == 1 && OrientationError> 0) {Smile (); RobotRight (); }

Trin 11: BORIS til fremtiden og videre

Nu hvor vi er færdige med at bygge BORIS, kan vi tale om BORIS's fremtid.

Sandheden er, jeg ved ikke rigtigt, hvad jeg skal gøre med BORIS, nu afhænger det hele af den feedback, jeg får fra dig lige her på denne Instructable.

Så jeg håber, at du nød denne instruktive og lad mig vide, hvad du synes.

Første præmie i Make it Move