En servobaseret 4-benet rullator: 12 trin (med billeder)

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

Byg din egen (unødvendigt tekniske) servomotordrevne 4-benede rollatorrobot! Først en advarsel: Denne bot er dybest set en mikrokontroller-hjerneversion af den klassiske BEAM 4-benede rollator. BEAM 4-legger kan være lettere for dig at lave, hvis du ikke allerede er konfigureret til programmering af mikrokontroller og bare vil bygge en rollator. Hvis du på den anden side er i gang med mikroprocessorprogrammering og har et par servoer sparker rundt, dette er dit ideelle projekt! Du kommer til at lege med rollator mekanik uden at skulle bekymre dig om den nøjeregnende analoge BEAM microcore tweaking. Så selvom dette ikke rigtig er en BEAM-bot, er de følgende to websider gode ressourcer til enhver 4-benet rollator: Bram van Zoelens 4-legged walker tutorial har et godt overblik over mekanikken og teorien. Jeg tog mit bendesign af hans Chiu-Yuan Fangs rollator-site er også ret godt til BEAM-ting og nogle mere avancerede rollator-designs. Færdig med at læse? Klar til at bygge?

Trin 1: Saml dele, mål, planlæg en smule

At lave en 4-benet servowalker er ret enkelt, delmæssigt. Grundlæggende har du brug for to motorer, ben, et batteri, noget for at få motorerne til at gå frem og tilbage og en ramme til at holde dem alle. Deleliste: 2x Tower Hobbies TS-53 Servos20in tung kobbertråd: 12in til forben, 8in til bag. Jeg havde 10-gauge. 12-gauge burde fungere, men jeg gætter på. Batteri er et 3,6v NiMH, der blev solgt billigt online. Mikrocontrollerhjernen er en AVR ATMega 8. Rammen er Sintra, som er fandme sej. Det er et plastskumplade, der bøjer, når du opvarmer det i kogende vand. Du kan skære det, bore det, mat-knive det og derefter bøje det for at forme. Jeg fik min på Solarbotics. Andre dele: Boret projektkort til kredsløbet Afskæringshoveder (han og hun) til servo- og batteriforbindelser En 28-benet fatning til ATMegaSuper-duper-limen Loddejern og lodning, tråd Nogle små bolte til at holde motorerne onDrillMatte kniv Her ser du mig måle delene, lave en skitse til rammen og derefter gribe en lineal for at lave en papirskabelon. Jeg brugte skabelonen som en vejledning til at markere med en pen, hvor jeg ville bore huller i Sintra.

Trin 2: Byg ramme, pas motorer

Først borede jeg huller på hjørnerne af de to motorudskæringer, derefter scorede jeg langs kanten af en lineal fra hul til hul med en mat kniv. Det tager cirka 20 passager med kniven at komme igennem Sintra. Jeg blev doven og snappede den efter at have skåret omkring 1/2 vej igennem.

Efter at have skåret hullerne ud, testede jeg motorerne bare for at se, hvordan det fungerede. (Lidt for bredt, men jeg fik lige længden.)

Trin 3: Bøj ramme, fastgør motorer

Desværre havde jeg ikke nok hænder til at fotografere mig selv, når jeg bøjede Sintra, men sådan gik det ned:

1) Kogt lille gryde vand på komfuret 2) Holdt Sintra under vandet i et minut eller to med en træske (Sintra flyder) 3) Trak det ud, og med varme luffer og noget fladt, holdt det bøjet i den rigtige vinkel, indtil det afkølet. Til det klassiske "Miller" rollator-design vil du have en 30-graders vinkel på forbenene. Borede skruehuller og boltede motorerne.

Trin 4: Fastgør benene til stjerneformede servomotorhorn

Jeg skar en 12 "og 8" sektion af tyk kobbertråd med dåse til at lave henholdsvis for- og bagbenene. Derefter bøjede jeg dem i en vinkel for at fastgøre dem til servohornene.

Et klassisk BEAM -trick, når du skal vedhæfte ting, er at binde dem med tilslutningstråd. I dette tilfælde fjernede jeg en tilslutningstråd, løb den gennem hornene og rundt om benene og snoede den meget op. Nogle mennesker lodder tråden fast på dette tidspunkt. Min holder stadig fast uden. Klip gerne det overskydende af og bøj de snoede dele ned.

Trin 5: Fastgør benene til kroppen, bøj dem lige rigtigt

Skru servostjernerne (med benene på) tilbage på motorerne, og bøj derefter.

Symmetri er nøglen her. Et tip til at holde siderne jævne er at bøje i kun en retning ad gangen, så det er lettere at se det i øjnene, hvis du gør for meget på den ene eller den anden side. Når det er sagt, har jeg bøjet og bøjet min mange gange nu, og du kan genstarte lige fra igen, hvis du kommer for langt væk fra sporet senere efter at have justeret den en gang for mange gange. Copper er fantastisk på den måde. Tag et kig på de websider, jeg har angivet for yderligere tips her, eller bare fløj det. Jeg synes ikke, det er virkelig så kritisk, i hvert fald i forhold til at få det til at gå. Du indstiller det senere. Den eneste kritiske bit er at få tyngdepunktet nok i midten, så det går rigtigt. Ideelt set, når et forben er i luften, vil de bageste ben dreje botten fremad på det høje/fremadgående ben, som derefter vil gå. Du kan se, hvad jeg mener i en video eller to, der kommer.

Trin 6: Hjerner

Hjernebordet er ret simpelt, så du bliver nødt til at tilgive mit skitserede kredsløbsdiagram. Fordi det bruger servoer, er der ikke behov for komplicerede motorchauffører eller hvad-har-dig. Tilslut simpelthen +3,6 volt og jord (lige fra batteriet) for at køre motorerne, og slå dem med et pulsbreddemoduleret signal fra mikrokontrolleren for at fortælle dem, hvor de skal gå. (Se wikipedia servosiden, hvis du ikke er vant til at bruge servomotorer.) Jeg skar et stykke borede tomme pcb-ting op og superlimede overskrifter på det. To 3-bens headere til servoerne, en 2-pin header til batteriet, en 5-pin header til min AVR programmerer (som jeg skulle lave en instruerbar til en dag) og 28-pin stik til ATMega 8 chip. Når alle stikkontakter og overskrifter var limet fast, lodde jeg dem op. Det meste af ledningerne er på undersiden af tavlen. Det er egentlig bare et par ledninger.

Trin 7: Programmer chippen

Programmering kan udføres med et så sofistikeret setup som du har. Selv er det bare (billedet) ghetto-programmøren-bare nogle ledninger loddet til et parallelport-stik. Denne instruerbare beskriver programmereren og softwaren, du har brug for for at få det hele til at køre. Lade være med! Lade være med! Brug ikke dette programmeringskabel med enheder, der endda kommer tæt på spændinger over 5v. Spændingen kan løbe op i kablet og stege din computers parallelport og ødelægge din computer. Mere elegante designs har begrænsende modstande og/eller dioder. Til dette projekt er ghetto fint. Det er kun et 3,6v batteri ombord. Men pas på. Koden jeg bruger er vedhæftet her. For det meste er det overkill for bare at få to motorer til at svinge frem og tilbage, men jeg havde det sjovt. Kernen i det er, at servoerne har brug for pulser hver 20. ms eller deromkring. Pulslængden fortæller servoen, hvor benene skal vendes. 1,5 ms er omkring midten, og området er fra 1 ms til 2 ms cirka. Koden bruger den indbyggede 16-bit pulsgenerator til både signalpulsen og 20 ms forsinkelsen og giver mikrosekundopløsning ved lagerhastigheden. Servoens opløsning er et sted nær 5-10 mikrosekunder, så 16-bit er rigeligt. Behøver der være en mikrokontroller-programmering instruerbar? Jeg bliver nødt til at komme på det. Lad mig vide i kommentarerne.

Trin 8: Babys første trin

Jeg fik forbenene til at svinge omkring 40 grader begge veje, og bagbenene omkring 20 grader. Se den første video for et eksempel på gangarten nedenunder.

(Bemærk den fine forsinkelse på et par sekunder, når jeg trykker på nulstillingsknappen. Meget praktisk, når jeg omprogrammerer den for at få den til at sidde stille i et par sekunder med strømmen til. Det er også praktisk at centrere benene, når du er færdig spiller, og du vil bare have det til at stå op.) Det gik i første forsøg! Se 2. video. I videoen skal du se, hvordan forbenet rejser sig, derefter drejer bagbenene for at få det til at falde fremad på forbenet. Det er at gå! Spil med dit tyngdepunkt og benbøjninger, indtil du får den bevægelse. Jeg lagde mærke til, at det vendte meget til den ene side, selvom jeg var ret sikker på, at jeg havde centreret motorerne mekanisk og i koden. Det viste sig at skyldes en skarp kant på en af fødderne. Så jeg lavede robo-støvler. Er der intet varmekrympende rør, der ikke kan gøre ?!

Trin 9: Tilpasning

Så det går ok. Jeg leger stadig med gangart og benform og timingen for at se, hvor hurtigt jeg kan få det til at gå i en lige linje, og hvor højt jeg kan få det til at klatre.

For klatring bøjer det forreste ben lige før fødderne er afgørende - det hjælper det med at undgå at blive fanget i kanterne. I stedet kører benet op over forhindringen, hvis det rammer under "knæet". Jeg forsøgte at få fødderne til at ramme i omtrent samme 30-graders vinkel som rammen. Så hvor højt kan den klatre?

Trin 10: Så hvor højt kan det klatre?

Næsten 1 tommer lige nu, som slår de fleste simple hjulrobotter, jeg har lavet, så jeg klager ikke. Se videoen for at se den i aktion. Det springer aldrig bare lige over. Det tager et par forsøg at få begge forben op og over. Helt ærligt ligner det mere et trækkraftsproblem end noget andet. Eller tyngdepunktet kan være lidt højt for det lange forbenssving. Du kan se det næsten miste det, da forbenet skubbede kroppen op i luften. Et strejf af ting, der skal komme…

Trin 11: Så hvad kan den ikke klatre?

Indtil videre har jeg ikke kunnet få det til at mestre kunsten i fransk madlavning (bind 2) pålideligt. Det ser ud til, at 1 1/2 tommer er den nuværende grænse for, hvor højt det kan gå. Måske hjælper reducering af forbenets rotation? Måske sænke kroppen lidt til jorden? Se videoen. Vidne til nederlagets smerte. Damn you Julia Child!