17.04.2017 14:58 Количество просмотров материала 2533 Время на чтение ~4 мин
Увеличить | Уменьшить Распечатать страницу

Четвероногий робот на базе Arduino


Notice: Undefined index: host in /www/mozgochiny.ru/wp-content/plugins/cas/cas.php on line 131

Четвероногий робот на базе Arduino

Специально для mozgochiny.ru 

Всем привет. Эта статья небольшой рассказ о том, как сделать робота своими руками. Почему именно рассказ, спросите вы? Всё из-за того, что для изготовления подобной поделки необходимо использовать значительный багаж знаний, который очень трудно изложить в одной статье. Мы пройдёмся по процессу сборки, заглянем одним глазом в программный код и в конечном счете оживим детище «силиконовой долины». Советую посмотреть видео, чтобы иметь представление о том, что в итоге должно получится.

Четвероногий робот на базе Arduino

Перед тем, как двигаться дальше прошу отметить следующее, что при изготовлении поделки использовался лазерный резак. От лазерного резака можно отказаться, обладая достаточным опытом работы руками. Точность выступает тем ключом, что поможет завершить проект успешно!

Четвероногий робот на базе Arduino

Шаг 1: Как это работает?

Четвероногий робот на базе Arduino

Робот имеет 4 ноги, с 3 сервоприводами на каждой из них, что позволяют ему перемещать конечности в 3-х степенях свободы. Он передвигается «ползучей походкой». Пусть она медленная, зато одна из самых плавных.

Для начала нужно научить робота двигаться вперед, назад, влево и вправо, затем добавить ультразвуковой датчик, что поможет обнаруживать препятствия/преграды, а после этого Bluetooth модуль, благодаря которому управление роботом выйдет на новый уровень.

Шаг 2: Необходимые детали

Четвероногий робот на базе Arduino

Скелет изготавливается из оргстекла толщиной 2 мм.

Электронная часть самоделки будет состоять из:

Четвероногий робот на базе Arduino

  • 12 сервоприводов;
  • arduino nano (можно заменить любой другой платой arduino);

Четвероногий робот на базе Arduino

  • Шилда для управления сервоприводами;
  • блока питания (в проекте использовался БП 5В 4А);

Четвероногий робот на базе Arduino

  • ультразвукового датчика;
  • hc 05 bluetooth модуля;

Для того, чтобы изготовить шилд понадобится:

Четвероногий робот на базе Arduino

  • монтажная плата (предпочтительно с общими линиями (шинами) питания и земли);
  • межплатные штыревые соединители - 30 шт;
  • гнезда на плату – 36 шт;

Четвероногий робот на базе Arduino

  • провода.

Инструменты:

  • Лазерный резак (или умелые руки);
  • Суперклей;
  • Термоклей.

Шаг 3: Скелет

Четвероногий робот на базе Arduino

Воспользуемся графической программой, чтобы начертить составные части скелета.

После этого в любой доступный способ вырезаем 30 деталей будущего робота.

hexy_legs_all

Шаг 4: Сборка

Четвероногий робот на базе Arduino

После резки снимаем защитное бумажное покрытие с оргстекла.

Четвероногий робот на базе Arduino

Далее приступаем к сборке ног. Крепежные элементы встроенные в части скелета. Всё, что остаётся сделать - это соединить детали воедино. Соединение довольно плотное, но для большей надежности можно нанести по капле суперклея на элементы крепежа.

Четвероногий робот на базе Arduino

Затем нужно доработать сервоприводы (приклеить по винту напротив валов сервоприводов).

Четвероногий робот на базе Arduino

Этой доработкой мы сделаем робота более устойчивым. Доработку нужно выполнить только для 8 сервоприводов, остальные 4 будут крепиться непосредственно на тело.

Четвероногий робот на базе Arduino

Прикрепляем ноги к связующему элементу (изогнутая деталь), а его в свою очередь к сервоприводу на теле.

Шаг 5: Изготавливаем шилд

Четвероногий робот на базе Arduino

Изготовление платы довольно простое, если следовать представленным в шаге фотографиям.

Четвероногий робот на базе Arduino

Четвероногий робот на базе Arduino

Шаг 6: Электроника

Четвероногий робот на базе Arduino

Закрепим выводы сервоприводов на плате arduino. Выводы следует соединять в правильной последовательности, иначе ничего не будет работать!

Четвероногий робот на базе Arduino

 

Четвероногий робот на базе Arduino

Шаг 7: Программирование

Четвероногий робот на базе Arduino

Пришло время оживить Франкенштейна. Сначала загрузим программу legs_init и убедимся в том, что робот находится в таком положении, как на картинке. Далее загрузим quattro_test, чтобы проверить реагирует ли робот на базовые движения, такие как движение вперед, назад, влево и вправо.

Четвероногий робот на базе Arduino

ВАЖНО: Вам необходимо добавить дополнительную библиотеку в программную среду arduino IDE. Ссылка на библиотеку представлена ниже:

flexitimer2-master

Робот должен сделать 5 шагов вперед, 5 шагов назад, повернутся влево на 90 градусов, повернутся вправо на 90 градусов. Если Франкенштейн делает всё правильно, мы двигаемся в верном направлении.

Четвероногий робот на базе Arduino

P.S: установите робота на чашку, как на стенд, чтобы каждый раз не выставлять его на первоначальную точку. Как только тесты показали нормальную работу робота, можем продолжать испытания, поставив его на землю/пол.

init_and_test

Шаг 8: Инверсная кинематика

Четвероногий робот на базе Arduino

Инверсная (обратная) кинематика – именно она в действительности и управляет роботом (если вам не интересна математическая сторона этого проекта и вы торопитесь закончить проект можете пропустить данный шаг, но знание того, что движет роботом всегда будут полезны).

Четвероногий робот на базе Arduino

Простыми словами инверсная кинематика или сокращенно ик – «часть» тригонометрических уравнений, что определяют положение острого конца ноги, угла каждого сервоприводи и т.д., что в итоге определяют пару предварительных установочных параметров. Для примера, длина каждого шага робота или высота на которой будет располагаться тело во время движения/покоя. Используя эти предопределенные параметры, система будет извлекать величину, на которую следует сдвинуть каждый сервопривод, для того чтобы управлять роботом при помощи задаваемых команд.

Четвероногий робот на базе Arduino

На фотографии показаны тригонометрические уравнения, которые в последствии трансформировались в математическую часть программы.

Четвероногий робот на базе Arduino

Код прикрепленный ниже – всего лишь недоработанные формулы, с которыми вы можете «повозится», подтвердить и попробовать найти лучшее методы/алгоритмы исполнения.

Четвероногий робот на базе Arduino

quattro_ik_alg

Шаг 9:

Четвероногий робот на базе Arduino

Как только вы увидите, что робот выполняет все базовые движения, можете приступать к доработке конструкции. Ультразвуковой датчик позволит роботу избегать препятствий на своём пути. Также можете установить модуль Bluetooth или модуль голосового управления.

Для выполнения движений, вам нужно вызывать следующие функции.

Четвероногий робот на базе Arduino

  • для движения вперед - step_forward();
  • для движения назад - step_back();
  • для поворота налево - turn_left();
  • для поворота направо - turn_right();
  • стоять - stand();
  • сидеть - sit();

В скобках (входные параметры функции) необходимо указывать целые значение для задания числа шагов, которые робот будет выполнять.

spider_robot_turn_random

Шаг 10: QUATTRO готов!

Четвероногий робот на базе Arduino

Попробовав повторить данный проект, вы получите бесценный опыт, который можно будет применить в дальнейшем. Надеюсь, вам понравилась статья. Спасибо за внимание!

( Специально для МозгоЧинов #QUATTRO-the-Arduino-Quadruped-Robot" target="_blank">)

Постоянная ссылка на данную страницу: [ Скопировать ссылку | Сгенерировать QR-код ]


Вверх