Робот паук своими руками из проволоки
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 18.09.2024
Все необходимые материалы, вы видите на фото выше. Кроме того, потребуется ряд инструментов: пассатижи для резки и сгибания проволоки, ножовка или лобзик по дереву для вырезания фанеры, термопистолет для скрепления деталей, клей для склеивания сервоприводов, канцелярский нож и паяльник. Также мы использовали дюбеля для лапок паука, которые защищают стол от царапин и снижают шум.
На следующем фото вы можете увидеть конструкцию с обратной стороны, с указанием размеров дощечек из фанеры. Для удобства подключения сервоприводов к Ардуино , все плюсовые провода (они красного цвета) мы спаяли вместе, также мы соединили и провода, идущие к GND от сервоприводов (они коричневого цвета). К проводам для управления сервомоторами (желтого цвета) мы припаяли провод с контактом.
Фото. Устройство робота паука с управлением от IR пульта
Трехпиновые разъемы от сервоприводов мы отрезали, один из них используется для подключения IR приемника к Ардуино. Дощечки из фанеры склеиваются между собой при помощи термопистолета, который обеспечивает надежное крепление, при этом не требуется долго ждать — пластмасса затвердевает в течении нескольких минут. Сервоприводы и разъем для IR приемника можно приклеить к корпусу клеем.
Самым сложным этапом в проекте можно считать изготовление лап паука из проволоки. Требуется точность при их сгибании и точная настройка, в зависимости от расположения центра тяжести робота. Если лапы сделать неточно, то робот может заваливаться и падать в ту или иную сторону при ходьбе. Батарейку для питания можно положить сверху или прикрепить снизу к фанерке на двухсторонний скотч.
Видео
Программное обеспечение
После проведения калибровки конечностей он может ходить в разные стороны и с регулируемой скоростью. Двигать корпусом и вращать им же. Садиться и вставать. И многое другое!
Все необходимые файлы (прошивка, пульт, инструкция) можно скачать ниже:
- прошивка для STM32F407
- пульт управления роботом
- инструкция по калибровке
Как самому собрать такого робота можно посмотреть на видео ниже.
: Подключение SSC-
Выставите перемычки согласно картинке, (зона 3,5,9) единственным исключением является область 14 там перемычек быть не должно.
Идите вперед и удалите два перемычки из области 14. Затем подключите TX к выходу 18 Mega, затем подключите RX к выходу 19. После этого подключите GND к GND на Mega.
Подключите сервоприводы каждой ноги к SSC-32, используя этот список:
Сборка
В каждую такую конструкцию потом будет установлено два сервопривода. Необходимо обратить внимание, что передние ноги отличаются от средних и задних расположением осевого винта. Детали Femur (бедро) и Tibia (голень) соединяем под углом 120°. Это будет среднее положение конечности, диапазон ее хода составит ±60°, от выпрямленной ноги до согнутой под 60°. К плечам крепим ноги под углом 0°. Ноги растут у него от плеч, вот такой монстр))) Но мне было проще называть тазобедренный сустав плечевым. Парадокс!
Ну и наконец ставим плечи на корпус. Средние ноги ставим параллельно, а задние и передние – под углом 45 градусов. Чтобы проще понять, смотрите рисунок ниже.
Устанавливаем плату микроконтроллера на корпус через пластиковые шайбы, чтобы обеспечить зазор между корпусом. Микроконтроллер STM32F407 был выбран, что называется с запасом. В будущем я планирую развивать проект дальше, поэтому дополнительные вычислительные мощности мне пригодятся.
Схема электрическая принципиальная представлена ниже:
Что такое квадрокоптер?
Уверен, что большинство читающих эту статью уже знают, что такое квадрокоптер. Если нет, привожу краткое описание этих замечательных устройств.
Итак, вы уже немного сориентировались, что такое квадрокоптер, давайте теперь перейдем к краткому описанию процесса его изготовления.
Первое, что было сделано: гуглинг по магазинам в поисках компонентов, которые нам понадобятся для его изготовления.
В большинстве случаев используются микроконтроллеры и безщеточные (вентильные) моторы. В качестве контроллера было решено использовать Arduino, так как это идеальная платформа с точки зрения цены. Первая проблема, которая возникла — безщеточные двигатели. Помните, мы ведь ориентируемся на бюджет в 60 $. А стоимость одного безщеточного двигателя, который можно использовать в нашей конструкции квадрокоптера, колеблется в диапазоне от 20 $ до 60 $! Кроме того, использование этих моторов предполагает установку дополнительных контроллеров — speedcontrollers. Так что было решено использовать щеточные двигатели. Габариты нашего квадрокоптера небольшие, так что были куплены моторы с относительно маленьким крутящим моментом. Гугл подсказал, что квадрокоптеры с подобными приводами существуют. Найденные моторы могут поднять до 55 грамм веса, что нас вполне устроило. Следующий шаг — решение проблем стабилизации моторов с помощью гироскопов и акселерометров. Гироскоп — это устройство, которое использует гравитацию Земли для определения угла наклона (ориентации) в пространстве. Классическая конструкция гироскопа состоит из свободно вращающегося диска, который называется ротором. Ротор установлен на оси, которая расположена по центру большего, более стабильного колеса. При вращении оси ротор остается в статичном состоянии, которое соответствует центру гравитации. Акселерометр же представляет из себя компактное устройство, которое используется для измерения ускорения. Когда объект выходит из состояния покоя (начинает двигаться) акселерометр фиксирует вибрации, которые возникают при этом движении. В акселерометрах используются микроскопические кристаллы, которые генерируют напряжение при ударах. Это напряжение снимается и формируется значение ускорения. Эти два сенсора обязательны в квадрокоптере. Именно на основании их показаний формируется управляющий сигнал, который регулирует скорость вращения двигателей для обеспечения крена, перемещения или стабилизации нашего квадрокоптера.
Видео, демонстрирующее работу робота
Недавно муж купил робота-паука, который двигает лапами и ползает сам. При чём работает от солёной воды. "Чудеса", – подумали мы и уселись вечером всей семьёй его собирать.
На коробке написано "Гигантский робот-паук". На деле он не такой огромный, но всё же размером с детскую ладонь.
Детальки все мелкие, сын ещё для них маловат, поэтому он активно наблюдал, рассматривал процесс и следил за ходом дела. Потратили мы на сборы довольно много времени, чтобы всё скрепить. Одно маленькое крепление отломалось в самом начале. Но в принципе, это не сильно повлияло на внешний вид игрушки.
Вот мы вышли на финишную прямую и стали собирать батарейку. Я пошла развести соляной раствор, как сказано в инструкции – 1/5. В наборе также есть специальная пипетка, чтоб эту воду набирать и капать на батарейку. От этой воды магниевая пластинка должна вырабатывать энергию и заводить механизм робота.
В инструкции сказано, что её может хватить на четыре часа, если докапывать воду несколько раз, в наборе прилагается три пластины.
В итоге, мы всё посмотрели, проверили, как вставляется батарейка и стали капать воду на специальную прокладку.
Всё было готово, мы вставили готовую и заряженную батарейку в паука и. почти ничего не произошло. Вместо того, чтобы побежать, паук стал издавать еле слышное гудение. Судя по всему, какой-то заряд проходил, но его точно было недостаточно для того, чтобы завести робота – только легонечко погудеть.
Так что теперь у нас дома есть просто паук, которому можно пошевелить лапки.
Хотелось, конечно, этой магии, но, учитывая, что стоит игрушка всего 250 рублей, это не так страшно. Думали, что потом в том магазине купим и другие робо-игрушки (там их было много разных), но теперь не уверены, будут ли они рабочие.
Это мой первый проект четырёхногого робота. Разработка первой версии длилась около года, последняя модификация уже четвёртая. Есть два варианта исполнения — под сервоприводы sg90 и mg90. Если интересна история развития проекта, можете посмотреть её в блоге.
Ещё два проекта, связанных с пауком – это симулятор на vPython и дистанционное управление с использованием Bluetooth. Они будут рассмотрены во второй и третьей части.
Делать такого паука весело, однако для его реализации Вам потребуется время и терпение.
DIY: Простой робот паук на Arduino и Fischertechnik. Пошаговая инструкция по созданию
Введение:
Если вам нужен проект, который будет использовать все свои сервоприводы и механизмы движения, вы можете создать простого робота-паука. Если у вас есть навыки работы с техникой Fischertechnik, LEGO и K’NEX и лишние сервоприводы, этот проект для Вас. Действительно, этот паук с нелепыми движениями является большой обучающей платформой. Основной целью этого проекта является обучение основам работы сервоприводов, их синхронизации, программированию и пониманию диапазона и силы. Результат будет очень забавным.
Техника Fischertechnik, безусловно, не так популярна, как Lego или K’NEX, но она очень хорошо подходит для осуществления строительных навыков.
Видеопрезентация работы:
Шаг 1. Материалы и инструменты:
Инструменты:
- термоклей
- набор лезвий
- винтовёрт Philips
- дрель с 7/32 сверлом
- дремель с очень тонким сверлом
Электроника:
- 6 AA батареек и прищепка
- 8 микросервоприводов с креплениями
- более 30 перемычек и контактных разъемов
Программная часть:
1 – Fischertechnik 2 – макетная плата 3 – термоклей 4 – 30 перемычек 5 – батарея для Arduino 6 – тонкое сверло 7 – дремель 8 – отсек для батарей для сервоприводов 9 – сверло 7/32 10 – дрель 11 – прищепка для проводов 12 – Arduino 13 – микросервопривод с креплением 14 – лезвие 17 — крестообразная отвертка
Шаг 2. Построение каркаса:
Каркас вашего робота должен быть сделан из комплекта Fischertechnik. На данных изображениях видно, как он должен выглядеть.
1 – это блоки, к которым будут крепиться сервоприводы; 2 – вы будете делать всё на обратной стороне, здесь конструкция перевернута.
Шаг 3. Установка сервоприводов:
1 – установите другой серво на другой стороне вспять. Повторите это на лицевой стороне; 2 — обратите внимание на точку подключения, которая находится на стороне ближайшего края; 3 – самое меньшее сверло
Шаг 4. Установите сервопривод один на другой:
Сначала вам нужно привести в порядок крепления сервоприводов. Если серво вращается в противоположную сторону от вас, поверните его до упора вправо. Смотрите фотографии.
1 — здесь нижняя часть устройства должна всё время вращаться.
1 — просверлите в центре. Будьте осторожны, чтобы не затронуть другие стороны.
1 – это слишком большая головка винта, чтобы поместиться внутрь.
1 – так должна выглядеть спина, когда вы закончите. Вы просто должны быть внимательны, чтобы узнать, как монтировать каждый сервопривод.
1 – обратите внимание на ориентацию сервоприводов.
Шаг 5. Прикрепите ноги:
Эта часть немного сложнее. Смотрите фотографии, как сделать ноги для робота. Ног должно быть 4.
1 – это запчасти под номером 45; 2 – убедитесь, что эта часть повернута в другую сторону от остальных частей.
1 — одна из 45 деталей будет крепиться через эти 4 отверстия.
1 – подключите все это вместе, и у вас осталось ещё три ноги, чтобы робот смог полноценно ходить.
Шаг 6. Посмотрите на все вместе:
После того, как вы соберете все ноги вместе, у вас должен получиться приблизительно такой вид.
1 – обратите внимание на большое количество клея для того, чтобы прикрепить ноги.
Шаг 7. Создание диаграммы для соотношения:
Это самый полезный шаг из всех. Создайте диаграмму, как показано на рисунке, и выясните, какой путь составляет для каждого сервопривода 180 градусов, а какой 0. Затем пронумеруйте все сервоприводы. Эти номера вы будете использовать в вашей программе Arduino.
1 – это верхний левый сервопривод; 2 – эти 10 должны быть нулевыми; 3 — это правый нижний и верхний сервоприводы. Шаг 8. Макетная плата:
Вытащите все 30 перемычек. Соедините проводами все, в зависимости от схемы. Вот как это работает. Каждый сервопривод имеет 3 выхода проводов, питание, заземление и контроль.
Подключите Vcc и GND от сервопривода к Vcc и GND каналам вашего макета. Подключите 7,5 вольт от вашей батареи к GND и Vcc каналов вашего макета. Затем, следуя вашей схеме, которую вы сделали ранее, подключите провода для управления сервоприводом (желтого или оранжевого цвета) к контактам 2-9. Например, серво-1 подключается к контакту 2 на Arduino. Servo 2 подключается к контакту 3 и так далее.
Шаг 9. Настройка сервоприводов:
Теперь время выработать код. Первое, что нужно сделать, это создать новый проект Arduino для синхронизации сервоприводов. В этом проекте вы будете синхронизировать все сервоприводы.
Затем, посмотрите на вторую фотографию, чтобы понять, как получить код для вашего робота-паука.
1 – скопируйте это для серво библиотеки; 2 – это указывает Arduino на сервоприводы 1, 2, 3…; 3 — это крепления сервоприводов присоединяются к контактам (серво1 к контакту 2 и так далее); 4 – это были все номера, используемые, чтобы получить работу всех сервоприводов. Нечетные номера вверху и внизу предназначены для сервоприводов задней части.
1 — код выше (и ниже) выравнивает ноги.
Servo servo1; Servo servo2; Servo servo3; Servo servo4; Servo servo5; Servo servo6; Servo servo7; Servo servo8;
Шаг 10. Вверх и вниз:
Теперь вы должны узнать значения для работы ног, чтобы поднять паука с земли. Создайте новый проект под названием Up и Down. Этот проект заставляет ноги паука двигаться вверх и вниз. Обратите внимание, что противоположности будут поднимать в первую очередь. Смотрите видео.
1 – смотрите предыдущие соотношения; 2 – очень важно. Возьмите длину сервоприводов и поместите их на место. Это обеспечит их режимом ожидания, пока другие серво работают; 3 – противоположности двигаются вверх и вниз, бесконечный цикл.
Servo servo1; Servo servo2; Servo servo3; Servo servo4; Servo servo5; Servo servo6; Servo servo7; Servo servo8;
servo1.write(50); // M1 Up servo7.write(50); // M1 Up delay(500); servo1.write(25); // M1 Down servo7.write(35); // M7 Down
servo3.write(135); // M3 Up servo5.write(120); // M5 Up delay(500); servo3.write(150); // M3 Down servo5.write(140); // M5 Down
Теперь нам нужно заставить сервоприводы двигаться вперед и назад.
Вот код, который можно использовать. Когда вы сделали всё, это должно выглядеть следующим образом.
Servo servo1; Servo servo2; Servo servo3; Servo servo4; Servo servo5; Servo servo6; Servo servo7; Servo servo8;
servo2.write(80); // M2 foward servo8.write(120); // M8 foward delay(500); servo2.write(120); // M2 backwards servo8.write(90); // M8 backwards
servo4.write(120); // M4 fowards servo6.write(110); // M6 fowards delay(500); servo4.write(80); // M4 backwards servo6.write(140); // M6 backwards
Шаг 12. Комбинирование:
Теперь вам нужно скомбинировать переднюю и заднюю часть с верхом и низом робота. Он должен пойти.
1 – смотрите аналогичный код в предыдущих картинках.
Servo servo1; Servo servo2; Servo servo3; Servo servo4; Servo servo5; Servo servo6; Servo servo7; Servo servo8;
servo3.write(140); // M3 Up servo5.write(120); // M5 Up delay(500); servo4.write(120); // M4 fowards servo6.write(110); // M6 fowards delay(500); servo3.write(160); // M3 Down servo5.write(145); // M5 Down delay(500); servo4.write(80); // M4 backwards servo6.write(140); // M6 backwards
Ваш проект полностью готов. Теперь вы можете добавить некоторые датчики или что-то в этом роде, чтобы увеличить возможности робота. Но и в таком виде он очень интересный и забавный!
Детали
Для сборки робота я приобрел на Ali Express следующие детали:
- комплект механических деталей для ног и корпуса;
- микроконтроллер STM32F407VET6;
- сервоприводы MG995 (20шт);
- Bluetooth-модуль НС-05;
- конвертер на 30А, 5В;
- аккумуляторная батарея 11.8В.
Механическая часть собирается без особых вопросов. Но вот как разместить все остальное? Здесь есть где разгуляться творческой мысли. Отверстия на корпусе практически совпали с отверстиями на плате микроконтроллера. Поэтому место его установки сразу однозначно было определено. Аккумулятор тоже спрячем внутри корпуса. В итоге места внутри практически не остается.
Выходное напряжение аккумулятора я выбрал 11.1В. Сначала хотел 7.4В, так как в контроллере есть стабилизатор, а сервоприводы выдерживают напряжение до 7В, плюс падение на подводящих проводах. Но потом решил не рисковать, ведь стоимость сервоприводов составляет половину цены всех деталей целиком. Поэтому решил сделать все правильно, подобрал конвертер 12В в 5В с максимальным током 30А. Этого с запасом хватит, чтобы запитать 18 сервоприводов даже при работе на упор. Вот и аккумуляторная батарея получилась на 11.8В.
Источник питания разместим сверху. Для подключения сервоприводов я сделал две переходные платы, которые органично вписались в существующую конструкцию. Я считаю, что получилось компактно и красиво.
В комплекте механических деталей прилагались подшипники (6шт) для установки плечевых суставов на корпус. Без них будет повышенное трение и излишняя нагрузка на вал сервопривода.
Что такое квадрокоптер?
Уверен, что большинство читающих эту статью уже знают, что такое квадрокоптер. Если нет, привожу краткое описание этих замечательных устройств.
Итак, вы уже немного сориентировались, что такое квадрокоптер, давайте теперь перейдем к краткому описанию процесса его изготовления.
Первое, что было сделано: гуглинг по магазинам в поисках компонентов, которые нам понадобятся для его изготовления.
В большинстве случаев используются микроконтроллеры и безщеточные (вентильные) моторы. В качестве контроллера было решено использовать Arduino, так как это идеальная платформа с точки зрения цены. Первая проблема, которая возникла — безщеточные двигатели. Помните, мы ведь ориентируемся на бюджет в 60 $. А стоимость одного безщеточного двигателя, который можно использовать в нашей конструкции квадрокоптера, колеблется в диапазоне от 20 $ до 60 $! Кроме того, использование этих моторов предполагает установку дополнительных контроллеров — speedcontrollers. Так что было решено использовать щеточные двигатели. Габариты нашего квадрокоптера небольшие, так что были куплены моторы с относительно маленьким крутящим моментом. Гугл подсказал, что квадрокоптеры с подобными приводами существуют. Найденные моторы могут поднять до 55 грамм веса, что нас вполне устроило. Следующий шаг — решение проблем стабилизации моторов с помощью гироскопов и акселерометров. Гироскоп — это устройство, которое использует гравитацию Земли для определения угла наклона (ориентации) в пространстве. Классическая конструкция гироскопа состоит из свободно вращающегося диска, который называется ротором. Ротор установлен на оси, которая расположена по центру большего, более стабильного колеса. При вращении оси ротор остается в статичном состоянии, которое соответствует центру гравитации. Акселерометр же представляет из себя компактное устройство, которое используется для измерения ускорения. Когда объект выходит из состояния покоя (начинает двигаться) акселерометр фиксирует вибрации, которые возникают при этом движении. В акселерометрах используются микроскопические кристаллы, которые генерируют напряжение при ударах. Это напряжение снимается и формируется значение ускорения. Эти два сенсора обязательны в квадрокоптере. Именно на основании их показаний формируется управляющий сигнал, который регулирует скорость вращения двигателей для обеспечения крена, перемещения или стабилизации нашего квадрокоптера.
Часть 3 — Управление по Bluetooth
Модули Bluetooth HC-06 и HC-05 очень популярные для Arduino. Оба модуля сделаны на одном чипе, но есть и отличия. Основное отличие заключается в том, что HC-06 может работать только в режиме ведомого. А HC-05 работает и в режиме ведомого и в режиме ведущего. В данном проекте используется HC-06.
При включении питания модуль HC-06 находится в режиме ожидания подключения. В этом режиме будет мигать светодиод. После подключения светодиод постоянно светиться.
Часть 2 — Симулятор
Я использую vPython для симуляции движений моего робота-паука. Это упрощает проработку движений, которые затем реализуются на Arduino. VPython — это язык программирования Python плюс модуль трехмерной графики. VPython позволяет легко создавать трехмерные интерфейсы и анимацию даже для тех, кто имеет ограниченный опыт программирования. Поскольку он основан на Python, он также может многое предложить опытным программистам.
Как все начиналось
Спасибо автору за простую, но интересную идею детской игрушки!
Всем хорошего настроения, удачи, и интересных идей!
Авторское видео можно найти здесь.
administrator
Только те, кто предпринимают абсурдные попытки, смогут достичь невозможного. - Альберт Эйнштейн
Читайте также: