GorillaBot روبوت Arduino المستقل رباعي الأرجل بطباعة ثلاثية الأبعاد: 9 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

كل عام في تولوز (فرنسا) هناك سباق تولوز للروبوت # TRR2021

يتكون السباق من 10 أمتار سباق مستقل للروبوتات ذات قدمين ورباعية.

الرقم القياسي الحالي الذي أجمعه للرباعي هو 42 ثانية لسباق 10 أمتار.

ومع أخذ ذلك في الاعتبار ، كان علي أن أضع خطة لتصميم روبوت اعتقدت أنه يمكنه التغلب على ذلك من أجل أن أصبح البطل الحاكم الجديد !!!

السعي للحصول على القليل من الإلهام من عضو زميل في Instructables "jegatheesan.soundarapandian" والفائز العام الماضي بسباق Toulouse Robot Race "Oracid 1" اللذين يبدو أنهما يعشقان تصميم ومشاركة البرامج التعليمية حول كيفية بناء رباعي الأرجل. لقد بدأت في نسخ التصميم بشكل أساسي وجعله أكبر قليلاً!

يعتمد التصميم على آلية ربط بخمسة قضبان لكل ساق 2 مؤازرة لكل ساق ليصبح المجموع 8 أجهزة.

تنص القواعد على أنه بصرف النظر عن إشارة البداية ، يجب أن يتم تنفيذ السباق بالكامل بواسطة الروبوت بشكل مستقل ، لذلك كان عليّ التوصل إلى نظام خفيف الوزن لإبقاء الروبوت على المسار الصحيح في هذه الحالة ، استخدمت مقياس مغناطيسي QMC5883L (بوصلة رقمية) لذلك يمكن أن يظل متوافقًا مع اتجاهه ، وهو مستشعر HC-SR04 بالموجات فوق الصوتية في حالة تعطل الروبوت حقًا ويبدأ في ضرب الحائط بزاوية 90 درجة واستخدمت للتو عداد خطوات في الكود لإخباره بعدد الخطوات التي يجب أن يفعلها لمسافة 10 أمتار.

في حال كنت مهتمًا ببناء هذا الروبوت ، فلا تقلق ، فقد تم التفكير في كل شيء لهذا القرد!

100٪ دعم مجاني ثلاثي الأبعاد للجسم القابل للطباعة:

كل شيء بصرف النظر عن الإلكترونيات والبراغي لتوصيل الإلكترونيات قابل للطباعة ثلاثية الأبعاد ، نفس البراغي الصغيرة المتقاطعة هي الوحيدة المستخدمة ، كل ما ستحتاج إليه هو مفك براغي صغير متقاطع لتجميع الروبوت

من السهل توصيل وتشغيل الإلكترونيات:

لا يتطلب لحام معقد

وقت الطباعة المعقول:

قد يبدو كبيرًا ومهيبًا لكنه لا يزيد عن 15 ساعة مطبوعة (حسنًا ، وقت طويل للبعض: D)

متطلبات حجم البناء المعقولة:

يمكن طباعته على طابعة صغيرة نسبيًا تتطلب حجم بناء فقط L: 150mm x W: 150mm x H: 25mm

التكلفة الإجمالية للروبوت:

يكلف الروبوت وحده حوالي 75 دولارًا لبناء شاحن متضمن

مطلوب وحدة تحكم مطبوعة ثلاثية الأبعاد (اختياري) إذا كنت تريد نفس الإعداد الذي لدي.

تحذير:

إن مصدر الطاقة 5V 3A الذي استخدمته ليس هو الحل الأفضل بالنسبة لهذا الروبوت للمشي ، يجب أن تعمل جميع الماكينات الثمانية في وقت واحد ، وبالتالي فهي تجذب الكثير من التيار ، لا تقلق ، لم يكن الروبوت قد اشتعلت فيه النيران أو أي شيء آخر لكن توقع أن يسخن ترانزستور الطاقة قليلاً جدًا ، ولا أوصي باستخدام الروبوت لأكثر من دقيقتين في كل مرة للسماح له بالتبريد بين عمليات التشغيل لتجنب أي ضرر غير مرغوب فيه لدرع المؤازرة.

إذا كان لدى أي منكم حل لهذه المشكلة ، فسيكون مدخلاتك محل تقدير كبير!

اللوازم

مستلزمات الروبوت:

• 8x برج برو MG90S التناظرية 180 درجة المؤازرة (Aliexpress / أمازون)
• 1x Sunfounder Wireless Servo Control Board (متجر Sunfounder / RobotShop)
• 1x اردوينو نانو (Aliexpress / أمازون)
• 1x NRF24L01 وحدة الإرسال والاستقبال (لا تحتاج إلى هذا إذا كنت لا تستخدم وحدة التحكم) (Aliexpress / Amazon)
• 1x مقياس مغناطيسي (بوصلة رقمية) QMC5883L GY-273 (Aliexpress / Amazon)
• 1x مستشعر بالموجات فوق الصوتية HC-SR04 (Aliexpress / Amazon)
• بطاريات ليثيوم أيون 2x18650 3.7 فولت (AliExpress / أمازون)
• 1x 18650 حامل بطارية مزدوج مع مفتاح إيقاف (Aliexpress / Amazon)
• شاحن بطارية ليثيوم أيون 1x18650 (Aliexpress / Amazon)
• 4x أنثى إلى أنثى دوبونت كابلات توصيل بطول 10 سم (AliExpress / أمازون)
• 4x أنثى إلى أنثى دوبونت كابلات توصيل بطول 20 سم (Aliexpress / Amazon)
• 10x براغي 2 مم × 8 مم (مثل البراغي في عبوة من الماكينات) (Aliexpress / Amazon)

مراقب:

للتحكم في هذا الروبوت يدويًا ، ستحتاج إلى وحدة تحكم Arduino المطبوعة ثلاثية الأبعاد (الرابط هنا)

يمكن أن يكون الروبوت أيضًا مستقلًا تمامًا ، لذا فإن وحدة التحكم ليست إلزامية.

البلاستيك:

يمكن طباعة الأجزاء في PLA أو PETG أو ABS.

!! يرجى ملاحظة أن التخزين المؤقت سعة 500 جرام أكثر من كافٍ لطباعة روبوت واحد !!

طابعة 3D:

الحد الأدنى لمنصة البناء المطلوبة: L150mm x W150mm x H25mm

أي طابعة ثلاثية الأبعاد ستفعل. لقد قمت شخصيًا بطباعة الأجزاء الموجودة على Creality Ender 3 وهي طابعة ثلاثية الأبعاد منخفضة التكلفة بأقل من 200 دولار.

الخطوة 1: طباعة الأجزاء ثلاثية الأبعاد

لذا حان الوقت الآن للطباعة … نعم!

لقد صممت بدقة جميع الأجزاء ليتم طباعتها ثلاثية الأبعاد دون الحاجة إلى أي مواد داعمة أثناء الطباعة.

جميع الأجزاء متاحة للتنزيل على أشياء متنوعة (الرابط هنا)

تم اختبار جميع الأجزاء المطبوعة على Creality Ender 3

• المواد: PETG
• ارتفاع الطبقة: 0.3 مم
• إنفيل: 15٪
• قطر الفوهة: 0.4 مللي متر

قائمة الأجزاء كما يلي:

• 1x قاعدة إلكترونية
• 1x قاعدة الظهر
• 1x قاعدة أمامية
• 8x دبوس دائري L1
• 4x دبابيس دائرية L2
• 4x دبابيس دائرية L3
• 4x دبابيس دائرية L4
• 8x سيرفو أفخاذ
• 8x أفخاذ
• 8x CALF EXT
• 8x CALF INT
• 8x قدم
• 4x مقطع مربع
• 44x مقطع دائري

الملفات متوفرة كأجزاء فردية وأجزاء مجموعة.

للطباعة السريعة ، قم ببساطة بطباعة كل ملف GROUP.stl مرة واحدة.

الخطوة 2: تجميع جسم GorillaBot

تم توضيح جميع إرشادات التجميع في فيديو التجميع أعلاه:

1. ضع CIRCULAR PIN L1 في فتحة حامل المؤازرة الأيسر الأمامي BASE FRONT
2. قم بتغذية كابل إحدى الماكينات MG90S من خلال الفتحة الموجودة في حامل المؤازرة الأيسر الأمامي BASE FRONT
3. ضع وحدة MG90S في مكانها
4. قم بتثبيت الماكينة MG90S في مكانها ببراغي (لا تشد أكثر من اللازم لأن ذلك قد يؤدي إلى إتلاف القاعدة)
5. كرر نفس العملية مع حاملات المؤازرة اليمنى الأمامية والخلفية اليمنى واليسرى BASE FRONT
6. كرر نفس العملية مع حاملات المؤازرة اليمنى الأمامية والخلفية اليسرى واليسرى والأمامية
7. قم بتثبيت حامل البطارية في BASE ELECTRONICS باستخدام مسمارين قطريين أو 4 براغي
8. قم بتأمين لوحة التحكم اللاسلكية المؤازرة في BASE ELECTRONICS باستخدام مسامير 2 قطريًا أو 4 براغي
9. قم بتوصيل جهاز الإرسال والاستقبال Arduino nano و NRF24L01 بلوحة التحكم اللاسلكية المؤازرة
10. حرك BASE FRONT إلى BASE ELECTRONICS من خلال منفذ USB ذي الفتحتين المربعتين المتجهين للخلف
11. آمن في مكانه باستخدام مشابكين مربعتين
12. قم بتحريك BASE BACK إلى BASE ELECTRONICS من خلال منفذ USB ذي الفتحتين المربعتين المتجهين للخلف
13. آمن في مكانه باستخدام مشابكين مربعتين
14. قم بتأمين مقياس المغناطيسية بالقاعدة الأمامية باستخدام مسامير
15. قم بتثبيت مستشعر الموجات فوق الصوتية في BASE FRONT
16. قم بتوجيه كبلات المؤازرة نحو لوحة التحكم اللاسلكية المؤازرة كما هو موضح

الخطوة 3: توصيل الإلكترونيات

جميع الوصلات موضحة في الصورة أعلاه:

1. قم بتوصيل الكابلات المزدوجة مقاس 20 سم في لوحات التحكم اللاسلكية المؤازرة دبابيس فوق صوتية
2. قم بتوصيل الطرف الآخر من الكابلات الأربعة بمستشعر الموجات فوق الصوتية (تأكد من أنها بالطريقة الصحيحة)
3. قم بتوصيل الكابلات المزدوجة مقاس 4 10 سم في لوحات التحكم اللاسلكية المؤازرة دبابيس مقياس المغناطيسية
4. قم بتوصيل الطرف الآخر من الكابلات الأربعة بمقياس المغناطيسية (تأكد من أنها بالطريقة الصحيحة)
5. قم بتوصيل جميع الماكينات بمساميرها المخصصة في لوحة التحكم اللاسلكية المؤازرة
6. قم بربط أسلاك البطارية VIN و GND بلوحة التحكم اللاسلكية المؤازرة لضمان القطبية الصحيحة

الخطوة 4: تجميع أرجل GorillaBot

تم توضيح جميع خطوات التجميع في فيديو التجميع أعلاه:

1. شريحة 1 قدم فوق 1 CIRCULAR PIN L4
2. حرك الطرف الأكثر سمكًا لـ 1 CALF EXT فوق CIRCULAR PIN L4 مع توجيه الجانب البارز بعيدًا عن القدم
3. مرر 2 CALF INT فوق CIRCULAR PIN L4
4. حرك الطرف الأكثر سمكًا لـ 1 CALF EXT فوق CIRCULAR PIN L4 مع توجيه الجانب البارز نحو القدم
5. مرر 1 FOOT فوق CIRCULAR PIN L4
6. آمن في مكانه باستخدام 3 مشابك دائرية
7. قم بتمرير 1 CIRCULAR PIN L3 إلى 1 من CALF EXT المجمّع
8. قم بتمرير 1 THIGH SERVO فوق CIRCULAR PIN L3 مع توجيه الجانب البارز نحو CALF EXT
9. قم بالتمرير 1 THIGH فوق CIRCULAR PIN L3
10. مرر CIRCULAR PIN L3 عبر CALF EXT المجمّع الآخر
11. آمن في مكانه باستخدام 3 مشابك دائرية
12. قم بتحريك 1 THIGH SERVO فوق 1 CIRCULAR PIN L2 مع الجانب البارز للخارج باتجاه رأس CIRCULAR PIN L2
13. مرر CIRCULAR PIN L2 من خلال كل من CALF INTS المجمعة
14. مرر 1 ThIGH عبر CIRCULAR PIN L2
15. آمن في مكانه باستخدام 3 مشابك دائرية
16. كرر جميع العمليات للأرجل الثلاثة المتبقية عارية في الاعتبار أنه عندما يتم تجميع الأرجل في الروبوت ، تكون رؤوس المسامير متجهة للخارج وتكون CALF EXTS أمام CALF INTS بحيث يكون التجميع متطابقًا من الأمام إلى الخلف ولكنه متماثل من اليسار إلى اليمين.

الخطوة الخامسة: تثبيت Arduino

يستخدم GorillaBot برمجة C ++ من أجل العمل. من أجل تحميل البرامج إلى GorillaBot ، سنستخدم Arduino IDE مع بعض المكتبات الأخرى التي تحتاج إلى التثبيت في Arduino IDE.

قم بتثبيت Arduino IDE على جهاز الكمبيوتر الخاص بك: Arduino IDE (الرابط هنا)

لتثبيت المكتبات في Arduino IDE ، يجب عليك القيام بما يلي مع جميع المكتبات في الروابط أدناه

1. انقر فوق الروابط أدناه (سينقلك هذا إلى صفحة GitHub الخاصة بالمكتبات)
2. انقر فوق الزر الأخضر المكتوب عليه الرمز
3. انقر فوق تنزيل ZIP (يجب أن يبدأ التنزيل في متصفح الويب الخاص بك)
4. افتح مجلد المكتبة الذي تم تنزيله
5. قم بفك ضغط مجلد المكتبة الذي تم تنزيله
6. انسخ مجلد المكتبة الذي تم فك ضغطه
7. الصق مجلد المكتبة الذي تم فك ضغطه في مجلد مكتبة Arduino (C: / Documents / Arduino / libraries)

المكتبات:

• مكتبة Varspeedservo (الرابط هنا)
• مكتبة QMC5883L (الرابط هنا)
• مكتبة RF24 (الرابط هنا)

وبهذه الطريقة ، يجب أن تكون جاهزًا للانطلاق للتأكد من أنك قمت بإعداد Arduino IDE بشكل صحيح ، اتبع الخطوات التالية

1. قم بتنزيل كود Arduino المطلوب أدناه (GorillaBot Controller & Autonomous.ino)
2. افتحه في Arduino IDE
3. حدد الأدوات:
4. حدد لوحة:
5. حدد Arduino Nano
6. حدد الأدوات:
7. حدد المعالج:
8. حدد ATmega328p أو ATmega328p (أداة تحميل التشغيل القديمة) اعتمادًا على Arduino nano الذي اشتريته
9. انقر فوق زر التحقق (زر وضع علامة) في الزاوية العلوية اليسرى من Arduino IDE

إذا سارت الأمور على ما يرام ، يجب أن تتلقى رسالة في الأسفل تقول تم التجميع.

الخطوة السادسة: تحميل الكود

حان الوقت الآن لتحميل الكود إلى عقل GorillaBot وهو Arduino Nano.

1. قم بتوصيل Arduino Nano بجهاز الكمبيوتر الخاص بك عبر كابل USB
2. انقر فوق الزر تحميل (زر السهم الأيمن)

إذا سارت الأمور على ما يرام ، يجب أن تتلقى رسالة في الأسفل تقول تم التحميل.

الخطوة 7: معايرة الماكينات

من أجل تجميع الأرجل بشكل صحيح ، يجب أن نضع الماكينات في موضعها الأصلي.

1. أدخل بطاريتي Li-ion في حامل البطارية
2. قم بتشغيل الروبوت وانتظر 5 ثوان حتى تصل الماكينات إلى موضعها الأصلي
3. أوقف تشغيل الروبوت

الخطوة 8: تجميع الساقين على الجسم

يعد توصيل الأرجل بالمضاعفات أمرًا بسيطًا جدًا تذكر ببساطة أنه يجب وضع CALF EXT أمام CALF INT أثناء توجيه رؤوس دبوس التجميع للخارج.

1. حرك الجزء العلوي من جانب CALF EXT لإحدى الأرجل فوق CIRCULAR PIN L1 على حامل المؤازرة الأيسر الأمامي
2. آمن في مكانه باستخدام مشبك دائري واحد
3. قم بتمرير THIGH SERVO لجانب CALF EXT من نفس الساق فوق رأس المؤازرة على حامل المؤازرة الأيسر الأمامي (تأكد من أن THIGH SERVO بزاوية 90 درجة من الجسم)
4. قم بتأمين THIGH SERVO في مكانه بزاوية 90 درجة للجسم باستخدام قرن معزز بذراع واحد وبرغي مؤازر صغير
5. كرر نفس العملية لحامل المؤازرة الأيسر الأمامي والخلفي مع ما تبقى من THIGH و THIGH SERVO لتلك الساق
6. كرر جميع العمليات السابقة للأرجل الثلاثة المتبقية

الخطوة 9: جاهز للسباق !

هذا كل شيء ، يجب أن تكون جاهزًا تمامًا للذهاب !!!

الوضع اليدوي:

• قم بتشغيل الروبوت وجهاز التحكم وتحقق من أن الروبوت يمشي بشكل صحيح باستخدام الاتجاهات العلوية واليسرى واليمنى لعصا التحكم.
• اضغط على الزر لأسفل ويجب أن يؤدي الروبوت القليل من الرقص

إذا كان كل شيء يعمل بشكل جيد ، تتم معايرة الماكينات جيدًا ويمكنك الآن تجربة الوضع المستقل.

الوضع المستقل

يستخدم وضع Sprint المستقل مقياس المغناطيسية للحفاظ على تشغيل الروبوت في اتجاه ثابت لمسافة 2.5 متر. يمكنك برمجة الموضع المطلوب وزاوية التصحيح المرغوبة باستخدام وحدة التحكم

1. قم بتشغيل الروبوت وجهاز التحكم
2. حرك الروبوت في جميع الاتجاهات لمعايرة مقياس المغناطيسية لمدة 5 ثوانٍ
3. ضع الروبوت على الأرض في الموضع الذي تريده أن يدخله
4. اضغط على الزر لأعلى لحفظ هذا العنوان
5. اقلب الروبوت 30-45 درجة إلى يسار العنوان المطلوب
6. اضغط على الزر الأيسر لحفظ هذا الموقف
7. اقلب الروبوت 30-45 درجة إلى يمين العنوان المطلوب
8. اضغط على الزر الأيمن لحفظ هذا الموقف
9. ضع الروبوت مرة أخرى في العنوان المطلوب
10. اضغط على زر عصا التحكم لبدء تشغيل الروبوت

سوف يركض الروبوت في اتجاه ثابت لمسافة 2.5 متر ثم يتوقف عن الجلوس ويقوم برقصة النصر.

تمكن الروبوت الخاص بي من القيام بمسافة 2.5 متر في 7.5 ثانية.

وهو ما يمنحني وقتًا نظريًا يبلغ 10 أمتار في 30 ثانية والذي آمل أن يكون كافيًا لمنحني وقتًا ممتعًا في سباق تولوز للروبوت

أتمنى لي التوفيق ولأولئك الذين قرروا بناء هذا الروبوت ، أود أن أسمع ملاحظاتك والتحسينات المحتملة التي تعتقد أنه يمكن إجراؤها !!!

الوصيف في مسابقة الروبوتات