Jasper the Arduino Hexapod: 8 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

تاريخ المشروع: نوفمبر 2018

نظرة عامة (JASPER)

ستة أرجل ، ثلاثة أجهزة لكل ساق ، 18 نظام حركة مؤازر يتم التحكم فيه بواسطة Arduino Mega. الماكينات المتصلة عبر درع مستشعر Arduino Mega V2. التواصل مع Hexapod عبر وحدة Bluetooth BT12 التحدث إلى تطبيق Android مفصل. النظام مدعوم ببطارية 2 × 18650 ، و 3400 مللي أمبير ، و 2 × 2400 مللي أمبير ، كل مجموعة مثبتة مع فيلكرو أسفل جسم هيكسابود. يتم توفير مفتاح تبديل الطاقة لكل من أنظمة المؤازرة والتحكم كما هو الحال مع الطاقة الخضراء على ضوء المؤشر على رأس سداسي الأرجل. تتكرر الأوامر على شاشة LCD مقاس 16 × 2. توجد تغذية الفيديو وحلقة الضوء وتجنب العوائق فوق الصوتية في الرأس.

ملاحظة: من أجل سلامة العقل ، أوصي بشدة باستخدام الماكينات عالية الجودة ، لقد بدأت باستخدام الماكينات MG995 ، 20 منها ، 11 منها إما محترقة ، أو فقدت القدرة على المركز ، أو ببساطة توقفت عن العمل.

www.youtube.com/embed/ejzGMVskKec

الخطوة 1: المعدات

1. 20 × DS3218 الماكينات

2. 1x طقم قاعدة هيكسابود

3. 1x أردوينو ميجا R3

4. 1x Arduino Mega Sensor Shield v2.0

5. 1 × 2 فتحة 18650 حامل بطارية

6. 2 × اثنين من قطب مفتاح الطاقة

7. مصباح ليد أخضر ومقاوم 220 كيلو أوم

8. حزم بطارية 2 × 6 فولت 2800 مللي أمبير مع تثبيت فيلكرو

9. 2 × 18650 × 3400 مللي أمبير

10. 1x HC-SR04 وحدة سونار

11. 1x BT12 وحدة بلوتوث

12. 1 × Arduino V3 NodeMcu Lua WIFI ESP8266 12E IOT مجلس التنمية

13. 1 × درع كاميرا Arducam Mini Module مع عدسة OV2640 2 ميجابكسل

14. 1 × حلقة إضاءة Pixie Neon 16 LCD

15. شاشة عرض LCD مقاس 1 × 16 × 2 مع محول IIC المرفق.

16. 1 × 5 فولت قابس طاقة لاردوينو ميجا

17. 1 × 5 فولت مايكرو USB التوصيل لوحدة NodeMcu.

18. 1 × وحدة تحويل تيار مستمر إلى تيار مستمر باك

19. 1 × 70 مم × 120 مم × 39 مم مربع من البلاستيك الأسود (الجسم)

20. 1 × 70 مم × 50 مم × 70 مم صندوق بلاستيك أسود (الرأس)

21. 4 × 40 مم من نحاس الحامل M3 بالإضافة إلى 4 دعامات مسند مطاطية

22. العديد من كابلات التوصيل من الذكور إلى الذكور ، واللحام ، ومسامير ومسامير M3 ، والصمغ الساخن

حركة الساقين باستخدام منطق مفصل. حركة الكاميرا من خلال اثنين من الماكينات المستقلة التي تتخلى عن الحركة ، والأسفل ، واليسار ، واليمين ، والمركزية. يتم التحكم في الكاميرا عن طريق اتصال WIFI ، ويتم عرضها على عرض WebView في تطبيق Android.

الخطوة 2: SERVOS

لكل منها 180 درجة كحد أقصى

الحد الأدنى للحركة 0 درجة.

تم تحديد كل مؤازر مع تركيبة من ثلاثة أرقام ، LegCFT ؛ حيث C هو الجسم (COXA) ، F هو الفخذ (FEMUR) ، و T هو الكوع (TIBIA) ، لذلك 410 يشير إلى الساق الرابعة و Tibia servo ، بالمثل 411 تشير إلى الساق الرابعة و Tibia servo. سيكون تسلسل الترقيم من 100 إلى 611. كل ساق مؤازرة لها قاعدة مطاطية لتخفيف الصدمات ولتوفير قبضة أفضل.

رجل 1: 100 ، 110 ، 111 أمامي

رجل 2: 200 ، 210 ، 211 رجل 2-رجل 1

رجل 3: 300 ، 310 ، 311 رجل 4-رجل 3

الساق 4: 400 ، 410 ، 411 ، أرجل 6 ، أرجل 5

المحطة 5: 500 ، 510 ، 511 للخلف

المحطة 6: 600 ، 610 ، 611

الوضع الافتراضي لجميع أجهزة Coax Servos هو 90 درجة.

الوضع الافتراضي لـ Femur Servos هو 90 درجة ، 45 درجة هي وضع الراحة.

الوضع الافتراضي لـ Tibia Servos لجميع الأرجل هو 90 درجة ، والساقين 1 و 3 و 5 تستخدم 175 درجة كوضعية راحة والساقين 2 و 4 و 6 تستخدم 5 درجات.

الرقبة 1: 700 محددة بـ 75 إلى 105 درجة للحركة لأعلى ولأسفل

الرقبة 2: 800 محددة بـ 45 إلى 135 درجة للحركة اليمنى واليسرى

تقتصر حركة المؤازرة على ثلاثة "عمليات كتابة" قبل تضمين تأخير مدته 10 مللي ثانية ، قبل إصدار أوامر "كتابة" أخرى. هذا يساعد على تقليل الحمل على البطاريات.

الخطوة 3: الأوامر

A = Stop - قف في الوضع الافتراضي.

B = إلى الأمام - المشي إلى الأمام

C = عكس - المشي للخلف

D = right - turn_right

E = يسار - turn_left

F = الحركة الجانبية اليسرى - crab_left

G = الحركة الجانبية اليمنى - crab_right

H = Rear_crouch (الأرجل 1 و 2 كحد أقصى ، 3 و 4 أرجل في الوضع المحايد ، الأرجل 5 و 6 في الوضع الأدنى)

I = Front_crouch (الأرجل 1 و 2 في الموضع الأدنى ، 3 و 4 أرجل في الوضع المحايد ، الأرجل 5 و 6 في أقصى وضع)

J = مغلف بالكاميرا - المركز (العنق 1 والرقبة 2 في الوضع الأوسط ، الوضع الافتراضي)

K = الكاميرا اليسرى - pan_left (الرقبة 1 ، الوضع الأوسط ، الحد الأدنى لموضع الرقبة 2 معزز)

L = يمين الكاميرا - عموم اليمين (الرقبة 1 ، منتصف الموضع ، أقصى موضع للرقبة 2 معزز)

M = الكاميرا لأعلى - pan_up (الموضع 1 الأقصى للرقبة ، موضع منتصف الرقبة 2 المؤازر)

N = الكاميرا لأسفل - pan_down (الموضع الأدنى للرقبة 1 ، موضع منتصف الرقبة 2 معزز)

O = الراحة (Hexapod) تجلس على الدعامات.

P = الوقوف - يقف Hexapod في الوضع الافتراضي.

س = الأنوار

R = الضوء الأخضر على حلقة Pixie Neon light.

S = الضوء الأحمر على حلقة Pixie Neon light.

T = الضوء الأزرق على حلقة Pixie Neon light.

U = الضوء الأبيض على حلقة Pixie Neon light.

V = تلويح الأرجل الأمامية.

W = بوق الصوت.

X = مسح الرأس من اليسار إلى اليمين.

Y = تشغيل اللحن.

الخطوة 4: الحركة

يكون موضع مضاعفات Coax طوليًا لمحور الجسم ، لذا فإن الأمام المستقيم يساوي 0 درجة وخلفه مباشرة 180 درجة. ومع ذلك ، فإن هذا Coax وجميع الماكينات الأخرى ستقتصر على 45 إلى 135 درجة.

ستبدأ حركة الساق للأمام والخلف واليسار واليمين برفع الساق باستخدام أجهزة عظم الفخذ والساق ، ثم تتبعها حركة مؤازرة للجسم ، وأخيراً خفض نفس الساق مرة أخرى باستخدام أجهزة عظم الفخذ والساق.

إلى الأمام والخلف

للتحرك للأمام أو للخلف ، اعمل في أزواج ، 1 و 2 و 3 و 4 و 5 و 6. تتكون الحركة الأمامية البسيطة من الأرجل 1 و 2 تتحرك من موقعها الحالي إلى أبعد ما يمكن للأمام ، ثم الساقين 3 و 4 ، وأخيرًا تكرر 5 و 6 أرجل نفس الإجراء. ثم تنتقل جميع الماكينات المحورية الستة من هذا الموضع الأمامي الممتد إلى موضع البداية الأصلي. يتم استخدام عكس هذه العملية للتحرك للخلف. كجزء من عملية الحركة إلى الأمام ، ستتحقق وحدة الموجات فوق الصوتية HC_SR04 من وجود عوائق أمامك وإذا تم العثور على أحدها ، قم بتدوير Hexapod إما إلى اليسار أو اليمين بشكل عشوائي.

يسار و يمين

لتحريك أزواج الساق اليمنى أو اليسرى ، اعملوا معًا ولكن في اتجاهين متعاكسين. لذلك ، على سبيل المثال ، لاستدارة الساق اليمنى 1 يتحرك من الوضع الحالي للخلف إلى الوضع 135 درجة بينما تتحرك الساق 2 للأمام إلى الوضع 45 درجة. يتكرر هذا في أزواج الأرجل 3 و 4 و 5 و 6. في ذلك الوقت ، تنقل أجهزة Coax موقعها الأصلي مرة أخرى إلى موضعها الجديد في القيام بذلك بلف الجسم في اتجاه الحركة ، أي. حق. تستمر هذه العملية حتى يتم الانتهاء من التدوير المطلوب إلى اليسار. يتم استخدام عكس هذه العملية للانعطاف إلى اليسار ، لذلك تتحرك الساق 1 من موضعها الحالي إلى الأمام إلى وضع 45 درجة ، بينما تتحرك الساق 2 للخلف إلى الوضع 135 درجة.

قف واسترح

لا تستخدم هاتان العمليتان مؤازرة Coax لأي من الأرجل ، لذلك للوقوف على الساق المؤازرة ، تتحرك جميع الأرجل من موضعها الحالي إلى أقصى 45 درجة ، بينما يتم إراحة هذه الماكينات الفخذية نفسها إلى أدنى مستوياتها الموقف 175 أو 5 درجات. تنطبق نفس الحركة على أجهزة الساق التي تتحرك إلى أقصى 45 درجة للوقوف ، والحد الأدنى لها ، أي. 175 أو 5 درجات للراحة.

الجثم للأمام والربض للخلف

هنا مرة أخرى العمليات عبارة عن صور معكوسة لبعضها البعض. عند الانحناء للأمام ، تكون الأرجل 1 و 2 في أدنى موضع لها ، بينما تكون الأرجل 5 و 6 في أعلى وضع لها. في كلتا الحالتين ، تفترض الساقان 4 و 5 وضعًا محايدًا يتماشى مع مجموعات الأرجل 1 و 2 و 5 و 6. بالنسبة للربض للخلف ، تكون الأرجل 1 و 2 في أعلى وضع لها بينما تكون الأرجل 5 و 6 في أدنى وضع لها.

الخطوة 5: رأس الكاميرا / سونار

يتكون الرأس من صندوق بلاستيكي مربع 38 مم × 38 مم × 38 مم بغطاء قابل للإزالة. سيكون للصندوق / الرأس حركة رأسية وأفقية محدودة. سيتم تحقيق الحركة باستخدام اثنين من الماكينات ، أحدهما متصل بجسم الروبوت والآخر متصل بجسم الماكينة الأول وذراعه متصل بالرأس. 7.4 فولت مزود ببطاريتين 18650 ستعمل على تشغيل Arduino V3 NodeMcu Lua WIFI ESP8266 12E IOT لوحة تطوير DEVKIT ، المرفقة بدرع كاميرا Arducam Mini Module مع عدسة OV2640 2 ميجابكسل. سيسمح هذا الترتيب للروبوت باكتشاف العوائق وبث الفيديو المباشر عبر شبكة Wi-Fi الموجودة على متن الطائرة. ستتدفق السونار باستخدام HC-SR04 ومعلومات إدارة الضوء المحتملة إلى Arduino Mega.

شكري لـ Dmainmun على مقالته Arducam Instructables ، والتي كانت مفيدة للغاية في فهمي الأولي لكيفية استخدام Arducam لدفق الفيديو.

بطارية

تقرر استخدام عبوتين من البطاريات ، واحدة لمكونات الرأس ولوحة Arduino Mega ، وحزمة ثانية لتوفير الطاقة لجميع الماكينات. تتكون الحزمة الأولى من بطاريتين x18650 3400mAh تزود 7.4v. تتكون الحزمة الثانية من حزم بطارية 2 × 6 فولت 2800 مللي أمبير في الساعة متصلة بالتوازي مما يعطي إمدادًا 6.4 فولت ولكن سعة متزايدة تبلغ 5600 مللي أمبير في الساعة متصلة بالجانب السفلي من Hexapod باستخدام شرائط الفيلكرو.

الخطوة 6: حركة الساق

يمكن أن تعمل الذراعين إما في أزواج أو منفردة. يتكون كل ذراع من مفصل جسم يسمى Coax بحركة 45 إلى 135 درجة ، ومفصل فخذ يسمى عظم الفخذ ، مع حركة 45 إلى 135 درجة ، وأخيراً مفصل كوع يسمى Tibia ، أو مستجيب طرفي ، مع حركة 45 إلى 135 درجة. تمت كتابة برنامج مفصل لتوفير حركة الساقين.

أنواع حركة الساق:

بالنسبة إلى Coax ، تكون 45 درجة متجهة للخلف من الرأس ، و 90 درجة للوضع المحايد ، و 135 درجة للأمام.

بالنسبة إلى عظم الفخذ ، 45 درجة هي أعلى موضع من الأرض ، و 90 درجة هي موضع محايد ، و 135 درجة هي الموضع الأدنى من الأرض.

بالنسبة لقصبة الساق ، 45 درجة هي أبعد موضع عن الجسم ، و 90 درجة هي الوضع المحايد ، و 135 درجة هي أقرب موضع للجسم.

افترض أن جميع الماكينات في الموضع المحايد ، 90 درجة.

للأمام: الساق 1 و 2 ، رفع عظم الفخذ إلى 135 درجة ، يتحرك Coax إلى 45 درجة ، يتحرك قصبة الساق إلى 45 درجة الأبعد عن الجسم ، وعظم الفخذ ينخفض إلى 45 درجة. يتكرر هذا لأزواج الساق 3 و 4 ، وزوج الأرجل 5 و 6. تتحرك جميع الماكينات المحورية الستة من 45 درجة إلى الوراء إلى 90 درجة ، في الوضع المحايد ، تتحرك جميع أجهزة عظم الفخذ الستة من 45 درجة إلى 90 درجة ، في الوضع المحايد. أخيرًا ، تتحرك جميع أجهزة قصبة الساق لأعلى من 45 درجة إلى 90 درجة ، في وضع محايد.

الخلف: بدءًا من الساقين 5 و 6 ، ثم 3 و 4 ، وأخيراً الساقين 1 و 2 ، وإلا فإن الحركة هي نفسها بالنسبة إلى Coax و Femur و Tibia.

على اليسار: تتحرك الأرجل 1 و 3 و 5 في اتجاه عكسي ، بينما تتحرك الأرجل 2 و 4 و 6 في اتجاه أمامي. تتوافق كل من الحركة الأمامية والخلفية مع الحركة القياسية للأمام والعكس. لإكمال الدوران لجميع الماكينات المحورية الست ، حرك 45 درجة والتي تدير الجسم.

إلى اليمين: تتحرك الأرجل 2 و 4 و 6 في اتجاه عكسي ، بينما تتحرك الأرجل 1 و 3 و 5 في اتجاه أمامي. تتوافق كل من الحركة الأمامية والخلفية مع الحركة القياسية للأمام والعكس. تشبه حركة Coax ما سبق ولكن في الاتجاه العكسي.

الراحة: جميع الماكينات المحورية والفخذية في وضع محايد ، وجميع الماكينات في الظنبوب في أدنى وضع بزاوية 45 درجة ، وتربض بشكل فعال على الساقين الأمامية والوسطى والخلفية.

الانحناء الخلفي ، الوقوف في الأمام: الأرجل 1 و 2 في أعلى وضع ، والساقان 3 و 4 في الوضع المحايد ، والساقين 5 و 6 في أدنى وضع.

الوقوف في الخلف ، والانحناء للأمام: الأرجل 1 وفي أدنى وضع ، والساقين 3 و 4 في الوضع المحايد ، والساقين 5 و 6 في أعلى وضع.

السلطعون إلى اليسار: ترفع الأرجل 1 و 5 وتمتد للخارج إلى اليسار ، وفي نفس الوقت ترفع الأرجل 2 و 6 وتتقلص تحت الجسم. مع وجود جميع هذه الأرجل الأربعة على الأرض ، تعود جميع تيباس إلى وضعها المحايد. أخيرًا ، تكرر الأرجل 3 و 4 نفس العملية.

السلطعون الأيمن: ترفع الأرجل 2 و 6 وتمتد للخارج إلى اليمين ، وفي نفس الوقت ترفع الأرجل 1 و 5 وتتقلص تحت الجسم. مع وجود جميع هذه الأرجل الأربعة على الأرض ، تعود جميع تيباس إلى وضعها المحايد. أخيرًا ، تكرر الأرجل 3 و 4 نفس العملية.

حركة الرأس اليسرى: الرقبة 1 مضاعفات 45 درجة. تعود كلا الماكينات إلى 90 وضعًا محايدًا.

حركة الرأس اليمنى: الرقبة 1 مضاعفات 135 درجة

أعلى حركة الرأس: الرقبة 2 مضاعفات 45 درجة

حركة الرأس لأسفل: الرقبة 2 مضاعفات 135 درجة

حركة رأس المقلاة: يتحرك العنق 2 من 45 إلى 135 درجة

سيرفوس

بعد الاختبار الأولي ، تم استبدال الماكينات MG995 و MG996. تم استبدال جميع الماكينات العشرين بـ DS32228 معززات سعة 20 كجم والتي وفرت تمركزًا محسنًا بشكل كبير وزيادة سعة التحميل.

من المهم إجراء اختبار شامل لكل مؤازر باستخدام برنامج اختبار مناسب. لقد قمت بتعديل برنامج مثال "المسح" البسيط للاختبار تحديدًا للوضع 0 و 90 و 180 ، تم تشغيل روتين الاختبار هذا لمدة لا تقل عن 5 دقائق لكل مؤازر ثم تكرر بعد ذلك بيوم.

ملاحظة: قد لا يوفر استخدام لوحة Arduino Uno القياسية التي يتم تشغيلها بواسطة كبل USB جهدًا كافيًا لتشغيل أجهزة معينة. لقد وجدت أن 4.85 فولت المؤازرة المستلمة من Uno تسبب في سلوك غير منتظم مع الماكينات DS3218 ، مما أدى إلى زيادة هذا الجهد إلى 5.05 فولت وعلاج هذه المشكلة. لذلك ، قررت تشغيل الماكينات في 6v. في النهاية ، وجدت أن جهدًا يبلغ 6.4 فولت كان ضروريًا لأن 6 فولت تسبب في سلوك غير منتظم للمضاعفات.

الخطوة 7: البناء

أرجل

بدأت بوضع أجزاء مجموعة Hexapod. تتطلب جميع الأبواق الدائرية المؤازرة توسيع فتحة الحصير في طرفي عظم الفخذ وجميع ثقوب Coax. تم إرفاق كل قرن مؤازر مع Coax و Femur المطابقين بأربعة براغي ومسمار خامس من خلال مركز رأس المؤازرة. يتم توصيل جميع أجسام المؤازرة باستخدام أربعة براغي وصواميل. كان لقاعدة التثبيت Coax ، لكل من الأرجل الستة ، محمل متصل بأسفل التثبيت باستخدام مسمار وصامولة واحدة. تم إرفاق كل أداة تثبيت مؤازرة Coax ، باستخدام أربعة مسامير وصواميل ، بتركيب جهاز Femur المؤازر مع تدوير هذا التثبيت بمقدار 90 درجة. تم ربط رأس عظم الفخذ بنهاية ذراع عظم الفخذ مع الطرف الآخر من عظم الفخذ متصل برأس المؤازرة الظنبوبية. تم ربط الماكينات العارضة الستة بأعلى الأرجل الستة بأربعة براغي وصواميل. تمت تغطية كل مؤثر في نهاية الساق بحذاء مطاطي ناعم لتوفير قبضة إضافية. لقد وجد أن قرن المؤازرة المزود كان كبيرًا جدًا بحيث لا يمكن تثبيته في وصلات Coax و Femur و Tibia لذلك تم تكبير جميع الثقوب المركزية إلى 9 مم. شكري لـ "Toglefritz" على تعليماته Capers II فيما يتعلق بعناصر البناء لمجموعة Hexapod. ومع ذلك ، فقد انحرفت عن البناء في منطقة واحدة وهي ربط أبواق المؤازرة بكلا طرفي عظم الفخذ. قررت توسيع الفتحة المركزية لعظم الفخذ للسماح لمركز قرن المؤازرة بالمرور من خلاله ، مما يمنح قرن المؤازرة قوة إضافية حيث كان أقرب إلى المؤازرة وقد شهد هذان المفصلان أقصى عزم دوران. تم إرفاق كل قرن مؤازر بـ Femur باستخدام مسامير ملولبة ذاتية التنصت M2.2 ، تتم إزالة نهايات هذه المسامير ووضعها بشكل مسطح. تم تطبيق قفل محكم على جميع مسامير M3.

هيئة

يتكون الجسم من لوحين لكل منهما ستة ثقوب ، يستخدم كل ثقب لربط قرن مؤازر Coax. تم توصيل بطاريتين 6V 2800mAh بالجانب السفلي من اللوحة السفلية باستخدام Velcro. تم إرفاق أربعة حوامل M3 تمتد إلى ما بعد الجزء السفلي من حامل البطارية ، كل منها يحتوي على صندوق مطاطي ناعم ينزلق على الجزء السفلي ، وهذا يوفر قاعدة ثابتة يمكن أن يستقر عليها Hexapod. يحتوي الجزء العلوي من اللوحة السفلية على Arduino Mega ودرع المستشعر المرفق به باستخدام أربعة حوامل 5 مم. في الجزء العلوي من اللوحة السفلية ، تم إرفاق 4 × M3 بارتفاع 6 سم ، وهي تحيط بـ Arduino Mega وتوفر الدعم للوحة العلوية. تحتوي اللوحة العلوية على صندوق مقاس 120 مم × 70 مم × 30 مم متصل به ، وسوف يضم هذا أول الماكينات العنقودية وشاشة LCD. تم توصيل حامل بطارية 2 × 18650 ، 2 × 18650 بالجانب السفلي من اللوحة العلوية في الجزء الخلفي من لوحة Arduino Mega التي تواجه مقدمة Hexapod.

تحتوي اللوحة العلوية على ستة أبواق مؤازرة مرفقة بأربعة مسامير M2.2. في الجزء العلوي من اللوحة ، تم تركيب صندوق 70 مم × 120 مم × 30 مم حيث يتم تثبيت حامل بطارية 2 فتحة 18650 ، ومفتاحان للقطب ، ومؤشر LED أخضر ، وشاشة IC2 16 × 2 LCD. بالإضافة إلى ذلك ، يتم أيضًا تثبيت المؤازرة الأولى للرقبة ، ويمر كبل بيانات مؤازر الرقبة الثاني من خلال فتحة لتغذية وحدة المؤازرة الثانية ووحدة Arduino V3 NodeMcu. يمر كابل بيانات آخر عبر الصندوق العلوي ويغذي وحدة الموجات فوق الصوتية HC-SR04 ، الموجودة مرة أخرى في الرأس. يتم أيضًا تمرير كابل بيانات وكابل طاقة ثانٍ إلى الرأس لتشغيل حلقة الصمام الثنائي البيكسي.

يتم تغذية كبلي البيانات المؤازرتين وكابل البيانات HC-SR04 من خلال اللوحة العلوية بينما يتم توصيل وحدة Bluetooth بالجانب السفلي من اللوحة باستخدام لوحة شكل نيون وغراء ساخن. يجب أن تكون إدارة الكابلات لكابلات البيانات المؤازرة الـ 18 المتبقية في مكانها قبل أي محاولة لإصلاح اللوحة العلوية باللوحة السفلية باستخدام مسامير 4 x M3 التي تتناسب مع حوامل 4 x M3 التي تم توصيلها باللوحة السفلية. كجزء من عملية إرفاق اللوحة السفلية العلوية ، يجب أيضًا وضع جميع الماكينات المحورية الستة في موضعها الصحيح مع تركيب المحمل في فتحة اللوحة السفلية وتركيب رأس المؤازرة في بوق اللوحة العلوية. بمجرد تركيبها ، يتم تأمين الجزء العلوي من الماكينات المحورية الستة ب 6 براغي M3. نظرًا لموضع أبواق المؤازرة لأجهزة Coax الستة ، يجب تقليل ارتفاع 4 x M3 بمقدار 2 مم ، بحيث تكون محامل المؤازرة Coax مثبتة بشكل صحيح في اللوحة السفلية.

رئيس

يتكون الرأس من وحدتين مؤازرتين 90 درجة لبعضهما البعض ، أحدهما موجود في الصندوق المرفق باللوحة العلوية ، والثاني متصل بالأول عبر قرن المؤازرة باستخدام مقطع على شكل حرف U من الصفيحة النحاسية. يتم توصيل قرن المؤازرة الثاني بقوس نحاسي على شكل حرف L والذي يتم إرفاقه بصندوق 70 مم × 70 مم × 50 مم مع اثنين من البراغي والصواميل. يشكل الصندوق الرأس ، حيث يتم تثبيت كاميرا Ardcam بداخله ، ووحدة الموجات فوق الصوتية HC-SR04 ، ووحدة Arduino V3 NodeMcu ، ومصباح الطاقة. تنقل كل من وحدة الموجات فوق الصوتية وتستقبل رؤوس المستشعرات من خلال مقدمة الصندوق كما تفعل عدسة الكاميرا. يحيط بالعدسة خارج الصندوق حلقة 16 LCD Nero pixie. يُرى مؤشر LED للطاقة NodeMcu عبر ثقب في اللوحة الخلفية للرأس ، وكابل الطاقة ، وكابل البيانات لوحدة الموجات فوق الصوتية ، وكابلات طاقة بيانات نيون Pixie تدخل عبر فتحة بين اللوحة الخلفية ولوحة الرأس.

الكترونيات

تُظهر مخططات فريتزينج التالية الأجهزة الإلكترونية للجسم والرأس. لا يتم عرض خطوط VCC و GRD لـ 20 مؤازرة للمساعدة في وضوح الرسم التخطيطي. تتحكم وحدة Bluetooth ، عبر تطبيق Android. ، في حركة Hexapod بما في ذلك أجهزة العنق. تتحكم وحدة Arduino NodeMcu القائمة على WIFI في وحدة كاميرا Arducam. يتم توصيل جميع الماكينات بدرع مستشعر Arduino عبر كتلة واحدة تحتوي على خطوط VCC و GRD والإشارة. تُستخدم كبلات التوصيل القياسية DuPont مقاس 20 سم لتوصيل Bluetooth BT12 و HC-SR04 و IC2 LCD.

معايرة الساق

هذه واحدة من أصعب مجالات التحضير قبل العمل على حركة Hexapod. الفكرة الأولية هي ضبط جميع الأرجل على ما يلي ، أجهزة اقناع 90 درجة ، ومضاعفات عظم الفخذ إلى 90 درجة ، ومضاعفات قصبة الساق مضبوطة على 90 درجة مع ضبط وضع الساق المادية على 105 درجة للأرجل 2 و 4 و 6 و 75 درجة للأرجل 1 و 3 و 5. تم وضع Hexapod على سطح مستوٍ يرتكز على الدعامات الأربعة أسفل مبيت البطارية. إنها الساقين حيث يتم وضعهما على مسافة متساوية بين كل رجل وعلى مسافة متساوية من الجسم. تم وضع علامة على كل هذه المواقف على سطح المستوى. أثناء بناء الساقين ، تم العثور على النقطة الوسطى لكل مؤازر ، يجب أن يكون هذا هو الموضع المؤازر 90 درجة. يتم استخدام هذا الوضع الافتراضي 90 درجة مع جميع الماكينات.

تتوازى الماكينات المحورية 2 و 5 الوجوه الداخلية مع بعضها البعض ، وهذا ينطبق على الماكينات 1 و 6 و 3 و 4. يتم تثبيت جميع الماكينات الفخذية والمحورية معًا عند 90 درجة لبعضها البعض أثناء مرحلة البناء. جميع أجهزة عظم الفخذ لها ذراع عظم الفخذ متصل بها بزاوية 90 درجة. جميع الماكينات الظنبوبية متصلة بالظنبوب بزاوية 90 درجة. 2 و 4 و 6 من الماكينات الظنبوبية متصلة بذراع عظم الفخذ عند 105 درجة ، في حين أن الماكينات الظنبوبية 1 و 3 و 5 متصلة بذراع عظم الفخذ عند 75 درجة.

من المهم ملاحظة أنه أثناء الاختبار ، يجب مراقبة جميع الماكينات من أجل درجة الحرارة ، وتعني المؤازرة الساخنة أن المؤازرة تعمل بجد وقد تفشل ، وستكون معظم الماكينات دافئة عند اللمس.

المعايرة الأولية هي نقل Hexapod من وضع الراحة الخاص به ، بعد تشغيله ، إلى وضع الوقوف الذي يكون ثابتًا ومستقرًا ومستويًا والأهم من ذلك أنه لا توجد أي من الماكينات أكثر من التسخين. من أجل الحفاظ على وضع ثابت ، من الضروري الكتابة إلى كل مؤازر بتأخير أقل من 20 مللي ثانية ، تم استخدام 10 مللي ثانية. يمكن لجميع الماكينات التحرك فقط من 0 إلى 180 درجة ومن 180 درجة إلى 0 ، لذلك بالنسبة لجميع أجهزة عظم الفخذ 0 و 180 درجة تكون رأسية و 90 درجة أفقية.

قبل إرفاق كل مؤازرة ، تم إرسال كتابة تهيئة إلى كل من الماكينات المحددة مسبقًا مما يمنحها زاوية الراحة الحالية ، أي. الموضع الحالي الذي تكون فيه المؤازرة أثناء الراحة. كانت هذه 90 درجة لجميع الماكينات المحورية ، و 55 درجة لمضاعفات عظم الفخذ والساق 1 و 3 و 5 ، و 125 درجة لأجهزة عظم الفخذ والساق 2 و 4 و 6.

من المهم ملاحظة أنه يجب دائمًا شحن البطاريات بالكامل في بداية جلسة المعايرة.

يبدأ Hexapod دائمًا من وضع الراحة ، حيث يتم دعم الجسم بالكامل بأربعة أقدام. من هذا الموضع ، يتم تدوير جميع أجهزة عظم الفخذ والساق من وضعيات البداية حتى وضع الوقوف ، وعند هذه النقطة تكون جميع الماكينات عند 90 درجة. لإكمال وضع الوقوف ، يتم إصدار أمر "الوقوف" هذا الأمر يتطلب رفع جميع الأرجل ووضعها مرة أخرى في مجموعتين من ثلاث حركات للأرجل ، والساقين 1 و 5 و 4 و 2 و 6 و 3.

الخطوة 8: البرنامج

يتكون البرنامج من ثلاثة أجزاء ، الجزء الأول هو كود Arduino الذي يعمل على Arduino Mega ، والجزء الثاني هو كود Arduino الذي يعمل على وحدة NodeMcu في الرأس. يتم الاتصال عبر وحدة Bluetooth BT12 التي تتلقى أوامر من جهاز Android اللوحي ، وبالتحديد Samsung Tab 2 ، الذي يقوم بتشغيل تطبيق مخصص مبني على Android Studio. هذا هو التطبيق الذي يرسل الأوامر إلى Hexapod. يتلقى نفس التطبيق أيضًا تغذية فيديو مباشرة من وحدة NodeMcu عبر WIFI المدمج.

كود ANDROID

يوفر رمز Android المخصص ، الذي تم تطويره باستخدام Android Studio ، النظام الأساسي الذي يتم تشغيل تطبيق الشاشتين عليه. يحتوي التطبيق على شاشتين ، تسمح الشاشة الرئيسية للمستخدم بإصدار أوامر إلى Hexapod وعرض تغذية الفيديو القادمة من رأس hexapod. تسمح الشاشة الثانية ، التي يتم الوصول إليها عبر زر WIFI ، للمستخدم بالاتصال أولاً بـ hexapod Bluetooth وثانيًا نقطة WIFI الساخنة التي يتم إنشاؤها بواسطة بطاقة NodeMCU Arduino في رأس hexapod. يرسل التطبيق أوامر بحرف واحد ، عبر 9600 Baud ، من الجهاز اللوحي عبر البلوتوث المدمج إلى BT12 Bluetooth المرفق بسداسي الأرجل.

كود أردوينو

بدأ تطوير الكود بتطوير برنامج اختبار تم تصميمه لاختبار الوظائف الأساسية لـ Hexapod ، وهي الرأس والجسم. نظرًا لأن الرأس وعمله منفصلان تمامًا عن الجسم ، فقد تم اختبار تطوير برمجياته بالتوازي مع رمز وظيفة الجسم. استند رمز تشغيل الرأس إلى حد كبير على تطور سابق مع تضمين حركة المؤازرة. تضمن الرمز تشغيل شاشة LCD مقاس 16 × 2 ووحدة الموجات فوق الصوتية HC-SR04 وحلقة إضاءة 16 LED. مطلوب مزيد من تطوير الكود لتوفير وصول WIFI إلى تغذية الفيديو الحية من الرأس.

تم تطوير رمز وظيفة الجسم في البداية لتوفير مرفق معزز أولي وموضع أولي أثناء الراحة. من هذا الموقف تمت برمجة Hexapod ليقف ببساطة. ثم تابع التطوير بحركات إضافية لـ Hexapod والجمع بين أقسام رمز الرأس والجسم مع الاتصالات التسلسلية مع تطبيق Android.

يسمح كود الاختبار المؤازر بتطوير حركات الساق والجسم ، وهي:

1. InitLeg - يسمح بوضعية راحة الساق ، وضعية الوقوف للساق ، ووضع الساق الأولي للسرطان للمشي الأيمن أو الأيسر ، ووضع الساق الأولي للمشي للأمام أو للخلف.

2. التلويح - يسمح للأرجل الأمامية بالتلويح ، أربع مرات ، قبل العودة إلى وضع الوقوف.

3. TurnLeg- يسمح Hexapod بالاستدارة إلى اليسار أو اليمين.

4. MoveLeg- يسمح لـ Hexapod بالمشي للأمام أو للخلف.

5. CrouchLeg- يسمح لـ Hexapod إما بالانحناء للأمام لأسفل على أرجله الأمامية أو للخلف على أرجله الخلفية.

تعتمد حركة الساق على عمل أزواج من الأرجل معًا ، لذا تعمل الأرجل 1 و 2 و 3 و 4 و 5 و 6 كأزواج. تتكون الحركة من إجراءين أساسيين ، الوصول والسحب للأمام ، والدفع للخلف. من أجل المشي للخلف ، يتم عكس هاتين الحركتين ، على سبيل المثال المشي للأمام ، يتم سحب الساقين 1 و 2 ، بينما يتم دفع الساقين 5 و 6 ، وتوفر الأرجل 3 و 4 الاستقرار. المشي السلطعون هو مجرد نفس هذه الإجراءات ولكن يتم ضبطه على 90 درجة للجسم ، وفي هذه الحالة تتحرك الأرجل 3 و 4 أيضًا بنفس طريقة الأرجل الأخرى. أثناء المشي ، تتحرك أزواج الساق بالتناوب ، بينما تعمل أرجل السلطعون 1 و 5 كزوج بينما تعمل الساق 3 على خطوات بديلة إلى الساقين 1 و 5.

يتبع الوصف الوظيفي للحركة لكل وظيفة من وظائف الحركة الرئيسية التي تتكون كل منها من عناصر الحركة مجتمعة والعمل في تسلسل محدد.

الراحة: بدءًا من وضع الوقوف ، تتحرك جميع أجهزة عظم الفخذ لأعلى لخفض الجسم على الدعامات الأربعة. في نفس الوقت ، تتحرك جميع أجهزة الساق إلى الداخل.

الوقوف: بدءًا من وضع الراحة ، تتحرك جميع أجهزة عظم الساق للخارج ، عندما يكتمل ذلك ، تتحرك جميع أجهزة عظم الفخذ إلى وضع 90 درجة ، وفي النهاية تتحرك جميع أجهزة عظم الساق إلى وضع 90 درجة في نفس الوقت.

استدارة لليسار: تتحرك الأرجل 1 و 3 و 5 للخلف بعيدًا عن الرأس بمقدار 45 درجة ، وفي نفس الوقت تتحرك الأرجل 2 و 4 و 6 للأمام نحو الرأس. بمجرد اكتمال انتقال جميع الماكينات المحورية من موضعها الحالي إلى الوضع القياسي 90 درجة ، ستكون هذه الحركة عكس اتجاه عقارب الساعة للجسم.

استدارة لليمين: تتحرك الأرجل 1 و 3 و 5 للأمام نحو الرأس بمقدار 45 درجة ، وفي نفس الوقت تتحرك الأرجل 2 و 4 و 6 للخلف بعيدًا عن الرأس. بمجرد اكتمال انتقال جميع الماكينات المحورية من موضعها الحالي إلى الوضع القياسي 90 درجة ، ستكون هذه الحركة في اتجاه عقارب الساعة إلى الجسم.

الصدم إلى الأمام: الساقان 1 و 2 سفليتان باستخدام عظام الفخذ والساق ، بينما يتم رفع الساقين 5 و 6 باستخدام أجهزة عظم الفخذ والساق ، وتظل الأرجل 3 و 4 في الوضع القياسي.

CROUCH BACKWARD: يتم رفع الساقين 1 و 2 باستخدام أجهزة عظم الفخذ والساق ، بينما يتم خفض الساقين 5 و 6 باستخدام أجهزة عظم الفخذ والساق ، وتظل الأرجل 3 و 4 في الوضع القياسي.

التلويح: يستخدم هذا الروتين الساقين 1 و 2 فقط. تتحرك الماكينات المحورية في قوس بزاوية 50 درجة ، بينما تتحرك عظمتي عظم الفخذ والساق أيضًا في قوس بزاوية 50 درجة. تتحرك الأرجل 3 و 4 للأمام نحو الرأس بمقدار 20 درجة ، وهذا يوفر منصة أكثر ثباتًا.

المشي إلى الأمام: يجب أن تعمل الأرجل 1 و 6 و 2 و 5 و 3 و 4 معًا. لذلك بينما تقوم الساق 1 بسحب الجسم ، يجب أن تدفع الساق 6 الجسم ، بمجرد اكتمال هذا الإجراء ، يجب أن تؤدي الساقان 2 و 5 نفس الإجراء ، بينما تحدث كل دورة من دورات الحركة هذه ، يجب أن تؤدي كل من دورات الحركة 3 و 4 المضي قدما في الروتين.

سمحت وظائف وحدة ساق الاختبار الأولية بتصميم كل من حركات الأرجل الثلاثة. مطلوب ثلاث حركات للساق لأن الأرجل المقابلة تؤدي ببساطة الحركات العكسية. تم تطوير واختبار ونسخ وحدة مجمعة جديدة للساق 1 و 3 و 6 للوحدة الثانية للساق 2 و 4 و 5. تم اختبار حركات الساق السداسية الأرجل من خلال وضع سداسي الأرجل على كتلة مرتفعة بحيث تسمح للساقين بالحركة الكاملة دون لمس الأرض. تم أخذ القياسات أثناء تحرك الأرجل ووجد أن جميع الأرجل تتحرك أفقيًا مسافة 80 مم بينما بقيت في نفس الوقت 10 مم عن الأرض عند أدنى نقطة لها أثناء الحركة. هذا يعني أن Hexapod سوف يتأرجح ببساطة من جانب إلى آخر أثناء الحركة وأن جميع الأرجل سيكون لها قوة شد متساوية أثناء الحركة.

المشي العكسي:

يمشي الكراب إلى اليسار: تبدأ الحركة الأولية بالأرجل 1 و 2 و 5 و 6 كلها تدور 45 درجة في اتجاه الحركة. هذا يجعل جميع الأرجل متماشية مع اتجاه الحركة ، والساقان 3 و 4 في الاتجاه الصحيح بالفعل. يبدأ عظم الفخذ والساق لكل ساق في الوضع الافتراضي 90 درجة. تتكون هذه المشية من مجموعتين من ثلاث أرجل تعمل على خطوات بديلة ، والأرجل 1 و 5 و 4 ، والساقين 3 و 2 و 6. تعمل كل مجموعة من ثلاثة أرجل عن طريق السحب بالأرجل الأمامية ، أي 1 و 5 والدفع باستخدام الساق 4 ، يتم عكس هذه الحركة بعد ذلك بحيث تسحب الساق 3 بينما تدفع الأرجل 2 و 6 ، ولا تقوم أي من أجهزة Coax بأي عمل أثناء هذه الحركة. كل مجموعة من ثلاثة أرجل ترفع مجموعة الأرجل الأخرى الثابتة أثناء تحرك المجموعة الأولى.

كراب يمشي يمينًا:

ملاحظة: سوف يستدير الرأس في اتجاه مشي السلطعون إما يسارًا أو يمينًا. وهذا يسمح باستخدام الكشف فوق الصوتي HC-SR04 أثناء المشي.

إعداد الساق: لكي يقف Hexapod على نفس المستوى ، من الضروري أن تقف جميع الأرجل بنفس الارتفاع. بوضع Hexapod على كتل ثم استخدام إجراءات الحامل والراحة ، كان من الممكن قياس المسافة من الأرض لكل مستجيب طرفي. لقد أضفت أحذية مطاطية إلى كل مستجيب نهائي لإضافة قبضة أولاً ولكن أيضًا للسماح بقدر صغير من التعديل على طول الساق ، بهدف 5 مم أو أقل بين جميع الأرجل. كان ضبط كل مؤازر على 90 درجة أمرًا سهلاً ، ولكن ربط كل بوق مؤازر بكلا طرفي عظم الفخذ يمكن أن يتسبب في حدوث مشكلات نظرًا لوجود اختلافات صغيرة جدًا في زوايا دوران الأبواق الداخلية في العمود الفقري مما يؤدي إلى اختلاف ارتفاعات الساق بمقدار 20 مم. أدى تغيير المسامير إلى ثقوب تثبيت مختلفة في أبواق المؤازرة إلى تصحيح هذا الاختلاف في الارتفاع بمقدار 20 مم. كنت مصممًا على حل هذه المشكلة باستخدام هذه الطريقة بدلاً من الاضطرار إلى تعويض هذه الاختلافات في الارتفاع باستخدام البرنامج.