Hexapod DIY: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

في هذا الدليل ، سأقدم لك دليلًا تفصيليًا لإنشاء بلوتوث Hexapod يتم التحكم فيه عن بُعد.

أولاً ، هذا هو سداسي الأرجل كبير ، ولتحريكه ستحتاج إلى 12 محركًا مؤازرًا قويًا (MG995) وللتعامل مع هذه الكمية من إشارات PWM (للتحكم في كل محرك) أسهل طريقة للقيام بذلك هي استخدام Arduino Mega 2560 وتجدر الإشارة إلى أنه تم استخدام بعض المعدات الإضافية مثل الطابعات ثلاثية الأبعاد وآلة القطع WaterFlow. ستجد الآن جميع المواد المستخدمة والخطوات التي ستحتاجها لبناء أحد هذه الروبوتات.

الخطوة 1: ما سوف تحتاجه

ادوات

لحام الحديد ، آلة الطباعة ثلاثية الأبعاد ، آلة قطع المياه النفاثة.

مادة

• خيوط الطباعة ثلاثية الأبعاد لجيش التحرير الشعبى الصينى
• السيليكون
• بيداسر الصلب
• مسامير M3X20
• مسامير M3X10
• المكسرات M3
• غسالات M3
• محامل 623ZZ
• برامج CAD

عناصر

• (12) محركات مؤازرة MG995
• (2) بطاريات 9V
• (1) بطارية 6 فولت ، 7 أمبير
• كاميرا GoPro
• اردوينو ميجا
• اردوينو نانو
• (2) عصا التحكم
• (2) وحدة بلوتوث HC-05
• (1) مقياس جهد 10 كيلو

الخطوة 2: الميكانيكا وتصميم الأجزاء التي ستحتاجها

تصميم ميكانيكي

يبدأ التصميم الميكانيكي من عدد المحركات المؤازرة التي سيتم استخدامها لكل ساق. في هذا المشروع ، تقرر استخدام مؤازرتين لكل ساق ، مما يمنحها عددًا أكبر من درجات الحرية ويجعل طبيعتها الطبيعية رائعة. من الواضح أن نذكر أنه في أي نوع من الآليات أو الآلات أو الروبوتات ، كلما زادت درجات الحرية لديك ، زادت طبيعية حركاتك وأفعالك. ضمن خطة هذا المشروع والمتطلبات والقيود ، هناك 12 مشغلًا لاستخدامها ، 2 لكل ساق. كما ذكرنا ، ستكون المحركات المؤازرة هي المكونات الرئيسية للأرجل ، دعنا نقول إنها تلك النقاط التي تمثل مفاصل الروبوت. من خلالها يتم تشغيل حركات مختلفة للآلة والتي ، معًا ، ستحاكي الحركة التي تجعلها تمشي. بناءً على أبعاد المحركات المؤازرة المذكورة سابقًا ، تم تصميم الغلاف الذي تم تركيب هذا النوع من المشغل فيه. توفر أبعاد هذا النموذج نقاطًا مرجعية لتصميم نظام تثبيت ، للعناصر الداعمة والموصلات لما سيشكل الساق ككل. يتم وضع أحد محركات المؤازرة عموديًا والآخر أفقيًا ، ويرجع ذلك أساسًا إلى الاتجاه الذي يدور فيه عمود الدوران وينشط العنصر الذي يتم تثبيته به وبالتالي تطوير الحركة في x أو y ، وهو أمر ضروري لسير سداسي الأرجل. عند النظر إلى الأشكال والصور ، يمكنك رؤية النقاط التي تم تجميعها فيها إلى القاعدة الرئيسية ، وهي لوحات الروبوت. إذا ألقيت نظرة على المحرك المؤازر في وضع رأسي ، فسترى أنه بين كلا الصفيحتين. يتم شد أحدهما في الجزء العلوي والآخر في الجزء السفلي. من هناك ، ستعمل الموصلات والقضبان على تسهيل دعم المحرك المؤازر الثاني في وضع أفقي ، حيث تعمل 4 أنواع مختلفة من الموصلات كجزء من الساق. تسمح هذه بالحركة الميكانيكية التي تحاكي وتنشط رفع وتحريك هذا العنصر ؛ والذي يتضمن هذين الشريطين اللذين يحملان أكبر مكون للساق ، حيث يستقر عليهما ويتركان تقريبًا وزن الروبوت بالكامل.

كما ذكرنا من قبل ، هناك قيود تحدد تصميمك. يمكن أن تكون أنواعًا مختلفة سواء كانت ميكانيكية أو اقتصادية أو أي مورد أساسي آخر لتشغيل جهازك. هذه العناصر الميكانيكية ؛ في هذه الحالة ، حددت المحركات المؤازرة أبعاد الروبوت. هذا هو السبب في أن التصميم المقترح في هذا الدليل له مثل هذه الأبعاد ، نظرًا لأنها تبدأ بشكل أساسي من المشغلات ووحدة التحكم المحددة ، والتي تمت إضافة بطارية كبيرة إليها لاحقًا.

من المهم أن نقول إن التصميم الميكانيكي لم يتم تعريفه ليتم تكراره كما هو مقترح. يمكن أيضًا تحسين ذلك من خلال محاكاة الإجهاد والتعب للعناصر الرئيسية و / أو القضبان و / أو الموصلات. مع الأخذ في الاعتبار طريقة التصنيع المختارة ، التصنيع الإضافي ، يمكنك تحقيق أقصى استفادة من تصميم ومحاكاة وطباعة المادة الصلبة التي تناسب أحمالك وتطبيقك. ضع في اعتبارك دائمًا العناصر الأساسية للدعم والمثبتات والمحامل لما تحتاجه. هذا حسب الدور الذي يلعبونه في الآلية. لذلك يجب أن تفكر في مواصفات هذه العناصر بحيث يكون لها المكان المناسب بالتزامن مع القطع الأخرى للساق.

الخطوة الثالثة: تصميم الإلكترونيات

2 ثنائي الفينيل متعدد الكلور حيث تم تصميمه للروبوت.

1 هي اللوحة الرئيسية التي سيتم تركيبها في الروبوت والثانية للإلكترونيات الموجودة في جهاز التحكم عن بُعد. تم تصميم PCB باستخدام برنامج Fritzing ثم تم تشكيله باستخدام جهاز التوجيه CNC لنقش PCB.

يشتمل PCB الرئيسي على Arduino Mega بالإضافة إلى وحدة البلوتوث ، كما أن جميع الماكينات متصلة أيضًا وتستخدم سطرين من الطاقة يأتيان مباشرة من البطارية إلى محطتي لولبية.

تحتوي وحدة التحكم عن بعد PCB على المزيد من المكونات ولكنها أكثر إحكاما ، بدءًا من تركيب Arduino Nano ، حيث يتم توصيل ذراعي التحكم للتحكم في اتجاه وحركات Hexapod ، زر ضغط واحد بمقاومه المناسب 220 أوم ، مقياس الجهد لضبط ارتفاع الروبوت ووحدة البلوتوث الخاصة به HC05. يتم تشغيل كل اللوحة باستخدام بطارية 9 فولت ويتم تشغيل العناصر الموجودة عليها باستخدام إخراج 5 فولت من لوحة Arduino.

بعد التصميم ، يمكن تصنيع PCB باستخدام أداة التصنيع CNC PCB الخاصة ومن ثم يمكنك المتابعة لتثبيت جميع المكونات في الألواح.

الخطوة 4: الخطوة 4: التجميع

بعد توفر جميع الأجزاء المطبوعة والبراغي والمحامل بالإضافة إلى الأدوات اللازمة لتجميع الروبوت ، يمكنك البدء بتجميع الأجزاء المقابلة ، مع الأخذ في الاعتبار أن قواعد الماكينات العمودية يتم تجميعها باستخدام لوحة علوية وأخرى سفلية ، 6 من هذه القطع بداخلها محرك مؤازر. الآن تم ربط أداة التوصيل بعمود المحرك المؤازر وبهذا يتم توصيل القطعة: "JuntaServos" التي سيكون لها في نظيرتها المحمل المقابل لتسهيل الدوران بين كلا الجزأين. بعد ذلك ، سيتم توصيله بالمضاعفات الثانية ، المؤازرة الأفقية ومجموعة القضبان الخاصة بها التي ترتبط بالقطعتين الأخريين ، مما يجعل ارتباطًا مباشرًا بالطرف الفولاذي. كلاهما مثبتان بمسامير ملولبة. للإنهاء بالساق ، يتم إدخال الطرف المطبوع في PLA تحت الضغط.

يجب تكرار هذا الإجراء 6 مرات لتجميع الأرجل الستة التي تدعم وتنشط الروبوت. أخيرا؛ ضع الكاميرا على اللوحة العلوية ، واضبطها حسب رغبة المستخدم.

الخطوة 5: الخطوة 5: التشفير

في هذا القسم سيتم وصفه قليلاً عن كيفية عمل الكود. وسيتم تقسيمها إلى جزأين ، رمز جهاز التحكم عن بعد ورمز hexapod.

أول وحدة تحكم. إذا كنت تريد قراءة القيم التناظرية لمقاييس الجهد في أذرع التحكم ، فمن المستحسن تصفية هذه القيم وكافية للحصول على القيم فقط عندما تكون هذه التغييرات خارج النطاق المحدد في الكود. عندما يحدث هذا ، يتم إرسال قيمة نوع مصفوفة الأحرف باستخدام وظيفة Arduino Serial.write عبر البلوتوث للإشارة إلى أن إحدى القيم قد غيرت هذا لتتمكن من القيام بشيء ما بمجرد أن تستقبلها وحدة البلوتوث الأخرى.

الآن يمكن تقسيم كود Hexapod إلى جزأين أيضًا.

الجزء الأول هو المكان الذي يتم فيه تعيين الوظائف التي سيتم إجراؤها وفقًا للرسائل التي تتلقاها البلوتوث والجزء الآخر حيث يتم القيام بما يلزم لإنشاء الوظائف التي يؤديها hexapod ، مثل المشي للأمام والخلف والانعطاف وغيرها. الشيء الذي تريد القيام به في الكود هو تعيين المتغيرات الضرورية لتشغيل كل من اتصال البلوتوث ووظائف الماكينات وحركاتها في كل ساق.

تُستخدم الدالة Serial.readBytesUntil للحصول على مجموعة كاملة من الأحرف ، وهي 6 ، وتحتوي جميع الأوامر على 6 أحرف ، وهذا أمر مهم جدًا يجب أخذه في الاعتبار. في منتديات Arduino ، يمكنك العثور على مراجع حول كيفية تحديد المعلمات المثلى بحيث يتم تلقي الرسالة بشكل صحيح. بعد الحصول على الرسالة بأكملها ، تتم مقارنتها بوظيفة strcmp () ، ثم تُستخدم مجموعة وظائف if التي تعين قيمًا لمتغير لتعيين وظيفة hexapod في دالة التبديل.

هناك وظائف إضافية ، أحدها عند تلقي الأمر "POTVAL" يغير ارتفاع الروبوت ، وظيفة أخرى تغير الارتفاع النسبي لكل ساق ودورانه الساكن ، يتم تحقيق ذلك باستخدام عصا التحكم ، وعند الضغط على الزر في عنصر التحكم ، يتم تلقي الأمر "BOTTON" في كود hexapod ويغير سرعة حركة hexapod.

الخطوة 6: الاختبار

يظهر في الفيديو التالي كيف تطور Hexapod بمرور الوقت ولرؤية الاختبار والنتيجة النهائية.