عنكبوت من الورق المقوى (رباعي الأرجل): 13 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

مرحبا مرة أخرى ومرحبا بكم في مشروعي الجديد.

في هذا الدليل ، حاولت أن أصنع نموذجًا رباعيًا بسيطًا مصنوعًا من مواد في متناول الجميع. أعلم أنه للحصول على منتج نهائي جيد المظهر ، فأنت بحاجة إلى طابعة ثلاثية الأبعاد وربما CNC ، ولكن ليس لدى الجميع أحد هذه الأجهزة الفاخرة ، لذلك حاولت إثبات أنه باستخدام مواد بسيطة ، لا يزال بإمكانك بناء بعض الأشياء الجميلة.

لذلك كما ذكرنا من قبل سنحاول بناء رباعي الأرجل. سيتم صنع إطار الرباعي ببساطة من الكرتون المضلع الذي يشمل الإطار وعظم الفخذ والساق لكل من الأرجل الأربعة.

الخطوة 1: لماذا رباعي الأرجل وكيف يعمل؟

يجب أن أقول إن الروبوتات ممتعة ومثيرة للاهتمام. لم أقم أبدًا ببناء روبوت ذي أرجل من قبل ، لذلك اعتقدت أنه يجب أن أجربه.

قررت بناء رباعي الأرجل أولاً لأنني لم يكن لدي ما يكفي من الماكينات لسداسي الأرجل. لقد تخيلت أنه إذا كان بإمكانك بناء رباعي الأرجل ، فإن بناء سداسي الأرجل سيكون مجرد خطوة إلى الأمام. نظرًا لأن هذا هو أول مشروع لي من هذا النوع ، لم أكن أعرف بالضبط ما أتوقعه لذلك اعتقدت أن 4 أرجل ستكون أسهل من 6 لكن كما اكتشفت لاحقًا أن هذا ليس صحيحًا دائمًا.

رباعي الأرجل لديه 4 أرجل فقط حتى لا يسقط بمجرد رفع أحد الأرجل ، يجب نقل مركز ثقل الروبوت إلى داخل المثلث الذي تم إنشاؤه بين أطراف الأرجل الثلاثة الأخرى.

وصف جميل جدًا لكل هذه العملية يمكنك العثور عليه هنا:

كل ساق من الرباعي لها 3 مفاصل للتحكم في طرف الرجل في الفراغ. لذلك ستكون المفاصل:

- مضاعفات كوكسا - بين الهيكل وعظم الفخذ

- مؤازرة عظم الفخذ - التحكم في عظم الفخذ في الساق

- مؤازرة الساق - بين عظم الفخذ والساق التي تتحكم في عظمة القص

لمعرفة زاوية كل مؤازرة للموقع الضروري لطرف الساق ، سنستخدم شيئًا يسمى الحركية العكسية. يمكنك العثور على الكثير من الوثائق على الإنترنت حول هذا الموضوع ، وكيفية حساب زوايا الماكينات للموقع المختلف لطرف الساق. لكن في حالتي ، أخذت للتو كود Arduino الذي أنشأته RegisHsu (يمكنك العثور على تعليماته الرباعية المفصلة إذا أعطيته بحثًا) وقمت بتغيير أبعاد الروبوت وأرجل الروبوت لتناسب الروبوت الخاص بي وقمت أيضًا بتغيير برنامج لاستخدام جهاز التحكم عن بعد للتحكم في الروبوت وهذا كل شيء.

الخطوة 2: لماذا نستخدم الكرتون المضلع للإطار والأرجل؟

بادئ ذي بدء ، إنه منتشر على نطاق واسع ، يمكنك العثور عليه في أي مكان وإذا كنت ترغب في الشراء فهو رخيص جدًا. الكرتون المموج مادة صلبة وقوية وخفيفة الوزن تتكون من ثلاث طبقات من ورق الكرافت البني ومعظم صناديق التعبئة مصنوعة منه. لذلك من السهل جدًا العثور على بعضها.

في حالتي ، استخدمت صندوق أحذية قمت بقصه وإخراج إطاره منه. كان سمك الكرتون الذي تم توفيره من خلال الصندوق الخاص بي 2 مم ، لذا فهو رقيق جدًا. لذلك ، بالنسبة لكل جزء من الإطار ، كان علي قطع ثلاثة أجزاء متطابقة ولصقها معًا باستخدام شريط لاصق مزدوج. لذلك في الواقع ، سيتعين علينا صنع 3 إطارات ليكون في النهاية كرتونة بسمك 6 مم.

الخطوة الثالثة: الجزء المطلوب:

الأجزاء الإلكترونية المطلوبة للرباعي:

- متحكم Arduino Nano ؛

- Deek Robot Nano V03 Shield - ليس ضروريًا ، ولكنه سيجعل توصيل جميع الماكينات بلوحة Nano Board أسهل بكثير.

- 12 قطعة Tower Pro Micro Servo 9g SG90 - 4 أرجل مع 3 مفاصل لكل منها ؛

- LED - للضوء (استخدمت مستشعر لون قديم محترق)

- 1 × جهاز الإرسال والاستقبال NRF24L01

الأجزاء الإلكترونية المطلوبة لجهاز التحكم عن بعد

- متحكم Arduino Uno ؛

- 1 × جهاز الإرسال والاستقبال NRF24L01 ؛

- المقود.

- قاد؛

- مقاومات مختلفة.

- اضغط الزر؛

- بعض أسلاك التوصيل.

للإطار:

- لوح كرتون مموج

- القاطع

- مفكات براغي

- سكوتش شريطي مزدوج

- مثلثات

- مسطرة

- قلم

فلنبدأ في البناء.

الخطوة 4: ضبط الماكينات على 90 درجة

قبل البدء في بناء الإطار ، كان عليّ أن أركز جميع الماكينات على 90 درجة بحيث يكون من الأسهل وضعها لاحقًا عندما يكون الإطار جاهزًا. لذلك قمت أولاً بتوصيل Arduino Nano المخصص للرباعي إلى درع Nano ، وبعد كل الماكينات على الدرع. بعد ذلك ، كل ما عليك فعله هو تحميل الكود وسيتم توسيط جميع الماكينات في مواضع 90 درجة.

يمكن العثور على الكود في الخطوة الأخيرة من التعليمات.

الخطوة 5: بناء الإطار

كما ذكرنا من قبل ، تم بناء الإطار من الكرتون المضلع المزود من صندوق أحذية. قالب الإطار الذي يمكنك أن تجده في الصور المرفقة مع أبعاد الإطار.

أولاً ، قمت بقص جوانب صندوق الكرتون لعمل الإطار. لقد حصلت على ثلاث قطع جيدة أخذت في الاعتبار اتجاه الطبقة المموجة بحيث تحتوي قطعتان على طبقة مموجة عمودية وأخرى أفقية.

بمجرد أن يصبح الكرتون جاهزًا ، أرسم قالب الإطار على ورقة الكرتون التي تحتوي على وسط مموج عمودي. للحصول على هيكل أقوى وأكثر صلابة ، قمت بقطع ثلاث قطع من أجل لصقها معًا لمزيد من القوة ضد الانحناء. تحتوي ألواح الكرتون العلوية والسفلية على طبقة مموجة عمودية بينما تكون ألواح الكرتون المضلع عبارة عن طبقة مموجة أفقية.

قبل أن ألصق قطع الإطار الثلاثة معًا ، أعددت ذراع المحركات المؤازرة وأرسم موضع كل محرك مؤازر coxa لتحديد الموضع الصحيح في المستقبل.

الآن بعد أن عرفت مكان وضع أجهزة coxa ، قمت بلصق القطع الثلاث معًا.

الآن انتهى الإطار.

الخطوة 6: إرفاق Coxa Servos بالإطار

لإرفاق الماكينات أولاً ، قمت بفتح فتحة في الموضع المحدد بحيث يمر برغي التثبيت لذراع المؤازرة ، ويؤمن المؤازرة بالإطار.

باستخدام البراغي المقدمة من محركات المؤازرة ، قمت بتوصيل أذرع محركات مؤازرة coxa بالإطار. يتكون coxa من مؤازرتين تم لصقهما معًا بشريط مزدوج ومُقوى بشريط مطاطي في حالة. سيتم توجيه مؤازرة واحدة لأسفل مع وجود العمود في الوضع الرأسي وسيتم توصيله بالإطار ، وسيتم توجيه الآخر مع وجود العمود في وضع أفقي وسيتم توصيله بالجانب الداخلي لعظم الفخذ.

أخيرًا لتأمين مؤازرة coxa بالإطار ، يتم تثبيت برغي التثبيت.

الخطوة 7: بناء عظم الفخذ

تم استخدام نفس طريقة قطع الكرتون. سيتم إنشاء كل عظمة من ثلاث صفائح كرتونية ملتصقة معًا. سيتم وضع الطبقة الأفقية المموجة بين صفائح الكرتون ذات الطبقة المموجة العمودية.

الخطوة 8: بناء قصبة الساق

بالنسبة للظنبوب نفسه ، قمت بقطع ثلاثة قوالب لكل عظمة ، لكن هذه المرة كان اتجاه الطبقة المموجة عموديًا لإعطاء قوة طولية أفضل للظنبوب.

بمجرد قطع كل ثلاثة قوالب ، قمت بلصقها معًا مما يجعل الثقب مناسبًا لمؤازرة الظنبوب.

لقد قمت بتوصيل المؤازرة في عظمة الساق ، وتم تثبيت ذراع المؤازرة على المؤازرة باستخدام المسمار اللولبي من خلال الفتحة المصنوعة في عظم الفخذ بهذه الطريقة لربط عظم الفخذ بالظنبوب.

الخطوة 9: وضع الكل معًا

الآن بعد أن تم إنشاء جميع أجزاء الإطار والساقين ، قمت بتوصيلهم جميعًا معًا حتى بدأ التجميع يبدو وكأنه رباعي.

الخطوة العاشرة: تثبيت الإلكترونيات وضبط التوصيلات

أولاً ، يجب أن يتلاءم Arduino Nano مع Deek Robot Shield على الإطار. لهذا أخذت الدرع وقمت بضغط الإطار بأربع فتحات لتأمين Deek Robot Shield بالإطار باستخدام 4 براغي وصواميل.

الآن "الدماغ مرتبط بالجسم": د. بعد ذلك ، قمت بتوصيل جميع الماكينات بـ Deek Nano Shield.

يعد توصيل الماكينات أمرًا سهلاً للغاية نظرًا لأن الدرع يحتوي على ثلاثة دبابيس (Signal و VCC و GND) لكل دبوس Arduino Nano رقمي وتناظري ، مما يسمح بالاتصال المثالي والسهل بالمضاعفات الصغيرة. عادةً ما نحتاج إلى سائق محرك لقيادة الماكينات باستخدام Arduino لأنه غير قادر على التعامل مع الأمبيرات التي تتطلبها المحركات ، ولكن في حالتي هذا غير صالح لأن الماكينات الصغيرة 9g صغيرة بما يكفي لكي يتمكن Arduino Nano من التعامل معها.

سيتم توصيل الماكينات بالأرجل على النحو التالي:

الساق 1: (الساق اليسرى إلى الأمام)

كوكسا - اردوينو نانو ديجيتال دبوس 4

Femur - Arduino Nano Digital Pin 2

الظنبوب - Arduino Nano Digital Pin 3

الساق 2: (رجلة اليسار الخلفي)

Coxa - Arduino Nano Analog Pin A3

فيمور - اردوينو نانو دبوس A5

الظنبوب - Arduino Nano Analog Pin A4

الساق 3: (الساق اليمنى إلى الأمام)

Coxa - اردوينو نانو دبوس 10

فيمور - اردوينو نانو دبوس 8

الساق - اردوينو نانو دبوس التناظرية 9

الساق 4: (الساق اليمنى الخلفية)

Coxa - Arduino Nano Digital Pin A1

فيمور - Arduino Nano Digital Pin A0.1

الظنبوب - Arduino Nano Digital Pin A2

اتصال الصمام لتأثير الضوء

اعتقدت أنه سيكون من الجيد وضع بعض الضوء على رباعي الأرجل ، لذلك لديّ ومستشعر ألوان قديم لا يعمل بعد الآن (تمكنت من حرقه: D) لكن مصابيح LED لا تزال تعمل ، لذا فهي تعمل بأربعة مصابيح LED لوحة صغيرة وهي ساطعة للغاية قررت استخدام مستشعر الألوان لإعطاء بعض تأثير الضوء الرباعي. كما أن كونه أربعة يجعله يبدو أقرب قليلاً إلى العنكبوت.

لقد قمت بتوصيل VCC لمستشعر الألوان بـ Arduino Nano Pin D5 و GND الخاص بالمستشعر بـ GND الخاص بـ Arduino Nano. نظرًا لأن اللوحة الصغيرة بها بالفعل بعض المقاومات التي تُستخدم لمصباح LED ، فلم أكن بحاجة إلى وضع أي مقاوم آخر في سلسلة مع LED. لن يتم استخدام جميع المسامير الأخرى لأن المستشعر محترق وأنا أستخدم فقط مصابيح LED من اللوحة الصغيرة.

اتصالات لوحدة NRF24L01.

- ينتقل GND للوحدة النمطية إلى GND الخاص بـ Arduino Nano Shield

- يذهب VCC إلى دبوس Arduino Nano 3V3. احرص على عدم توصيل VCC بـ 5V من اللوح حيث تخاطر بتدمير وحدة NRF24L01

- يذهب دبوس CSN إلى Arduino Nano D7 ؛

- يذهب دبوس CE إلى Arduino Nano D6 ؛

- يذهب دبوس SCK إلى Arduino Nano D13 ؛

- يذهب دبوس MOSI إلى Arduino Nano D11 ؛

- يذهب دبوس MISO إلى Arduino Nano D12 ؛

- لن يتم توصيل دبوس IRQ. كن حذرًا إذا كنت تستخدم لوحة مختلفة عن Arduino Nano أو Arduino Uno ، فستكون دبابيس SCK و MOSI و MISO مختلفة.

- ستحتاج أيضًا إلى تنزيل مكتبة RF24 لهذه الوحدة. يمكنك العثور عليه على الموقع التالي:

كمصدر طاقة للعنكبوت ، استخدمت محولًا جداريًا 5 فولت (1 أمبير). ليس لدي أي نوع من البطاريات المتاحة ، وكان هذا هو محول الحائط الوحيد المتاح لدي والذي أعتقد أنه سيكون أفضل واحدًا على الأقل من 2A ولكن ليس لدي واحدة ، لذلك كان علي استخدام المحول الوحيد الذي أملكه. سيكون الأمر أجمل بكثير إذا كنت تستخدم بطارية li-po بحيث يمكن للروبوت أن يكون حراً ، بدون توصيل كابل.

من أجل الحصول على مصدر طاقة أكثر استقرارًا على اللوحة ، قمت بتوصيل مكثف 10microF بين دبابيس 5V و GND في Deek Robot Nano Shield ، لأنني لاحظت أنه عندما يتم إعادة تشغيل جميع الماكينات التي تكون تحت التحميل ، فإن Arduino Nano سيعاد تشغيله ، بينما إضافة المكثف حل المشكلة.

الخطوة 11: بناء الغطاء

بما أنني أردت أن يكون الغطاء خفيفًا قدر الإمكان ، فقد صنعته فقط من طبقة واحدة من لوح الكرتون المضلع 2 مم لأنه لا يحتاج إلى أي تقوية ، حيث لن تؤثر عليه أحمال.

لقد قطعت قطعة من الكرتون بالشكل والأبعاد كما ترون في الصورة وقمت بتثبيتها بالإطار بنفس الصواميل التي تثبت Arduino Nano Shield أسفل الإطار. على الجانب العلوي ، يتم لصق القطعتين واحدة على الأخرى بشريط مزدوج. لقد حاولت لف جميع الأسلاك بالداخل حتى تبدو الرباعية جيدة قدر الإمكان.

الآن تم الانتهاء من رباعي الأرجل. دعنا ننتقل إلى جهاز التحكم عن بعد.

الخطوة 12: جهاز التحكم عن بعد

بالنسبة لوحدة التحكم عن بُعد ، أستخدم نفس جهاز التحكم عن بُعد من سيارة Maverick التي تم التحكم فيها عن بُعد في مشروعي السابق ، فقط قمت بتخطيط الرسم البياني الذي لا حاجة إليه في هذا المشروع. ولكن فقط إذا فاتك هذا الإصدار ، فقد كتبته مرة أخرى هنا.

نظرًا لأنني أستخدم Arduino Uno لوحدة التحكم ، فقد قمت بتوصيل Uno بلوحة توصيل مع بعض الأربطة المطاطية حتى لا تتحرك.

- سيتم تزويد Arduino Uno ببطارية 9 فولت من خلال المقبس ؛

- دبوس Arduino Uno 5V على سكة 5V للوح ؛

-دبوس Arduino Uno GND على سكة GND للوح ؛

وحدة NRF24L01.

- يذهب GND للوحدة النمطية إلى GND الخاص بسكة اللوح

- يذهب VCC إلى دبوس Arduino Uno 3V3. احرص على عدم توصيل VCC بـ 5V من اللوح حيث تخاطر بتدمير وحدة NRF24L01

- يذهب دبوس CSN إلى Arduino Uno D8 ؛

- يذهب دبوس CE إلى Arduino Uno D7 ؛

- يذهب دبوس SCK إلى Arduino Uno D13 ؛

- يذهب دبوس MOSI إلى Arduino Uno D11 ؛

- يذهب دبوس MISO إلى Arduino Uno D12 ؛

- لن يتم توصيل دبوس IRQ. كن حذرًا إذا كنت تستخدم لوحة مختلفة عن Arduino Nano أو Arduino Uno ، فستكون دبابيس SCK و MOSI و MISO مختلفة.

وحدة جويستيك

- تتكون وحدة عصا التحكم من 2 مقاييس فرق جهد لذا فهي متشابهة جدًا مع التوصيلات ؛

- دبوس GND على سكة GND للوح ؛

- دبوس VCC على سكة 5V للوح ؛

- دبوس VRX إلى دبوس Arduino Uno A3 ؛

- دبوس VRY إلى دبوس Arduino Uno A2 ؛

قاد

- سيتم توصيل LED الأحمر في سلسلة بمقاوم 330Ω إلى Arduino Uno pin D4 ؛

- سيتم توصيل LED الأخضر في سلسلة بمقاوم 330Ω إلى Arduino Uno pin D5 ؛

أزرار الدفع

- سيتم استخدام أحد الأزرار الانضغاطية لتشغيل وإيقاف تشغيل المصباح الرباعي ، ولن يتم استخدام الآخر ؛

- سيتم توصيل زر الضغط LIGHT بالدبوس D2 في Arduino Uno. يجب سحب الزر لأسفل بمقاوم 1k أو 10k القيمة ليست مهمة.

- سيتم توصيل زر الضغط المتبقي بالدبوس D3 في Arduino Uno. نفس الزر يجب أن يتم سحبه لأسفل بمقاوم 1 كيلو أو 10 كيلو. (لن يتم استخدامه لهذا المشروع)

لقد قمنا الآن بتوصيل جميع الأجزاء الكهربائية.

الخطوة 13: رموز Arduino IDE

بالنسبة لهذا الجزء ، هناك القليل من التعليمات البرمجية التي استخدمتها.

Leg_Initialization - تم استخدامه لتوسيط الماكينات إلى 90 درجة.

Spider_Test - تم استخدامه لاختبار الوظائف الصحيحة ، مثل المشي للأمام والخلف والانعطاف

العنكبوت - لاستخدامه مع العنكبوت

جهاز التحكم عن بعد العنكبوت - لاستخدامه في جهاز التحكم عن بعد

يجب أن أذكر أن رمز Spider قد تم تكييفه وتعديله بعد الرمز من RegisHsu [DIY] SPIDER ROBOT (QUAD ROBOT ، QUADRUPED) ولهذا السبب أود أن أشكر RegisHsu على عمله الجيد.

حسنًا ، كل ما قيل ، أتمنى أن تكون قد أحببت عنكبوتي.