rumah

Robot Arduino sedia dibuat. Robot berkaki empat berasaskan Arduino Kenderaan jejak berasaskan Arduino dikawal dari telefon bimbit

selamat hari! Sebelum anda, wahai, adalah robot seni yang boleh melukis pelbagai objek berbentuk sfera atau telur dengan saiz antara 4 hingga 9 cm.

Untuk membuatnya, anda memerlukan pencetak 3D, satu set alat standard + Arduino.

Nota: Jangan berputus asa dengan projek yang menggunakan pencetak 3D. Jika mahu, anda sentiasa boleh mencari tempat atau kaedah di mana anda boleh memesan pencetakan butiran yang diperlukan untuk projek itu.

Langkah 1: Sedikit tentang robot

Robot seni - dua paksi buatan sendiri, yang boleh mencetak pada kebanyakan permukaan sfera. Robot dikonfigurasikan untuk jenis objek tertentu (bola ping-pong, hiasan Krismas, mentol lampu dan telur (itik, angsa, ayam ...).

Motor stepper berketepatan tinggi dengan tork tinggi digunakan untuk memutarkan objek sfera dan menggerakkan manipulator, dan pemacu servo SG90 yang senyap dan boleh dipercayai digunakan untuk mengangkat mekanisme pemegang.

Langkah 2: Bahagian yang Diperlukan

Untuk membuat kraf buat sendiri kami akan memerlukan:

2x galas 623;
Jepit rambut dengan diameter 3 mm dan panjang 80-90 mm;
1x spring (panjang 10mm dan diameter 4.5mm);
2x motor stepper NEMA 17 (torsi 4.4 kg/cm);
Kabel untuk motor (panjang 14 + 70 cm);
Wayar USB;
1x SG90 servo;
Arduino Leonardo;
perisai JJRobots;

Pemacu motor stepper 2xA4988;
Bekalan kuasa 12V / 2A;
Skru 11x M3 6mm;
Skru 4x M3 16mm;
4x kacang M3;
2x 20mm cawan sedutan;
1x kacang sayap M3;
1x penanda;

Langkah 3: Skim umum

Sebagai "helaian tipu" anda boleh menggunakan skema ini.

Langkah 4: Mari mulakan!

Robot menggerakkan manipulator dengan penanda yang dipasang padanya, yang digerakkan oleh motor stepper. Satu lagi motor stepper bertanggungjawab untuk memutar objek di mana lukisan digunakan (telur, bola ...). Dua cawan sedutan digunakan untuk menahan item di tempatnya, satu dipasang pada motor stepper dan satu lagi di bahagian bertentangan item. Spring kecil akan menekan pada cawan sedutan untuk membantunya memegang item. Servo SG90 digunakan untuk menaikkan/menurunkan penanda.

Langkah 5: Manipulator

Pasang nat dalam lubang yang disediakan untuknya dan ketatkan skru 16 mm. Mari kita lakukan perkara yang sama untuk pemegang item (di sebelah kanan dalam imej di atas). Apabila membuat engsel untuk manipulator, 2 skru 16 mm digunakan. Engsel ini harus berputar dengan bebas selepas mengetatkan skru.

Langkah 6: Penyedut

Pasang salah satu daripada cawan sedutan di dalam lubang pada pemegang item.

Langkah 7: Memasang Motor Stepper

Betulkan kedua-dua motor stepper pada bingkai utama dengan 8 skru.

Langkah 8: Paksi putaran

Mari letakkan semua elemen seperti yang ditunjukkan dalam imej di atas.

Penyedut;
skru;
Bahagian atas;
Musim bunga;
Bearing 623 (harus dibina ke dalam cawan kiri);
Cawan kiri;
Ruang kosong untuk bingkai utama;
Cawan kanan;
Galas 623;
cincin pemisah;
Kacang sayap (M3).

Langkah 9: Letakkan Semuanya di Tempatnya

Masukkan manipulator yang dipasang pada paksi motor stepper.

Pasang sokongan kiri pada paksi motor stepper.

Penanda dan telur ditetapkan sebagai contoh (anda tidak perlu meletakkannya sekarang).

NOTA: Servo memerlukan pelarasan. Anda perlu menetapkan semula sudutnya semasa proses penentukuran.

Langkah 10: Elektronik

Betulkan elektronik di bahagian belakang bingkai utama dengan skru (2 sudah memadai).

Mari sambungkan kabel.

Jika anda membalikkan kekutuban apabila menyambungkan motor stepper, ia hanya akan berputar ke arah yang bertentangan, tetapi dengan servo keadaannya tidak begitu berbahaya! Jadi semak semula polariti sebelum menyambung!

Langkah 11: Memprogramkan Arduino Leonardo

Mari atur cara Arduino Leonardo menggunakan persekitaran perisian Arduino IDE (v 1.8.1).

Muat turun Arduino IDE (v 1.8.1) dan pasang program;
Mari jalankan perisian. Pilih papan Arduino Leonardo dan COM-PORT yang sepadan dalam menu "tools->board";
Mari buka dan muat turun kod Sphere-O-Bot. Mari kita bongkar semua fail di dalam satu folder dan panggil ia "Ejjduino_ARDUINO".

Langkah 12: Robot Seni Sedia Buat Karya Seni

Langkah 13: Kawalan robot

Perisian inkscape. Muat turun dan pasang perisian Inkscape (saya cadangkan versi stabil 0.91).

Muat turun dan pasang sambungan Kawalan EggBot (versi 2.4.0 telah diuji sepenuhnya).

Sambungan Kawalan EggBot untuk Inkscape ialah alat yang akan digunakan semasa menguji dan menentukur EggBot dan memindahkan lukisan ke telur. Mula-mula anda perlu melancarkan Inkscape. Selepas melancarkan Inkscape, menu "Sambungan" akan muncul, dan di dalamnya anda sudah perlu memilih submenu "Eggbot". Jika anda tidak melihat submenu Eggbot, maka anda tidak memasang sambungan dengan betul. Sandarkan dan ikuti arahan untuk memasang sambungan dengan teliti.

Itu sahaja, terima kasih atas perhatian anda!)

Hasilnya adalah robot yang agak lucu, yang dapat melihat halangan di hadapannya, menganalisis keadaan dan kemudian, hanya memilih laluan terbaik, pergi lebih jauh. Robot itu ternyata sangat mudah dikendalikan. Ia mampu berputar 180 darjah, dan sudut putaran ialah 45 dan 90 darjah. Sebagai pengawal utama, penulis menggunakan Iteaduino, yang merupakan analog Arduino.

Bahan dan alatan untuk membuat robot:
- mikropengawal (Arduino atau Iteaduino yang serupa);
- sensor ultrasonik;
- pemegang untuk bateri;
- Mainan Cina untuk mencipta jarak roda (anda boleh membeli siap);
- pemotong wayar;
- gam;
- wayar;
- motor;
- papan gentian;
- jigsaw;
- transistor (D882P).

Proses pembuatan robot:

Langkah satu. Mencipta jarak roda
Untuk mencipta jarak roda, penulis membeli dua kereta mainan Cina. Walau bagaimanapun, anda tidak perlu risau tentang perkara ini jika anda mempunyai wang tambahan, kerana anda boleh membeli pangkalan siap sedia. Dengan bantuan pemotong wayar, kereta itu dipotong kepada dua bahagian untuk membentuk dua gandar pemanduan. Bahagian-bahagian ini kemudiannya dilekatkan bersama. Walau bagaimanapun, dalam kes ini, anda boleh bekerja dengan besi pematerian, plastik dipateri dengan sempurna.

Apabila memilih kereta, lebih baik mengambil mainan dengan roda biasa, kerana, menurut pengarang, dengan pancang sepertinya, robot itu banyak melompat.

Terdapat satu lagi saat seperti itu apabila wayar akan dikeluarkan dari motor, pada salah satu daripadanya anda perlu ingat untuk menukar kekutuban.

Langkah kedua. Membuat penutup atas
Penutup atas robot diperbuat daripada papan gentian, dan kadbod tebal juga boleh digunakan untuk tujuan ini. Lubang segi empat tepat boleh dilihat di penutup, ia mesti terletak supaya paksi servo, yang akan dimasukkan ke dalamnya, adalah simetri. Bagi lubang di tengah, wayar akan dikeluarkan melaluinya.

Langkah ketiga. Pengisian robot
Sebaik-baiknya gunakan bekalan kuasa berasingan untuk menyambungkan casis, kerana pengawal memerlukan 9V untuk menghidupkannya, dan hanya 3V untuk motor. Secara umum, pemegang bateri sudah dibina ke dalam casis mesin sedemikian, mereka hanya perlu disambungkan secara selari.

Motor disambungkan kepada pengawal menggunakan transistor jenis D882 P. Ia ditarik keluar dari panel kawalan mesin lama. Adalah lebih baik, sudah tentu, menggunakan transistor kuasa jenis TIP120B, tetapi pengarang memilih hanya mengikut ciri yang sesuai. Seluruh bahagian elektronik disambungkan mengikut skema yang ditentukan.

Selepas perisian tegar robot, ia akan sedia untuk diuji. Agar robot mempunyai masa untuk berpusing pada sudut tertentu, anda perlu memilih masa yang sesuai untuk operasi motor.

Bagi penderia, ultrasonik mesti disambungkan ke output digital ke-7 mikropengawal. Servomotor disambungkan ke input digital ke-3, asas transistor motor kiri disambungkan ke pin ke-11, dan pangkalan motor kanan disambungkan ke ke-10.

Jika Krona digunakan sebagai kuasa, maka tolak disambungkan ke GND, dan tambah kepada VIN. Anda juga perlu menyambungkan pemancar transistor dan sentuhan negatif daripada bekalan kuasa casis robot ke GND.

Mari kita bincangkan tentang cara anda boleh menggunakan Arduino untuk mencipta robot yang mengimbangi seperti Segway.

Segway daripada bahasa Inggeris. Segway ialah kenderaan berdiri beroda dua yang dilengkapi dengan pemanduan elektrik. Mereka juga dipanggil gyroscooter atau skuter elektrik.

Pernahkah anda terfikir bagaimana Segway berfungsi? Dalam tutorial ini kami akan cuba menunjukkan kepada anda cara membuat robot Arduino yang mengimbangi dirinya seperti Segway.

Untuk mengimbangi robot, motor mesti mengatasi kejatuhan robot. Tindakan ini memerlukan maklum balas dan elemen pembetulan. Elemen maklum balas - , yang menyediakan kedua-dua pecutan dan putaran dalam ketiga-tiga paksi (). Arduino menggunakan ini untuk mengetahui orientasi semasa robot. Elemen pembetulan ialah gabungan enjin dan roda.

Hasil akhir sepatutnya seperti ini:

Skim robot

Modul Pemacu Motor L298N:

Motor Gear DC dengan Roda:

Robot pengimbangan diri pada asasnya adalah bandul terbalik. Ia boleh menjadi lebih seimbang jika pusat jisim lebih tinggi berbanding gandar roda. Pusat jisim yang lebih tinggi bermakna momen inersia jisim yang lebih tinggi, yang sepadan dengan pecutan sudut yang lebih rendah (jatuh yang lebih perlahan). Itulah sebabnya kami meletakkan pek bateri di atas. Bagaimanapun, ketinggian robot itu dipilih berdasarkan ketersediaan bahan 🙂

Versi lengkap robot pengimbangan diri boleh dilihat dalam rajah di atas. Di bahagian atas terdapat enam bateri Ni-Cd untuk menghidupkan PCB. Di antara motor, bateri 9 volt digunakan untuk pemandu motor.

Teori

Dalam teori kawalan, memegang beberapa pembolehubah (dalam kes ini kedudukan robot) memerlukan pengawal khas yang dipanggil PID (Proportional Integral Derivative). Setiap parameter ini mempunyai "gain", biasanya dirujuk sebagai Kp, Ki dan Kd. PID menyediakan pembetulan antara nilai (atau input) yang dikehendaki dan nilai sebenar (atau output). Perbezaan antara input dan output dipanggil "ralat".

Pengawal PID mengurangkan ralat kepada nilai terkecil yang mungkin dengan sentiasa melaraskan output. Dalam robot Arduino pengimbangan diri kami, input (iaitu cerun yang dikehendaki dalam darjah) ditetapkan oleh perisian. MPU6050 membaca kecondongan semasa robot dan memasukkannya ke dalam algoritma PID yang melakukan pengiraan untuk mengawal motor dan memastikan robot tegak.

PID memerlukan nilai Kp, Ki dan Kd ditetapkan kepada nilai optimum. Jurutera menggunakan perisian seperti MATLAB untuk mengira nilai ini secara automatik. Malangnya, kami tidak boleh menggunakan MATLAB dalam kes kami kerana ia akan merumitkan lagi projek. Sebaliknya, kami akan menala nilai PID. Begini cara melakukannya:

Tetapkan Kp, Ki dan Kd kepada sifar.
Laraskan Kp. Kp terlalu sedikit akan menyebabkan robot jatuh kerana pembaikan tidak mencukupi. Terlalu banyak Kp membuatkan robot menjadi liar ke sana ke mari. Kp yang baik akan membuat robot bersandar ke depan dan ke belakang agak sedikit (atau berayun sedikit).
Setelah Kp ditetapkan, laraskan Kd. Nilai Kd yang baik akan mengurangkan ayunan sehingga robot hampir stabil. Selain itu, Kd yang betul akan mengekalkan robot walaupun ditolak.
Akhir sekali, pasang Ki. Apabila dihidupkan, robot akan berayun walaupun Kp dan Kd ditetapkan, tetapi akan stabil dari semasa ke semasa. Nilai Ki yang betul akan memendekkan masa yang diperlukan untuk robot menstabilkan.

Tingkah laku robot boleh dilihat di bawah dalam video:

Kod Arduino untuk robot pengimbangan diri

Kami memerlukan empat perpustakaan luaran untuk mencipta robot kami. Pustaka PID memudahkan untuk mengira nilai P, I dan D. Pustaka LMotorController digunakan untuk mengawal dua motor dengan modul L298N. Pustaka I2Cdev dan pustaka MPU6050_6_Axis_MotionApps20 direka bentuk untuk membaca data daripada MPU6050. Anda boleh memuat turun kod termasuk perpustakaan dalam repositori ini.

#termasuk #termasuk #include "I2Cdev.h" #include "MPU6050_6Axis_MotionApps20.h" #if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE #include "Wire.h" #endif #define MIN_ABS_SPEED 20 MPU605 // MPU control/status vars bool dmpReady = false; // tetapkan benar jika DMP init berjaya uint8_t mpuIntStatus; // memegang bait status gangguan sebenar daripada MPU uint8_t devStatus; // kembalikan status selepas setiap operasi peranti (0 = kejayaan, !0 = ralat) uint16_t packetSize; // saiz paket DMP dijangka (lalai ialah 42 bait) uint16_t fifoCount; // kiraan semua bait pada masa ini dalam FIFO uint8_t fifoBuffer; // penimbal storan FIFO // orientasi/gerakan vars Quaternion q; // bekas kuaternion VectorFloat gravity; // apungan vektor graviti ypr; // bekas yaw/pitch/roll dan vektor graviti //PID double originalSetpoint = 173; titik set berganda = titik set asal; double movingAngleOffset = 0.1; input berganda, keluaran; //laraskan nilai ini agar sesuai dengan reka bentuk anda sendiri double Kp = 50; ganda Kd = 1.4; double Ki = 60; PID pid(&input, &output, &setpoint, Kp, Ki, Kd, DIRECT); dua motorSpeedFactorLeft = 0.6; dua motorSpeedFactorRight = 0.5; // PENGAWAL MOTOR int ENA = 5; int IN1 = 6; int IN2 = 7; int IN3 = 8; int IN4 = 9; int ENB = 10; LMMotorController motorController(ENA, IN1, IN2, ENB, IN3, IN4, motorSpeedFactorLeft, motorSpeedFactorRight); volatile bool mpuInterrupt = palsu; // menunjukkan sama ada pin gangguan MPU telah menjadi void tinggi dmpDataReady() ( mpuInterrupt = true; ) persediaan void() ( // sertai bas I2C (pustaka I2Cdev tidak melakukan ini secara automatik) #jika I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE Wire.begin( ); TWBR = 24; // Jam I2C 400kHz (200kHz jika CPU ialah 8MHz) #elif I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_BUILTIN_FASTWIRE Fastwire::setup(400, true); #endif mpu.initialize(); devStatus = mpu.(dmp); // bekalkan offset gyro anda sendiri di sini, diskalakan untuk sensitiviti min mpu.setXGyroOffset(220); mpu.setYGyroOffset(76); mpu.setZGyroOffset(-85); mpu.setZAccelOffset(1788); // 1688 lalai kilang untuk ujian saya cip // pastikan ia berfungsi (mengembalikan 0 jika ya) jika (devStatus == 0) ( // hidupkan DMP, sekarang bahawa ia sudah sedia mpu.setDMPEnabled(true); // dayakan pengesanan gangguan Arduino attachInterrupt(0 , dmpDataReady , RISING); mpuIntStatus = mpu.getIntStatus(); // tetapkan bendera DMP Ready kami supaya fungsi gelung() utama mengetahui bahawa tidak mengapa untuk menggunakannya dmpReady = true; // dapatkan DM yang diharapkan Saiz paket P untuk perbandingan kemudian packetSize = mpu.dmpGetFIFOPacketSize(); //setup PID pid.SetMode(AUTOMATIK); pid.SetSampleTime(10); pid. SetOutputLimits(-255, 255); ) else ( // RALAT! // 1 = beban memori awal gagal // 2 = Kemas kini konfigurasi DMP gagal // (jika ia akan rosak, biasanya kodnya ialah 1) Serial.print(F("DMP Initialization gagal (kod ")); Serial.print(devStatus); Serial.println(F(")); ) ) void loop() ( // jika pengaturcaraan gagal, jangan cuba lakukan apa-apa jika (!dmpReady ) kembali; // tunggu gangguan MPU atau paket tambahan tersedia sementara (!mpuInterrupt && fifoCount< packetSize) { //no mpu data - performing PID calculations and output to motors pid.Compute(); motorController.move(output, MIN_ABS_SPEED); } // reset interrupt flag and get INT_STATUS byte mpuInterrupt = false; mpuIntStatus = mpu.getIntStatus(); // get current FIFO count fifoCount = mpu.getFIFOCount(); // check for overflow (this should never happen unless our code is too inefficient) if ((mpuIntStatus & 0x10) || fifoCount == 1024) { // reset so we can continue cleanly mpu.resetFIFO(); Serial.println(F("FIFO overflow!")); // otherwise, check for DMP data ready interrupt (this should happen frequently) } else if (mpuIntStatus & 0x02) { // wait for correct available data length, should be a VERY short wait while (fifoCount < packetSize) fifoCount = mpu.getFIFOCount(); // read a packet from FIFO mpu.getFIFOBytes(fifoBuffer, packetSize); // track FIFO count here in case there is >1 paket tersedia // (ini membolehkan kami segera membaca lebih lanjut tanpa menunggu gangguan) fifoCount -= packetSize; mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer); mpu.dmpGetGravity(&graviti, &q); mpu.dmpGetYawPitchRoll(ypr, &q, &gravity); input = ypr * 180/M_PI + 180; ) )

Nilai Kp, Ki, Kd mungkin berfungsi atau tidak. Jika tidak, ikuti langkah di atas. Ambil perhatian bahawa kecondongan dalam kod ditetapkan kepada 173 darjah. Anda boleh menukar nilai ini jika anda suka, tetapi ambil perhatian bahawa ini adalah sudut yang mesti disokong oleh robot. Selain itu, jika motor anda terlalu laju, anda boleh melaraskan nilai motorSpeedFactorLeft dan motorSpeedFactorRight.

Itu sahaja buat masa ini. jumpa awak.

Sangat mudah untuk membuat kereta yang berbeza dengan alat kawalan jauh, penderia ringkas dan logik pada Arduino. Oleh itu, baris ini sangat popular. Banyak penderia yang serasi dan papan pengembangan dijual. Internet dipenuhi dengan perpustakaan perisian siap pakai dan projek sumber terbuka untuk semua keadaan. Hampir semua soalan yang anda akan ada dalam proses menguasai Arduino telah ditanya oleh seseorang, dan anda akan sentiasa mencari jawapannya.

Mari kita mulakan dengan sesuatu, boleh? Isu utama ialah pilihan pengawal. Terdapat banyak semakan Arduino, serta klon pihak ketiga yang dibina daripada semakan tersebut. Berikut mungkin dua kelas yang paling menarik untuk kami:

Arduino Uno ialah pilihan terbaik untuk pemula, papan paling mudah, berpatutan dan paling biasa. Ia berdasarkan cip ATmega328 dengan frekuensi jam 16 MHz, 32 KB memori kilat, 2 KB RAM dan 1 KB EEPROM. Uno mempunyai 14 input/output digital yang boleh digunakan untuk mengawal penderia dan servos dan peranti lain;

Arduino Mega / Mega 2560 ialah papan yang akan berguna apabila anda mengetahui terlebih dahulu bahawa projek itu akan menjadi sukar. Perbezaan utama adalah lebih banyak input/output (48 dalam Mega, 54 dalam Mega 2560). Terdapat juga lebih banyak memori di sini: 8 KB RAM, 4 KB EEPROM dan memori kilat 128 dan 256 KB (masing-masing dalam Mega dan Mega 2560). Di antara mereka sendiri, papan juga berbeza dalam cip, kelajuan USB dan beberapa ciri lain.

Sudah tentu, terdapat juga Arduino Pro, Arduino LilyPad dan banyak lagi. Tetapi sekarang mari kita fokus pada dua model pertama. Dalam kes kami, semuanya agak mudah: Mega diperlukan untuk robot dengan banyak kaki.

Kod pertama

Mula-mula, mari pasang Arduino IDE (arduino.cc) - ini ialah persekitaran pembangunan merentas platform percuma. Sekarang, jika kita menyambungkan Arduino kita, kita boleh cuba menulis kod pertama pada contoh paling mudah: program LED berkelip. Kebanyakan pengawal Arduino memilikinya dan disambungkan ke pin 13. Dengan cara ini, dalam dunia Arduino, program biasanya dipanggil lakaran. Berikut ialah teks lakaran dengan ulasan:

// Berikan pin ini nama LED: const int LED = 13; persediaan void() ( // Mulakan pin digital // untuk output: pinMode(LED, OUTPUT); ) void loop() ( // Tetapkan logik-satu tahap // kepada pin 13 (LED cahaya): digitalWrite(LED, HIGH ); // Jeda lakaran // untuk satu saat: delay(1000); // Guna tahap sifar logik // pada pin 13 (matikan LED): digitalWrite(LED, LOW); // Jeda lakaran sekali lagi sekejap: kelewatan(1000); )

Perhatikan fungsi persediaan dan gelung. Mereka mesti ada dalam mana-mana lakaran Arduino. Persediaan dipanggil sekali apabila pengawal dihidupkan atau selepas pengawal dimulakan semula. Jika anda mahu kod dilaksanakan sekali sahaja, ia harus diletakkan di sini. Selalunya, ini adalah semua jenis prosedur permulaan untuk sesuatu. Lakaran kami tidak terkecuali: Pin digital Arduino boleh berfungsi sebagai kedua-dua input dan output. Dalam fungsi persediaan, kami mengatakan bahawa pin 13 akan berfungsi sebagai output digital pengawal.

Selepas fungsi persediaan menyelesaikan kerjanya, gelung tertutup dilancarkan secara automatik, di dalamnya fungsi gelung akan dipanggil. Kami dikehendaki menulis apa yang ingin kami lakukan di sana. Dan kami ingin menggunakan logik satu tahap (5 V) pada pin 13, iaitu, nyalakan LED, kemudian tunggu satu saat (1000 dalam milisaat), kemudian gunakan tahap sifar logik (0 V) dan tunggu satu saat lagi. Panggilan ke gelung seterusnya akan mengulangi segala-galanya.

Sekarang kami "memuat naik" lakaran kami ke pengawal. Tidak, kami tidak memerlukan pengaturcara. Pengawal Arduino, sebagai tambahan kepada lakaran kami, mengandungi program khas - pemuat but, yang, khususnya, mengawal pemuatan kod dari komputer. Jadi untuk memuat naik lakaran, kami hanya memerlukan kabel USB dan item menu Fail → Muat Naik (Ctrl + U) dalam IDE Arduino.

soalan kunci

Berapa banyak kaki sebenarnya yang kita perlukan? Mari kita takrifkan dalam pelbagai konfigurasi robot berjalan. Mengikut bilangan kaki:

biped - berkaki dua (prototaip - lelaki);
berkaki empat - berkaki empat (prototaip - kebanyakan mamalia);
hexapod - berkaki enam (prototaip - kebanyakan serangga);
octopod - berkaki lapan (prototaip - labah-labah, kala jengking, ketam dan arthropoda lain).

Selain bilangan kaki, konfigurasi setiap satu juga penting. Ciri utama kaki ialah bilangan darjah kebebasan, atau dimensi kebebasan (DOF). Darjah kebebasan ialah keupayaan untuk berputar atau membengkok di sekitar satu paksi (kurang kerap, untuk bergerak ke hadapan di sepanjangnya). Jelas sekali, jika hanya ada satu darjah kebebasan, maka anda tidak akan pergi jauh dengan kaki sedemikian. Kaki dengan dua darjah kebebasan (2DOF) sudah membenarkan robot berbilang kaki untuk bergerak, walaupun 2DOF membenarkan pergerakan bebas hujung kaki dalam satu satah sahaja. Dan kaki 3DOF menggerakkan "kaki" dalam ruang 3D (melainkan, sudah tentu, ketiga-tiga paksi adalah selari). Terdapat juga kaki 4DOF yang hanya meningkatkan fleksibiliti dan julat pergerakan kaki. Serangga paling kerap mempunyai kaki 4DOF.

Apakah maknanya bagi kita? Dalam robot amatur murah, setiap tahap kebebasan dilaksanakan oleh satu motor, lebih tepat lagi, pemacu servo, atau serv. Konfigurasi kaki secara unik menentukan bilangan servos ini diperlukan. Jadi hexapod 3DOF memerlukan 18 servos, dan labah-labah 4DOF memerlukan 32. Jangan takut dengan nombor, servos kecil yang digunakan dalam model RC amatur adalah sangat murah. Di kedai dalam talian, mereka boleh didapati atas permintaan servo mikro.

Untuk memprogram servos, cukup untuk mengetahui bahawa mereka sudah mempunyai pengawal yang melakukan kerja utama. Dan semua yang diperlukan adalah untuk membekalkan kuasa dan isyarat digital yang memberitahu pengawal di kedudukan mana kita mahu memusingkan aci pemacu. Mudah untuk mencari maklumat tentang reka bentuk mereka. Protokol mereka adalah yang paling mudah daripada semua protokol komunikasi digital: modulasi lebar nadi - PWM (PWM dalam bahasa Inggeris). Semua servos ringkas mempunyai penyambung tiga pin: tanah, +5V (voltan mungkin berbeza bergantung pada saiz dan kuasa) dan input isyarat. Pengawal Arduino boleh menjana isyarat ini dalam dua cara berbeza. Yang pertama ialah PWM perkakasan, yang boleh dikeluarkan oleh cip itu sendiri pada beberapa pin I/O digitalnya. Yang kedua ialah perisian. Perisian membolehkan anda menerima lebih banyak isyarat PWM berbeza pada masa yang sama daripada perkakasan. Pembungkus yang mudah disediakan untuknya di bawah Arduino - perpustakaan Servo. Ia membolehkan anda menggunakan 12 servos serentak pada kebanyakan pengawal bersaiz kecil (Uno, Due, Nano) dan 48 servos pada Arduino Mega dan seumpamanya. Pin isyarat servo disambungkan ke pin digital Arduino. Tanah dan kuasa - jelas sekali, kepada tanah dan kuasa, mereka boleh dikongsi oleh semua servos. Dalam gelung servo tiga wayar, hitam atau coklat dikisar, biasanya merah +5 V di tengah, dan akhirnya putih atau kuning adalah isyarat. Dari sudut pandangan perisian, kawalan adalah sangat mudah:

Servo myservo; // Servo pada pin Arduino 9 myservo.attach(9); // Putar ke kedudukan 90º myservo.write(90);

Kebanyakan servos boleh memutarkan aci 180°, dan bagi mereka 90° ialah kedudukan tengah. Untuk memudahkan sambungan servos ke papan Arduino, terdapat beberapa penyelesaian. Yang paling kanonik ialah Perisai Sensor. Dengan memasangnya pada Uno dan membekalkan kuasa kepada terminal untuk servos, anda boleh menyambungkan penyambungnya terus kepadanya.

Bateri

Satu lagi isu penting ialah pemakanan. Jika anda mempunyai papan lanjutan yang membolehkan anda membekalkan keseluruhan sistem melalui satu talian kuasa (dan motor servo tidak akan mengganggu operasi pengawal), maka anda boleh bertahan dengan satu sumber. Pilihannya sangat besar, yang terbaik, sudah tentu, briket Li-Ion / Li-Po untuk model radio. Tetapi mereka juga memerlukan pengecas yang sesuai. Jika anda mempunyai pengawal yang lebih ringkas (Uno / Due / Nano), maka anda boleh kuasakannya secara berasingan, contohnya, dengan Krona 9 volt, dan sambungkan servos ke bateri berkuasa utama. Jadi servos pasti akan mempunyai kuasa yang mencukupi. Dalam kes bateri litium, anda perlu memantau voltan dengan lebih berhati-hati daripada biasa supaya tiada pelepasan berlebihan (voltan yang dibenarkan harus dijelaskan untuk jenis bateri tertentu). Untuk melakukan ini, voltmeter digital kecil juga diskrukan ke robot Sleipnir, yang akan dibincangkan lebih lanjut.

Robobug buat sendiri

Kit

Pengawal Arduino Uno: 1150 rubel
Tiga motor servo. Saya menggunakan HXT500, 200 r. sekeping
Petak bateri untuk "Krona" dengan suis: 50 rubel.
Bateri "Krona": 145 rubel.
Penerima IR: $90
Kawat keluli dengan diameter lebih kurang 1.5 mm. Sebagai contoh, saya menggunakan pemukul telur pecah

Jumlah: 2035 p.

DmitryDzz: Saya ingin menjemput anda untuk membuat kumbang robotik enam kaki kawalan jauh kecil berdasarkan pengawal Arduino Uno. Kaki akan mempunyai satu darjah kebebasan, kawalan akan dilakukan menggunakan alat kawalan jauh TV konvensional.

Saya mesti mengatakan bahawa ini adalah harga kedai Moscow yang mahal. Di kedai dalam talian Cina, semua ini akan berharga dua kali lebih murah. Mempertimbangkan penghantaran. Benar, anda perlu menunggu, dalam pengalaman saya, dari dua minggu hingga tiga bulan.

Cara yang lebih mudah ialah mengambil set pembina, kerana pada langkah pertama satu pengawal tidak akan mencukupi. Sekarang banyak kedai menawarkan set sedemikian. Sebagai contoh, terdapat kedai dalam talian yang indah "Amperka". Di sini anda akan ditawarkan beberapa pereka yang serupa, berbeza dalam kepenuhan dan, sudah tentu, dalam harga. Perkara paling mudah sudah cukup untuk saya - "Matryoshka X". Ia termasuk pengawal Arduino Uno, kabel USB untuk menyambung ke komputer, papan prototaip (perkara yang sangat diperlukan!), Satu set pelompat, LED, perintang dan perkara kecil lain.

Di kedai yang sama terdapat bahagian "Wiki", di mana anda juga akan menemui tutorial video pendek yang indah diterjemahkan ke dalam bahasa Rusia. Pastikan anda menyemaknya. Dan sudah tentu, terdapat forum di mana mereka mungkin akan cuba membantu anda.

Apa yang anda perlukan daripada alat:

besi pematerian dan semua yang anda perlukan untuk pematerian. Anda tidak perlu memateri banyak, dan anda tidak memerlukan banyak kemahiran;
pistol gam panas dan batang padanya;
tang untuk bekerja dengan wayar.

Jika anda mempunyai segala-galanya, mari mulakan!

Kawalan

Mari kita teruskan ke langkah pertama: kita perlu belajar cara berinteraksi dengan alat kawalan jauh dan mengetahui kod untuk menekan beberapa butangnya. Kod ini kemudiannya akan berguna untuk lakaran kawalan robot.

Pada peringkat ini, anda juga memerlukan penerima IR dan adalah bagus untuk mempunyai papan prototaip. Sebahagian besar alat kawalan jauh IR beroperasi pada frekuensi pembawa 36 kHz, 38 kHz atau 40 kHz (Panasonic, Sony). Pengecualian ialah Sharp (56 kHz), Bang & Olufsen (455 kHz), dan mungkin orang lain yang lebih eksotik. Oleh itu, mana-mana penerima IR pada 36, 38 atau 40 kHz agak sesuai untuk kami. Kekerapan mungkin tidak sepadan dengan frekuensi pembawa isyarat. Dalam kes ini, sensitiviti penerima akan berkurangan, tetapi dalam praktiknya saya tidak melihat sebarang ketidakselesaan menggunakan penerima IR TSOP2136 (36 kHz - dua digit terakhir - kekerapan) dan alat kawalan jauh Sony (40 kHz).

Jadi, penerima IR TSOP21xx, TSOP22xx, TSOP312xx sesuai untuk kebanyakan alat kawalan jauh. Dua digit terakhir boleh menjadi 36, 37, 38 atau 40. Sebelum menghidupkan penerima IR, periksa pinout pinnya - hanya terdapat tiga daripadanya: + 5V (kuasa), GND (tanah), Vs (output) . Mari pasang litar, seperti dalam ilustrasi (pendawaian untuk TSOP2136).

Seperti yang anda lihat, kami menyambungkan output penerima IR ke input analog pengawal A0.

Inilah rupa kod lakaran:

#include "IRremote.h" // Input analog pengawal // yang penerima IR disambungkan: const int IR_PIN = A0; // Cipta objek penerima IR: IRrecv irrecv(IR_PIN); void setup() ( Serial.begin(9600); Serial.println("ready"); // Mula mendengar isyarat IR: irrecv.enableIRIn(); ) void loop() ( // Huraikan hasil struktur, / / di mana // diterima dan dinyahkod // arahan IR akan diletakkan: decode_results results; // Jika arahan IR diterima dan // berjaya dinyahkod, maka keluarkan // kod yang diterima ke // port bersiri pengawal: jika ( irrecv.decode (&results)) ( Serial.println(results.value); irrecv.resume(); ) )

Lakaran menggunakan perpustakaan khas IRremote.h, yang menyahkod isyarat pelbagai alat kawalan jauh IR. Perpustakaan ini adalah projek terbuka, anda boleh memuat turunnya dari https://github.com/shirriff/Arduino-IRremote. Dan untuk menyambungkannya ke projek kami, anda perlu melakukan tiga langkah:

salin direktori perpustakaan ke direktori perpustakaan, yang, seterusnya, terletak dalam direktori pemasangan IDE Arduino;
mulakan semula IDE;
tambahkan baris #include "IRremote.h" pada permulaan lakaran kami.

Kini fungsi penyahkodan IR akan tersedia dalam lakaran. Tetapi untuk melihat kod yang terhasil, kami masih akan menggunakan objek Serial. Dengan bantuannya, melalui port bersiri (kabel USB yang sama), kami akan memindahkan kod ke komputer. Dalam fungsi persediaan, kami memulakan objek Serial. "9600" ialah 9600 baud - kadar yang akan digunakan untuk pemindahan data. Selepas permulaan, kita boleh menulis ke port bersiri menggunakan fungsi println. Untuk melihat hasil output ini pada komputer dalam IDE Arduino, pilih item menu Tools → Serial Monitor (Ctrl + Shift + M). Cuma pastikan ia ditetapkan kepada 9600 baud.

Jadi, pengawal menerima kuasa melalui kabel USB, dan menghantar data melaluinya. Kami memuatkan lakaran, melancarkan Monitor Bersiri dan mula menekan butang pada alat kawalan jauh. Kod harus muncul dalam tetingkap Pemantau Bersiri. Protokol kawalan jauh adalah berbeza, kadangkala ia boleh menjadi satu kod, kadangkala beberapa. Walau apa pun, anda sentiasa boleh memperuntukkan kod yang unik untuk setiap butang pada alat kawalan jauh.

Kami memerlukan 13 butang kawalan jauh. Saya menggunakan yang berikut:

1 - pusingan lancar ke kiri;
2 - bergerak ke hadapan;
3 - pusingan lancar ke kanan;
4 - belok kiri di tempat kejadian;
5 - berhenti;
6 - belok kanan di tempat kejadian;
7 - pergerakan ke belakang dengan pusingan ke kanan;
8 - pergerakan ke belakang;
9 - pergerakan ke belakang dengan belok ke kiri;
butang biru - sangat perlahan;
kuning - perlahan-lahan;
hijau - cepat;
merah - sangat cepat.

Tulis kod untuk butang ini, anda akan memerlukannya kemudian untuk lakaran kawalan robot.

Algoritma pergerakan

Lakaran kawalan robot tersedia di halaman projek kami (bit.ly/1dEwNDC). Jangan lupa untuk menukar nilai pemalar kod butang kawalan jauh yang ditekan kepada kod alat kawalan jauh anda (pemalar IR_COMMAND_XXX_CODES dalam fail ir_command_codes.h).

Kami tidak akan menganalisis lakaran secara terperinci, saya rasa komen dalam kod sudah cukup, tetapi satu soalan masih perlu dipertimbangkan.

Pergerakan serangga sangat menarik. Dan walaupun semua kumbang ini jatuh sangat dekat dengan tanah, atas sebab tertentu mereka sentiasa stabil: pada bila-bila masa, sekurang-kurangnya tiga kaki (dua di satu sisi dan satu di sisi lain) berdiri di permukaan. Dan sementara kaki ini menarik kumbang ke arah salah satu sasaran yang didorongnya, tiga yang lain ditarik ke atas untuk mengulangi pergerakan ini. Matlamat kami adalah untuk melakukan sesuatu yang serupa.

Pepijat robot kami mempunyai tiga motor servo yang disusun dalam satu baris berserenjang dengan pergerakan. Untuk motor servo kiri dan kanan, paksi aci diarahkan ke atas, dan untuk yang tengah, ia ke hadapan. Tugas, sebagai contoh, servo kiri adalah untuk mengepam dua kaki serentak: bahagian depan kiri dan belakang kiri. Ngomong-ngomong, mereka saling tegar dan terpaku pada penggoncang servo ini. Tugas servo pusat ialah mengangkat sebelah kiri kumbang, kemudian sebelah kanan. Oleh itu, kaki kiri dan kanan tengah dilekatkan pada kerusi goyang enjin ini, yang merupakan bahagian tunggal berbentuk U.

Lakaran hendaklah memastikan robot bergerak ke hadapan, ke belakang, licin berpusing dalam gerakan dan berpusing di tempatnya. Dan saya juga ingin mengawal kelajuan kumbang itu. Untuk menerangkan pergerakan ini secara pemrograman, kita memerlukan matematik. Tengok rajah.

Bulatan biru menunjukkan kaki kumbang robot, berdiri di permukaan, dan bulatan putih adalah di udara. Sila ambil perhatian bahawa apabila bergerak ke hadapan atau ke belakang, motor servo kiri dan kanan mesti bergerak dengan cara yang sama. Dan apabila berputar di tempatnya, enjin harus berputar dalam arah yang berbeza (secara simetri). Ia juga menarik bahawa pergerakan ke hadapan dan ke belakang berbeza hanya dalam fasa servomotor pusat.

Jadi bagaimana ia dilaksanakan? Kami ingat bahawa pengawal sentiasa memanggil fungsi gelung. Jadi, dalam fungsi ini kita mesti meletakkan kod yang menentukan kedudukan semasa servos dan menetapkannya ke kedudukan ini. Setiap motor servo mesti berayun. Kita boleh mengira kedudukan motor servo pada masa t menggunakan formula berikut:

X = A sin(2πt/T),

di mana X ialah kedudukan motor servo yang dikehendaki, A ialah amplitud ayunan, T ialah tempoh ayunan.

Jadi, bergantung pada momen masa t, kita akan mendapat perubahan dalam nilai X dalam julat dari -A hingga +A. Servomotors boleh mengambil kedudukan dalam julat dari 0 hingga 180°. Oleh itu, adalah lebih baik untuk kita berayun di sekitar kedudukan "sifar" pada 90 °. Dan jika kita ingin memberikan ayunan dengan tempoh 1 s di sekitar kedudukan 90 ° dengan amplitud 30 °, maka formula ditukar kepada bentuk berikut:

X = 90 + 30 sin(2πt/1000),

dengan t ialah masa dalam milisaat sejak permulaan ayunan. Untuk mengawal kelajuan robocall, kita boleh menukar tempoh ayunan. Semakin besar, semakin rendah kelajuannya.

Dan sekarang mari kita kembali ke skema kita semula, kerana formula yang ditulis di atas masih belum lengkap. Bagaimana untuk memastikan bahawa segerak, maka pergerakan bertentangan servomotor kiri dan kanan? Bagaimana untuk menukar fasa servomotor pusat? Kita perlu menambah fasa ayunan kepada formula kita. Mengalihkan hujah sinus dengan π untuk, sebagai contoh, enjin kanan akan menjadikannya berfungsi dalam antifasa ke kiri, iaitu, cara kita perlu berpusing di tempatnya. Inilah rupa formula kami sekarang:

X = 90 + 30 sin(2πt/1000 + Φ),

di mana Φ ialah fasa ayunan, nilainya ialah dari 0 hingga 2π.

Lihat jadual untuk memahami apakah fasa ayunan motor servo sepatutnya untuk setiap jenis pergerakan.

perhimpunan

Sekarang mari pasang robot pada papan prototaip dan isikan lakaran kawalan.

Ini adalah langkah yang sangat penting sebelum pemasangan. Cuba putuskan sambungan kabel USB dan kuasakan susun atur daripada bateri Krona. Semak semua fasa pergerakan dan pastikan semuanya berfungsi. Selepas memasang robot, menukar apa-apa (contohnya, menggantikan motor servo yang rosak) akan menjadi lebih sukar.

Sekarang mari kita beralih kepada perhimpunan itu sendiri. Elemen galas utama ialah petak bateri. Saya menasihati anda untuk menggunakan petak jenis tertutup dan sentiasa dengan suis.

Cara paling mudah untuk membetulkan butiran kumbang adalah dengan gam panas. Mulakan dengan servomotors. Tanggalkan telinga pengikat yang tidak perlu dan sambungkan kereta bersama-sama. Kemudian gamkan pemasangan tiga "servos" ini pada penutup bateri. Jangan lupa bahawa petak bateri mesti terbuka dengan bebas untuk menukar bateri.

Cara paling mudah ialah melekatkan pengawal ke teluk, tetapi saya tidak begitu menyukai pilihan ini, kerana saya perlu memberikan Arduino Uno kepada pepijat selama-lamanya. Oleh itu, anda boleh merumitkan kehidupan anda dan menggunakan penyambung Arduino untuk memasang petak bateri. Lekatkan penyambung pin pada bahagian bawah petak dengan pic 2.54 mm di antara pin. Ia harus diletakkan supaya ia memasuki soket pengawal di kawasan keluaran digital 8-11. Kami masih tidak memerlukannya. Jika penyambung tidak ada, klip kertas melengkung berbentuk U akan berfungsi.

Wayar yang datang dari petak bateri mesti disambungkan ke terminal Vin dan GND bersebelahan dengannya. Jangan terbalikkan polariti! Tambah "Krona" pada Vin, tolak pada GND. Untuk memastikan hubungan wayar yang boleh dipercayai dengan penyambung Arduino, anda hanya boleh tin hujung wayar lebih tebal, tetapi saya menggunakan sekeping pendek klip kertas sebagai palam. Dan tempat pematerian ditutup dengan tiub pengecutan haba.

Penyambung daripada kabel servo hendaklah diputuskan, wayar kuasa (+5 V - biasanya merah dan GND - hitam atau coklat) hendaklah digabungkan dan disambungkan kepada bicu 5V dan GND bersebelahan pada pengawal. Nanti kita sambung sikit. Wayar isyarat kawalan (biasanya kuning) adalah output kepada output digital pengawal: motor servo kiri pada pin 2, yang tengah pada pin 4, yang kanan pada pin 7.

"+" dan "-" penerima IR boleh dipalamkan ke dalam penyambung Arduino (5V dan GND bersebelahan). Benar, membongkok separuh, menggandakan ketebalannya. Kami memateri wayar kuasa yang telah disambungkan sebelum ini ke servomotors ke kaki kuasa yang sama pada penerima IR. Output isyarat penerima IR tidak mungkin mencapai input analog pengawal A0, dan anda perlu meningkatkannya dengan wayar.

Beberapa petua untuk membuat kaki. Pertama, sediakan kaki "depan-belakang" kiri dan kanan. Pastikan ia simetri (perhatikan kedua-dua panjang dan sudut selekoh). Mula melekatkan kaki hanya selepas memastikan bahawa servomotors ditetapkan pada kedudukan "sifar" (90°).

Letakkan sepasang kaki tengah terakhir. Saya menasihati anda untuk terlebih dahulu membuat kaki tengah lebih panjang, dan kemudian selepas pemasangan, potong ke panjang yang dikehendaki. Dalam kedudukan "sifar", semua enam kaki harus berada di permukaan. Gulungan kaki tengah dengan amplitud 15° tidak boleh mengganggu pusingan depan belakang.

Apa yang akan datang?

Robobug ialah platform mudah alih siap pakai berdasarkan salah satu pengawal yang paling popular dan berpatutan. Projek ini dibuka: https://github.com/beetle-ringo/arduino . Buat garpu (cawangan) dalam GitHub dan tambahkan fungsi anda. Biarkan imaginasi anda berjalan liar - tambahkan LED IR dan robot bersedia untuk pertempuran robot. Sambungkan pencari jarak, penderia sentuhan, giroskop... Ajar robot untuk memintas halangan atau berjalan di sepanjang garisan, cuba pasang kamera web padanya. Terdapat sejuta idea, dan anda sentiasa boleh memilih yang paling menarik.

Robot Sleipnir

Kit

Pengawal Robot Labah-labah Arduino Uno Dagu: $2530
Servo pemacu SG90 9g (16 keping) 1150 р.
Pek bateri LiPo, 7.4 V, 1800 mAh $4.99
Modul radio 4 Pin Bluetooth RF Transceiver 270 р.
Penunjuk voltan (pilihan) DC 3.3-30V Meter Panel LED Merah $100
Sudut aluminium. Dalam pasaran pembinaan terdekat 135 rubel.
Bolt dan nat. Di pasar loak terdekat 35 rubel.

Jumlah: 4710 r.

*Komponen dibeli pada masa yang berbeza dan banyak kedudukan boleh dioptimumkan

poconoco: Mari cuba memasang konfigurasi bukan standard - robot 2DOF berkaki lapan. Kaki 2DOF lebih mudah untuk diprogramkan, ditambah saya mempunyai banyak stok servos yang tidak digunakan. Dan yang paling penting, adalah mungkin untuk menamakannya sebagai penghormatan kepada kuda berkaki lapan dewa Odin Sleipnir (sentiasa diimpikan!).

Sleipnir kami akan mempunyai empat kaki dengan dua engsel pada setiap sisi. Setiap sambungan adalah servo, jadi lapan servos setiap sisi. Untuk kesederhanaan, semua lapan engsel satu sisi kuda akan berputar dalam satah yang sama. Walaupun ini tidak perlu sama sekali. Lebih-lebih lagi, jika kaki di satu sisi dimasukkan ke dalam sedikit "catur" supaya dua kaki yang bersebelahan tidak boleh menyentuh satu sama lain, ia akan menjadi lebih baik, ia akan membolehkan anda mengambil langkah yang lebih luas dan berlari.

Penyelesaian yang kemas dan berfungsi, tetapi jauh daripada penyelesaian yang paling murah ialah menggunakan papan pengawal bukan standard, dioptimumkan untuk menyambungkan servos dalam jumlah yang banyak. Saya terjumpa Pengawal Robot Labah-labah Dagu - ini adalah Arduino Mega yang sama, tetapi pada papan dengan penyambung pin 3-pin pra-pateri, di mana anda boleh segera menyambungkan 48 servos yang sama tanpa sebarang perisai. Sesuai untuk robot Arduino berbilang kaki.