Майлз – это робот-паук на базе Arduino Nano, использующий 4 ноги для ходьбы и маневрирования. В качестве приводов для ног используются 8 сервомоторов SG90 / MG90. Специально сделанная плата позволяет управлять моторами и подавать питание на них и Arduino Nano. В плате есть специальные слоты для модулей IMU, Bluetooth и инфракрасного датчика, придающего роботу автономности. Тело собирается из нарезанного на лазерном резаке плексигласа толщиной 2 мм, но его можно и распечатать на 3D-принтере. Отличный проект для энтузиастов, изучающих тему с инверсной кинематики в робототехнике.
Вдохновлён проектом mePed (www.meped.io), и использует код на его базе.
Материалы
Компоненты:
- Плата (1)
- Miles компоненты для сборки корпуса.
- SG90/MG90 сервомоторы (12)
- Aduino Nano (1)
- LM7805 регулятор напряжения (6)
- Выключатель (1)
- 0.33uF электролитический конденсатор (2)
- 0.1uF электролитический конденсатор (1)
- 3.08mm 2 pin коннектор Phoenix (1)
- Коннекторы «папа» для сервомоторов.
Опционально:
- 2 pin коннектор Relimate (1)
- 10 pin коннектор Relimate (1)
- 4 in коннектор Relimate (1)
Шаг 1: разработка схемы и платы
Я свои платы проектирую в Altium. 12 сервомоторов SG90/MG90 могут потребить до 4-5 А при одновременной работе, поэтому схема должна уметь обрабатывать большие токи. Я использовал регуляторы напряжения 7805 для питания моторов, однако каждый из них может выдавать максимум по 1 А. Поэтому я соединил 6 LM7805 параллельно, увеличив доступный выходной ток.
Схемы и файлы Gerber качайте по ссылке.
Особенности схемы:
- Для измерения углов используются MPU6050/9250.
- Выходной ток до 6 А.
- Изолированное питание сервомоторов.
- Выход для ультразвукового датчика HCsr04.
- Есть периферия для Bluetooth и I2C/
- На Relimate есть все аналоговые контакты для датчиков и приводов.
- Выходы с 12 сервомоторов.
- Индикаторный светодиод.
Особенности платы:
- 77 × 94 мм.
- 2 слойная FR4.
- 1,6 мм.
Компоненты
Для создания робота, который будет следовать по линии на полу нам понадобятся следующие компоненты оборудования:
- Arduino UNO × 1
- Драйвер SparkFun Dual H-Bridge для двигателей L298 × 1
- Двигатель постоянного тока, 12 В × 1
- Держатель батареи, 18650 х 2 × 1
Ручные инструменты:
- Паяльник (универсальный)
- Дрель
- Автоматический цифровой мультиметр
- Мультитул, Отвертка
- Плоскогубцы
Программное обеспечение
- IDE Arduino
Этот автомобиль-робот будет следовать по контрастной линии на полу, куда бы она ни шла. Датчики обнаруживают линию (цвет), Arduino обрабатывает показания датчиков, а затем сообщает двигателям как и куда двигаться.
Инструкция по сборке робота паука. Часть 1.
Пошаговая инструкция по сборке и первоначальной настройке шасси шестиногого робота паука на Arduino (RKP-RCS-2013B-KIT). Часть первая.
Рис. 1
На этом изображении (см. Рис. 1) показан пример собранного шестиногого робота паука с установленным на верхней плате дополнительным оборудованием в виде модуля Bluetooth для беспроводного внешнего управления.
Шаг первый это подготовка к сборке робота паука.
Организация питания для платы управления сервоприводами робота паука RKP-RCS-2013B-KIT.
Используйте медный провод (приобретается дополнительно, провод cиликоновый 20AWG (0,5 кв. мм) красный, 1м (артикул RCK049020) =>>) в изоляции красного цвета и два наконечника типа МАМА из комплекта поставки.
Рис. 2
Аккуратно зачистив изоляционный слой на концах двух проводников (одинаковой длины примерно 5 см) и обжав наконечники, получаем первые необходимые детали для силовой цепи питания робота паука (см. Рис. 3).
Рис. 3
Для создания следующего элемента силовой части цепи нам понадобится поставляемые в комплекте набора: тумблер переключатель и медный проводник в красной изоляции длинной примерно 12 см. Также необходимо приобрести отдельно ответную часть разъема с проводами питания для вашего аккумулятора, чтобы задействовать ее в создаваемой нами цепи питания. Мы будем использовать недорогой разъем типа JST с припаянными проводниками красного и черного цвета (длина проводников на разъеме примерно 10 см.).
Приобрести указанный разъем с проводниками можно тут =>>
Тип разъема JST нами выбран специально, так как это весьма распространенный и легкий разъем который предназначен для тока до 10A, что полностью удовлетворяет спецификации создаваемого нами робота паука RKP-RCS-2013B-KIT.
Для сборки воспользуемся паяльником! Необходимо припаять положительный контакт разъема от аккумулятора к среднему контакту тумблера переключателя (см. Рис. 4).
Рис. 4
В результате по окончании сборки этого элемента силовой части питания шестиногого робота должна получится следующая деталь (см. Рис. 5).
Рис. 5
Для подключения силовой части питания от аккумулятора через тумблер включения к плате управления сервомеханизмами необходимо воспользоваться поставляемым в комплекте блоком диодных выпрямителей.
Для одновременного управления восемнадцатью серво класса суб-микро (рулевая машинка 9 Gram GOTECK GS-9018) мы будем использовать весьма распространенный сервоконтроллер Servo Controller Board 32 Channel USB. Общая схема подключения силовой части питания робота паука к плате сервоконтроллера показана на изображении ниже (см. Рис. 6).
Рис. 6
Внимание!
Перед установкой сервоприводов (18 штук GS-9018 Sub-Micro Servo) непосредственно на платформу шестиногого робота паука их необходимо отъюстировать через серво контроллер USB для Arduino RKP-SCB-32C, чтобы все сервоприводы заняли серединное центральное положение. В противном случае рулевые машинки (сервоприводы) будут работать НЕ правильно!
Подключив все 18 серво к сервоконтроллеру RKP-SCB-32C и правильно запитав его от батареи Li-Po, необходимо соединить его через порт USB с персональным компьютером на котором установлено специальное программное обеспечение (ПО) для настройки и регулировки сервоприводов.
Скачать программное обеспечение (софт) для программирования серво контроллера можно в статье «ПО для программирования сервоконтроллера на 16 и 32 сервопривода =>
Все 18 серво должны быть настроены на среднее положение ползунков как показано на расположенном ниже (см. Рис. 7).
Рис. 7
Внимание!
После завершения этой операции по регулировке среднего положения ВСЕ сервомашинки необходимо отключить от платы сервоконтроллера Servo Controller Board 32 Channel USB (RKP-SCB-32C).
Следующий шаг это непосредственно начало сборки шасси шестиногого робота.
Начинаем, конечно, со сборки несущей платформы шагающего робота. Центральная несущая платформа робота паука предназначена для установки различных элементов управления роботом (плат управления, датчиков и сенсоров и т.д.), а также элементов силового питания робота (аккумуляторов, выпрямителей, выключателей и стабилизаторов).
Центральная несущая платформа шагающего робота паука на Arduino состоит из двух фрезерованных алюминиевых пластин скрепленных между собой латунными стойками. Это обеспечивает высокую точность и надежность для всей конструкции робота паука и является одновременно лучшим решением по соотношению веса для размещения полезной нагрузки.
Внимание!
Важным шагом является правильный выбор нижней пластины шасси робота. На первом этапе нам понадобится именно нижняя пластина для правильной сборки несущей платформы и установки на нее дополнительного оборудования и элементов питания шестиногого робота паука.
На изображении показана, для сравнения, визуальная разница между нижней и верхней платами из набора (см. Рис. 8).
Рис. 8
Снимаем с алюминиевых деталей защитную пленку из полиэтилена. Обязательно определяем (по рисунку фрезерованных отверстий) НИЖНЮЮ плату шасси и устанавливаем латунные стойки M2 длинной 6 мм. всего 6 штук, закрепив их стальными винтами М2 длиной 5 мм (см. Рис. 9).
Рис. 9
Места установки всех шести латунных стоек (M2x6) показаны на изображении (см. Рис. 10).
Примечание!
Все необходимые элементы находятся в комплекте поставки конструктора для самостоятельной сборки робота паука на Arduino.
Рис. 10
Следующим шагом сборки несущей платформы будет установка диодного моста D25XB60 на специальное штатное отверстие (контактами вперед, плоской стороной к шасси).
Диодный мост D25XB60 — максимальный ток 25A, максимальное напряжение 600V.
Посмотреть даташит диодного моста D25XB60 (формат PDF размер 430 КБ)
После установки на центральную пластину шасси робота паука диодного моста D25XB60, а также двух латунных стоек (M2x6) по одной с каждой стороны диодного моста D25XB60 собранная деталь несущей платформы шагающего робота должна выглядеть, как показано на изображении (см. Рис. 11).
Рис. 11
Первые шесть установленных латунных стоек помимо обеспечения жесткости конструкции центральной платформы также предназначены, чтобы исключить всякие смещения аккумулятора LiPo 7,4V (2S) во время перемещений шагающего робота по пересеченной местности.
Силовой аккумулятор LiPo 7,4V (2S) должен иметь такие габариты, чтобы плотно прилегать к установленным шести латунным стойкам (M2x6) так как показано на изображении (см. Рис. 12)
Рис. 12
Следующий шаг это установка четырех стоек из нейлона, предназначенных для крепления платы сервоконтроллера Servo Controller Board 32 Channel USB (RKP-SCB-32C).
Примечание!
Все необходимые элементы находятся в комплекте поставки конструктора для самостоятельной робота паука на Arduino (RKP-RCS-2013B-KIT).
Стойки для крепления сервоконтроллера выполнены из специального материала нейлон-66 (UL), имеют длину 18 мм, форму шестигранника и внутреннюю резьбу М3×0,5.
Необходимо закрепить четыре нейлоновые стойки через проделанные отверстия (только нижняя плата) при помощи винтов M3x6, как показано на рисунке (см. Рис. 13).
Примечание!
Отверстия для закрепления (при помощи нейлоновых стоек) выбранного самостоятельно контроллера управления и отличающегося по габаритам от рекомендуемого сервоконтроллера Servo Controller Board 32 Channel USB (RKP-SCB-32C) проделываются самостоятельно. Отверстия проделывают, исходя из габаритов и размеров отверстий выбранного сервоконтроллера для управления роботом пауком.
Рис. 13
Следующим шагом по сборке будет подключение к плате сервоконтролера двухпозиционного переключателя USB/PS2. Для подключения необходимо воспользоваться тремя гибкими проводниками для макетирования, имеющими на концах проводника коннектор типа МАМА для подключения к штырькам находящимся на плате сервоконтроллера Servo Controller Board 32 Channel USB (RKP-SCB-32C). Необходимо воспользоваться паяльником, чтобы припаять обратные концы от трех гибких проводников для макетирования к трем контактам двухпозиционного переключателя. На схеме показано, к каким штырькам на плате сервоконтроллера RKP-SCB-32C подключать двухпозиционный переключатель (см. Рис. 14).
Рис. 14
Длина используемых гибких проводников для макетирования должна быть достаточной, чтобы не создавался натяг проводника, и не изгибались штырьки на плате сервоконтроллера, к которым они подключены. Устанавливаемые гибкие проводники для макетирования могут иметь разные цвета.
Наборы проводников для макетных плат приобретаются отдельно =>>
На изображении ниже показана длинна проводников и место расположения двухпозиционного переключателя (см. Рис. 15).
Рис. 15
Далее необходимо воспользоваться латунными стойками из комплекта поставки, 4 штуки M2x20 (тип мама-мама) и 4 штуки M2x20+3 (тип мама-папа) (см. Рис. 16).
Рис. 16
Скрутив их между собой, получаем 4 стойки имеющие длину 4 сантиметра.
Уделяйте внимание точным измерениям при выборе латунных стоек M2x20 (тип мама-мама), поскольку в комплекте поставки шасси шестиногого робота паука RKP-RCS-2013B-KIT присутствуют также латунные стойки длинной 21 мм и 23 мм, которые устанавливаются в лапках робота паука (вторая часть пошаговой инструкции).
Скручивать стойки 4 штуки M2x20 (тип мама-мама) и 4 штуки M2x20+3 (тип мама-папа) нужно попарно как показано на изображении (см. Рис. 17).
Рис. 17
Собрав, таким образом, все четыре стойки длинной 4 сантиметра необходимо прикрепить их четырьмя винтами M2x5 к нижней плате робота паука в специальных отверстиях, так как показано на изображении (см. Рис. 18).
Рис. 18
Продолжение пошаговой инструкции по сборке робота паука на Arduino (часть вторая) =>>
