3D Luam Tawm Arduino Txhawb Plaub Tus Neeg Hlau: 13 Cov Kauj Ruam (nrog Duab)

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:24

Fusion 360 Cov Haujlwm »

Los ntawm Cov Lus Qhia yav dhau los, koj tuaj yeem pom tias kuv muaj kev txaus siab rau cov phiaj xwm neeg hlau. Tom qab Cov Lus Qhia yav dhau los qhov twg kuv tau tsim cov neeg hlau biped, Kuv txiav txim siab sim thiab ua plaub tus neeg hlau uas tuaj yeem ua raws tsiaj xws li dev thiab miv. Hauv Cov Lus Qhia no, Kuv yuav qhia koj kev tsim thiab sib dhos ntawm cov neeg hlau plaub npaug.

Lub hom phiaj tseem ceeb thaum tsim txoj haujlwm no yog ua kom lub zog muaj zog raws li qhov ua tau thaum lub sijhawm sim nrog ntau yam taug kev thiab khiav gaits Kuv tsis tas yuav txhawj xeeb tas li txog qhov kho vajtse tsis ua haujlwm. Qhov no tau tso cai rau kuv thawb lub khoos phis tawj rau nws qhov txwv thiab sim nrog cov nyom nyuaj thiab cov lus tsa suab. Lub hom phiaj thib ob yog ua kom plaub npaug qis dua tus nqi uas siv tau yooj yim ua haujlwm yam nyiam thiab luam ntawv 3D uas tso cai rau ua qauv sai. Ob lub hom phiaj no ua ke muab lub hauv paus ruaj khov los ua ntau yam kev sim, tso ib tus zuj zus plaub npaug rau ntau qhov kev xav tau tshwj xeeb xws li kev taw qhia, kev zam kev cuam tshuam thiab kev txav mus los.

Txheeb tawm cov vis dis aus txuas rau saum toj no kom pom qhov nrawm ntawm qhov haujlwm. Ua raws li los tsim koj tus kheej Arduino Powered Quadruped Robot thiab tsis pov npav hauv "Ua Kom Nws Sib Tw" yog tias koj nyiam txoj haujlwm.

Kauj Ruam 1: Txheej txheem cej luam thiab txheej txheem tsim

Plaub npaug tau tsim nyob hauv Autodesk dawb siv Fusion 360 3d ua qauv software. Kuv pib los ntawm kev xa cov servo motors mus rau hauv tus tsim thiab tsim ob txhais ceg thiab lub cev ncig lawv. Kuv tsim cov kab zauv rau servo lub cev muaj zog uas muab lub pivot thib ob piv rau qhov sib txawv ntawm lub cav servo lub cev. Muaj ob txoj hlua ntawm ob qho kawg ntawm lub cev muaj zog ua kom ruaj khov rau kev tsim qauv thiab tshem tawm ib qho kev sib tw uas yuav tshwm sim thaum ob txhais ceg tau ua rau qee qhov thauj khoom. Cov kev sib txuas tau tsim los tuav cov kabmob thaum cov khoom siv siv tus ntsia liaj qhov rooj rau tus ncej. Thaum cov kev sib txuas tau teeb tsa rau ntawm cov ncej uas siv cov txiv ntoo, cov kabmob yuav muab lub ntsej muag du thiab muaj zog pivot ntawm sab nraud ntawm servo lub cev muaj zog.

Lwm lub hom phiaj thaum tsim lub quadruped yog ua kom cov qauv ua kom nruj li sai tau kom ua tau zoo tshaj plaws siv lub zog muab los ntawm servo motors. Qhov ntev ntawm qhov txuas tau ua kom ua tiav ntau yam ntawm cov lus tsa suab thaum txo qis tag nrho. Ua rau lawv luv dhau yuav ua rau cov kab sib tsoo sib tsoo, txo qhov ntau ntawm cov lus tsa suab, thiab ua kom ntev dhau yuav ua rau lub zog tsis tsim nyog rau ntawm cov actuators. Thaum kawg, Kuv tsim lub cev ntawm tus neeg hlau mus rau qhov Arduino thiab lwm yam khoom siv hluav taws xob yuav nce. Kuv kuj tseem tshuav cov ntsiab lus ntxiv rau ntawm lub vaj huam sib luag sab saum toj kom ua kom txoj haujlwm muaj peev xwm txhawm rau txhim kho ntxiv. Ib zaug tuaj yeem ntxiv cov ntsuas xws li ntsuas qhov deb, lub koob yees duab lossis lwm yam kev ua haujlwm xws li cov neeg hlau grippers.

Nco tseg: Cov ntu tau suav nrog hauv ib qib hauv qab no.

Kauj Ruam 2: Cov Ntaub Ntawv Xav Tau

Nov yog cov npe ntawm txhua qhov khoom siv thiab ntu yuav tsum tau ua rau koj tus kheej heev Arduino Powered Quadruped Robot. Txhua ntu yuav tsum muaj ntau thiab yooj yim nrhiav hauv cov khw muag khoom kho vajtse lossis online.

ELECTRONICS:

Arduino Uno x 1

Towerpro MG995 servo motor x 12

Arduino Sensor Shield (Kuv pom zoo V5 version tab sis kuv muaj V4 version)

Jumper Wires (10 daim)

MPU6050 IMU (yeem)

Ultrasonic Sensor (yeem)

HARDWARE:

Pob Bearings (8x19x7mm, 12 daim)

M4 ceev thiab ntsia liaj qhov rooj

3D tshuab luam ntawv filament (yog tias koj tsis muaj lub tshuab luam ntawv 3D, yuav tsum muaj lub tshuab luam ntawv 3D hauv thaj chaw ua haujlwm lossis luam tawm tuaj yeem ua online tau pheej yig heev)

Acrylic Sheets (4 hli)

Cov cuab yeej

3D tshuab luam ntawv

Laser txiav

Tus nqi tseem ceeb tshaj plaws ntawm txoj haujlwm no yog 12 servo motors. Kuv pom zoo mus rau qhov nruab nrab mus rau qib siab ntau yam tsis siv cov yas pheej yig vim tias lawv zoo li tawg yooj yim. Tsis suav cov cuab yeej, tus nqi tag nrho ntawm txoj haujlwm no yog kwv yees li 60 $.

Kauj Ruam 3: Digitally Fabricated Parts

Qhov uas yuav tsum tau ua rau txoj haujlwm no yuav tsum tau tsim-raws li peb tau siv lub zog ntawm cov khoom siv digitally thiab CAD los tsim lawv. Feem ntau ntawm cov ntu yog 3D luam tawm sib nrug los ntawm ob peb uas yog laser txiav tawm ntawm 4mm acrylic. Cov ntawv luam tawm tau ua tiav ntawm 40% ntxiv rau, 2 kab, 0.4mm lub taub hau, thiab txheej txheej siab 0.1 hli nrog PLA. Qee qhov ntawm qhov xav tau kev txhawb nqa vim tias lawv muaj lub ntsej muag zoo nrog kev khoov, txawm li cas los xij, cov kev txhawb nqa tau yooj yim nkag tau thiab tuaj yeem raug tshem tawm siv qee tus txiav. Koj tuaj yeem xaiv cov xim uas koj xaiv ntawm cov ntawv sau. Hauv qab no koj tuaj yeem pom cov npe ua tiav ntawm cov ntu thiab STLs los luam koj tus kheej cov ntawv thiab cov qauv 2D rau cov tshuab txiav laser.

Nco tseg: Los ntawm no ntawm ntu yuav raug xa mus rau siv cov npe hauv cov npe hauv qab no.

3D luam qhov:

• ntsaws servo bracket x 2
• daim iav servo bracket daim iav x 2
• lub hauv caug servo bracket x 2
• lub hauv caug servo bracket iav x 2
• tus tuav tuav x 2
• daim iav tuav x 2
• luj x4
• servo horn txuas x 4
• cev link x4
• arduino tuav x 1
• nrug sensor tuav x 1
• L-txhawb x 4
• cog x4
• servo horn spacer x 24

Laser-txiav qhov chaw:

• servo tuav vaj huam sib luag x 2
• sab saum toj vaj huam sib luag x 1

Hauv tag nrho, muaj 30 ntu uas yuav tsum tau luam tawm 3D tsis suav nrog ntau yam spacers, thiab 33 qhov digitally fabricated parts in total. Lub sijhawm luam ntawv tag nrho yog kwv yees li 30 teev.

Kauj Ruam 4: Npaj Cov Txuas

Koj tuaj yeem pib sib dhos los ntawm teeb tsa qee qhov ntawm qhov pib uas yuav ua rau txheej txheem kev sib dhos zaum kawg tswj tau ntau dua. Koj tuaj yeem pib nrog qhov txuas. Txhawm rau ua kom cov kabmob txuas, maj mam xuab zeb sab hauv ntawm lub qhov rau cov kabmob tom qab ntawd thawb cov kabmob rau hauv lub qhov ntawm ob qho kawg. Nco ntsoov thawb cov kabmob kom txog thaum ib sab ntws tawm. Txhawm rau tsim lub tshuab raj txuas txuas, rub ob lub raj xa hluav taws xob thiab cov ntsia hlau uas tuaj nrog lawv. Muab lub tshuab raj rau ntawm 3D luam ntawv thiab kab ob kab, tom ntej no ntsia hlau ntsia hlau mus rau 3D luam ntawv los ntawm txuas cov ntsia hlau los ntawm 3D luam sab. Kuv yuav tsum siv qee qhov 3D luam tawm servo horn spacers txij li cov ntsia hlau uas tau muab nkag tau ntev me ntsis thiab yuav cuam tshuam nrog servo lub cev lub cev thaum nws tig. Thaum cov kev txuas tau tsim koj tuaj yeem pib teeb tsa ntau tus tuav thiab cov khoom sib dhos.

Rov ua qhov no rau tag nrho 4 qhov txuas ntawm ob hom.

Kauj Ruam 5: Npaj Cov Servo Brackets

Txhawm rau teeb tsa lub hauv caug servo bracket, yooj yim dhau 4mm ntsia liaj qhov rooj los ntawm lub qhov thiab khawm nws nrog txiv ntoo. Qhov no yuav ua haujlwm zoo li lub qag thib ob rau lub cav. Los ntawm lub duav servo bracket, hla ob lub bolts hla ob lub qhov thiab khawm lawv nrog ob lub txiv ntoo ntxiv. Tom ntej no, lob lwm lub tog raj kheej servo thiab txuas nws mus rau ntu ntu me ntsis ntawm lub bracket siv ob lub ntsia hlau uas los nrog lub tshuab raj. Ib zaug ntxiv kuv xav kom koj siv servo horn spacer kom cov ntsia hlau tsis sib haum rau qhov sib txawv rau servo. Thaum kawg, lob tus tuav nrog ib feem thiab thawb cov kabmob rau hauv lub qhov. Tej zaum koj yuav xav tau maj mam xuab zeb sab hauv kom haum zoo. Tom ntej no, thawb cov kabmob thawb rau hauv cov kabmob mus rau qhov uas cov kabmob tuav daim khoov.

Xa mus rau cov duab txuas saum toj no thaum tsim cov khoom sib dhos. Rov ua cov txheej txheem no rau qhov seem ntawm cov zauv. Cov tsom iav zoo ib yam, tsuas yog txhua yam yog tsom iav.

Kauj Ruam 6: Sib dhos Ob txhais ceg

Thaum tag nrho cov kev txuas thiab kab zauv tau sib sau ua ke koj tuaj yeem pib tsim plaub ceg ntawm cov neeg hlau. Pib los ntawm kev txuas cov servos mus rau cov khoom siv 4 x M4 ntsia liaj qhov rooj thiab cov txiv ntoo. Nco ntsoov ua kom haum lub qag ntawm servo nrog cov ntsia liaj qhov rooj tawm ntawm lwm sab.

Tom ntej no, txuas lub duav servo nrog lub hauv caug servo siv servo horn txuas daim. Tsis txhob siv cov ntsia hlau tsuas yog txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau lub tog raj kheej servo txij li peb yuav xav tau kho txoj haujlwm tom qab. Ntawm qhov tsis sib thooj, nce cov kab sib txuas uas muaj ob lub ntsej muag mus rau cov ntsia hlau uas siv cov txiv ntoo.

Rov ua cov txheej txheem no kom tas ntawm peb ob txhais ceg thiab 4 ceg rau plaub npaug tau npaj txhij!

Kauj Ruam 7: Sib Sau Lub Cev

Tom ntej no, peb tuaj yeem tsom mus rau tsim lub cev ntawm tus neeg hlau. Lub cev muaj plaub lub cav servo uas muab ob txhais ceg rau lawv qib 3 ntawm kev ywj pheej. Pib los ntawm kev siv 4 x M4 ntsia liaj qhov rooj thiab buts los txuas cov servo mus rau lub laser txiav servo tuav vaj huam sib luag.

Nco tseg: Nco ntsoov tias lub servo tau txuas nrog tias lub qag nyob ntawm sab nraud ntawm daim raws li pom hauv cov duab txuas saum toj no. Rov ua cov txheej txheem no kom tas ntawm peb lub cav servo kom nco ntsoov qhov taw qhia.

Tom ntej no, txuas L-txhawb nqa ntawm ob sab ntawm lub vaj huam sib luag siv ob lub txiv ntseej M4 thiab ntsia hlau. Daim ntawv no tso cai rau peb kom ruaj khov kho lub vaj huam sib luag ntawm servo rau sab saum toj. Rov ua cov txheej txheem no nrog ob qhov kev txhawb nqa L ntxiv thiab lub rooj zaum thib ob servo tuav ob txheej ntawm servo motors.

Thaum L txhawb nqa nyob rau hauv qhov chaw, siv ntau M4 txiv ntseej thiab ntsia liaj qhov rooj txhawm rau txuas lub servo tuav vaj huam sib luag rau sab saum toj vaj huam sib luag. Pib nrog txheej txheej ntawm cov txiv ntoo thiab ntsia liaj qhov rooj (ntawm sab xub ntiag thiab nraub qaum). Lub hauv paus txiv ntseej thiab ntsia liaj qhov rooj kuj tseem tuav cov khoom tuav ntawm arduino. Siv plaub lub txiv ntseej thiab ntsia liaj qhov rooj los txuas tus tuav arduino los ntawm sab saum toj mus rau lub vaj huam sib luag sab saum toj thiab kho cov ntsia liaj qhov rooj kom lawv kuj hla dhau L qhov kev txhawb nqa. Xa mus rau cov duab txuas saum toj no kom paub meej. Thaum kawg xaub plaub lub txiv ntseej rau hauv lub qhov ntawm tus tuav lub tog raj kheej thiab siv cov ntsia hlau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau tuav lub servo tuav rau sab saum toj.

Kauj Ruam 8: Muab Nws Txhua Qhov Ua Ke

Thaum ob txhais ceg thiab lub cev tau sib sau ua ke koj tuaj yeem pib ua kom tiav cov txheej txheem sib dhos. Mount plaub ceg rau plaub servos siv lub tshuab raj tshuab raj uas tau txuas rau ntawm lub duav servo bracket. Thaum kawg, siv cov khoom sib dhos los txhawb nqa txoj kab sib txawv ntawm lub duav. Dhau lub qag los ntawm kev coj tus kheej thiab siv tus ntsia liaj qhov rooj kom ruaj ntseg rau hauv qhov chaw. Txuas tus tuav cov kabmob rau sab saum toj vaj huam sib luag siv ob lub txiv ntseej M4 thiab ntsia hlau.

Nrog rau qhov no cov cuab yeej sib dhos ntawm quaduped tau npaj txhij.

Kauj Ruam 9: Txuas thiab Circuit

Kuv txiav txim siab siv daim thaiv npog uas muab kev sib txuas rau servo motors. Kuv xav pom zoo tias koj siv lub ntsej muag tiv thaiv v5 vim nws muaj lub ntsej muag sab hauv lub zog hluav taws xob sab nraud. Txawm li cas los xij, ib qho uas kuv siv tsis muaj qhov kev xaiv no. Saib ntawm lub ntsuas hluav taws xob zoo dua, Kuv pom tias lub ntsuas hluav taws xob tau kos lub zog los ntawm Arduino's onboard 5v tus pin (uas yog lub tswv yim txaus ntshai thaum nws los txog rau lub zog loj servo motors txij li koj yuav ua rau Arduino puas tsuaj). Kev kho rau qhov teeb meem no yog khoov 5v tus pin ntawm lub sensor thaiv tawm ntawm txoj kev kom nws yuav tsis txuas rau 5v tus pin ntawm Arduino. Ua li no, tam sim no peb tuaj yeem muab lub zog sab nraud los ntawm 5v tus pin yam tsis ua rau Arduino puas tsuaj.

Kev sib txuas ntawm cov cim teeb liab ntawm 12 servo motors tau qhia hauv cov lus hauv qab no.

Nco tseg: Hip1Servo hais txog servo txuas rau lub cev. Hip2Servo hais txog servo txuas rau ntawm txhais ceg.

Leg 1 (rau sab laug):

• Hip1Servo >> 2
• Hip2Servo >> 3
• KneeServo >> 4

Ceg 2 (rau sab xis):

• Hip1Servo >> 5
• Hip2Servo >> 6
• KneeServo >> 7

Ceg 3 (rov qab sab laug):

• Hip1Servo >> 8
• Hip2Servo >> 9
• KneeServo >> 10

Ceg 4 (rov qab sab xis):

• Hip1Servo >> 11
• Hip2Servo >> 12
• KneeServo >> 13

Kauj ruam 10: Pib teeb tsa

Ua ntej pib ua haujlwm nyuaj gaits thiab lwm yam kev txav chaw, peb yuav tsum teeb tsa cov xoom ntsiab lus ntawm txhua qhov kev pabcuam. Qhov no muab tus neeg hlau siv cov ntsiab lus siv uas nws siv los ua ntau yam txav chaw.

Txhawm rau zam kev puas tsuaj rau tus neeg hlau koj tuaj yeem tshem tawm cov servo horn txuas. Tom ntej no, upload cov cai uas txuas hauv qab no. Txoj cai no tso txhua qhov kev pabcuam ntawm 90 degrees. Thaum cov servos tau mus txog txoj haujlwm 90-degree koj tuaj yeem rov txuas cov kev sib txuas xws li tias ob txhais ceg ncaj ncaj thiab cov servo txuas rau lub cev yog sib npaug rau lub vaj huam sib luag sab saum toj ntawm plaub npaug.

Txij ntawm no mus, vim tias tsim los ntawm lub tshuab raj tshuab raj, qee qhov pob qij txha tseem yuav tsis ncaj ncaj. Cov tshuaj rau qhov no yog txhawm rau kho qhov zeroPositions array pom ntawm kab thib 4 ntawm txoj cai. Txhua tus lej sawv cev rau xoom txoj haujlwm ntawm qhov sib txuas lus sib tham (qhov kev txiav txim yog tib yam li qhov kev txiav txim uas koj txuas rau servo rau Arduino). Kho cov txiaj ntsig no me ntsis kom txog thaum ob txhais ceg ncaj ncaj.

Nco tseg: Nov yog cov txiaj ntsig uas kuv siv txawm hais tias cov txiaj ntsig no yuav tsis ua haujlwm rau koj:

int zeroPositions [12] = {93, 102, 85, 83, 90, 85, 92, 82, 85, 90, 85, 90};

Kauj Ruam 11: Me ntsis Txog Kinematics

Txhawm rau ua plaub npaug ua cov haujlwm muaj txiaj ntsig xws li khiav, taug kev, thiab lwm yam kev txav chaw servos xav tau los ua haujlwm nyob rau hauv daim ntawv ntawm cov lus tsa suab. Cov lus tsa suab yog txoj hauv kev uas qhov kawg cuam tshuam (taw hauv qhov no) taug kev nrog. Muaj ob txoj hauv kev kom ua tiav qhov no:

1. Ib txoj hauv kev yuav yog pub lub kaum ntse ntse sib koom ua ke ntawm ntau lub tshuab ua kom muaj zog. Txoj hauv kev no tuaj yeem siv sijhawm, txaus siab, thiab tseem muaj qhov yuam kev txij li qhov kev txiav txim siab tsuas yog pom tseeb. Hloov chaw, muaj txoj hauv kev zoo dua ntawm kev ua tiav cov txiaj ntsig xav tau.
2. Qhov thib ob txoj hauv kev tig rov los ib puag ncig kev pub zaub mov ntawm qhov ua kom kawg tsis yog txhua lub kaum ntse ntse sib koom ua ke. Nov yog yam uas paub tias yog Kis Kis Kab Mob Kis. Tus neeg siv cov ntaub ntawv sib koom ua ke thiab cov ces kaum sib koom ua ke hloov pauv mus rau qhov chaw ua haujlwm kawg ntawm qhov kev tswj hwm tshwj xeeb. Txoj hauv kev no tuaj yeem suav tias yog lub npov dub uas siv raws li kev nkag mus rau kev sib koom tes thiab tso tawm cov ces kaum sib koom ua ke. Rau cov uas xav paub yuav ua li cas qhov sib npaug trigonometric ntawm lub thawv dub no tau tsim los saib hauv daim duab saum toj no. Rau cov uas tsis txaus siab, cov kab zauv twb tau teeb tsa thiab tuaj yeem siv siv cov haujlwm ua haujlwm uas siv raws li kev nkag siab x, y, z, uas yog qhov chaw cartesian ntawm qhov kawg cuam tshuam thiab tso tawm peb lub kaum ntse ntse sib txuas rau lub tshuab.

Txoj haujlwm uas muaj cov haujlwm no tuaj yeem nrhiav pom hauv cov kauj ruam tom ntej.

Kauj Ruam 12: Ua Haujlwm Quadruped

Thaum txoj hlua thiab kev pib ua tiav tiav, koj tuaj yeem npaj cov neeg hlau thiab tsim txoj hauv kev txias kom cov neeg hlau ua cov haujlwm txaus nyiam. Ua ntej koj mus txuas ntxiv, hloov kab 4 hauv kab ntawv txuas rau qhov txiaj ntsig uas koj tau teeb tsa hauv qib pib. Tom qab rub tawm qhov program, tus neeg hlau yuav tsum pib taug kev. Yog tias koj pom tias qee cov pob qij txha tau thim rov qab koj tuaj yeem yooj yim hloov tus nqi coj mus hauv kab lus qhia hauv kab 5 (yog tias nws yog 1 ua rau nws -1 thiab yog tias nws yog -1 ua rau nws 1).

Kauj Ruam 13: Cov Ntsiab Lus Kawg: Sijhawm Kuaj

Plaub tus neeg hlau tuaj yeem ua cov kauj ruam uas txawv ntawm 5 txog 2 cm ntev. Qhov nrawm dhau tuaj yeem sib txawv thaum ua kom cov kev sib npaug sib npaug. Qhov plaub npaug no muab lub hauv paus ruaj khov los sim nrog ntau yam ntxiv thiab lwm lub hom phiaj xws li dhia lossis ua tiav cov haujlwm. Kuv xav qhia koj kom sim hloov txoj kev txav ntawm ob txhais ceg los tsim koj tus kheej gaits thiab nrhiav pom tias ntau yam gaits cuam tshuam rau kev ua haujlwm ntawm neeg hlau li cas. Kuv tseem tau tso ntau lub ntsiab lus tso rau saum tus neeg hlau rau kev ntsuas ntxiv xws li ntsuas ntsuas qhov deb rau qhov ua kom tsis txhob ua haujlwm lossis IMU rau kev hloov pauv ntawm qhov tsis sib xws. Ib tus kuj tseem tuaj yeem sim nrog caj npab tuav ntxiv rau saum cov neeg hlau vim tias tus neeg hlau ruaj khov thiab ruaj khov thiab tsis thim qhov yooj yim.

Vam tias koj nyiam qhov Qhia Ntawv no thiab nws tau tshoov siab koj los tsim koj tus kheej.

Yog tias koj nyiam txoj haujlwm txhawb nqa nws los ntawm kev pov npav hauv "Ua Kom Nws Sib Tw".

Zoo Siab Ua!

Qhov khoom plig thib ob hauv Kev Ua Kom Nws Sib Tw 2020