Arduino Kev Tswj Xyuas Neeg Hlau Biped: 13 Cov Kauj Ruam (nrog Duab)

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:25

Fusion 360 Cov Haujlwm »

Kuv ib txwm muaj kev xav los ntawm cov neeg hlau, tshwj xeeb tshaj yog yam uas sim ua raws tib neeg kev ua. Qhov kev txaus siab no coj kuv mus sim tsim thiab txhim kho cov neeg hlau biped uas tuaj yeem ua tib neeg taug kev thiab khiav. Hauv Cov Lus Qhia no, Kuv yuav qhia koj kev tsim thiab sib dhos ntawm cov neeg hlau biped.

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 kho vajtse mus rau nws qhov txwv. Lub hom phiaj thib ob yog ua kom biped tus nqi qis uas siv cov khoom ua haujlwm tau yooj yim thiab 3D luam tawm hauv chav rau kev hloov kho ntxiv thiab nthuav dav. Ob lub hom phiaj no ua ke muab lub hauv paus ruaj khov los ua ntau yam kev sim, cia ib tus txhim kho qhov kev xav tau tshwj xeeb.

Ua raws li los tsim koj tus kheej Arduino tswj Robotic Biped thiab poob qhov pov npav hauv "Arduino Contest" yog tias koj nyiam txoj haujlwm.

Kauj Ruam 1: Tsim Txheej Txheem

Cov tib neeg tsis muaj ceg tau tsim 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 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 biped yog kom ua tus qauv 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.

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

Kauj Ruam 2: Lub luag haujlwm ntawm Arduino

Ib qho Arduino Uno tau siv hauv txoj haujlwm no. Arduino yog lub luag haujlwm los suav cov lus taw kev ntawm ntau yam gaits uas tau sim thiab qhia cov neeg ua haujlwm kom txav mus rau lub kaum sab xis ntawm qhov nrawm nrawm los tsim txoj kev taug kev yooj yim. Ib qho Arduino yog qhov kev xaiv zoo rau kev tsim cov phiaj xwm vim tias nws muaj ntau yam. Nws muab cov pawg ntawm IO pins thiab tseem muab kev cuam tshuam xws li cov lej, I2C, thiab SPI txhawm rau sib txuas lus nrog lwm lub microcontrollers thiab cov ntsuas. Arduino tseem muab lub platform zoo rau kev tsim qauv sai thiab ntsuas thiab tseem muab chav tsim khoom rau kev txhim kho thiab nthuav dav. Hauv txoj haujlwm no, cov ntawv txuas ntxiv yuav suav nrog Chav Ntsuas Kev Ntsuas rau kev ua suab nrov xws li kev ntsuas lub caij nplooj zeeg thiab kev txav mus los hauv thaj chaw tsis sib xws thiab ntsuas qhov ntsuas nrug kom tsis txhob muaj teeb meem.

Arduino IDE tau siv rau txoj haujlwm no. (Arduino tseem muab lub vev xaib IDE)

Nco tseg: Cov program rau tus neeg hlau tuaj yeem rub tawm los ntawm ib qib hauv qab no.

Kauj Ruam 3: 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 Bipedal neeg hlau. Txhua ntu yuav tsum muaj ntau thiab yooj yim mus nrhiav.

ELECTRONICS:

Arduino Uno x 1

Towerpro MG995 servo motor x 6

Perfboard (zoo ib yam li Arduino)

Txiv neej thiab Poj niam header pins (kwv yees li 20 ntawm txhua tus)

Jumper Wires (10 daim)

MPU6050 IMU (yeem)

Ultrasonic sensor (yeem)

HARDWARE:

Skateboard Cov Kabmob (8x19x7mm)

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)

Tsis suav nrog Arduino thiab 3D tshuab luam ntawv tag nrho tus nqi ntawm txoj haujlwm no yog 20 $.

Kauj Ruam 4: 3D Luam Qhov Chaw

Cov ntu yuav tsum tau ua rau txoj haujlwm no yuav tsum tau tsim tshwj xeeb yog li ntawd lub tshuab luam ntawv 3D tau siv los luam tawm lawv. Cov ntawv luam tawm tau ua los ntawm 40% ntxiv rau, 2 kab ntawv, 0.4mm lub taub hau, thiab txheej txheej siab 0.1 hli nrog PLA, xim uas koj xaiv. Hauv qab no koj tuaj yeem pom cov npe ua tiav ntawm ntu thiab STLs los luam koj tus kheej cov ntawv.

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

• ko taw servo tuav x 1
• ko taw servo yas dhos x 1
• lub hauv caug servo tuav x 1
• lub hauv caug servo yas dhos x 1
• ko taw servo tuav x 1
• ko taw servo yas dhos x 1
• bearing link x 2
• servo horn txuas x 2
• ko taw txuas x2
• cog x1
• hluav taws xob mount x 1
• electronics spacer x 8 (yeem)
• servo horn qhov chaw x 12 (tsis teb los tau)

Hauv tag nrho, tsis suav nrog cov spacers, muaj 14 ntu. Lub sijhawm luam ntawv tag nrho yog kwv yees li 20 teev.

Kauj Ruam 5: Npaj Cov Servo Brackets

Thaum tag nrho cov ntu tau luam tawm koj tuaj yeem pib los ntawm kev teeb tsa servos thiab servo brackets. Ua ntej thawb rau hauv cov kabmob rau hauv lub hauv caug servo tuav. Qhov haum yuav tsum tau yooj yim tab sis kuv xav kom txhuam cov sab hauv ntawm lub qhov me ntsis es tsis txhob yuam cov kabmob uas yuav muaj feem cuam tshuam qhov tawg. Tom qab ntawd hla lub M4 ntsia liaj qhov rooj los ntawm lub qhov thiab kaw nws siv cov txiv ntoo. Tom ntej no, rub tus ko taw txuas thiab txuas lub tog raj kheej servo rau nws siv cov ntsia hlau uas muab. Txuas tus taw txuas rau lub hauv caug servo tus tuav siv cov ntsia hlau uas koj yuav siv los muab cov servo motor. Nco ntsoov ua kom lub cev muaj zog kom lub taub hau nyob ntawm ib sab ntawm cov ntsia liaj qhov rooj uas koj tau txuas ua ntej. Thaum kawg nyab xeeb rau servo nrog cov txiv ntseej thiab cov ntsia hlau.

Ua tib yam nrog lub duav servo tuav thiab tus tuav servo taw. Nrog rau qhov no, koj yuav tsum muaj peb lub cav servo thiab lawv cov khoom sib dhos.

Nco tseg: Kuv tab tom muab cov lus qhia rau kev tsim ib txhais ceg, lwm qhov tsuas yog tsom iav.

Kauj Ruam 6: Ua Cov Txuas Txuas

Thaum cov kab zauv tau sib sau ua ke, pib ua qhov txuas. Txhawm rau ua kom cov kabmob txuas, ib zaug ntxiv maj mam xuab zeb sab hauv ntawm lub qhov rau cov kabmob tom qab ntawd thawb cov kabmob rau hauv lub qhov ntawm ob sab. Nco ntsoov thawb cov kabmob kom txog thaum ib sab ntws tawm. Txhawm rau tsim lub servo horn txuas, rub ob lub voj voos servo thiab cov ntsia hlau uas tau muab. Muab lub tshuab raj rau ntawm 3D luam ntawv thiab kab ntawm lub qhov, tom ntej ntsia hlau ntsia hlau mus rau 3D luam ntawv los ntawm txuas cov ntsia hlau los ntawm 3D luam sab. Kuv pom zoo siv 3D luam ntawv servo horn spacer rau cov ntsia hlau no. Thaum cov kev sib txuas tau tsim koj tuaj yeem pib sib dhos ceg.

Kauj Ruam 7: Sib dhos Ob txhais ceg

Thaum cov kev sib txuas thiab cov khoom sib dhos tau sib sau ua ke, koj tuaj yeem sib txuas lawv los tsim ceg ntawm cov neeg hlau. Ua ntej tshaj, siv lub tshuab raj txuas txuas los txuas lub ntsaws ntsaws qhov ntsaws thiab lub hauv caug servo bracket ua ke. Nco tseg: Tsis txhob ntsia hlau rau lub servo tseem tsis tau muaj teeb tsa nyob rau theem hauv qab no thiab nws yuav tsis yooj yim yog tias lub tshuab raj tau ntsia hlau mus rau lub cav servo.

Ntawm qhov tsis sib thooj sab txuas cov kabmob txuas mus rau cov ntsia hlau uas siv cov txiv ntoo. Thaum kawg, txuas tus taw taw servo bracket los ntawm kev ntxig rau qhov ntsia liaj qhov rooj tawm los ntawm cov kabmob ntawm lub hauv caug servo yas dhos. Thiab txhim kho lub cav servo rau lub tshuab raj txuas nrog rau lub hauv caug servo tuav ntawm lwm sab. Qhov no yuav yog txoj haujlwm tsis yooj yim thiab kuv xav qhia ob txhais tes rau qhov no.

Rov ua cov kauj ruam rau lwm ceg. Siv cov duab txuas rau txhua kauj ruam raws li kev siv.

Kauj Ruam 8: Kev cai PCB thiab thaiv

Qhov no yog kauj ruam xaiv tau. Txhawm rau ua kom cov hlua txuas tau zoo Kuv txiav txim siab los ua tus PCB kev cai siv perf board thiab header pins. PCB muaj cov chaw nres nkoj kom txuas ncaj qha rau cov xov hluav taws xob servo. Ib qho ntxiv, kuv kuj tseem tshuav cov chaw nres nkoj ntxiv yog tias kuv xav nthuav dav thiab ntxiv lwm qhov ntsuas xws li Inertial Measurement Units lossis ultrasonic nrug sensor. Nws kuj tseem muaj qhov chaw nres nkoj rau lub zog sab nraud xav tau los txhawb lub zog servo motors. Kev sib txuas jumper tau siv los hloov ntawm USB thiab lub zog sab nraud rau Arduino. Mount Arduino thiab PCB rau ob sab ntawm cov khoom siv hluav taws xob siv cov ntsia hlau thiab cov ntawv luam tawm 3D.

Nco tseg: Nco ntsoov tshem lub jumper ua ntej txuas Arduino rau koj lub khoos phis tawj los ntawm USB. Tsis ua qhov no yuav ua rau Arduino puas tsuaj.

Yog tias koj txiav txim siab tsis siv PCB thiab siv lub khob cij ntawm no yog cov kev pabcuam sib txuas:

• Sab laug Hip >> tus pin 9
• Sab xis >> pin 8
• Lub hauv caug sab laug >> tus pin 7
• Hauv caug> pin 6
• Sab laug Taw >> tus pin 5
• Txoj Cai Taw >> tus pin 4

Yog tias koj txiav txim siab ua PCB raws li qhov kev txiav txim ib yam li saum toj no los ntawm kev siv cov chaw nres nkoj ntawm PCB los ntawm sab xis mus rau sab laug nrog IMU chaw nres nkoj tig mus. Thiab siv cov txiv neej ib txwm rau poj niam jumper xov hlau los txuas PCB rau Arduino siv tus lej pin saum toj no. Nco ntsoov tseem txuas tus pin hauv av thiab tsim tib lub peev xwm hauv av thiab Vin tus pin rau thaum koj txiav txim siab khiav nws yam tsis muaj USB zog.

Kauj Ruam 9: Sib Sau Lub Cev

Thaum ob txhais ceg thiab cov khoom siv hluav taws xob tau sib sau ua ke, sib koom ua ke los tsim lub cev neeg hlau. Siv tus choj txuas los txuas ob txhais ceg ua ke. Siv tib lub qhov txuas ntawm lub duav servo tuav thiab cov txiv ntseej thiab cov ntsia hlau uas tuav lub tshuab servo. Thaum kawg, txuas cov khoom siv hluav taws xob txuas rau tus choj. Kab kab qhov ntawm tus choj thiab cov khoom siv hluav taws xob nce thiab siv M4 txiv ntoo thiab ntsia hlau los ua qhov sib koom ua ke.

Xa mus rau cov duab txuas rau kev pab. Nrog rau qhov no, koj tau ua tiav kev tsim kho cov neeg hlau. Tom ntej no, cia dhia mus rau hauv software thiab coj tus neeg hlau mus rau lub neej.

Kauj ruam 10: Kev teeb tsa Intial

Qhov kuv tau pom thaum tsim txoj haujlwm no yog tias lub cav servo thiab lub tshuab raj tsis xav tau ua kom zoo nyob kom nyob sib luag. Qhov no yog vim li cas "txoj haujlwm tseem ceeb" ntawm txhua lub cav servo yuav tsum tau kho tus kheej kom haum nrog ob txhais ceg. Txhawm rau ua tiav qhov no tshem tawm lub tshuab raj tshuab raj los ntawm txhua qhov kev pabcuam thiab khiav qhov pib_setup.ino kos duab. Thaum cov motors tau teeb tsa hauv lawv txoj haujlwm hauv nruab nrab rov txuas lub suab raj zoo li tias ob txhais ceg ncaj ncaj thiab txhais taw tau zoo tib yam rau hauv av. Yog tias qhov no yog qhov koj muaj hmoo. Yog tias tsis qhib cov ntaub ntawv constants.h pom ntawm lub tab uas nyob ib sab thiab hloov kho qhov kev pab cuam offset qhov tseem ceeb (kab 1-6) txog thaum ob txhais ceg tau zoo ua ke thiab txhais taw tau tiaj tus. Ua si ib puag ncig nrog qhov muaj nuj nqis thiab koj yuav tau txais lub tswv yim txog qhov tsim nyog hauv koj rooj plaub.

Thaum cov teeb tsa tau teeb tsa, nco ntsoov cov txiaj ntsig no vim tias lawv yuav xav tau tom qab.

Xa mus rau cov duab kom pab tau.

Kauj Ruam 11: Me ntsis Txog Kinematics

Txhawm rau ua biped ua cov txiaj ntsig zoo xws li khiav thiab taug kev ntau yam gaits yuav tsum tau 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, z thiab tso tawm peb lub kaum ntse ntse sib haum rau lub cav.

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

Kauj ruam 12: Programming Arduino

Ua ntej tsim lub Arduino, kev hloov kho me ntsis yuav tsum tau ua rau cov ntawv. Nco ntsoov qhov uas kuv tau hais kom koj sau tseg? Hloov kho qhov qub tsis tu ncua rau qhov txiaj ntsig koj teev hauv cov ntaub ntawv constants.h.

Nco tseg: Yog tias koj tau siv cov qauv tsim hauv phau ntawv qhia no, koj tsis muaj dab tsi hloov pauv. Yog tias muaj qee tus ntawm koj uas tau tsim lawv tus kheej tsim koj yuav tau hloov ob peb qhov txiaj ntsig ntxiv nrog rau cov offsets. Qhov l1 ntsuas qhov nrug nruab nrab ntawm lub hauv caug pivot thiab lub hauv caug pivot. Qhov l2 ntsuas qhov nrug ntawm lub hauv caug pivot thiab pob taws pivot. Yog li yog tias koj tsim koj tus kheej qauv, ntsuas qhov ntev no, thiab hloov kho qhov tsis tu ncua. Ob qhov kawg kawg tau siv rau qhov ntsuas. Cov kauj ruam Kev tshem tawm tas li ntsuas siab npaum li cas txhais taw yuav nqa thaum los rau tom ntej tom qab ib qib thiab kauj ruam Qhov siab ntsuas qhov siab ntawm hauv av mus rau lub duav thaum nws ua cov kauj ruam.

Thaum txhua qhov hloov pauv tau raws li qhov koj xav tau, koj tuaj yeem tso cov haujlwm tseem ceeb. Txoj haujlwm tseem ceeb tsuas yog pib ua tus neeg hlau mus rau txoj kev taug thiab pib ua cov kauj ruam tom ntej. Cov haujlwm tuaj yeem hloov kho raws li koj xav tau los tshawb xyuas ntau yam gaits, nrawm thiab kauj ruam ntev kom pom qhov ua haujlwm zoo tshaj plaws.

Kauj Ruam 13: Cov Ntsiab Lus Kawg: Sijhawm Kuaj

Cov biped tuaj yeem ua cov kauj ruam uas sib txawv ntawm 10 txog 2 cm ntev yam tsis muaj tipping hla. Qhov nrawm dhau tuaj yeem sib txawv thaum ua kom cov kev sib npaug sib npaug. Qhov kev sib tw ua ke nrog lub zog ntawm Arduino muab lub hauv paus ruaj khov rau kev sim nrog ntau lwm yam gaits thiab lwm lub hom phiaj xws li dhia lossis ntsuas thaum ncaws pob. 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. Cov cuab yeej xws li IMU thiab lub ntsuas nrug tuaj yeem ntxiv rau hauv kab ke txhawm rau ua kom nws cov haujlwm zoo thaum lub zog ntsuas tuaj yeem ntxiv rau ob txhais ceg los sim nrog kev txav chaw nyob ntawm qhov tsis sib xws.

Vam tias koj nyiam qhov Qhia Ntawv no thiab txaus ntawm kev tshoov siab los tsim koj tus kheej. Yog tias koj nyiam txoj haujlwm txhawb nqa nws los ntawm kev pov npav hauv "Arduino Contest".

Zoo Siab Ua!

Thawj qhov khoom plig hauv Arduino Contest 2020