Bioinspired Robotic Snake: 16 Kauj Ruam (nrog Duab)

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:29

Kuv tau tshoov siab kom pib ua txoj haujlwm no tom qab pom cov yeeb yaj kiab tshawb fawb ntawm ob tsob ntoo nce toj neeg hlau nab thiab neeg hlau eels. Nov yog kuv thawj zaug sim thiab tsim cov neeg hlau siv serpentine locomotion, tab sis nws yuav tsis yog kuv qhov kawg! Sau npe yuav hauv YouTube yog tias koj xav pom kev txhim kho yav tom ntej.

Hauv qab no kuv piav qhia kev tsim ntawm 2 tus nab sib txawv nrog rau cov ntawv rau 3D luam ntawv thiab sib tham txog cov cai thiab cov txheej txheem kom ua tiav cov lus zoo li nab. Yog tias koj xav kawm txuas ntxiv, tom qab nyeem cov lus qhia no Kuv xav qhia kom nyeem cov kab ntawv txuas hauv kab lus hais qhia hauv qab ntawm nplooj ntawv.

Cov lus qhia no yog thev naus laus zis 2-hauv-1, hauv qhov kuv piav qhia yuav ua li cas thiaj ua tau 2 yam sib txawv ntawm cov neeg hlau nab. Yog tias koj tsuas yog xav tsim ib qho ntawm cov nab tsis quav ntsej cov lus qhia rau lwm tus nab. Cov nab 2 txawv no yuav yog los ntawm qhov no hais txog siv cov kab lus hauv qab no sib pauv:

1. Ib leeg nab, 1D nab, lossis daj thiab dub
2. Ob chav nab, 2D nab, lossis nab dawb

Tau kawg koj tuaj yeem luam cov nab hauv cov xim xim uas koj xav tau. Qhov sib txawv ntawm ob tus nab yog tias hauv 2D nab txhua lub cav tau tig 90 degrees txheeb ze rau yav dhau los, qhov nyob hauv 1D nab txhua lub cav tau sib dhos ua ke hauv ib leeg.

Cov lus hais zaum kawg yog tias thaum txhua tus ntawm kuv cov nab muaj tsuas yog 10 servos nws muaj peev xwm ua cov nab nrog ntau lossis tsawg dua servos. Ib yam uas yuav tsum xav txog yog tias nrog tsawg servos koj yuav ua tiav cov lus tsa suab tsis zoo, thiab nrog ntau servos koj yuav zaum ua tiav nrog cov lus tsa suab serpentine tab sis koj yuav tsum tau txiav txim siab tus nqi, kos tam sim no (saib cov lus tom qab) thiab tus naj npawb pins muaj nyob ntawm Arduino. Xav tias dawb los hloov qhov ntev ntawm tus nab, txawm li cas los xij nco ntsoov koj tseem yuav xav tau hloov txoj cai los suav rau qhov kev hloov pauv no.

Kauj Ruam 1: Cheeb Tsam

Nov yog daim ntawv teev npe rau ib tus nab, yog tias koj xav ua ob tus nab koj yuav xav tau ob npaug ntawm cov khoom sib xyaw.

• 10 MG996R servos*
• 1.75mm 3D luam ntawv ntsiabteeb
• 10 pob bearings, ib feem naj npawb 608 (Kuv tau khaws kuv li los ntawm ntug ntug ntawm Jitterspin fidget spinners)
• 20 lub pob me me, ntu tus lej r188, rau lub log ** (Kuv khaws kuv li los ntawm sab hauv ntawm Jitterspin fidget spinners)
• 40 philips taub hau ntsia hlau 6-32 x 1/2 "(lossis zoo sib xws)
• 8 cov ntsia hlau ntev dua (Kuv tsis muaj tus lej ib feem tab sis lawv yog tib txoj kab uas hla raws li cov ntsia hlau saum toj no)
• Tsawg kawg 20 daim ntawm 4 nti zipties (nws nyob ntawm koj pes tsawg koj xav siv)
• 5m txhua qhov liab thiab dub 20 gauge hlau lossis tuab dua ***
• Txuj 22 gauge hlau
• 30 tus txiv neej header pins (faib ua 10 ntau ntawm 3)
• Arduino Nano Cov
• Cov ntawv luam tawm 3D (saib ntu tom ntej)
• Qee daim ntawv ntawm lub zog (saib ntu: "Ua kom lub zog nab" kom paub ntau ntxiv), Kuv tus kheej tau siv hloov kho ATX lub hwj chim
• 1000uF 25V electrolytic capacitor
• Thaum tshav kub kub ntsws raj ntawm ntau qhov ntau thiab tsawg, solder, kua nplaum thiab lwm yam cuab yeej sib txawv

*koj tuaj yeem siv lwm hom tab sis koj yuav tsum rov tsim kho cov ntawv 3D kom haum rau koj cov kev pabcuam. Tsis tas li yog tias koj sim siv servos me dua li sg90, koj yuav pom tias lawv tsis muaj zog txaus (Kuv tsis tau sim qhov no thiab nws yuav yog koj li kev sim).

** koj tsis tas yuav siv lub npas me me rau lub log, Kuv tsuas muaj ntau qhov tso ib ncig. Xwb, koj tuaj yeem siv LEGO log lossis lwm yam khoom ua si log.

*** Cov xaim no tuaj yeem muaj txog 10 amps hla nws, nyias dhau thiab qhov tam sim no yuav yaj nws. Saib nplooj ntawv no kom paub ntau ntxiv.

Kauj Ruam 2: Cov Ntawv Luam Ntawv 3D

Yog tias koj tab tom ua 1D nab luam cov ntawv no.

Yog tias koj tab tom ua 2D nab luam cov ntawv no.

Nco tseg tseem ceeb: Qhov ntsuas yuav tsis raug! Kuv tsim kuv cov khoom hauv Fusion 360 (hauv mm units), xa tawm tus qauv tsim ua.stl cov ntaub ntawv rau hauv MakerBot software thiab tom qab ntawd luam tawm ntawm Qidi Tech tshuab luam ntawv (clone version ntawm MakerBot Replicator 2X). Ib qhov twg ntawm txoj haujlwm no muaj kab laum thiab tag nrho kuv cov ntawv luam tawm tawm me me dhau. Kuv tsis tuaj yeem txheeb xyuas qhov chaw ntawm kab tab sis muaj kev kho ib ntus ntawm kev ntsuas txhua qhov luam tawm mus rau 106% me me hauv MakerBot software, qhov no kho qhov teeb meem.

Muab qhov no, ceeb toom tias yog tias koj luam tawm cov ntawv saum toj no lawv yuav raug ntsuas tsis raug. Kuv hais kom luam tawm tsuas yog ib daim thiab txheeb xyuas yog tias nws haum nrog koj MG996R servo ua ntej luam tawm tag nrho.

Yog tias koj luam ib qho ntawm cov ntaub ntawv thov qhia rau kuv paub tias qhov tshwm sim yog li cas: yog tias cov ntawv luam tawm me me dhau, tsuas yog yog, loj dhau thiab ntau npaum li cas. Los ntawm kev ua haujlwm ua ke ua zej zog peb tuaj yeem daws qhov teeb meem ntawm qhov chaw siv cov tshuab luam ntawv 3D sib txawv thiab.stl slicers. Thaum qhov teeb meem raug daws lawm Kuv yuav hloov kho ntu no thiab cov kev sib txuas saum toj no.

Kauj Ruam 3: Sib Ntsib Cov Noog

Cov txheej txheem sib dhos feem ntau zoo ib yam rau ob qho ntawm cov nab. Qhov sib txawv tsuas yog hauv 2D nab txhua lub cav tau tig 90 degrees txheeb ze rau yav dhau los, qhov nyob hauv 1D nab txhua lub cav tau sib dhos ua ke hauv ib leeg.

Pib los ntawm unscrewing cov servo, txuag cov ntsia hlau thiab tshem tawm sab saum toj thiab hauv qab ntawm cov yas yas thav duab, thiab ceev faj kom tsis txhob poob ib yam ntawm lub zog! Xaub lub servo rau hauv daim duab 3D luam tawm, qhia raws li hauv cov duab saum toj no. Hloov sab saum toj ntawm cov ntaub ntawv servo, thiab ntsia hlau rau hauv qhov chaw nrog plaub 6-32 1/2 ntsia hlau. Txuag hauv qab ntawm tus ncej servo (yog tias koj xav siv nws dua hauv cov haujlwm tom qab) thiab hloov nws nrog 3D cov ntaub ntawv luam tawm, qhov sib txawv tsuas yog ntxiv pob qhov rooj rau lub npas kabmob kom swb.

TSEEM CEEB: Ua ntej txuas ntxiv koj yuav tsum tso cai rau Arduino thiab txav txhua qhov kev pabcuam rau 90 degrees. Kev ua tsis tiav qhov no tuaj yeem ua rau koj tsoo ib lossis ntau qhov kev pabcuam thiab/lossis 3D luam ntawv thav duab. Yog tias koj tsis paub yuav ua li cas txav servo mus rau 90 degrees saib nplooj ntawv no. Yeej txuas cov hlau liab ntawm qhov kev pabcuam rau 5V ntawm Arduino, xaim xim av rau GND thiab xaim daj mus rau tus lej pin 9, tom qab ntawd tso cov lej hauv qhov txuas.

Tam sim no tias txhua qhov kev pabcuam yog nyob ntawm 90 degrees, txuas ntxiv mus:

Txuas 10 ntu los ntawm kev nkag mus rau 3D luam tawm pob qhov rooj los ntawm ib qho kev pabcuam servo rau hauv lub qhov ntawm ntu ntu thib ob, tom qab ntawd nrog lub zog me ntsis thawb lub qag ntawm servo rau hauv nws lub qhov (saib cov duab saum toj no thiab video kom pom tseeb). Yog tias koj tab tom ua tus nab 1D, txhua ntu yuav tsum sib haum, yog tias koj tab tom ua 2D nab, txhua ntu yuav tsum tau tig 90 degrees rau ntu ua ntej. Nco ntsoov tias tus Tsov tus tw thiab lub taub hau tsuas yog ib nrab ntawm qhov ntev ntawm lwm ntu, txuas lawv tab sis tsis tawm tswv yim txog cov duab hauv qab kom txog thaum tom qab peb ua tiav txoj hlua.

Txuas lub x-zoo li tus servo caj npab thiab ntsia hlau rau hauv txoj haujlwm. Muab lub npas coj los hla lub pob qhov taub 3D luam tawm, qhov no yuav xav tau maj mam nyem qhov 2 kab lus ib nrab ua ke. Nyob ntawm seb hom tshuaj twg uas koj siv cov ntsiab lus thiab qhov ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom ntom hav zoov tuaj yeem siv los ua cov kab txaij ntsuab ntsuab ntsuab ntsuab ntsuab ntsuab ntsuab ntsuab ntsuab ntsuab ntsuab ntsuab ntsuab ntsuab ntsuab ntsuab ntsuab ntsuab ntsuab nyob rau lub caij nplooj ntoo hlav -lub caij ntuj sov. Kuv tus kheej siv PLA filament nrog 10% ntxiv. Thaum lub pob tau qhib, nws yuav tsum nyob twj ywm xauv los ntawm kev thawb ntawm lub pob qhov rooj.

Kauj ruam 4: Circuit Court

Lub voj voos yog tib yam rau ob tus neeg hlau neeg hlau. Thaum lub sij hawm txheej txheem txheej txheem kom ntseeg tau tias muaj chaw txaus thaiv rau txhua ntu kom tig tag, tshwj xeeb yog hauv 2D nab.

Saum toj no yog daim duab hluav taws xob rau cov hlua nrog tsuas yog 2 servos. Kuv sim ua daim duab kos nrog 10 servos tab sis nws tau txais txoj hauv kev dhau lawm. Tsuas yog qhov sib txawv ntawm daim duab no thiab lub neej tiag tiag yog qhov koj xav tau xaim 8 qhov kev pabcuam ntau dua thiab txuas PWM teeb liab xov hlau rau tus pin ntawm Arduino Nano.

Thaum xaim cov kab hluav taws xob Kuv siv ib daim ntawm 18 qhov ntsuas cua xaim (tuab txaus kom tiv taus 10amps) raws li lub ntsiab 5V kab khiav qis ntawm tus nab. Siv cov hlua hluav taws xob Kuv tshem tawm ntu me me ntawm cov rwb thaiv tsev ntawm 10 ntu ib ntus, thiab muab cov hlua xaim luv los ntawm txhua qhov ntawm cov ntu no ib pab pawg ntawm 3 tus txiv neej lub taub hau. Rov ua qhov no zaum thib ob rau qhov dub 18 ntsuas GND xaim thiab tus txiv neej thib ob tus pin. Thaum kawg txuas tus hlau ntev dua rau tus txiv neej thib peb tus pin tus pin, tus pin no yuav nqa PWM teeb liab mus rau servo los ntawm Arduino Nano hauv lub taub hau ntawm tus nab (xaim yuav tsum ntev txaus kom mus txog, txawm tias thaum ntu ntu khoov). Txuas cov raj cua sov raws li xav tau. Txuas 3 tus txiv neej header pins 3 tus poj niam header pins ntawm servo xov hlau. Rov ua dua 10 zaug rau txhua 10 servos. Thaum kawg qhov no ua tiav li cas yog thaiv cov servos ua ke thiab khiav PWM teeb liab xov hlau mus rau Nano. Yog vim li cas rau tus txiv neej/poj niam header pins yog li koj tuaj yeem yooj yim cais ntu sib nrug thiab hloov servos yog tias lawv tawg yam tsis tau muag txhua yam.

Muab cov GND thiab 5V xaim txuas mus rau 3x7 qhov perf board nyob rau hauv tus Tsov tus tw nrog lub capacitor thiab cov ntsia hlau txuas. Lub hom phiaj ntawm lub tshuab hluav taws xob yog tshem tawm ib qho kev kos tam sim no tshwm sim thaum pib ua haujlwm, uas tuaj yeem rov pib dua Arduino Nano (yog tias koj tsis muaj lub tshuab hluav taws xob koj tuaj yeem tuaj yeem khiav tawm yam tsis muaj nws, tab sis nws zoo dua kom muaj kev nyab xeeb). Nco ntsoov tias qhov ntev ntawm lub tshuab hluav taws xob hluav taws xob yuav tsum tau txuas nrog kab 5V thiab luv dua rau kab GND. Siv lub GND xaim txuas rau GND tus pin ntawm Nano thiab 5V xaim rau 5V tus pin. Nco tseg yog tias koj siv qhov hluav taws xob sib txawv, (saib ntu tom ntej), hais lub roj teeb Lipo nrog 7.4V, tom qab ntawd xaim xaim liab rau Vin tus pin, TSIS yog tus pin 5V, ua li ntawd yuav ua rau tus pin puas tsuaj.

Solder 10 PWM teeb liab xov hlau rau tus pin ntawm Arduino Nano. Kuv xaim kuv tus lej hauv qab no, koj tuaj yeem xaiv xaim koj qhov sib txawv tab sis tsuas yog nco ntsoov tias tom qab ntawd koj yuav tsum hloov pauv servo.attach () kab hauv kab lus. Yog tias koj tsis paub dab tsi kuv tab tom tham txog tsuas yog xaim nws ib yam nkaus li kuv tau ua thiab koj yuav tsis muaj teeb meem. Hauv kev txiav txim los ntawm servo ntawm tus Tsov tus Tsov mus rau lub taub hau ntawm nab, Kuv tau txuas ob qho tib si kuv cov nab hauv qhov kev txiav txim hauv qab no. Txuas lub teeb liab mus rau: A0, A1, A2, A3, A4, A5, D4, D3, D8, D7.

Siv zipties los ntxuav cov thaiv. Ua ntej txuas ntxiv xyuas tias txhua ntu tuaj yeem txav nrog chav txaus rau cov xov hlau txav mus yam tsis tau rub tawm ib leeg. Tam sim no tias txoj hlua tau ua tiav peb tuaj yeem ntsia hlau ntawm lub taub hau thiab tus Tsov tus tw lub hauv paus zoo li lub kaus mom. Nco ntsoov tias tus Tsov tus tw muaj lub qhov rau tether kom tawm los thiab lub taub hau muaj lub qhov rau Arduino programming cable.

Kauj Ruam 5: Hwj chim Nab

Vim tias cov servos tau xaim ua ke, lawv txhua tus tau txais tib lub zog, tab sis tam sim no yuav tsum tau ntxiv. Saib ntawm cov ntaub ntawv rau MG996r servos lawv tuaj yeem kos tau txog 900mA txhua thaum ua haujlwm (piv txwv tias tsis muaj kev ncua). Yog li tag nrho cov kos tam sim no yog tias tag nrho 10 servos txav tib lub sijhawm yog 0.9A*10 = 9A. Raws li qhov ib txwm muaj 5v, 2A phab ntsa qhov (socket) adapter yuav tsis ua haujlwm. Kuv txiav txim siab hloov kho ATX lub zog xa khoom, muaj peev xwm ntawm 5v ntawm 20A. Kuv yuav tsis piav qhia yuav ua li cas, vim nws tau sib tham ntau ntawm Instructables thiab YouTube lawm. Kev tshawb nrhiav online sai yuav qhia koj yuav hloov kho ib qho ntawm cov khoom siv fais fab no li cas.

Piv txwv tias koj tau hloov kho cov khoom siv hluav taws xob, nws tsuas yog rooj plaub ntawm kev txuas cov hlua khi ntev ntawm cov khoom siv hluav taws xob thiab cov ntsia hlau txuas rau ntawm tus nab.

Lwm qhov kev xaiv yog siv lub roj teeb lipo onboard. Kuv tsis tau sim qhov no yog li nws yuav nyob ntawm koj los tsim lub teeb rau lub roj teeb thiab xaim rau hauv. Nco ntsoov lub zog ua haujlwm, tam sim no kos ntawm servos thiab Arduino (tsis txhob siv lwm yam tshaj li 5v rau tus pin 5v ntawm Arduino, mus rau Vin tus pin yog tias koj muaj qhov hluav taws xob siab dua).

Kauj Ruam 6: Kuaj Txhua Yam Ua Haujlwm

Ua ntej txuas ntxiv cia li sim txhua yam ua haujlwm. Rub cov cai no. Koj tus nab yuav tsum txav txhua qhov kev pabcuam ib tus zuj zus ntawm 0-180 thiab tom qab ntawd ua tiav los ntawm kev tso kab ncaj. Yog tias nws tsis yog qee yam tsis raug, feem ntau qhov thaiv tsis raug lossis cov kev pabcuam tsis tau pib ua ntej ntawm 90 degrees raws li tau hais hauv ntu "Sib dhos ntawm cov nab".

Kauj ruam 7: Code

Tam sim no tsis muaj chaw taws teeb tswj rau tus nab, tag nrho cov lus tsa suab tau npaj ua ntej thiab koj tuaj yeem xaiv qhov koj xav tau. Kuv yuav tsim kev tswj chaw taws teeb hauv version 2, tab sis yog tias koj xav tswj nws nyob deb kuv xav qhia saib mus rau lwm qhov kev qhia ntawm Qhia thiab hloov tus nab kom ua tau zoo dua bluetooth.

Yog tias koj tab tom ua tus nab 1D upload cov cai no.

Yog tias koj tab tom ua 2D nab upload cov cai no.

Kuv txhawb koj kom ua si ib puag ncig nrog cov cai, ua rau koj tus kheej hloov pauv, thiab tsim cov txheej txheem tshiab. Nyeem ob peb ntu tom ntej rau kev piav qhia tsis raug ntawm txhua hom kev txav chaw thiab cov cai rau nws ua haujlwm li cas.

Kauj Ruam 8: Nplai Vs Log

Ib txoj hauv kev tseem ceeb uas cov nab tuaj yeem txav mus tom ntej yog los ntawm cov duab ntawm lawv cov nplai. Cov teev cia kom yooj yim rau pem suab. Txog kev piav qhia ntxiv saib cov vis dis aus no los ntawm 3:04 mus rau tom ntej kom pom tias nplai pab tus nab txav mus tom ntej li cas. Saib ntawm 3:14 hauv tib daim vis dis aus qhia qhov tshwm sim thaum cov nab nyob hauv lub tes tsho, tshem tawm kev sib txhuam ntawm cov nplai. Raws li tau qhia hauv kuv qhov vis dis aus YouTube thaum tus neeg hlau 1D nab sim slithering ntawm cov nyom yam tsis muaj nplai, nws tsis txav mus rau tom ntej lossis thim rov qab txij li lub zog sib sau ua tus lej xoom. Xws li peb xav tau ntxiv qee qhov nplai dag rau hauv qab lub cev ntawm tus neeg hlau.

Kev tshawb fawb hauv kev rov tsim kho lub zog ntawm cov nplai tau ua tiav ntawm Harvard University thiab qhia pom hauv daim vis dis aus no. Kuv tsis muaj peev xwm tsim ib txoj hauv kev zoo sib xws kom txav cov nplai nce thiab nqis ntawm kuv tus neeg hlau thiab hloov qhov kev txiav txim siab rau txuas qhov tsis sib xws 3D luam ntawv nplai mus rau lub plab.

Hmoov tsis qhov no ua pov thawj tsis muaj txiaj ntsig (saib hauv kuv li YouTube vis dis aus ntawm 3:38) raws li cov nplai tseem hla hla ntawm cov ntaub pua plag es tsis txhob ntes cov fibers thiab ua rau muaj kev sib txhuam.

Yog tias koj xav sim nrog cov nplai kuv tau ua koj tuaj yeem luam 3D cov ntawv los ntawm kuv GitHub. Yog tias koj ua koj tus kheej ua tiav qhia rau kuv paub hauv cov lus hauv qab no!

Siv txoj hauv kev sib txawv kuv sim siv lub log ua los ntawm r188 pob bearings nrog cua sov ntsws tubing sab nraud raws li 'log tsheb'. Koj tuaj yeem 3D luam tawm cov log log yas los ntawm cov ntaub ntawv.stl ntawm kuv GitHub. Thaum lub log tsis yog qhov tseeb ntawm lub cev, lawv zoo ib yam rau qhov ntsuas hauv qhov kev sib hloov mus tom ntej yog qhov yooj yim tab sis ib sab mus rau sab zog yog qhov nyuaj dua. Koj tuaj yeem pom qhov ua tiav ntawm lub log hauv kuv li YouTube video.

Kauj Ruam 9: Slithering Motion (ib leeg Axis Snake)

Thawj qhov khoom plig hauv Kev Ua Kom Nws Sib Tw