Un marcheur à 4 pattes basé sur un servo : 12 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:10

Construisez votre propre robot marcheur à 4 pattes (inutilement technique) à servomoteur ! Tout d'abord, un avertissement: ce bot est essentiellement une version à microcontrôleur-cerveau du marcheur classique à 4 pattes BEAM. Le BEAM 4-legger peut être plus facile à fabriquer si vous n'êtes pas déjà configuré pour la programmation de microcontrôleurs et que vous souhaitez simplement construire un déambulateur. D'un autre côté, si vous débutez avec la programmation de microprocesseurs et que vous avez quelques servos ça bouge, voici votre projet idéal ! Vous pouvez jouer avec la mécanique du marcheur sans avoir à vous soucier du réglage du microcore analogique BEAM. Ainsi, bien qu'il ne s'agisse pas vraiment d'un bot BEAM, les deux pages Web suivantes sont d'excellentes ressources pour tout marcheur à 4 pattes: le didacticiel sur le marcheur à 4 pattes de Bram van Zoelen a un bon aperçu de la mécanique et de la théorie. website. Le site de marcheur de Chiu-Yuan Fang est également assez bon pour les trucs BEAM et certains modèles de marcheurs plus avancés. Vous avez fini de lire ? Prêt à construire ?

Étape 1: Rassemblez les pièces, mesurez, planifiez un peu

Faire un servowalker à 4 pattes est assez simple, en termes de pièces. Fondamentalement, vous avez besoin de deux moteurs, de pieds, d'une batterie, de quelque chose pour faire aller et venir les moteurs et d'un cadre pour les contenir tous. Liste des pièces: 2x Tower Hobbies TS-53 Servos20in fil de cuivre lourd: 12in pour les pattes avant, 8in pour l'arrière. J'avais du calibre 10. Le calibre 12 devrait fonctionner, mais je suppose. La batterie est une NiMH 3.6v qui se vendait pas cher en ligne. Le cerveau du microcontrôleur est un AVR ATMega 8. Le cadre est Sintra, ce qui est vraiment cool. C'est un panneau de mousse plastique qui se plie lorsque vous le chauffez dans de l'eau bouillante. Vous pouvez le couper, le percer, le matte-couteau, puis le plier pour le mettre en forme. J'ai eu le mien chez Solarbotics. Autres pièces:Carte de projet percée pour le circuitEn-têtes à encliqueter (mâle et femelle) pour les connexions du servo et de la batterieUne prise 28 broches pour la colle ATMegaSuper-duperFer à souder et soudure, filQuelques petits boulons pour maintenir les moteurs onDrillMatte KnifeIci, vous me voyez mesurer les pièces, faire un croquis pour le cadre, puis saisir une règle pour faire un gabarit en papier. J'ai utilisé le gabarit comme guide pour marquer avec un stylo où je percerais des trous dans le Sintra.

Étape 2: Construire le cadre, installer les moteurs

J'ai d'abord percé des trous dans les coins des deux découpes du moteur, puis j'ai marqué le long du bord d'une règle de trou en trou avec un couteau mat. Il faut environ 20 passes avec le couteau pour traverser la Sintra. Je suis devenu paresseux et je l'ai cassé après avoir coupé environ la moitié du chemin.

Après avoir découpé les trous, j'ai testé les moteurs juste pour voir comment cela fonctionnait. (Un peu trop large, mais j'ai eu la bonne longueur.)

Étape 3: Plier le cadre, attacher les moteurs

Malheureusement, je n'avais pas assez de mains pour me photographier en train de plier le Sintra, mais voici comment ça s'est passé:

1) Petite casserole d'eau bouillie sur la cuisinière 2) Maintenez Sintra sous l'eau pendant une minute ou deux avec une cuillère en bois (Sintra flotte) 3) Sortez-la et avec des gants chauds et quelque chose de plat, maintenez-la pliée à angle droit jusqu'à ce qu'elle refroidi. Pour le déambulateur classique "Miller", vous voulez un angle d'environ 30 degrés sur les pattes avant. Percé des trous de vis et boulonné les moteurs.

Étape 4: Fixez les pattes aux klaxons du servomoteur en forme d'étoile

J'ai coupé une section de 12" et 8" de fil de cuivre épais avec des pinces pour faire les pattes avant et arrière, respectivement. Ensuite, je les ai pliés en biais pour les fixer aux palonniers des servos.

Une astuce classique de BEAM lorsque vous devez attacher des objets consiste à les attacher avec un fil de connexion. Dans ce cas, j'ai dénudé du fil de connexion, je l'ai passé dans les cornes et autour des jambes, et je l'ai beaucoup tordu. Certaines personnes soudent le fil solidement à ce stade. Le mien tient toujours sans. N'hésitez pas à couper l'excédent et à plier les parties tordues vers le bas.

Étape 5: Attachez les jambes au corps, pliez-les juste à droite

Vissez les servo-étoiles (avec les pattes en place) sur les moteurs, puis pliez-vous.

La symétrie est la clé ici. Une astuce pour garder les côtés uniformes est de ne plier que dans une direction à la fois, de sorte qu'il soit plus facile de le regarder si vous en faites trop d'un côté ou de l'autre. Cela dit, j'ai plié et plié à nouveau le mien plusieurs fois maintenant, et vous pouvez recommencer à zéro si vous vous éloignez trop de la piste plus tard après l'avoir modifié une fois de trop. Le cuivre est génial comme ça. Jetez un coup d'œil aux pages Web que j'ai répertoriées pour obtenir d'autres conseils ici, ou simplement l'ailer. Je ne pense pas que ce soit vraiment si critique, du moins pour le faire marcher. Vous le réglerez plus tard. Le seul élément critique est d'avoir le centre de gravité suffisamment au milieu pour qu'il marche bien. Idéalement, lorsqu'une jambe avant est en l'air, les jambes arrière qui tournent feront basculer le bot vers l'avant sur la jambe avant haute/avant, qui fera alors la marche. Vous verrez ce que je veux dire dans une vidéo ou deux à venir.

Étape 6: cerveaux

Le brainboard est sacrément simple, donc vous allez devoir pardonner mon schéma de circuit sommaire. Parce qu'il utilise des servos, il n'y a pas besoin de pilotes de moteur compliqués ou ce que vous avez. Branchez simplement +3,6 volts et la terre (directement à partir de la batterie) pour faire fonctionner les moteurs, et frappez-les avec un signal modulé en largeur d'impulsion du microcontrôleur pour leur dire où aller. (Voir la page des servomoteurs wikipedia si vous débutez dans l'utilisation des servomoteurs.) J'ai découpé un morceau de PCB vierge percé et des en-têtes super-collés dessus. Deux en-têtes à 3 broches pour les servos, un en-tête à 2 broches pour la batterie, un en-tête à 5 broches pour mon programmeur AVR (que je devrais faire un instructable pour un jour) et la prise à 28 broches pour la puce ATMega 8. Une fois toutes les douilles et embases collées, je les ai soudées. La majeure partie du câblage se trouve sous la carte. C'est vraiment juste quelques fils.

Étape 7: programmer la puce

La programmation peut être effectuée avec une configuration aussi sophistiquée que vous l'avez. Moi-même, c'est juste le programmeur de ghetto (photo) - juste quelques fils soudés à une prise de port parallèle. Cette instructable détaille le programmeur et le logiciel dont vous avez besoin pour que tout fonctionne. Ne pas! Ne pas! N'utilisez pas ce câble de programmation avec des appareils qui s'approchent même de tensions supérieures à 5v. La tension pourrait faire grimper le câble et griller le port parallèle de votre ordinateur, endommageant ainsi votre ordinateur. Des conceptions plus élégantes ont des résistances et/ou des diodes de limitation. Pour ce projet, le ghetto est bien. Ce n'est qu'une batterie de 3,6 V à bord. Mais soyez prudent. Le code que j'utilise est joint ici. La plupart du temps, c'est exagéré de faire osciller deux moteurs d'avant en arrière, mais je m'amusais. L'essentiel est que les servos ont besoin d'impulsions toutes les 20 ms environ. La longueur de l'impulsion indique au servo où tourner les jambes. 1,5 ms est autour du centre, et la plage est de 1 ms à 2 ms environ. Le code utilise le générateur d'impulsions 16 bits intégré pour l'impulsion du signal et le retard de 20 ms, et donne une résolution de la microseconde à la vitesse de stock. La résolution du servo est d'environ 5 à 10 microsecondes, donc 16 bits suffisent. Doit-il y avoir un instructable de programmation de microcontrôleur ? Je vais devoir m'y mettre. Faites-moi savoir dans les commentaires.

Étape 8: les premiers pas de bébé

J'ai les pattes avant oscillant d'environ 40 degrés dans les deux sens, et les pattes arrière d'environ 20 degrés. Voir la première vidéo pour un exemple de la démarche de dessous.

(Notez le joli délai de quelques secondes lorsque j'appuie sur le bouton de réinitialisation. Très pratique lors de la reprogrammation pour qu'il reste immobile pendant quelques secondes avec l'alimentation. De plus, il est pratique de centrer les jambes lorsque vous avez terminé jouer et vous voulez juste qu'il se lève.) Il a marché du premier coup ! Voir la 2ème vidéo. Dans la vidéo, observez la façon dont la jambe avant se lève, puis les jambes arrière se tournent pour la faire tomber en avant sur la jambe avant. C'est marcher ! Jouez avec votre centre de gravité et fléchissez les jambes jusqu'à ce que vous obteniez ce mouvement. J'ai remarqué qu'il tournait beaucoup d'un côté, même si j'étais à peu près sûr d'avoir centré les moteurs mécaniquement et dans le code. S'est avéré être dû à un bord tranchant sur l'un des pieds. Alors j'ai fait des robots-chaussons. N'y a-t-il rien que la gaine thermorétractable ne puisse faire ?!

Étape 9: peaufiner

Donc ça marche bien. Je joue toujours avec la démarche et la forme des jambes et le timing pour voir à quelle vitesse je peux le faire aller en ligne droite et à quelle hauteur je peux le faire grimper.

Pour l'escalade, la flexion de la jambe avant juste avant les pieds est cruciale - elle l'aide à ne pas se coincer sur les carres. Au lieu de cela, la jambe monte au-dessus de l'obstacle si elle frappe en dessous du "genou". J'ai essayé de faire en sorte que les pieds frappent à peu près au même angle de 30 degrés que le cadre. Alors jusqu'où peut-il grimper ?

Étape 10: Alors, à quelle hauteur peut-il grimper ?

À peu près 1 pouce en ce moment, ce qui bat la plupart des robots à roues simples que j'ai fabriqués, donc je ne me plains pas. Regardez la vidéo pour le voir en action. Il ne saute jamais tout droit. Il faudra quelques essais pour relever et relever les deux pattes avant. Honnêtement, cela ressemble plus à un problème de traction qu'autre chose. Ou le centre de gravité peut être un peu haut pour le long balancement de la jambe avant. Vous pouvez le voir presque le perdre lorsque la jambe avant a poussé le corps dans les airs. Un indice sur les choses à venir…

Étape 11: Alors, qu'est-ce qu'il ne peut pas grimper ?

Jusqu'à présent, je n'ai pas réussi à le faire maîtriser l'art de la cuisine française (volume 2) de manière fiable. Il semble que 1 1/2 pouces soit la limite actuelle à sa hauteur. Peut-être que réduire la rotation de la jambe avant aidera? Peut-être en abaissant un peu le corps au sol ? Voir la vidéo. Soyez témoin de l'agonie de la défaite. Au diable Julia Child !