Программа для самоходных роботов пауков на ардуино. DIY: Clearwalker - самодельный робот-паук из акрила

Для тех, кто решил проверить свои силы в области роботостроения и заодно желает изучить возможности платформы Ardunio, есть отличный способ это сделать, собрав робота-паука, который будет описан в этой статье. В качестве основных силовых элементов, благодаря которым робот будет передвигаться, являются сервоприводы. Что касается мозга, то здесь в качестве него выступает Arduino , а также Fischertechnik. По словам автора, робот получился довольно интересным и перспективным.

Материалы и инструменты для изготовления:
- набор лезвий;
- термоклей;
- дремель (нужны очень тонкие сверла);
- винтоверт;
- дрель со сверлом 7/32;
- крестообразная отвертка;
- лезвие;
- отсек для батареек;
- макетная плата.

Из электроники понадобится:
- восемь микросервоприводов с кронштейнами;
- 6 батареек типа АА и прищепка;
- много перемычек и контактных разъемов.

В качестве программной части будет нужна Arduino с блоком питания.

И запчастей необходим набор Fischertechnik.

Процесс изготовления робота. :

Шаг первый. Создаем каркас робота
Чтобы изготовить каркас понадобится набор Fischertechnik. Как он должен выглядеть, можно увидеть на фото. Для создания каркаса нужны три высоких «кирпичика», между ними должно иметься четыре отверстия. Конкретно в этой самоделке будет использоваться элемент с 11-ю вырезами. Важно убедится в том, чтобы все сервоприводы были рабочими.

Шаг второй. Устанавливаем сервоприводы
Сервоприводы будут устанавливаться между «кирпичиками». Сервоприводы фиксируются с помощью винтов, для этого предварительно в местах крепления с помощью дремеля нужно просверлить отверстия. Сверлить нужно отверстия самого малого диаметра. Впрочем, для этих целей подойдет и термоклей, но в таком случае конструкция будет неразборной.

Второй сервопривод устанавливается на другой стороне вспять.

Шаг третий. Установка одного серводвигателя на другой
В первую очередь нужно разобраться с элементами крепления сервоприводов. Если двигатель вращается в противоположную сторону, его нужно повернуть до упора вправо. Как это сделать, можно увидеть на фотографии.

Конкретно в данном случае винт сервопривода должен выступать над пластиком, благодаря этому он будет подвижным. В корпусе второго сервопривода нужно проделать углубление под головку винта.
Что

Что-бы соединить два сервопривода используется горячий клей.

Шаг четвертый. Подсоединяем ноги
Как изготовить ноги, можно увидеть на фото. Всего их должно быть четыре.

После того как ноги будут собраны и подсоединены к роботу, конструкция должна выглядеть так, как на фото.

Шаг пятый. Создание диаграммы для соотношения
Диаграмма нужна для того, чтобы понять, на какой угол способен поворачиваться каждый из сервоприводов. Далее каждому сервоприводу присваивается определенный номер, и уже на основе этого номера будет создаваться прошивка для робота.

Шаг шестой. Макетная плата
Нужно вытащить все 30 перемычек. Далее все нужно соединить проводами так, как указано на схеме. На каждом сервоприводе есть три контакта, один отвечает за заземление, через один подается питание, а еще один нужен для контроля двигателя.

Контакты сервопривода Vcc и GND нужно соединить с контактами макета Vcc и GND. Также к каналам макета GND и Vcc подключается источник питания мощностью 7.5В.

Провода для управления сервоприводом окрашены в оранжевый и желтый цвет. Они подключаются к контактам 2 и 9. К примеру, контакт от первого двигателя подключается ко второму контакту на Arduino. Второй двигатель подключается уже к третьему контакту и так далее.

Шаг седьмой. Настраиваем сервоприводы.
Теперь настало время создать программный код для робота. В первую очередь на Arduino нужно создать новый проект, чтобы синхронизировать двигатели. Как должен выглядеть код, можно увидеть на фото. Благодаря этому коду происходит выравнивание ног робота.

Чтобы паук мог подняться, нужно создать еще один проект под названием Up и Down. Благодаря этому коду ноги паука смогут двигаться вверх и вниз.

Чтобы робот мог двигаться вперед и назад нужно также создать еще один проект. Как он будет выглядеть, можно увидеть на фото.

Ну и наконец, чтобы робот пошел, нужно скомбинировать переднюю и заднюю часть. Как можно отметить, программный код робота состоит из четырех блоков.

Вот и все, робот готов. Теперь на него можно устанавливать различные датчики, которые позволят роботу ориентироваться в пространстве. Также можно сделать роботу руки, чтобы он мог брать предметы. В общем, здесь уже все зависит от энтузиазма и воображения роботостроителя. Впрочем, даже в таком виде робот ведет себя довольно интересно.

Прошивка: (скачиваний: 152)

Всем Привет!

Год назад заинтересовался микроконтроллерами "arduino" и постройкой четырехногово робота-паука на Arduino Uno R3. Интерес возник после чтения различных статей, просмотра видео на портале youtube. Больше всего впечатлили роботы "PhantomX hexapod" и муравей "A-pod", которые переработал парень под ником Zenta (Коре Халворсен) . Первый его робот создан на сервомашинках "dynamixel AX-18" от компании "Robotis", а второй на сервомашинках "Hitec". Эти сервомашинки одни из дорогих. Создавать пробную модель, которую запланировал на базе этих машинок, мне будет не по силам. В качестве сервомашинок выбор пал на "Tunigy TGY-S9010" (13 кг.), заказал шилд dfrobot i/o expansio v 5.0, в дальнейшем будет установлен модуль bluetooth xbee, батарея 7,4v 5100mah, и SBEC на 20A сила тока при ходьбе будет скорее всего превышать 12А, поэтому заказал с запасом. После просмотра множества картинок и фото, я решил создать робота по своему дизайну. Сделал эскизы. Эти рисунки перенес в чертежи, делал в компасе, что то в солидворксе.

Чертежи -

После выполнения чертежей создал примерную 3d модель. Анимация получилась корявая видео выкладывать не буду.

Все запчасти на робота заказывал на паркфлаере. Первая часть деталей пришла в течении 1,5 месяца, а последующие 2 посылки в общем пришли в течение 7-8 месяцев. Задержка в доставке была из-за сбоя в работе hobbyking и российской таможни. В углу слева на фото предварительная сборка робота.

Перечень деталей робота:

Пока ждал посылки из поднебесной, начал искать, где можно сделать лазерную резку. В качестве корпуса и соединения лапок выбрал оргстекло 4 мм, лапки акриловый лист 8 мм, так как площадь опоры будет больше. В фирме все детали обсчитали и озвучили огромную сумму. Нашел другую и заказал детали на фрезерном станке. После фрезеровки все детали обработал и отполировал в ручную.

Постепенно доделывал детали и собирал робота. Болтики имбусы м3, гайки колпачковые все нержавейка. На фото подготовка к сборке соединения сервомашинки корпуса и бедра.

Вот так выглядит в собранном виде -

Полностью лапка паука. Болтики имбусы крепления м2

Корпус, соединения бедра и лапки укреплены. Все трубки из телевизионной антенны. Контроллер установлен на нейлоновых стойках и прикручен нейлоновыми винтами. Под контроллером будет установлен аккумулятор ниже sbec 20A. Получилось все компактно и доступно. Высота от пола до нижней части 4 см.

Планировал вес до 1,5 кг, но получилось с аккумулятором 1,6 кг. На фото ниже вес без акб.

Общий вид. В ходе сборки выявились два недостатка - 1. лапы скользят, 2. соединения под сервомашинкой корпуса отгибаются. Решение второго недостатка есть. буду с другой стороны сервомашинки на станке фрезеровать планки из оргстекла, и через трубку на винты крепить. По первому сомнения либо резину на винты, либо жидкой резиной заливать кончики.

Еще фото -

Вид сверху -

После окончательной сборки осваиваю язык программирования. На сайтах много всяких готовых шаблонов и написанных программ. Я не программист и элементарные движения получается сделать например: пошевелить лапой или сдвинуть под определенный угол всю ногу, но вот не понимаю как описать цикл движения в ту или иную сторону. Более того сделать управление через блютус с компьютера.
Над программным кодом сейчас работаю.

Julian Horsey собрал этого симпатичного робота-паука на базе Arduino (контроллер Arduino Mega). В конструкции задействовано всего два электродвигателя, которые управляются релейными модулями H-bridge, что позволяет паучку двигаться вперед, назад или медленно поворачиваться за счет изменения направления вращения электромоторов. Управление - со смартфона через Bluetooth. Паук движется сходно с танком или роботом, маневрами которого можно управлять за счет разной скорости вращения двух его колес.

Для интересующихся деталями - дополнительная информация о том, как это сделано. Это не исчерпывающее руководство по сборке, оно получилось бы слишком объемным. Скорее - это набор идей и подсказок, оставляющий простор для творчества.

Шаг 4. Настройка смартфона

Управлять по Bluetooth очень просто. Чтобы посылать команды роботу, Julian Horsey пользовался программой Bluetooth Terminal Programm . Затем перешел на использование Arduino Bluetooth Controller . Вторая программа позволяет раскидать команды по клавишам, как в игровом пульте ДУ. Arduiono преобразует эти нажатия в соответствующие сигналы на выходе. Если вам требуется большая гибкость управления, можете попробовать MIT App Inventor system , но автор робота этого делать не пробовал.

Шаг 5. Все готово

Если кто-то из читателей решит повторить эту разработку и добъется успеха, присылайте нам в сайт фото или ссылку на Youtube с записью - что у вас получилось. Ну а если самостоятельная сборка робота пока что кажется вам слишком сложным делом, загляните на страничку " ", возможно присмотрите что-то, что вам приглянется и покажется посильным делом.

Один из вариантов создания роботов на основе Arduino и других компьютерных плат — использование готовых корпусов и разработка собственной начинки. На рынке можно найти достаточное количество таких каркасов, которые включают также механическую базу (колеса, гусеницы, шарниры и т.п.). Взяв готовый корпус, вы сможете целиком сосредоточиться на программировании робота. Предлагаем небольшой обзор таких корпусов-скелетов роботов.

Почему нужны корпусы и скелеты роботов?

Создание робота — процесс многоэтапный, включающий в себя и проектирование, и сборку, и программирование. Знания робототехники граничат с физикой, механикой, алгоритмизацией. Начинающие юные робототехники по разному тяготеют к каждому из этапов создания роботов. Кому-то легче дается создание механических частей робота, но программирование вызывает сложности. Кто-то, наоборот, с легкостью программирует логику поведения робота, но процесс создания механической модели вызывает сложности.

Тем, кому процесс проектирования механики дается с трудом, и больше заводит именно процесс подбора различных датчиков и проектирование логики робота, стоит обратить внимание на различные механические базы для построения роботов. Они продаются без электроники, по сути это корпус или скелет будущего робота. Осталось только добавить им «мозг» (например, плату Arduino ), нервы и мышцы (датчики и приводы) и оживить их (запрограммировать). Иногда такие корпуса даже содержат моторы или датчики.

Платформы на 4 колесах — основа машинки Arduino

Платформа на колесах — это, безусловно самая простая и эффективная база для построения робота. В продаже есть много различных заготовок такого типа. Некоторые из их:

Платформа для создания робота на Arduino, выполненная из алюминиевого сплава. Платформа оснащена 4 колесами, к каждому из которых подключен отдельный мотор. Моторы идут в комплекте. Платформа может использоваться как основа автомобиля или любого другого ездящего робота. Размер платформы около 20 на 20 см. Винты, гайки и провода для подключения моторов также в комплекте.

Такое основание для вашего будущего робота можно купить примерно за $75 на сайте интернет-магазина DX.com .

Еще одна четырехколесная платформа для создания робота на базе Arduino привлекает внимание своими колесами. Они имеют диаметр 80 мм, ширину 60 мм, выглядят элегантно и надежно. У этой платформы акриловое основание толщиной 1,5 мм. Корпус имеет хорошую устойчивость и подходит для создания быстро передвигающегося робота. Aliexpress продает этот робот-скелет за $60. Комплектация аналогичная предыдущей — колеса, двигатели, провода и винты уже есть в наборе.

Двух- и трехколесные шасси для создания ездящих роботов

В следующей трехколесной платформе для создания робота на базе Arduino моторы подключены только к двум колесам и это снижает стоимость. В интернет магазине DX.com такое шасси продается за $20,5. Основание выполнено из прозрачного акрила. В комплекте 2 мотора, винты, гайки, провода, батарейный блок для 4 АА батарей. Размеры примерно 20 на 10 см.

Трехколесной платформе для робота Arduino. Фото dx.com

Двухколесное основание для робота. Фото dx.com

Гусеничные шасси для танков на Arduino

Гусеничные шасси более устойчивые чем те, что на колесах. Плюс в такой конструкции достаточно всего двух моторов, чтобы привести систему в движение, — а значит цена будет ниже, чем у четырехколесных платформ. Самая распространенная модель на гусеницах — это, конечно, танк, однако такая база может стать платформой для робота любой формы.

Гусеничное шасси для создания робота-танка на базе Arduino. В комплекте 2 мотора, гусеничная передача, винты, гайки. Размеры этого шасси 18,7 см х 11,5 см х 4,3 см. В интернет-магазине DX.com такое гусеничное шасси стоит $42.

Гусеничное шасси для робота. Фото dx.com

Корпус для робота-паука на Arduino

Паук — достаточно популярная форма роботов, поэтому в продаже имеются и такие корпуса-скелеты.Конструкция паука в отличие от роботов на колесах предусматривает движение в любую сторону.

Первый паук а в нашем обзоре стоит около $100 на Aliexpress .

Корпус для робота паука. Фото: aliexpress.com

В комплекте этого корпуса нет электроники, сервоприводов, их нужно покупать отдельно. С данной моделью паука рекомендовано использовать сервопривод MG 995 Servo. Забавно, что такой привод на сайте Aliexpress можно купить как за 33 доллара, так и за за 5 долларов (правда в этом случае придется купить 10 штук). Привод нужен под каждую лапу.

Кроме того для управления большим количеством сервоприводов потребуется многоканальный контроллер управления сервоприводами . Итоговая стоимость паука может получиться достаточно высокой.

Еще один скелет шестиногого робота-паука или даже робота-таракана привлек мое внимание своей ценой в $ 42,5. Робот на шести металлических лапах должен получиться пусть и не очень маневренный, зато устойчивый. Скелет этого таракана имеет длину 24 см, ширину — 18 см, высоту — 12 см. Приобрести этого черного таракана-робота можно на сайте интернет-магазина Aliexpress.

Корпус для робота таракана. Фото: aliexpress.com

Каркасы роботов гуманоидов

Достаточно интересной кажется модель робота-гуманоида стоимостью около $ 105. Здесь также нет электроники, зато много простора для творчества. Создание робота-гуманоида и программирование человеческой походки — непростые и интересные задачи. Начать пробовать свои силы в самостоятельном создании робота-гуманоида можно с покупки такого скелета на сайте интернет-магазина Aliexpress. Если верить описанию производителя, то на основе этого карскаса можно сделать даже танцующего робота.

Оболочка для робота гуманоида. Фото: aliexpress.com

Готовый робот, готовый корпус или создание Arduino робота с нуля?

Готовые полнокомплектые роботы на базе платы Arduino подойдут и для тех, кого электрические схемы не особо привлекают. Приобретая работающую модель робота, т.е. фактически готовую высокотехнологичную игрушку, можно разбудить интерес к самостоятельному проектированию и робототехнике. Открытость платформы Arduino позволяет из одних и тех же составных частей мастерить себе новые игрушки. Цена таких роботов колеблется в районе $ 100, что в общем относительно немного.

Готовые корпуса , которые мы рассмотрели в этом обзоре, предполагают бОльшую фантазию и бОльшее разнообразие получаемых роботов. В них вы не ограничены платами Arduino, можно использовать и другие «мозги». Преимущество этого способа перед созданием робота с нуля в том, что вы можете не отвлекаться на поиск материалов и разработку конструкций. Такой робот выглядит вполне серьезно и походит на промышленного.

Самым интересным, но и самым сложным, на наш взгляд, является полностью самостоятельное создание робота . Разработка корпуса из подручных материалов, приспособление для этих целей игрушечных машинок, и другой отслужившей техники может стать не менее увлекательным, чем программирование поведения робота. Да и результат будет совершенно уникальным.

Если вы только начинаете изучение Arduino робототехники, рекомендуем наш курс

Все цены приведены по состоянию на 22.05.14.