"Miles", el robot araña cuadrúpedo: 5 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Basado en Arduino Nano, Miles es un robot araña que usa sus 4 patas para caminar y maniobrar. Utiliza 8 servomotores SG90 / MG90 como actuadores para las piernas, consta de un PCB personalizado hecho para alimentar y controlar los servos y el Arduino Nano. PCB tiene ranuras dedicadas para el módulo IMU, el módulo Bluetooth e incluso la matriz de sensores IR para hacer el robot autónomo. El cuerpo está hecho de láminas acrílicas de 3 mm cortadas con láser, también se puede imprimir en 3D. Es un gran proyecto para que los entusiastas exploren la cinemática inversa en robótica.

El código y las bibliotecas, los archivos Gerber y los archivos STL / step para el proyecto estarán disponibles a pedido. Miles también está disponible como Kit, DM para más detalles.

Este proyecto está inspirado en mePed (www.meped.io) y utiliza un código actualizado inspirado en él.

Suministros

Componentes necesarios:

Los opcionales están marcados como ~

• Millas PCB (1)
• Miles partes mecánicas del cuerpo
• Servomotores SG90 / MG90 (12)
• Aduino Nano (1)
• Regulador de voltaje LM7805 (6)
• Interruptor deslizante (1)
• Tapón electrolítico 0.33uF (2)
• Tapón electrolítico 0.1uF (1)
• Conector Pheonix de 2 pines y 3,08 mm (1)
• Conector Relimate de 2 pines (1) ~
• Conector Relimate de 10 pines (1) ~
• Conector Relimate de 4 pulg. (1) ~
• Pines de cabezal macho para servo conectores

Paso 1: diseño del esquema y los PCB

Diseño mis PCB en el software Altium (para descargar haga clic aquí). 12 servos SG90 / MG90 pueden consumir hasta 4-5 amperios si todos funcionan simultáneamente, por lo que el diseño requiere mayores capacidades de salida de corriente. He usado el regulador de voltaje 7805 para alimentar los servos, pero puede generar una corriente máxima de 1 amperio. Para resolver este problema, se conectan 6 circuitos integrados LM7805 en paralelo para aumentar la salida de corriente.

Schematics y Gerber se pueden encontrar aquí.

Las características de este diseño incluyen:

• MPU6050 / 9250 se utiliza para la medición de ángulos
• Salida de corriente de hasta 6 amperios
• Fuente de alimentación servo aislada
• Salida del sensor ultrasónico HCsr04
• También se proporcionan periféricos para Bluetooth e I2C.
• Todos los pines analógicos se proporcionan en un Relimate para el conector de sensores y actuadores
• 12 salidas servo
• LED de indicación de potencia

Especificaciones de PCB:

• El tamaño de la PCB es de 77 x 94 mm.
• 2 capas FR4
• 1,6 milímetros

Paso 2: soldar los componentes y cargar el código

Suelde los componentes en orden ascendente de altura de los componentes, comenzando con los componentes SMD primero.

Solo hay una resistencia SMD en este diseño. Agregue pines de encabezado hembra para Arduino y LM7805 para que pueda reemplazarse si es necesario. Suelde las clavijas de cabezal macho para servo conectores y otros componentes en su lugar.

El diseño tiene 5V separados para los servos y Arduino. Verifique si hay cortocircuitos con tierra en todos los rieles de alimentación individuales, es decir, la salida Arduino 5V, la salida Servo VCC y la entrada 12V phoenix.

Una vez que se comprueba que no haya cortocircuitos en la PCB, Arduino está listo para ser programado. El código de prueba está disponible en mi github (haga clic aquí). Sube el código de prueba y ensambla todo el robot.

Paso 3: Montaje del cuerpo cortado con láser:

Hay un total de 26 piezas en el diseño que se pueden imprimir en 3D o cortar con láser en láminas acrílicas de 2 mm. He usado láminas acrílicas rojas y azules de 2 mm para darle al robot un aspecto de Spiderman.

El cuerpo consta de varios enlaces que se pueden fijar mediante tornillos de tuerca M2 y M3. Los servos se fijan con tornillos de tuerca M2. Asegúrese de agregar las baterías y la PCB dentro del cuerpo principal antes de fijar la placa de la carcasa superior.

Los archivos necesarios se pueden encontrar en mi github (haga clic aquí)

Paso 4: cableando todo y probando el robot:

Ahora termine conectando los Servos en el orden que se indica a continuación:

(D2) Servo de pivote delantero izquierdo

(D3) Servo de elevación delantero izquierdo

(D4) Servo de pivote trasero izquierdo

(D5) Servo de elevación trasero izquierdo

(D6) Servo de pivote trasero derecho

(D7) Servo de elevación trasero derecho

(D8) Servo de pivote delantero derecho

(D9) Servo de elevación delantero derecho

¡Inicie el robot con el interruptor deslizante!

Paso 5: Mejoras futuras:

Cinemática inversa:

El código actual utiliza un enfoque posicional en el que proporcionamos los ángulos a los que el servo debe moverse para lograr cierto movimiento. La cinemática inversa le dará al robot un enfoque más sofisticado para caminar.

Control de la aplicación Bluetooth:

El conector UART en la PCB permite al usuario conectar un módulo bluetooth como HC-05 para controlar el robot de forma inalámbrica mediante un teléfono inteligente.