Tabla de contenido:
- Suministros
- Paso 1: Impresión 3D de las piezas
- Paso 2: Montaje del cuerpo de GorillaBot
- Paso 3: Conexión de la electrónica
- Paso 4: Ensamblar las piernas de GorillaBot
- Paso 5: Instalar Arduino
- Paso 6: carga del código
- Paso 7: Calibración de los servos
- Paso 8: ensamblar las piernas al cuerpo
- Paso 9: ¡Listo para correr
2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2025-01-13 06:57
Cada año en Toulouse (Francia) se celebra la Toulouse Robot Race # TRR2021
La carrera consiste en un sprint autónomo de 10 metros para robots bípedos y cuadrúpedos.
El récord actual que recopilo para los cuadrúpedos es de 42 segundos para un sprint de 10 metros.
¡Así que con eso en mente tuve que idear un plan para diseñar un robot que pensé que podría vencerlo para convertirme en el nuevo campeón reinante!
Buscando un poco de inspiración en un compañero miembro de Instructables "jegatheesan.soundarapandian" y el ganador del año pasado de la Toulouse Robot Race "Oracid 1", que parece que les encanta diseñar y compartir tutoriales sobre cómo construir cuadrúpedos. ¡Comencé básicamente a copiar el diseño y hacerlo un poco más grande!
El diseño se basa en un mecanismo de enlace de cinco barras para cada pata, 2 servos alimentan cada pata para un total de 8 servos.
Las reglas establecen que, aparte de la señal de inicio, toda la carrera debe ser realizada por el robot de forma autónoma, por lo que tuve que idear un sistema liviano para mantener el robot en la pista, en este caso usé un Magnetómetro QMC5883L (brújula digital) así que podría mantenerse fiel a su orientación, un sensor ultrasónico HC-SR04 en caso de que el robot realmente se estropee y comience a golpear la pared en un ángulo de 90 grados y solo usé un contador de pasos en el código para decirle cuántos pasos debe hacer por 10 metros.
En caso de que esté interesado en construir este robot, no se preocupe, ¡este mono lo tiene todo pensado!
Cuerpo imprimible en 3D sin soporte al 100%:
Todo, aparte de la electrónica y los tornillos para sujetar la electrónica, se puede imprimir en 3D, los mismos tornillos pequeños de cruz son los únicos que se usan, todo lo que necesitará es un pequeño destornillador de cruz para ensamblar el robot
Electrónica plug and play fácil:
no se requiere soldadura compleja
Tiempo de impresión razonable:
Puede parecer grande e imponente, pero solo tiene una impresión de 15 horas (está bien, mucho tiempo para algunos: D)
Requisitos de volumen de construcción razonables:
Se puede imprimir en una impresora relativamente pequeña que requiere un volumen de construcción de solo L: 150 mm x W: 150 mm x H: 25 mm
Costo total del robot:
El robot solo cuesta alrededor de 75 $ para construir el cargador incluido
Se requiere un controlador impreso en 3D (opcional) si desea la misma configuración que yo.
ADVERTENCIA:
La fuente de alimentación de 5V 3A que utilicé no es la mejor solución, ya que para que este robot camine, los 8 servos deben funcionar simultáneamente y, por lo tanto, consumen mucha corriente, no se preocupe, no he tenido el robot en llamas ni nada. pero espere que el transistor de potencia se caliente un poco. No recomendaría usar el robot por más de 2 minutos a la vez, dejándolo enfriar entre ejecuciones para evitar daños no deseados en el escudo del Servo.
Si alguno de ustedes tiene una solución a este problema, ¡su opinión será muy apreciada!
Suministros
SUMINISTROS PARA EL ROBOT:
- 8x Tower Pro MG90S servo analógico de 180 grados (Aliexpress / Amazon)
- 1x Tarjeta de control de servo inalámbrico Sunfounder (Sunfounder Store / RobotShop)
- 1x Arduino NANO (Aliexpress / Amazon)
- 1x módulo transceptor NRF24L01 (no lo necesitas si no estás usando el controlador) (Aliexpress / Amazon)
- 1x magnetómetro (brújula digital) QMC5883L GY-273 (Aliexpress / Amazon)
- 1x sensor ultrasónico HC-SR04 (Aliexpress / Amazon)
- 2x 18650 baterías de iones de litio de 3,7 V (Aliexpress / Amazon)
- 1x 18650 soporte de batería dual con interruptor de encendido y apagado (Aliexpress / Amazon)
- 1x cargador de batería de iones de litio 18650 (Aliexpress / Amazon)
- 4x cables de puente dupont hembra a hembra de 10 cm de largo (Aliexpress / Amazon)
- 4x cables de puente dupont hembra a hembra de 20 cm de largo (Aliexpress / Amazon)
- 10 tornillos de 2 mm x 8 mm (igual que los tornillos en un paquete de servos) (Aliexpress / Amazon)
CONTROLADOR:
Para controlar este robot manualmente, necesitará el controlador Arduino impreso en 3D (enlace aquí)
El robot también puede ser puramente autónomo, por lo que el controlador no es obligatorio.
PLÁSTICA:
Las piezas se pueden imprimir en PLA o PETG o ABS.
!! ¡Tenga en cuenta que una bobina de 500 g es más que suficiente para imprimir 1 robot!
IMPRESORA 3D:
Plataforma de construcción mínima requerida: L150mm x W150mm x H25mm
Cualquier impresora 3D servirá. Personalmente imprimí las piezas en la Creality Ender 3, que es una impresora 3D de bajo costo por debajo de 200 $. Las impresiones resultaron perfectas.
Paso 1: Impresión 3D de las piezas
Así que ahora es el momento de imprimir … ¡Sí!
Diseñé meticulosamente todas las piezas para que se impriman en 3D sin necesidad de materiales de soporte durante la impresión.
Todas las partes están disponibles para descargar en Thingiverse (enlace aquí)
Todas las piezas han sido probadas impresas en la Creality Ender 3
- Material: PETG
- Altura de la capa: 0,3 mm
- Relleno: 15%
- Diámetro de la boquilla: 0,4 mm
La lista de piezas es la siguiente:
- 1x ELECTRÓNICA BASE
- 1x parte trasera de la base
- 1x BASE FRENTE
- 8x PASADOR CIRCULAR L1
- 4x PASADOR CIRCULAR L2
- 4x PASADOR CIRCULAR L3
- 4x PASADOR CIRCULAR L4
- 8x MUSLO SERVO
- 8x MUSLO
- 8x EXT. DE BECERRO
- 8x CALF INT
- 8x PIE
- 4x CLIP CUADRADO
- CLIP CIRCULAR 44x
Los archivos están disponibles como partes individuales y partes de grupo.
Para una impresión rápida, simplemente imprima cada archivo GROUP.stl una vez.
Paso 2: Montaje del cuerpo de GorillaBot
Todas las instrucciones de montaje se muestran en el vídeo de montaje anterior:
- Coloque un PIN CIRCULAR L1 en el orificio del soporte del servo delantero izquierdo BASE FRONT
- Pase el cable de uno de los servos MG90S a través de la ranura en el soporte del servo delantero izquierdo BASE FRONT
- Coloque el servo MG90S en su lugar
- Asegure el servo MG90S en su lugar con 2 tornillos (no apriete demasiado ya que esto podría dañar la BASE)
- Repita el mismo proceso para los soportes de servo BASE FRONT trasero izquierdo, delantero derecho y trasero derecho
- Repita el mismo proceso para los soportes de servo BASE BACK delantero izquierdo, trasero izquierdo, delantero derecho y trasero derecho
- Fije el portapilas a la BASE ELECTRONICS con 2 tornillos en diagonal o 4 tornillos
- Asegure la placa de control de servo inalámbrico a la BASE ELECTRONICS con 2 tornillos en diagonal o 4 tornillos
- Enganche el transceptor Arduino nano y NRF24L01 a la placa de control de servo inalámbrico
- Deslice la BASE FRONT en la BASE ELECTRONICS a través del puerto USB de 2 orificios cuadrados que mira hacia atrás
- Asegúrelo en su lugar con 2 CLIPS CUADRADOS
- Deslice la BASE BACK en BASE ELECTRONICS a través del puerto USB de 2 orificios cuadrados que mira hacia atrás
- Asegúrelo en su lugar con 2 CLIPS CUADRADOS
- Asegure el magnetómetro a la BASE FRONTAL con 2 tornillos
- Enganche el sensor ultrasónico en la BASE FRONTAL
- Guíe los cables del servo hacia la placa de control del servo inalámbrico como se muestra
Paso 3: Conexión de la electrónica
Todas las conexiones se muestran en la imagen de arriba:
- Conecte los 4 cables dupont de 20 cm a las placas de control de servo inalámbrico Pines ultrasónicos
- Conecte el otro extremo de los 4 cables al sensor ultrasónico (asegúrese de que estén en la dirección correcta)
- Conecte los 4 cables dupont de 10 cm a los pines del magnetómetro de las placas de servocontrol inalámbrico
- Conecte el otro extremo de los 4 cables al magnetómetro (asegúrese de que estén en la dirección correcta)
- Conecte todos los servos a sus pines dedicados en la placa de control de servo inalámbrico
- Atornille los cables VIN y GND de la batería a la placa de control del servo inalámbrico para asegurar la polaridad correcta
Paso 4: Ensamblar las piernas de GorillaBot
Todos los pasos de montaje se muestran en el vídeo de montaje anterior:
- Deslice 1 PIE sobre 1 PIN CIRCULAR L4
- Deslice el extremo más grueso de 1 CALF EXT sobre el PIN CIRCULAR L4 con el lado que sobresale hacia afuera del pie.
- Deslice 2 CALF INT sobre el PIN CIRCULAR L4
- Deslice el extremo más grueso de 1 CALF EXT sobre el PIN CIRCULAR L4 con el lado que sobresale hacia el pie.
- Deslice 1 PIE sobre el PIN CIRCULAR L4
- Asegure en su lugar con 3 CLIPS CIRCULARES
- Deslice 1 PASADOR CIRCULAR L3 a través de 1 del CALF EXT ensamblado
- Deslice 1 SERVO DE MUSLO sobre el PIN CIRCULAR L3 con el lado que sobresale hacia la EXT.
- Deslice 1 MUSLO sobre el PIN CIRCULAR L3
- Deslice el PIN CIRCULAR L3 a través del otro CALF EXT ensamblado
- Asegure en su lugar con 3 CLIPS CIRCULARES
- Deslice 1 SERVO DE MUSLO sobre 1 PIN CIRCULAR L2 con el lado que sobresale hacia la cabeza del PIN CIRCULAR L2
- Deslice el PASADOR CIRCULAR L2 a través de las dos PANTORRILLAS ensambladas
- Deslice 1 MUSLO a través del PIN CIRCULAR L2
- Asegure en su lugar con 3 CLIPS CIRCULARES
- Repita todos los procesos para las 3 patas restantes, teniendo en cuenta que cuando las patas están montadas en el robot, las cabezas de los pines miran hacia afuera y las EXTREMIDADES DE LAS PANTORILLAS están al frente de las PANTORERILLAS, por lo que el ensamblaje será idéntico de adelante hacia atrás pero simétrico de izquierda a derecha..
Paso 5: Instalar Arduino
GorillaBot usa la programación C ++ para funcionar. Para cargar programas en GorillaBot, usaremos Arduino IDE junto con algunas otras bibliotecas que deben instalarse en Arduino IDE.
Instale Arduino IDE en su computadora: Arduino IDE (enlace aquí)
Para instalar las bibliotecas en Arduino IDE, debe hacer lo siguiente con todas las bibliotecas en los enlaces a continuación
- Haga clic en los enlaces a continuación (esto lo llevará a la página de bibliotecas de GitHub)
- Haga clic en el botón verde que dice Código
- Haga clic en descargar ZIP (la descarga debería comenzar en su navegador web)
- Abra la carpeta de la biblioteca descargada
- Descomprima la carpeta de la biblioteca descargada
- Copie la carpeta de la biblioteca descomprimida
- Pegue la carpeta de la biblioteca descomprimida en la carpeta de la biblioteca de Arduino (C: / Documentos / Arduino / bibliotecas)
Bibliotecas:
- Biblioteca Varspeedservo (enlace aquí)
- Biblioteca QMC5883L (enlace aquí)
- Biblioteca RF24 (enlace aquí)
Y ahí lo tenemos, debe estar listo para comenzar. Para asegurarse de haber configurado correctamente el IDE de Arduino, siga los siguientes pasos
- Descargue el código Arduino deseado a continuación (GorillaBot Controller & Autonomous.ino)
- Ábrelo en Arduino IDE
- Seleccionar herramientas:
- Seleccionar tablero:
- Seleccione Arduino Nano
- Seleccionar herramientas:
- Seleccionar procesador:
- Seleccione ATmega328p o ATmega328p (antiguo gestor de arranque) según el Arduino nano que haya comprado
- Haga clic en el botón Verificar (botón Tick) en la esquina superior izquierda de Arduino IDE
Si todo va bien, debería recibir un mensaje en la parte inferior que diga Compilación terminada.
Paso 6: carga del código
Ahora es el momento de cargar el código en el cerebro de GorillaBot, el Arduino Nano.
- Conecte el Arduino Nano a su computadora mediante un cable USB
- Haga clic en el botón de carga (botón de flecha derecha)
Si todo va bien, debería recibir un mensaje en la parte inferior que diga Terminado de cargar.
Paso 7: Calibración de los servos
Para montar las patas correctamente debemos colocar los servos en su posición inicial.
- Inserte 2 baterías de iones de litio en el soporte de la batería
- Encienda el robot y espere 5 segundos a que los servos alcancen su posición inicial.
- Apaga el robot
Paso 8: ensamblar las piernas al cuerpo
Conectar las patas a los servos es bastante sencillo, simplemente recuerde que los CALF EXT deben colocarse frente al CALF INT durante el montaje de las cabezas de los pines mirando hacia afuera.
- Deslice el MUSLO del lado EXT DE CALF de una de las patas sobre el PIN CIRCULAR L1 en el soporte del servo delantero izquierdo
- Asegúrelo en su lugar con 1 CLIP CIRCULAR
- Deslice el SERVO DE MUSLO del lado EXT DE CALF de la misma pierna sobre el cabezal del servo en el soporte del servo delantero izquierdo (asegúrese de que el SERVO DE MUSLO esté en un ángulo de 90 grados con el cuerpo)
- Asegure el SERVO DE MUSLO en su lugar en un ángulo de 90 grados con respecto al cuerpo con una bocina de servo de un solo brazo y un tornillo de servo pequeño
- Repita el mismo proceso para el soporte del servo delantero trasero izquierdo con el SERVO MUSLO y MUSLO restantes de esa pierna.
- Repite todos los procesos anteriores para las 3 patas restantes.
Paso 9: ¡Listo para correr
¡Así que eso es todo, deberías estar listo para comenzar!
Modo manual:
- Encienda el robot y el controlador y verifique que el robot camina correctamente usando las direcciones arriba abajo izquierda y derecha del Joystick.
- Presiona el botón hacia abajo y el robot debería realizar un pequeño baile.
Si todo funciona bien, los servos están bien calibrados y ahora puedes probar el modo autónomo.
Modo autónomo
El modo Sprint autónomo utiliza el magnetómetro para mantener al robot funcionando en una dirección constante durante 2,5 metros. Puede programar la posición deseada y el ángulo de corrección deseado usando el controlador
- Encienda el robot y el controlador
- Mueva el robot en todas las direcciones para calibrar el magnetómetro durante 5 segundos
- Coloque el robot en el suelo en la posición deseada en la que le gustaría que entre
- Presiona el botón arriba para memorizar ese encabezado
- Gire el robot 30-45 grados a la izquierda del rumbo deseado
- Pulsa el botón izquierdo para memorizar esa posición.
- Gire el robot 30-45 grados a la derecha del rumbo deseado
- Pulsa el botón derecho para memorizar esa posición
- Vuelva a colocar el robot en el rumbo deseado.
- Presione el botón del joystick para iniciar el robot
El robot correrá en una dirección constante durante 2,5 metros y luego dejará de sentarse y hará un baile de la victoria.
Mi robot logró hacer los 2,5 metros en 7,5 segundos.
Lo que me da un tiempo teórico de 10 metros en 30 segundos que espero sea suficiente para darme un buen tiempo en la Toulouse Robot Race.
¡Deséame suerte y para aquellos de ustedes que decidan construir este robot, me encantaría escuchar sus comentarios y las posibles mejoras que creen que se podrían hacer!
Finalista en el Concurso de Robots