Вдохновившись картинками и видео решил опробовать свои силы. Разработка корпуса, электроники и программы будет вестись с 0.
Итак, часть 1 — разработка 3D модели корпуса
Исходные материалы и комплектующие для будущего робота:
0. Arduno Due (писать будем в Atmel Studio на чистом C без Arduino IDE, заодно расскажу как подключить отладчик к этой плате) — 1шт;
1. HLK-RM04 (UART to WIFI converter) — прозрачный мост с UART в WIFI — 2шт;
2. Сервоприводы MG996R (из китая, как же без него) — 18шт;
3. LM317D2T-TR для питания сервоприводов + мелкая рассыпуха в виде резисторов и конденсаторов;
4. САПР «КОМПАС 3D»;
5. Фанера 3мм в качестве материала для корпуса (дёшево и пахнет вкусно);
6. Возможность заказать лазерную резку;
7. Время. Много времени.
В самом начале пути встал вопрос «А какой же корпус я хочу?». В процессе поиска ответа на данный вопрос набрел на несколько готовых решений. Больше всего понравились PhantomX и A-Pod. Посмотрев на корпуса, решил уже было начать разработку, но нет. Появилась следующая проблема: так как этих роботов в глаза я не видел и в руках не держал, то я имел плохое представление об их габаритах. В поиске решения этой проблемы я наткнулся на одну из статей на хабре. Автор статьи tomnewmann любезно поделился со мной чертежами своего проекта, за что ему большое спасибо.
Оценив размеры будущих деталей и немного обдумав всю полученную информацию начал набрасывать чертежи корпуса. Я посчитал, что разумнее будет начать с проектирования ног, так как они являются наиболее сложной часть корпуса.
Coxa
Спустя несколько часов размышлений появилась первая модель «Coxa» (так принято обозначать узел, соединяющий ногу с корпусом). Узел попытался сделать максимально компактным. Сервопривод будет полностью находится внутри, соответственно нужно не забыть (что я первый раз и сделал) про отверстие для вывода проводов.
Деталь 1 — Ось, на которую будет крепиться Femur (вторая часть ноги). Собрана из винта М3x15, шайбы и гайки М3
Деталь 2 — Винт М3x20
Деталь 3 — Стойка для печатных плат M3x20
Деталь 4 — Являются своего рода фиксаторами сервопривода, для предотвращения его перемещения по вертикали.
Высоту (А) данного узла необходимо делать такой, чтобы в внутрь смог уместиться сервопривод, который будет стоять на раме.
Femur
Далее нужно сделать «Femur». Деталь оказалась самой простой из всех и думаю не нуждается в комментариях.
Деталь 1 — Винт М3x20
Деталь 2 — Пластиковая втулка 3x10 (длинную стойку я не нашел, пришлось искать другие пути решения)
Деталь 3 — Стойка для печатных плат M3x30
Tibia
Следующая деталь — «Tibia», последняя часть ноги. С ней проблем быть не должно и её длина зависит от высоты, на которую планируется понимать робота. У меня она составляет 130мм от оси сервопривода, больше делать не стал, так как с увеличением длины увеличивается и нагрузка на сервоприводы, особенно на сервопривод в «Coxa». На второй стороне сделал на второе отверстие под ось, чтобы можно было перевернуть сервопривод и уменьшить длину рычага, если вдруг сервоприводам будет тяжело.
Рама
Далее на очереди идет рама — самая большая часть. Именно она определяет конфигурацию ног будущего робота. Существует несколько вариантов расположения ног, но я остановился на варианте буквой Ж (при взгляде сверху похож).
На первых этапах проектирования возник вопрос: «А на каком расстоянии должны находится ноги друг от друга?». В поисках ответа на этой вопрос я понял, что каких-либо рекомендаций по этому поводу нет. Изучая чужие проекты и варианты походок сделал вывод о том, что расстояние подбирается исходя из желаемого максимального угла поворота конечности. Чем больше расстояние между ногами тем больший угол могут достичь конечности во время ходьбы.
В решении данного вопроса помогли чертежи tomnewmann, из которых я и взял расстояние между ног, так как габариты роботов были довольно похожи (мой немного меньше). Спустя несколько часов родились верхняя и нижняя части рамы:
В нижней части рамы сделан вырез под АКБ и его крепления. Кстати крепиться он будет на липучку, которые используются на квадриках при креплении АКБ к ним. Рама получилось довольно большой. Посидев еще 1 вечер и сделав промежуточные детали в виде опор между частями, я решил, что пора сделать сборку рамы с установленными сервоприводами. Результат не заставил себя долго ждать:
Так как все необходимые компоненты у нас уже есть, то можно сделать полную сборку корпуса:
В центре корпуса между пластинами планировался располагаться блок питания для сервоприводов, снизу 3S Li-po аккумулятор, а сверху плата управления (Arduino Due). В соответствии с этим я изменил сборку рамы:
Плата сверху это модель Arduino Mega c каким-то шилдом. Используется просто для вида и имеет аналогичные размеры, как и Due.
Выглядит это не очень красиво, а с учетом проводов, которые будут торчать будет еще хуже. К тому же тело казалось мне очень худым. Я решил максимально прикрыть электронику без ущерба внешнему виду и придумать название своему детищу.
Решением первой задачей являлись крышки сверху и снизу, закрывающие АКБ и управляющую электронику. Это единственные детали, которые будут собраны при помощи клея. Спустя вечер родилась модель нижней крышки.
Если с первой задачей проблем не было, то со второй задачей возникли трудности на 2 дня. Да, именно столько времени у меня заняло, чтобы просто придумать ему имя. Случайно вспомнив фильм «Терминатор» решил назвать его «Skynet» и вырезать имя на верхней крышке. Так же добавил вырезы для HC-SR04.
В результате добавления всего двух крышей, корпус существенно изменил внешний вид в лучшую сторону:
Полученный результат меня очень впечатлил и внешний вид довольно привлекателен. Во второй части расскажу о сборке корпуса и граблях, на которые я наступал.
P.S.
- Чертежи не скрываю и готов поделиться ими с любым желающим.
- Буду рад любой критике и готов ответить на любые вопросы в рамках данного материала.
Комментариев нет:
Отправить комментарий