Я уже писал как-то о том, что построил тестовую платформу, чтобы поразвлекаться с программированием походок для шестиногого робота. Интересно, но с моим уровнем программирования трудновато.
Тем не менее прикрутил кое-какое радиоуправление, научил ходить назад, разворачиваться и дрыгать ножками на 3-х скоростях. Семья с удовольствием погоняла его по коридору.
Возник интерес самому сконструировать гексапода. В качестве такой действующей лаборатории для изучения программирования.
Посмотрел разные статьи в интернете, решил начать с простых ног - на 2-х сервоприводах. Ну почему у меня все получается так сложно?
Даже на этапе рисования в редакторе выглядит пугающе. После печати, количество деталей зашкаливает.
Даже смотрю, одной детали не хватает. Ну что, напечатаем и соберем все шесть.
С платформой мудрить не стал, просто вырезал из листового ПВХ 5мм. А вот шилд решил сделать. Просто так удобнее настраивать - устанавливать "нули" сервоприводах и подключать всякое дополнительное. Нарисовал в KiCad, попросил MDIMAN выпилить платку на своем ЧПУ станке, спаял и не жалею. Действительно удобно.
Еще что хотелось добавить - построить гексапода - не самоцель. Просто интересно, а получится ли напрограммировать ему всякую разную походку, не подсматривая в чужие скетчи, а используя только свои слабые знания.
Кое что уже получилось, можно посмотреть на коротком, полутораминутном видео.
Теперь надо прикрутить радиоуправление - это уже я освоил, ну и поворачивать научить)
А потом можно и походки повеселее программировать.
Я уже писал ранее о постройке такой платформы. После испытаний ее на радиоуправлении, кое-что перерисовал, создав версию, так сказать, 2.0.
Передача крутящего момента на вторую пару колес также происходит с помощью редуктора.
Теперь попробуем протестировать автономное движение платформы, оснастив ее различными датчиками. Дополнительные оборудование размещается на вырезанных из листового ПВХ ножом площадках, которые легко крепятся саморезами спереди и сзади платформы. На фото ультразвуковой дальномер и датчики линии.
Или, например, инфракрасный.
Датчик угла поворота со щелевым диском считает больше отверстий, чем их есть на самом деле. Нужно попробовать свой сделать, возможно это "дребезг контактов".
В остальном - бегает нормально, можно тренироваться в программировании и тестировать различные модели датчиков, которые легко устанавливаются. Результат тестирования платформы можно посмотреть на видео.
Собственно, изготовлена она была в числе прочих для изучения возможностей платформ различных типов - 2-х колесной, 4-х колесной полноприводной и шагающей.
Как-то стало жалко, что она просто лежит и захотелось что-нибудь с ней сделать. На глаза попались лежащие без дела китайские видеоочки, а также видеопередатчик с приемником. Выпросив у коллеги по работе камеру - видеоглазок для входной двери, я постарался все это прицепить к платформе.
"Вот кто принесет мне стакан воды в старости" - прокомментировал как-то кто-то из пикабушников фотографию робота - холодильника. Ну что же, подумал я, пусть и этот несет. Добавил автоматический захват-манипулятор, который уже был в наличии, и китайский фонарик за 50р, чтобы в темноте ездить.
Что сказать, и жене и дочке очень понравилось управлять трактором "от первого лица", нацепив видеоочки. С простым квестом - съездить в темную комнату и привезти баночку все справились на ура и с первого раза.
Вот список, что я использовал:
1. Ардуино-Уно
2. Драйвер для двигателей L298N.
3. Авиамодельная аппаратура с шестриканальным приемником.
4. Авиамодельный BEC (Преобразователь 12-5в).
5. Сервомашинка 9г.
6. Аккумулятор LiPo 3S 11,1в.
7. Видеопередатчик с приемником.
8. Китайские видеоочки.
7. Фонарик светодиодный, ток ограничил 50мА резистором.
8. Стандартный шилд для удобства подключения.
9. Камера - видеоглазок.
Жаль нечем было захватить аналоговое видео с приемника, поэтому я закрепил на платформе смартфон, чтобы записать, хотя бы примерно, то, что видит оператор. Надо сказать, что со смартфона качество видео лучше), но все равно, впечатление примерно отражает. Описание игрушки и вид от первого лица в видео.
В своих предыдущих постах я описывал несколько вариантов платформ, созданных в FreeCad и изготовленных при помощи 3D принтера, а именно:
- двухколесная с дополнительными опорами,
- четырехколесная с полным приводом через редуктор,
- гусеничная,
и вот теперь крайняя в этой серии платформ, созданных для изучения их достоинств и недостатков, шагающая.
Для постройки этой платформы я выбрал принцип механизма Кланна - мне показалось, что его легче реализовать. Тем более, что в Википедии есть не только подробное описание, но и пример координат опорных точек механизма в относительных единицах. Взяв эти координаты за основу в масштабе 1=50мм, я смоделировал это в FreeCad.
Поскольку трудно избавиться от люфтов, пришлось, чтобы ноги у платформы не заплетались на поворотах, добавить между ними детали-разделители
Сразу хотелось бы сказать, что я сделал бы по-другому, если бы еще раз проектировал такую платформу. Я бы увеличил клиренс, он тут всего 10мм.
Для ходовых испытаний я воспользовался той же схемой, что и на четырехколесной платформе, а попросту взял разобрал и использовал от нее всю середину, моторы и Ардуино с шилдом. Процесс создания мне показался сложноватым, я даже начал в себе сомневаться, но оно заработало!
Как видите, бегает на своих восьми ножках.
Теперь о недостатках:
-сложность конструкции,
-"острые ножки", весь пеноплекс поганый истоптал),
- недостаточная точность поворотов, что может отрицательно сказаться на написания программ для работы в автоматическом режиме.
Положительное:
-все-таки бегает и управляется,
-экзотичный,
-смешно наблюдать, как он бегает по комнате.
Теперь подытожу. Для дальнейшего использования с разнообразными датчиками и манипуляторами в автоматическом режиме, из четырех платформ наиболее понравились двухколесная за простоту и точность управления и гусеничная, которая сложнее, но не уступает в остальном двухколесной, имея, однако, преимущество в виде повышенной проходимости (неровности площадки не являются для нее непреодолимым препятствием).
https://rutube.ru/video/761951d537eca49111b6c97dcdc746f8/ если ютуб не работает
В своих предыдущих постах я уже писал о двухколесной платформе с двумя опорами, а также о четырехколесной полноприводной платформе. Продолжая тестировать различные виды платформ, я изготовил на этот раз гусеничную платформу. По традиции, платформа была смоделирована во FreeCad, а затем детали были распечатаны на 3D принтере МС5. Немного мелочи из магазина крепежа и платформа поехала. Модуль с платой Ардуино-Уно, шилдом и драйвером моторов был снят с четырехколесной платформы, о которой я писал ранее. В этом случае для проверки ходовых качеств была использована авиамодельная аппаратура, чтобы проверить движение в разных режимах.
О гусеницах. Каждая состоит из 67 траков. Одна из гусениц собрана с использованием вместо "пальцев" обычных английских канцелярских булавок, у которых я откусил кольца-ушки. Для второй гусеницы я применил финишные гвозди диаметром 1,2мм, также с откушенными шляпками.
Обе гусеницы работают на вид одинаково, однако надо их погонять и посмотреть по износу. Боюсь, что толщина иголки 0,7мм слишком мала и быстро протрет пластик. Я запланировал построить еще один вид платформы, поэтому только опробовав и ее, подведу окончательные итоги и сравню достоинства и недостатки.
Платформа на 2-х колесах, о которой я писал в своих постах ранее, имеет существенный недостаток - ей нужна абсолютно ровная поверхность. Поэтому появилась мысль нарисовать во FreeCad, а затем напечатать на принтере полноприводную четырехколесную. Только не на 4-х моторах, а на 2-х, используя напечатанный редуктор.
Не успев доделать платформу (спереди и сзади должны быть установлены консоли для крепления сенсоров), я очень захотел проверить ее ходовые качества. Взгляд мой упал на мою авиамодельную аппаратуру, которую решено было использовать для управления платформой, чтобы погонять ее в разных режимах.
Быстренько подоткнув на аналоговые входы выходы управлением рулем высоты и элеронами с приемника, я заглянул в монитор порта и понял, что я идиот. Выход с приемника - это ШИМ и все немного сложнее. Пришлось попыхтеть немного, но родился-таки тестовый (но рабочий) вариант кода. Вывод в монитор порта оставил - для настройки/проверки. Ходовые качества еня удовлетворили, можно цеплять датчики.
Таким образом, я убедился, что для испытаний использовать авиамодельную радиоаппаратуру очень даже удобно. Если кого-то заинтересовало, то:
Плата Ардуино-Уно, драйвер моторов - L298n, шилд - самодельный.
Код, который я выложил, для использования без этого шилда, придется немного модифицировать. Конструкция шилда позволяет использовать для управления одним мотором один пин ШИМ Ардуино (скорость) и один пин цифровой (направление). Если использовать без шилда, то просто нужно добавить для управления направлением вращения еще один пин.
В своих предыдущих постах я уже упоминал о проекте Скретчдуино. Теперь хочу поведать, почему я решил рассказать об этом поподробнее. Еще пару лет назад я не думал, что у меня появится хобби, связанное с программированием контроллеров. Несмотря на то, что моя нынешняя работа связана с компьютерной техникой, программированием я не занимался. Теперь предыстория. Однажды жена, приехав с конференции по развитию образования рассказала, что посетила мастер-класс по программированию роботов для детей. Ей очень понравилось, что всего за час участники этого мастер-класса смогли написать простенькие программы и опробовать их на роботах. Однако представители не смогли показать никакой внятной документации к этому проекту. Руководитель проекта посетовал на отсутствие времени и методической помощи, а потом предложил взять робота и попробовать что-нибудь написать.
И тут она достает из сумки коробку с роботом, и говорит, что надеется на мою помощь. А я программировал последний раз в далеком 1989 году, когда студентом писал лабораторные работы в институте на ПК ДВК-4, на Паскале. Причем изучать пришлось самому, в школах тогда информатику не проходили.
Ну что ж, установив ПО, я понял, что многое, оказывается, помню. Очень быстро робот начал выполнять несложные задания. Язык Скретч очень прост, визуализирован, программа составляется из блоков очень быстро. Вот пример простого кода. Робот доезжает до края стола, отъезжает от него и издает звук.
Клавиша "пробел" для экстренной остановки.
Как видите, все легко и просто. Короче говоря, у нас получилось целое руководство пользователя (можно скачать). Быстро исчерпав возможности робота, управляеого с копьютера при помощи программы Скретчдуино, я очень легко перешел на программирование в Ардуино. Таким образом, Ардуино стало моим хобби.
Посмотреть на робота, которого продают, можно на официальном сайте.
Как видите, главный недостаток - это достаточно высокая стоимость. Но разве мы не инженеры? Достоинство проекта в том, что все лежит в открытом доступе. Начиная от ПО и заканчивая чертежами, схемой, документацией на печатные платы и т.д.
Мне сразу же пришло в голову построить робота под эту программу на китайском клоне Ардуино, что я и сделал.
Что еще интересного хотелось бы рассказать об этом проекте. Чтобы не заморачиваться с установкой ПО, драйверов и так далее, можно скачать образ флешки с установленным Линуксом, где уже установлено все нужное ПО - Arduino IDE, Скретчдуино 2.0. После скачивания образа, останется лишь записать его на флешку с помощью, например Unetbootin и выбрав при загрузке компьютера загрузку с этой флешки, сразу подключать робота. Ну и линукс на флешке - можно попользоваться и носить свою систему с собой в кармане, запустить ее можно на любом компьютере.
К сожалению, в Windows программа не видит робота, если установлен китайский клон Ардуино. Но и не страшно - флешка же есть.
Теперь ссылки того, что можно найти в абсолютно свободном доступе:
Здесь можно посмотреть на учебные материалы.
Здесь можно скачать документацию для изготовления.
Здесь можно скачать образ флешки с линуксом и установленным ПО.
Это вики проекта.
Прошивка находится в Скретчдуино 2.0, она заливается автоматически при запуске программы.
Надо сказать, что я тестировал устройство на дочери 12 лет, она саостоятельно прочитала руководство и придумала собственные задания для робота. Вообще детям и подросткам нравится быстрый успех и программирование здесь не исключение. Хоть я далеко не подросток, но познакомившись с этим проектом, приобрел интересное хобби - Ардуино. Если кого-то заинтересует, готов отвечать на вопросы.
