动手制作机器人,六足机器人DIY

【导读】教程简单,材料容易获取,非常适合入门业余爱好者。动手制作出属于自己的而机器人吧!

 

 设计原型 

【知识】动手制作机器人,六足机器人DIY

 

机器人的制作者也是一个业余的机器人爱好者

为了做出这个东西

自学了单片机,加上自己软件开发的基础

以及结合了过去做模型积累的一些动手经验

 

实际出来的成品是这样子哒~

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工具与材料

 

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关节和基础结构的制作材料——PVC线槽

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采用PVC线槽的原因是取材容易、价格便宜,一般的五金店都有卖,而且便于加工、强度和重量都合适。

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2.5g微型舵机

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考虑尽可能的缩小体积,所以采用的是2.5g微型舵机,6只脚每只3个关节,总共18个关节,也就是18个舵机。

 

但是小瓦君在这里提醒一下,2.5g的舵机由于舵机力矩不足,导致支撑腿力量不够,静止站立的时候还勉强,但在行走时就经常发生“腿软”现象。建议尝试跟着做的宝宝们换9g的舵机。

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AVR单片机MEGA16芯片

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基本机械结构

2.1 原始加工件

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● 把PVC线槽切成关节的形状。

2.2 大腿横向关节

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● 这是6只大腿的横向关节,全部都是一样,应该是两两对称的。

2.3 关节控制的舵机

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● 把舵机尝试安装到关节件上。

2.4 完善关节件

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● 进一步打磨修饰关节件。

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● 完成后的6只大腿的横向关节件。

2.5 安装关节舵机

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● 大腿横向关节上的舵机已经装好。其中一个舵机连接主躯干,另一个连接大腿的纵向关节。

2.6 安装主躯干

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● 主躯干也是用PVC线槽做的,连接上6只大腿横向关节。

● 关节舵机与躯干是靠舵盘连接的,舵盘是用自攻螺丝固定在躯干上。中间有一个洞是用来给自攻螺丝最后总装时固定嵌入的舵机主轴的。

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为了更牢固,并减轻重量,每个舵盘的固定螺丝由2颗大号的自攻螺丝改为4颗1.2mm的带螺母的小机牙螺丝。

 

● 另外,关于大腿纵向关节和小腿关节的图片,其实都差不多,只是形状有不同,但是由于中间忘了拍照了,所以这里就省略掉了。

2.7 完整的机械结构

● 完整组装好的机械结构,有点样子了。

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● 主躯干、大腿横向关节、大腿纵向关节、小腿关节,都是PVC线槽做的。18个关节的舵机也全部装好。

● 本来躯干上固定舵机舵盘的螺丝都是螺母在下面的,但是因为选择的螺丝长了一点,往下装会影响底部舵机的旋转,所以改为螺母向上装,虽然是看起来是难看一点。不过后面会在躯干上再装上电路板挡住一点,相对就好一些。

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基本电路系统

3.1 控制电路

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● 控制电路的核心采用AVR单片机的MEGA16芯片,考虑到体积,同时也想有点挑战性,没有直接用现成舵机控制板,而是用核心板准备自己写舵机控制程序。

3.2 电路调试

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● 初步完成基本电路的安装,连接电脑烧录程序,进行简单的舵机控制的调试。

● 确定舵机动作幅度所需要的PWM频率时,用到了舵机测试器

● 除了通过USBASP连接电脑之外,电源也暂时是外接的电池组。

3.3 动作调试

● 编好固定动作的程序,烧录到电路上,进行简单的动作调试。

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来一个动作“张牙舞爪”。

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● 再来一个动作“缩成一团”。

● 以上两个动作都是靠肚子顶住桌面的,还没有实现用脚站立。

 

3.5 站起来

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● 接下来是关键的一个动作——从趴着的状态下自行站起来。

● 由于2.5g舵机的力量不足,站起来后还是有点歪歪扭扭的,虽然有点艰难,但终究是站起来了。

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● 站起来后的俯视图。

● 舵机的力量确实不足,小腿必须是直的(斜的话撑不起来)。而且虽然站起来了,但是舵机由于力矩偏小,还是有点吱吱的抖动。 这还没有装上电池,希望加上电池的重量后舵机还能顶住。

●所以前面小瓦君才会建议大家换9g的舵机

 

3.6 完善供电

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● 本来希望把舵机和单片机的电源完全独立分开,以避免干扰,最后是只用了一个组电池:舵机直接接电池,单片机通过稳压电路连接同一组电池,实践证明中间的稳压电路还是能够很好的实现抗干扰的隔离功能。

● 舵机供电,开始曾经考虑过用2节5号镍氢电池通过一个DC-DC大电流升压板的升压到5V给所有舵机供电,经实验后发现完全行不通——18个舵机需要的电流太大了,最后只能考虑直接用2节3.7V的7号锂电串联起来供电。

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● 翻过来,可以看到底部的电池。

● 单片机供电,本来考虑采用一节7号镍氢电池通过一个块微型DC-DC升压板升压到5V,为缩小体积后来也考虑过用3V的CR2032纽扣锂电升压,但实际调试后发现电流也较大一下子就耗光电池了。最后是用一块7805稳压小板直接接到2节锂电上获得5V电压。

3.7 完善电路

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● 给电路上加上了几个控制开关(总电源、舵机电源、单片机电源、单片机复位)。

● 接USBASP的10Pin插座也固定在了顶部的线路板上。

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● 另外顶部的电路板留了一些位置,准备以后接传感器用的。

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● 侧视图,可以看得到屁股后面的带散热片的7805稳压芯片。

3.8 全负荷状态

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● 把2节7号的锂电池都装上,在全重状态下,也能简单的站起来。虽然还有一点抖动,但终究是能够独立站起来的。

3.9 继续完善

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● 18只舵机,耗电还是比较大的,所以再加装了一块电池的电压监控板,可以实时看到锂电的电压变化情况。

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● 与一个香烟盒对比大小。

● 接下来的工作还是在继续调试程序控制动作,最终考虑加上一些传感器并支持用红外或者蓝牙进行遥控!