หุ่นยนต์เดินจากคลิปหนีบกระดาษ หุ่นยนต์ทำเองสิบตัว

หุ่นยนต์เดินเป็นหุ่นยนต์ประเภทหนึ่งที่เลียนแบบการเคลื่อนไหวของสัตว์หรือแมลง โดยปกติแล้ว หุ่นยนต์จะใช้ขากลเพื่อเคลื่อนที่ การเคลื่อนไหวโดยใช้ขามีประวัติยาวนานนับล้านปี ในทางตรงกันข้าม ประวัติศาสตร์ของการเคลื่อนไหวด้วยความช่วยเหลือของวงล้อเริ่มต้นเมื่อ 10 ถึง 7 พันปีก่อน การเดินทางด้วยล้อค่อนข้างมีประสิทธิภาพ แต่ต้องใช้ถนนที่ค่อนข้างเรียบ เพียงดูภาพถ่ายทางอากาศของเมืองหรือชานเมืองเพื่อสังเกตเครือข่ายของถนนที่เชื่อมต่อกัน

หุ่นยนต์เดินสามารถเคลื่อนที่บนพื้นที่ขรุขระซึ่งยานพาหนะที่มีล้อธรรมดาไม่สามารถเข้าถึงได้ หุ่นยนต์เดินมักถูกสร้างขึ้นเพื่อจุดประสงค์เดียวกัน

หุ่นยนต์เดินขั้นสูงเลียนแบบการเคลื่อนไหวของแมลง สัตว์น้ำที่มีเปลือกแข็ง และบางครั้งมนุษย์ การออกแบบหุ่นยนต์สองเท้านั้นหาได้ยากเนื่องจากต้องใช้โซลูชันทางวิศวกรรมที่ซับซ้อนในการดำเนินการ ฉันวางแผนที่จะกล่าวถึงโครงการหุ่นยนต์สองเท้าในหนังสือเล่มถัดไปด้วย ชื่อรหัส Pic-วิทยาการหุ่นยนต์ในบทนี้ เราจะสร้างหุ่นยนต์เดินหกขา

เมื่อใช้แบบจำลองที่มีหกขา เราสามารถสาธิตท่าเดินแบบสามขาอันโด่งดังได้ กล่าวคือ มีการรองรับสามขาซึ่งสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ใช้ ในภาพประกอบต่อไปนี้ วงกลมสีเข้มบ่งบอกว่าเท้าวางแน่นอยู่กับพื้นและรองรับน้ำหนักของสิ่งมีชีวิต วงกลมสีอ่อนหมายถึงยกขาขึ้นและเคลื่อนไหว

ในรูป รูปที่ 11.1 แสดงการที่เราอยู่ในท่า “ยืน” เท้าทั้งหมดพักอยู่บนพื้น จากตำแหน่ง “ยืน” ตัวเราตัดสินใจก้าวไปข้างหน้า ในการก้าวหนึ่งก้าว มันจะยกขาสามข้างขึ้น (ดูวงกลมสีอ่อนในรูปที่ 11.2) แล้ววางน้ำหนักไว้บนขาทั้งสามที่เหลือ (วงกลมสีเข้ม) สังเกตว่าขาที่รองรับน้ำหนัก (วงกลมสีเข้ม) จะเรียงกันเป็นขาตั้ง (สามเหลี่ยม) ฐานะนี้มั่นคงแล้วตัวเราไม่ตก ขาอีกสามขาที่เหลือ (วงกลมเปิด) สามารถก้าวไปข้างหน้าได้ ในรูป รูปที่ 11.3 แสดงโมเมนต์การเคลื่อนไหวของขาที่ยกขึ้น เมื่อถึงจุดนี้ น้ำหนักของสิ่งมีชีวิตจะเปลี่ยนจากขาที่อยู่กับที่เป็นขาที่เคลื่อนไหวได้ (ดูรูปที่ 11.4) โปรดสังเกตว่าน้ำหนักของสิ่งมีชีวิตยังคงได้รับการรองรับโดยการจัดเรียงขารองรับเป็นรูปสามเหลี่ยม จากนั้นอีกสามขาจะจัดเรียงใหม่ในลักษณะเดียวกัน และวงจรจะเกิดซ้ำ วิธีการขนส่งนี้เรียกว่า การเดินด้วยขาตั้งกล้อง,เนื่องจากน้ำหนักของร่างกายสัตว์นั้นได้รับการรองรับ ณ เวลาใดเวลาหนึ่งโดยตำแหน่งสามเหลี่ยมของขารองรับ

ข้าว. 11.1. การเดินด้วยขาตั้งกล้อง ตำแหน่งเริ่มต้น

ข้าว. 11.2. การเดินแบบสามขา ก้าวแรกไปข้างหน้า

ข้าว. 11.3. การเดินด้วยขาตั้งกล้อง การเคลื่อนไหวครั้งที่สอง การเปลี่ยนจุดศูนย์ถ่วง

ข้าว. 11.4. การเดินด้วยขาตั้งกล้อง การเคลื่อนไหวครั้งที่สาม

ของเล่นเป่าลมขนาดเล็กมีหลายรุ่น ของเล่น "คนเดินถนน" เหล่านี้ขยับขาขึ้นลงและกลับไปกลับมาโดยใช้กลไกลูกเบี้ยว แม้ว่าการออกแบบดังกล่าวจะสามารถ “เดิน” ได้ค่อนข้างดี และบางรุ่นก็ทำได้ค่อนข้างคล่องแคล่ว แต่เป้าหมายของเราคือการสร้างหุ่นยนต์เดินที่ไม่ใช้กลไกลูกเบี้ยวเพื่อจำลองการเคลื่อนไหวแบบก้าว

เราจะสร้างหุ่นยนต์จำลองการเดินด้วยขาตั้ง หุ่นยนต์ที่อธิบายในบทนี้ต้องใช้เซอร์โวสามตัวในการเคลื่อนที่ มีหุ่นยนต์เดินแบบหกขาและสี่ขาอื่นๆ ที่ต้องการอิสระในการเดินมากกว่า ตามการมีอยู่ มากกว่าระดับความเป็นอิสระจำเป็นต้องมีกลไกการควบคุมเพิ่มเติมสำหรับขาแต่ละข้าง หากใช้เซอร์โวมอเตอร์เพื่อจุดประสงค์นี้ จะต้องใช้มอเตอร์สองสามหรือสี่ตัวสำหรับแต่ละขา

ความต้องการเซอร์โวมอเตอร์ (ไดรฟ์) จำนวนมากดังกล่าวถูกกำหนดโดยข้อเท็จจริงที่ว่าต้องมีระดับความอิสระอย่างน้อยสองระดับ อันหนึ่งสำหรับยกขาลงและยกขาขึ้น และอีกอันสำหรับเคลื่อนไปมา

หุ่นยนต์เดินที่เราจะสร้างนั้นมีการออกแบบและการออกแบบที่ประนีประนอมและต้องใช้เซอร์โวเพียงสามตัวเท่านั้น อย่างไรก็ตาม แม้ในกรณีนี้ อุปกรณ์นี้สามารถเคลื่อนไหวโดยใช้ท่าเดินแบบขาตั้งได้ การออกแบบของเราใช้เซอร์โวมอเตอร์ HS300 น้ำหนักเบาสามตัว (แรงบิด 1.3 กก.) และไมโครคอนโทรลเลอร์ 16F84-04

ก่อนที่เราจะเริ่มสร้างหุ่นยนต์ เรามาดูหุ่นยนต์ที่สร้างเสร็จแล้วตามที่แสดงในรูปที่ 1 11.5 และมาวิเคราะห์ว่าหุ่นยนต์เคลื่อนที่อย่างไร การเดินด้วยขาตั้งกล้องซึ่งใช้ในการออกแบบนี้ไม่ใช่เพียงท่าเดียวที่เป็นไปได้

ข้าว. 11.5. รถหัดเดินหกขาพร้อมสำหรับการเดินแล้ว

เซอร์โวมอเตอร์สองตัวติดอยู่ที่ด้านหน้าของหุ่นยนต์ เซอร์โวมอเตอร์แต่ละตัวจะควบคุมการเคลื่อนไหวของขาหน้าและขาหลังในด้านที่สอดคล้องกันของหุ่นยนต์ ขาหน้าติดกับโรเตอร์เซอร์โวมอเตอร์โดยตรงและสามารถแกว่งไปมาได้ ขาหลังเชื่อมต่อกับขาหน้าโดยใช้ไม้เท้า การดึงช่วยให้ขาหลังสามารถติดตามการเคลื่อนไหวไปมาของขาหน้าได้ ขากลางทั้งสองข้างถูกควบคุมโดยเซอร์โวมอเตอร์ตัวที่สาม เซอร์โวมอเตอร์นี้จะหมุนขากลางตามแนวแกนตามยาวที่มุม 20° ถึง 30° ตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกา ซึ่งจะเอียงหุ่นยนต์ไปทางขวาหรือซ้าย

จากการใช้ข้อมูลเกี่ยวกับกลไกการขับเคลื่อนด้วยขา เราจะมาดูกันว่าหุ่นยนต์ของเราจะเคลื่อนไหวอย่างไร ลองดูที่รูป 11.6. เราจะเริ่มจากท่าพัก วงกลมแต่ละวงจะระบุตำแหน่งของขา เช่นเดียวกับในกรณีก่อนหน้านี้ วงกลมสีเข้มแสดงตำแหน่งของขารองรับ โปรดทราบว่าในท่าพัก ขากลางจะไม่รองรับขา ขาเหล่านี้สั้นกว่าขาหน้าและขาหลัง 3 มม.

ข้าว. 11.6. ระยะการเคลื่อนที่ของเฮกซาพอด

ในตำแหน่ง A ขากลางจะหมุนตามเข็มนาฬิกาเป็นมุมประมาณ 20° ตำแหน่งกลาง- ซึ่งจะทำให้หุ่นยนต์เอียงไปทางขวา ในตำแหน่งนี้ น้ำหนักของหุ่นยนต์ได้รับการรองรับโดยขาหน้าและหลังขวาและขากลางด้านซ้าย นี่คือตำแหน่งขาตั้งกล้องมาตรฐานที่อธิบายไว้ข้างต้น เนื่องจากขาหน้าซ้ายและขาหลังซ้าย "ลอยอยู่ในอากาศ" จึงสามารถเคลื่อนไปข้างหน้าได้ ดังแสดงในรูปที่ 11.6 ตำแหน่ง B

ในตำแหน่ง C ขากลางจะหมุนทวนเข็มนาฬิกาเป็นมุมประมาณ 20° จากตำแหน่งตรงกลาง ทำให้หุ่นยนต์เอียงไปทางซ้าย ในตำแหน่งนี้ น้ำหนักของหุ่นยนต์จะกระจายระหว่างขาหน้าและขาหลังซ้ายและขากลางขวา ตอนนี้ขาหน้าและขาหลังขวาไม่รับน้ำหนักและสามารถเคลื่อนไปข้างหน้าได้ดังแสดงในตำแหน่ง มะเดื่อ 11.6.

ในตำแหน่ง E ขากลางจะกลับสู่ตำแหน่งตรงกลาง ในตำแหน่งนี้ หุ่นยนต์จะ "ยืน" ตัวตรงและอาศัยเฉพาะขาหน้าและขาหลังเท่านั้น ในตำแหน่ง F ขาหน้าและขาหลังจะเคลื่อนที่ไปข้างหลังพร้อมกัน และหุ่นยนต์จะเคลื่อนที่ไปข้างหน้าตามลำดับ จากนั้นวงจรของการเคลื่อนไหวจะเกิดขึ้นซ้ำ

นี่เป็นวิธีเดินแรกที่ฉันพยายามจำลอง และระบบนี้ใช้งานได้ คุณสามารถพัฒนา ปรับปรุง และสร้างรูปแบบการเดินรูปแบบอื่นๆ ที่คุณสามารถทดลองได้ ผมจะฝากไว้ให้คิดหาทางเดินถอยหลัง (ถอยหลัง) และเลี้ยวขวาเลี้ยวซ้าย ฉันจะปรับปรุงหุ่นยนต์ตัวนี้ต่อไป โดยเพิ่มเซ็นเซอร์สำหรับผนังและสิ่งกีดขวาง รวมถึงวิธีเคลื่อนที่ถอยหลังและเลี้ยว

ฉันเอาแผ่นอะลูมิเนียมขนาด 200x75x0.8 มม. มาเป็นพื้นฐานสำหรับ "ตัวเครื่อง" ของหุ่นยนต์ เซอร์โวมอเตอร์ติดอยู่ที่ด้านหน้าของเพลต (ดูรูปที่ 11.7) ควรคัดลอกเครื่องหมายของรูสำหรับเซอร์โวมอเตอร์จากแบบร่างและถ่ายโอนไปยังแผ่นอลูมิเนียม การคัดลอกดังกล่าวจะช่วยให้มั่นใจได้ถึงความถูกต้องของตำแหน่งของรูสำหรับติดตั้งเซอร์โวมอเตอร์ รูขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 4.3 มม. สี่รูตั้งอยู่ด้านหลังเส้นกึ่งกลางเล็กน้อย และได้รับการออกแบบมาเพื่อติดตั้งเซอร์โวมอเตอร์ส่วนกลาง รูทั้งสี่นี้ถูกเยื้องกับขอบด้านขวา สิ่งนี้จะต้องทำเพื่อให้หน้าแปลนของเซอร์โวมอเตอร์ส่วนกลางอยู่ตรงกลางของ "ตัวเครื่อง" รูด้านหลังสองรูได้รับการออกแบบสำหรับติดขาหลังแบบเคลื่อนย้ายได้

ข้าว. 11.7. ฐานของ "ร่างกาย"

หากต้องการทำเครื่องหมายจุดกึ่งกลางของรูที่จะเจาะ คุณต้องใช้ที่เจาะตรงกลาง มิฉะนั้น เมื่อเจาะรู สว่านอาจ “หลุด” ได้ หากคุณไม่มีหมัด คุณสามารถใช้ตะปูที่แหลมคมแทนได้

ขาของหุ่นยนต์ทำจากแถบอลูมิเนียมกว้าง 12 มม. และหนา 3 มม. (ดูรูปที่ 11.8) เจาะรูสี่รูที่ขาหน้า มีการเจาะรูสองรูที่ขาหลัง: หนึ่งรูสำหรับยึดแบบเคลื่อนย้ายได้และอีกรูหนึ่งสำหรับติดก้าน โปรดทราบว่าขาหลังสั้นกว่าขาหน้า 6 มม. เนื่องจากจำเป็นต้องคำนึงถึงความสูงของหน้าแปลนเซอร์โวมอเตอร์ซึ่งขาหน้าติดอยู่ เหนือระดับทั่วไปของแผ่น การทำให้ขาหลังสั้นลงเพื่อปรับระดับแท่น

ข้าว. 11.8. ดีไซน์ขาหน้าและหลัง

หลังจากเจาะรูที่ต้องการแล้วคุณจะต้องงอแถบอลูมิเนียมให้เป็นรูปร่างที่ต้องการ หนีบแถบไว้ที่ด้านข้างของรูเจาะที่ระยะ 70 มม. กดแผ่นลงแล้วงอเป็นมุม 90° ทางที่ดีควรกดแผ่นติดกับขากรรไกรหนีบโดยตรง ในกรณีนี้ แผ่นจะงอเป็นมุม 90° โดยไม่เสี่ยงต่อการงอส่วนที่ "ต่ำที่สุด" ของขา

ขากลางทำจากอะลูมิเนียมชิ้นเดียว (ดูรูปที่ 11.9) เมื่อติดเข้ากับหุ่นยนต์ ขากลางจะสั้นกว่าขาหน้าและหลัง 3 มม. ดังนั้นในตำแหน่งตรงกลางพวกเขาจึงไม่สัมผัสพื้น ขาเหล่านี้ได้รับการออกแบบให้เอียงหุ่นยนต์ไปทางขวาและซ้าย เมื่อเซอร์โวมอเตอร์ส่วนกลางหมุน ขาจะเอียงหุ่นยนต์เป็นมุมประมาณ ±20°

ข้าว. 11.9. ขากลาง

เมื่อสร้างขากลาง ในแถบอลูมิเนียมขนาด 3x12x235 มม. ให้เจาะรูตรงกลางสามรูแรกสำหรับหน้าแปลนเซอร์โวมอเตอร์ จากนั้นแถบอลูมิเนียมจะถูกยึดด้วยที่รองและขากรรไกรของที่รองตามขอบด้านบนควรยึดแถบที่ระยะ 20 มม. จากศูนย์กลางของแถบ ยึดแถบด้วยคีมห่างจากขอบด้านบนของคีมจับประมาณ 12 มม. ในขณะที่ยังคงยึดด้ามจับของคีมไว้ ให้ค่อยๆ บิดแถบอะลูมิเนียมเป็นมุม 90° ดำเนินการค่อนข้างช้าไม่เช่นนั้นจานอาจแตกได้ง่าย บิดจานอีกด้านหนึ่งในลักษณะเดียวกัน

หลังจากบิด 90° เสร็จแล้ว ให้งอแผ่นเพิ่มอีก 2 ตำแหน่ง 90° เช่นเดียวกับที่เราทำกับขาหน้าและขาหลัง

เซอร์โวด้านหน้าติดอยู่กับฐานอลูมิเนียมโดยใช้สกรูและน็อตพลาสติกขนาด 3 มม. ฉันเลือกสกรูพลาสติกเนื่องจากสามารถโค้งงอได้เล็กน้อยเพื่อรองรับการวางแนวที่ไม่ตรงเล็กน้อยระหว่างรูที่เจาะในเพลตและรูยึดเซอร์โว

ขาติดอยู่กับหน้าแปลนพลาสติกของเซอร์โวมอเตอร์ ในการทำเช่นนี้ฉันใช้สกรูและน็อตขนาด 2 มม. เมื่อติดหน้าแปลนเข้ากับเพลาเซอร์โวมอเตอร์ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าขาแต่ละข้างสามารถเลื่อนไปมาได้ในมุมเดียวกันจากตำแหน่งตั้งฉากโดยเฉลี่ย

ก้านระหว่างขาหน้าและขาหลังทำจากก้านที่มีเกลียวขนาด 3 มม. (ดูรูปที่ 11.10) การออกแบบเดิมมีความยาวก้าน 132 มม. จากศูนย์กลางถึงกึ่งกลาง ก้านจะพอดีกับรูที่ขาหน้าและขาหลังของหุ่นยนต์ และสามารถยึดด้วยน็อตสองสามตัวได้

ข้าว. 11.10. ภาพวาดรายละเอียดของบานพับและก้าน

ก่อนทำการติดตั้งระบบลาก ต้องยึดขาหลังของหุ่นยนต์เข้ากับฐานก่อน ส่วนยึดขาด้านหลังทำจากหมุดเกลียวขนาด 9.5 มม. และสกรูเครื่องจักร รายละเอียดการต่อขาจะแสดงในรูป 11.10. จำเป็นต้องวางแหวนรองพลาสติกไว้ใต้ฐาน ซึ่งจะเติมช่องว่างระหว่างด้านล่างของฐานกับหัวสกรู การออกแบบนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าขาจะยึดติดกับฐานโดยไม่มี "ห้อย" เพื่อลดแรงเสียดทาน คุณสามารถใช้แหวนรองพลาสติกได้ อย่าใช้แหวนรองมากเกินไป เพราะจะทำให้เกิดแรงกดบนเท้ากับพื้นผิวของฐานมากเกินไป ขาควรหมุนข้อต่อได้อย่างอิสระ ในรูป 11.11 และ 11.12 แสดงรูปถ่ายของหุ่นยนต์หกขาที่ประกอบบางส่วน

ข้าว. 11.11. Hexapod - มุมมองหน้าท้อง ด้านหน้ามีเซอร์โวมอเตอร์สองตัว

ข้าว. 11.12. hexapod ที่ประกอบบางส่วนพร้อมเซอร์โวด้านหน้าสองตัว

ในการติดเซอร์โวมอเตอร์ส่วนกลาง คุณจะต้องมีขายึดรูปตัว L สองตัว (ดูรูปที่ 11.13) เจาะรูที่เหมาะสมในแถบอะลูมิเนียมแล้วงอเป็นมุม 90° เพื่อสร้างฉากยึด ติดฉากยึดรูปตัว L สองตัวเข้ากับเซอร์โวมอเตอร์ตรงกลางโดยใช้สกรูและน็อตพลาสติก (ดูรูป 11.14) จากนั้นจึงติดชุดประกอบเซอร์โวตรงกลางไว้ที่ด้านล่างของฐาน จัดตำแหน่งรูทั้งสี่บนฐานให้ตรงกับรูด้านบนของขายึด L ยึดชิ้นส่วนเข้าด้วยกันโดยใช้สกรูและน็อตพลาสติก ในรูป 11.15 และ 11.16 แสดงภาพถ่ายมุมมองด้านบนและด้านล่างของหุ่นยนต์หกขา

ข้าว. 11.13. ตัวยึดเซอร์โวมอเตอร์กลาง

ข้าว. 11.14. ชุดมอเตอร์กลางพร้อมขายึดและขากลาง

ข้าว. 11.15. Hexapod - มุมมองด้านล่างพร้อมเซอร์โวสามตัว

ข้าว. 11.16. Hexapod ประกอบแล้ว โครงสร้างพร้อมติดตั้งระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์

ในรูป รูปที่ 11.17 แสดงแผนภาพสำหรับควบคุมเซอร์โวมอเตอร์โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC เซอร์โวมอเตอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ขนาด 6 โวลต์ ช่องใส่แบตเตอรี่ขนาด 6 โวลต์ประกอบด้วยเซลล์ AA 4 ก้อน วงจรไมโครคอนโทรลเลอร์ประกอบอยู่บนเขียงหั่นขนมขนาดเล็ก ช่องใส่แบตเตอรี่และวงจรไฟฟ้าติดอยู่ที่ด้านบนของฐานอะลูมิเนียม รูปที่ 11.5 แสดงการออกแบบหุ่นยนต์ที่เสร็จสมบูรณ์ พร้อมที่จะ "เคลื่อนที่"

ข้าว. 11.17. แผนผังการควบคุมหุ่นยนต์หกขา

ไมโครคอนโทรลเลอร์ 16F84 ควบคุมการทำงานของเซอร์โวมอเตอร์สามตัว ความพร้อมใช้งาน จำนวนมากบัส I/O ที่ไม่ได้ใช้และพื้นที่สำหรับโปรแกรมให้โอกาสในการปรับปรุงและแก้ไขโมเดลหุ่นยนต์พื้นฐาน

“หุ่นยนต์เดินหกขา”

'การเชื่อมต่อ

'ขาเซอร์โวมอเตอร์ซ้าย RB1

'ขาเซอร์โวขวา RB2

'เอียงเซอร์โวพิน RB0

'ก้าวไปข้างหน้าเท่านั้น

สำหรับ B0 = 1 ถึง 60

ระยะพัลส์เอาท์ 0.155 ‘เอียงตามเข็มนาฬิกา ยกด้านขวา

pulsout 1, 145 'ขาซ้ายเข้าที่

จังหวะที่ 2, 145 'ขาขวาก้าวไปข้างหน้า

สำหรับ B0 = 1 ถึง 60

เลื่อน 0, 190 'เอียงทวนเข็มนาฬิกา ยกด้านซ้ายขึ้น

จังหวะที่ 1, 200 “ขาซ้ายก้าวไปข้างหน้า”

pulsout 2, 145 'ขาขวารักษาตำแหน่งไปข้างหน้า

สำหรับ B0 = 1 ถึง 15

pulsout 1, 200 'ขาซ้ายรักษาตำแหน่งไปข้างหน้า

pulsout 2,145 'ขาขวารักษาตำแหน่งไปข้างหน้า

สำหรับ B0 = 1 ถึง 60

pulsout 0, 172 'ตำแหน่งตรงกลาง ไม่เอียง'

pulsout 1, 145 'ขยับขาซ้ายไปด้านหลัง

pulsout 2, 200 'ขยับขาขวาไปด้านหลัง

เซอร์โวบางตัวไม่ตอบสนองในลักษณะเดียวกันกับคำสั่งพัลเอาท์ เป็นไปได้ว่าในการสร้างหุ่นยนต์คุณจะต้องซื้อเซอร์โวมอเตอร์ซึ่งลักษณะจะแตกต่างจากที่ฉันใช้เล็กน้อย ในกรณีนี้ โปรดทราบว่าต้องปรับพารามิเตอร์ของคำสั่งพัลเอาท์ซึ่งกำหนดตำแหน่งของโรเตอร์เซอร์โวมอเตอร์ ในกรณีนี้จำเป็นต้องเลือก ค่าตัวเลขพารามิเตอร์พัลส์เอาท์ที่จะสอดคล้องกับประเภทของเซอร์โวมอเตอร์ที่ใช้ในการออกแบบหุ่นยนต์หกขาของคุณ

โปรแกรม PICBASIC นี้อนุญาตให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ไปในทิศทางไปข้างหน้าเท่านั้น อย่างไรก็ตาม โดยการเปลี่ยนโปรแกรมเล็กน้อย ผู้ออกแบบสามารถทำให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ไปข้างหลังและหมุนไปทางขวาและซ้ายได้ การติดตั้งเซ็นเซอร์สัมผัสหลายตัวสามารถแจ้งให้หุ่นยนต์ทราบถึงสิ่งกีดขวางได้

เซอร์โวมอเตอร์

ไมโครคอนโทรลเลอร์ 16F84

แถบอลูมิเนียม

แผ่นอลูมิเนียม

ก้านและน็อตที่มีเกลียวขนาด 3 มม

สกรู น็อต และแหวนรองพลาสติก

สามารถสั่งซื้ออะไหล่ได้ที่:

รถวอล์คเกอร์ที่ทำจากคลิปหนีบกระดาษและมอเตอร์ไม่ใช่เรื่องง่าย ของเล่นโฮมเมดแต่ยังรวมถึงคลังแสงของเทคนิคทางเทคโนโลยีและการคิดทางวิศวกรรมอีกด้วย

การสร้างหุ่นยนต์ด้วยมือของคุณเองไม่เพียง แต่น่าสนใจ แต่ยังพัฒนาทักษะการเคลื่อนไหวของนิ้วมือด้วยและสำหรับเด็กมันจะเป็นการเปิดเผย - หลังจากนั้นหุ่นยนต์เดินตัวจริงก็ถูกสร้างขึ้นจากความว่างเปล่า!

ในการประกอบหุ่นยนต์ทำงานง่ายๆ จากคลิปหนีบกระดาษธรรมดาด้วยมือของคุณเอง คุณจะต้องใช้วัสดุที่เรียบง่ายและเข้าถึงได้ง่ายหลายอย่าง ประการแรก เหล่านี้คือตัวหนีบโลหะและชุดเครื่องมือเล็กๆ เครื่องมือที่คุณต้องการ ได้แก่ หัวแร้ง หัวแร้ง คีม คีมตัดลวด คีมปากแหลม และยังมีเครื่องมือขนาดเล็กอีกด้วย มอเตอร์ไฟฟ้าพร้อมกระปุกเกียร์และแบตเตอรี่สำหรับมัน

ขั้นแรกคุณต้องสร้างโครงรองรับจากคลิปหนีบกระดาษที่ยาวและหนานั่นคืองอให้เป็นสี่เหลี่ยมแล้วบัดกรีปลายให้แน่นด้วยบัดกรี ชิ้นส่วนและส่วนประกอบของหุ่นยนต์จะถูกติดตั้งบนเฟรมนี้ในระหว่างกระบวนการประกอบ

ถัดไป คุณต้องสร้างห่วงที่จะติดขาของหุ่นยนต์ พวกเขาจะต้องบัดกรีเข้ากับกรอบสี่เหลี่ยมโดยใช้หัวแร้ง จากนั้นขาเล็กๆ ของหุ่นยนต์เดินก็ทำจากคลิปหนีบกระดาษ ในกรณีนี้ขอแนะนำให้ประกอบขาหน้าที่ซับซ้อนก่อนแล้วจึงประกอบส่วนที่เหลือทั้งหมด

หลังจากประกอบแขนขาของหุ่นยนต์แล้ว คุณต้องเริ่มสร้างเพลาข้อเหวี่ยง ที่หนีบจะต้องแข็งแรงและสม่ำเสมออย่างแน่นอน

ควรเตรียมเพลาข้อเหวี่ยงอย่างระมัดระวังโดยใช้คีมและคีมปากแหลม เมื่อเพลาเสร็จแล้วควรวางลงบนเฟืองมอเตอร์อย่างระมัดระวัง หลังจากนั้นจะมีการสร้างก้านสูบพิเศษที่จะเชื่อมต่อขาของหุ่นยนต์กับเพลาข้อเหวี่ยง จากนั้นจึงบัดกรีเกียร์เข้ากับเพลาข้อเหวี่ยง

จากนั้นแบตเตอรี่และสวิตช์จะถูกติดตั้งบนโครงหุ่นยนต์ หากทุกอย่างถูกต้อง หุ่นยนต์จะเริ่มเดิน

นี่คือคำแนะนำวิดีโอเกี่ยวกับวิธีสร้างหุ่นยนต์เดินแบบโฮมเมดจากคลิปหนีบกระดาษด้วยมือของคุณเอง ให้ดูหากคุณไม่เข้าใจบางอย่างจากบทความ

เพื่อรวบรวมข้อบกพร่องคุณจะต้อง:
- มอเตอร์ขนาดเล็ก 1.5 โวลต์ 2 ตัว (สามารถซื้อหรือถอดออกจากของเล่นเก่าได้ (ดูรูป))
- คลิปหนีบกระดาษขนาดเล็ก 2 อัน
- คลิปหนีบกระดาษขนาดใหญ่ 2 อัน

แบตเตอรี่ AAA หรือ AA จำนวน 2 ก้อน

ที่ใส่แบตเตอรี่ AAA หรือ AA 1 ก้อน (สามารถซื้อหรือถอดออกจากของเล่นบางชนิดได้)

ฉนวนกันความร้อน 1 2 ซม

ลูกบอลไม้ 1 ลูก (ใช้เป็นล้อ) (คุณสามารถใช้อุปกรณ์กันโคลงอื่นได้ เช่น ถอดล้อออกจากของเล่นเก่าหรือไม่จำเป็น)
- เอล 1 เมตร สายไฟ
- สวิตช์ SPDT ขนาดเล็ก 2 ตัว (คุณสามารถซื้อหรือถอดออกได้ เช่น จากเมาส์คอมพิวเตอร์เครื่องเก่า)

และยังมีเครื่องมือ:
*หัวแร้ง + ดีบุกบางส่วน
*ปืนกาวและแท่งกาวสำหรับมัน (แท่งกาวสามารถละลายได้ง่ายๆ ด้วยหัวแร้ง แต่ขอแนะนำให้ทำเช่นนี้ด้วยปืนกาว)
* เครื่องตัดลวด (เพื่อถอดฉนวน)

และนี่คือรายละเอียดทั้งหมด

การประกอบ:

1. โหมดไฟฟ้า ลวดออกเป็น 13 ชิ้น ๆ ละ 6 ซม. และถอดฉนวนออกจากพวกเขา (ทั้งสองด้าน) ละ 1 ซม.

2. บัดกรีสายไฟเข้ากับส่วนประกอบแต่ละชิ้น (ยกเว้นแบตเตอรี่) ดูรูป

บัดกรีลวดเข้ากับแบต ตัวยึด (สีน้ำเงิน) (การเชื่อมต่อที่สาม)

3. พลิกที่ใส่แบตเตอรี่และกาวสวิตช์ให้เป็นรูปตัว "V" (ดูรูป)

4. กาวมอเตอร์ 2 ตัวระหว่างสวิตช์เพื่อให้โครงของมอเตอร์สัมผัสกับพื้น

5. จากคลิปหนีบกระดาษขนาดใหญ่และลูกบอลเราทำโคลง (ล้อเพื่อให้ง่ายต่อการเคลื่อนไปตามพื้นผิว)

6. การเชื่อมต่อ

ทุกอย่างควรเป็นเช่นนี้

7.เอาอันเล็ก2อัน คลิปหนีบกระดาษและทำหนวดสำหรับด้วงออกมา

8. ติดกาวหนวดเข้ากับสวิตช์อย่างระมัดระวัง (ใช้กาวเล็กน้อยเพื่อทำเช่นนี้เพื่อไม่ให้ติดสวิตช์เอง)

9. หุ้มฉนวนเล็กน้อยที่รันเกียร์ของมอเตอร์ (เพื่อการยึดเกาะที่ดีขึ้น)

10. ใส่แบตเตอรี่

และคุณทำเสร็จแล้ว!)

มันไม่ใช่เรื่องยากมาก ฉันทำเอง!!!

สิ่งที่น่าตลกก็คือ เมื่อเขาสัมผัสสิ่งกีดขวางด้วยไม้เลื้อยด้านขวา วงล้ออีกอันจะหยุดและเขาก็หันไปทางซ้าย และในทางกลับกัน (ไปรอบสิ่งกีดขวาง)

ไมโครคอนโทรลเลอร์อนุญาตให้มีชิ้นส่วนเพิ่มเติมจำนวนเล็กน้อยในการควบคุมกลไกที่ค่อนข้างซับซ้อน เช่น สายพานลำเลียง ระบบอัตโนมัติ และโมดูลอื่นๆ แต่ในกรณีนี้ เรากำลังพูดถึงของเล่นหุ่นยนต์เดินแบบง่ายๆ ที่หน่วยควบคุมทั้งหมดวางอยู่บนกระดานขนาดเล็กได้ ฐานหกเหลี่ยมนี้เดิมทีได้รับการออกแบบให้เรียบง่ายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และไม่ต้องใช้โมดูลและบล็อกเพิ่มเติม สมองทั้งหมดประกอบขึ้นบนไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC16F887 หนึ่งตัว ซึ่งใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทรงกระบอกสามก้อนจากแล็ปท็อป เซอร์โวมอเตอร์ TowerPro SG90 แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับเซอร์โวคือ 4.8 V (เนื่องจากจ่ายไฟด้วยแรงดันไฟฟ้า 4.8-6) ในส่วนท้องของหุ่นยนต์ไม่เพียง แต่มีแบตเตอรี่เท่านั้น แต่ยังมีตัวปรับแรงดันไฟฟ้าที่ปรับได้บน LD1084 ซึ่งจ่ายไฟ 4.8 V ตัวไมโครเซอร์กิตนั้นถูกติดตั้งบนหม้อน้ำขนาดเล็กถึงแม้ว่ามันจะไม่ร้อนมากนัก แต่เพื่อให้แน่ใจว่า ถูกเครื่องทำความเย็นเป่าเนื่องจากมีอันเล็กอยู่ข้างใน พื้นที่ภายใน.. หุ่นยนต์ถูกควบคุมจากรีโมทคอนโทรลแบบโฮมเมดผ่านช่องสัญญาณวิทยุ Bluetooth คุณยังสามารถควบคุมจากคอมพิวเตอร์หรือสมาร์ทโฟนได้อีกด้วย รีโมทคอนโทรลทำจาก PIC16F873A โมดูลบลูทูธพร้อมใช้งานรุ่น HC-05 แบตเตอรี่สำหรับรีโมทคอนโทรลถูกนำมาจาก โทรศัพท์มือถือที่ 4.2 V เวลาที่ใช้ในการสร้างหุ่นยนต์เดินได้นี้คือประมาณ 1.5 เดือน จากแนวคิดไปสู่ผลลัพธ์

รูปถ่ายของหุ่นยนต์ที่เสร็จแล้ว

ส่วนที่ 2 ข้อต่อและเอ็น

บอกนักเรียนว่าข้อต่อทำให้แขนขาของเรางอได้ และเอ็นยึดกระดูกของโครงกระดูกไว้ด้วยกัน จะมั่นใจในการเคลื่อนที่ของชิ้นส่วนในหุ่นยนต์ได้อย่างไร โดยชิ้นส่วนต่างๆ จะต้องเปลี่ยนตำแหน่งโดยสัมพันธ์กันอย่างอิสระ

ให้ทีมค้นหาพินต่อไปนี้ในกล่องชุดอุปกรณ์หุ่นยนต์ของตน

ขอให้นักเรียนในทีมเชื่อมต่อคานสองอันเข้ากับหมุดแต่ละอัน และทดสอบการหมุนของคานที่สัมพันธ์กัน คานเชื่อมต่อกันด้วยพินใดที่หมุนได้อย่างอิสระมากขึ้น?

สรุปว่าหมุดใดเหมาะสมที่สุดสำหรับข้อต่อแบบเคลื่อนย้ายได้
ถามคำถาม นักเรียนแนะนำให้ใช้องค์ประกอบอื่นใดจากชุดก่อสร้างแทนหมุดได้บ้าง

ส่วนที่ 3 การสร้างต้นแบบขาหุ่นยนต์

ให้สมาชิกในทีมแต่ละคนเขียนแผนผังสำหรับหุ่นยนต์เดินหรือส่วนที่รับผิดชอบในการเดินลงในสมุดบันทึก เมื่อสร้างไดอะแกรม ให้เน้นเฉพาะชิ้นส่วนจากชุดอุปกรณ์ที่มีอยู่เท่านั้น เมื่อเสร็จสิ้นแล้ว นักเรียนควรหารือเกี่ยวกับแผนงานของตนเองภายในทีม:

1. มีข้อเสนอที่แตกต่างกันสำหรับประเภทของการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์หรือไม่? ตามโครงสร้างพื้นฐานของ pedipulator (pedis - ขา, lat. แนวคิดนี้ได้รับการนำเสนอโดยการเปรียบเทียบกับผู้ควบคุม)?
2. ในความเห็นของพวกเขา วิถีโคจรใดที่อธิบายโดยจุดสูงสุดของ pedipulators ที่เกิดขึ้นซึ่งสัมพันธ์กับหุ่นยนต์?

ให้นักเรียนสร้างแผนภาพคล้ายกับตัวอย่างต่อไปนี้

ถามให้ตั้งเกียร์ให้เคลื่อนที่ผ่านเพลาแล้วถามว่าฟรีบีมที่ติดอยู่กับเกียร์ถือเป็นขาต้นแบบได้หรือไม่? จะเกิดอะไรขึ้นถ้าคุณวางพื้นผิวไว้ใต้คาน? หุ่นยนต์จะสามารถพึ่งพาขาดังกล่าวได้หรือไม่? มีอะไรหายไปจากการออกแบบนี้?

หากต้องการเพิ่มความแข็งแกร่งให้กับการออกแบบ “ขา” นี้ ให้เปลี่ยนกลไกเป็น:

โปรดทราบว่าด้วยการออกแบบนี้ ลำแสงจะไม่ห้อยได้อย่างอิสระอีกต่อไป - มันถูกยึดไว้ด้านบนซึ่งให้การสนับสนุนเพิ่มเติม และเนื่องจากลำแสงได้รับการแก้ไขแล้วในสองแห่ง ส่วนล่างสุดจึงอธิบายวิถีโคจรบางอย่างอย่างเคร่งครัด
เพิ่มพื้นผิวอีกครั้งใต้ปลายล่างของคาน จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อเกียร์หมุน?

อธิบายว่าเราจะถือว่าการออกแบบนี้เป็นต้นแบบแรกของขา ตอนนี้จำเป็นต้องถ่ายโอนไปยังมอเตอร์
ก่อนทำเช่นนี้ ขอให้นักเรียนระบุ จุดวิกฤติในการออกแบบซึ่งควรพบที่มอเตอร์

หากคุณดูที่มอเตอร์ มันมีสถานที่สำหรับติดชิ้นส่วนของเครื่องเพดดิพเลเตอร์ด้วย


ตอนนี้นักเรียนจะต้องถ่ายโอนโครงสร้างทั้งหมดที่จำเป็นในการสร้างเครื่องเพดดิปูเลเตอร์ไปยังมอเตอร์ งานนี้ควรทำเป็นคู่ - แต่ละคู่สร้างเครื่องเพดดิพเลเตอร์บนมอเตอร์ตัวเดียว ผลลัพธ์ที่ได้คือ:


ขอให้นักเรียนเชื่อมต่อมอเตอร์เข้ากับตัวควบคุมและเขียนโปรแกรมบนบล็อกเพื่อเคลื่อนมอเตอร์หนึ่งตัวเป็นเวลาสองสามวินาที


การถ่ายโอนต้นแบบไปยังมอเตอร์หุ่นยนต์ประสบความสำเร็จ!

หลังจากสังเกตระบบแล้ว ให้นักเรียนวาดแผนภาพของระบบกลไกลงในสมุดจดพร้อมทั้งมิติ หากต้องคำนวณมิติบางอย่าง นักเรียนจะต้องอธิบายกระบวนการคำนวณปริมาณเหล่านี้