Mobile Robotics med repa: bygga en Arduino-baserad insekt-liknande Walker och programmera den med Scratch



Låt oss springa runt? Detta är en Arduino-baserad, lätt att bygga version av insekt-liknande walker med klädhängare tråd och ursprungligen skapades av Jerome Demers (se också detta instructable) och Gareth Branwyn. Det finns i två versioner:

  • en fristående, endast Arduino - version, drivs av en gemensam gammaldags Arduino skiss, och
  • en fjärrstyrd version, dynamiskt programmeras med hjälp av det MIT utvecklade Scratch visuell programmeringsspråket.

Vi utvecklade den för människor som har hittat denna populära robot design söt men skulle vilja bygga den utan att behöva löda en analog bi-core krets.

Det kallades Kleerhangerbeest, som är holländska för "klädhängare djur", för att hedra Strandbeests, wind-driven beach robotar av den holländska tillverkaren Theo Jansen. Den Scratch-baserade versionen utvecklades vidare att även preteen barn programmera den utan ansträngning. Har den ytterligare fördelen att, genom att kontrollera roboten med Scratch visuell programmeringsmiljö på en PC eller Raspberry Pi, det är möjligt att utveckla flertrådade Arduino programmering och ändra programmet på flykt, utan att behöva kompilera och ladda ett firmware-baserat program. Denna enkla-till-bygga strategi, tillsammans med Scratch-baserad programmering, gör det särskilt intressant för undervisning robotics till barnen, att låta barn att dynamiskt experimentera med olika gait lägen och utforska robot beteende med hjälp av en enkel programmering verktyg som gör det möjligt för att se resultatet av en ändring av programmet omedelbart.

Vi om traditionella klädhängare walker som en fortfarande mycket enkel bi-motor walker robot som sysselsätter en Arduino och två hobby servon. Det ger en mycket mer kontrollerbar gång än den ursprungliga bi-core-baserad modellen, men är nästan lika billigt och mycket lättare att bygga. Detta projekt är strukturellt mycket likt Phillip Torrone Servo-baserade 4-benta Walker.

Hur kan en fyrbent robot med två stela ben vrida mot varje annan promenad?

Bilden ovan illustrerar rörelse principen om fyra-legged vandrare med två stela ben. Det verkar inte vara en mycket intuitiv lösning, men i själva verket är det en mycket enkel mekanism. Det är inte nödvändigtvis den mest effektiva, sedan några ben att dra kommer att inträffa, men det fungerar förvånansvärt bra för sin enkelhet. Tanken är att när i rörelse, roboten har alltid tre ben på marken och en tog upp. Marken-vidröra contra-sido främre/bakre benet paret kommer att ge dragkraft i önskad riktning, medan det tredje mark-röra benet kommer att dras längs, utför en rörelse mot motion riktningen av roboten. Eftersom robotens vikt fördelas främst på två dragkraft benen, dra inte så mycket att de hämmar framåtgående rörelse.

Robot mönster kan göras antingen av framsidan eller en av bakbenen som tagits upp på varje rörelse cykel. För att uppnå detta, måste axlarna av ben vara i en vinkel på ca 25-30º. Effekten är också enklare att uppnå om båda ben är av olika storlekar. Vi började med en variant av Jerome Demers design (kort tråd: 14 cm, lång tråd: 21 cm) och vridna trådarna förrän vi uppnått önskad effekt.

Denna enkla ben konstruktion har en enorm fördel över ledade ben mönster som som av strandbeests av Theo Jansen, var det finns endast få mycket exakt vinkel och storlek relationer mellan ben delar som fungerar bra. Avvika från dessa, och benet blir obrukbar. Med roterande styva ben uppsättningar, finns det massor av olika mönster att arbete och du kan vara kreativ och inte behöver hålla vinklar och storlekar inom exakta gränser. Under vår design och test fas fastställt vi experimentellt att det är bättre om du inte börjar flytta båda ben paren samtidigt, men börjar med frambenen först. Med tidigare design anställa endast en analog bi-core krets var detta inte möjligt. Använda en Arduino och två servon, är det mycket enkelt att uppnå. Vår behandling och Scratch koder nedan speglar detta designbeslut. En intressant animering av denna gång kan ses i Andrew Miller's 2-Motor Walker Tutorial.

Nivå: Intermediate. Du bör veta något om:

  • Arduinoen
  • Skrapa/Arduino kommunikation med s2a_fm (se tutorials nedan)
  • Använda Bluetooth på Linux

Förutsättningar: mellanliggande kunskap om Scratch och Arduino interaktion via Bluetooth. Läs följande Tutorials för att veta hur man kan integrera Scratch, Arduino och Bluetooth:

Fysiska strukturen:

  • Metal bygga leksak med stora skruvar. Vi använde vintage Meccano delar från eBay, men det finns många olika alternativ tillgängliga, till exempel Modelix.
  • 2 små MDF plattor (styv plast från en gammal låda kommer att göra)
  • 12 nylon Buntband (15cm) för fixering av komponenterna struktur
  • Klädhängare tråd
  • Varmlimma fast för "fötterna"

Automation:

  • Arduino Uno eller Freaduino. Vi har byggt våra djur med en Freaduino. Men det skulle också vara inga problem att använda en annan kompatibel med Arduino ombord som en Uno eller en Nano, till exempel.
  • Protoboard: Freaduino behöver inte någon protoboard för det här projektet. Om du använder en Arduino Uno, behöver du en ProtoShield med en 128-håls protoboard installerat (Sparkfun säljer ett komplett kit, men du hittar kit också på eBay och DX). Om du använder en Arduino Nano, behöver du en Protoboard med 400 hål (



    att se hur man placera Nano i styrelsen).
  • 2 små hobby servon (TowerPro SG90 räcker)
  • HC-05 eller HC-06 Bluetoth modul (den enklare, desto bättre - titta på våra tutorials på Scratch och Bluetooth).
  • Ledningar för prototyptillverkning
  • 9V batteri och klipp.

Programmering:

Du behöver en Scratch version som har extensible block och som implementerar den nya standarden Scratch HTTP kommunikation för att kommunicera med s2a_fm och Arduino. De följande Scratch versioner/dialekterna kommer att göra:

  • Berkeley SNAP! -http:/snap.berkeley.edu
  • MIT Scratch 2.0 Offline redaktör
  • MIT Scratch 2.0 Online (på datorn bara)

Vi föreslår att du arbetar på Linux. De automation och kommunikation är mycket lättare på denna plattform. Om du vill använda MIT Scratch 2.0 Offline och svårigheter att installera det, titta på våra Tutorial: hur man installerar MIT 2 Offline Scratchredigerar på Linux.

Steg för steg guide om hur man bygger robot walker:

Möt Computing på skolan initiativ


Som en del av våra Computing på skolan (http://www.computacaonaescola.ufsc.br) initiativ, vi kör familjen workshops antingen som en del av skolans program eller fristående (se sist av bilderna ovan). Seminarierna syftar till barn (6-14 år) tillsammans med en förälder (eller någon form av vuxen familjemedlem eller vän). Under workshopen deltagarna lära att genomföra ett litet projekt i grunden. Vi väljer projekt där lära sig att programmera innebär enkel rörelse och ser kommandon som evenemang, villkorssatser och slingor använder också avkänning kommandon och operatörer. Samtidigt som undervisningen till program presenterar vi också grundläggande computing begrepp som förståelse för algoritmisk problemlösning (problemformuleringen, genomförande och testcykeln), samarbete i form av par programmering samt att förstå att ett datorprogram är en uppsättning instruktioner att ageras.

Vi utvecklar även instruktions enheter för undervisning computing program i skolan. Vi utvecklar för närvarande en tvärvetenskaplig Scratch spelet 12-timmars programmeringsenhet för grundskolor och en 24-timmar enhet om fysiska computing med skrapa och en låg budget Arduino kit för mitt skolor.

C. Gresse von Wangenheim, A. von Wangenheim. Undervisning Spelprogrammering i familjen Workshops. IEEE Computer Magazine, 47(8), augusti 2014. Finns även på [ResearchGate].

Detta arbete är licensierat under en Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 internationella licens.

Relaterade Ämnen

Låg höjd miljöövervakning med en Arduino baserade väder Instrument och Aeropod Remote Sensing plattform

ProjektöversiktStudenter på New Lothrop High School i Michigan har arbetat tillsammans för att bygga en plattform för remote sensing låg höjd som kallas en "Aeropod" och rummen har det med ett "Arduino" baserade väder instrument att sa...

Bygga en Arduino baserade termisk scanner

Välkommen till min första instructable!Här hittar du all information om hur man bygger en automatisk thermal imager använda off-the-shelf delar. Detta projekt kan hjälpa dig att identifiera statiska områden som behöver isolering från kallt väder elle...

Mobil robotik med repa: hur man kan integrera Scratch, Arduino och Bluetooth

Länge kämpade vi med uppgiften att skapa en enkel, billig, plattformsoberoende, tillförlitlig och stabil strategi att integrera Scratch och Arduino så att du kunde använda Scratch att lära ut de principer och programmering av mobila robotar (inklusiv...

InPace - en Arduino baserad GPS-data logga fitness armband med bluetooth och en iOS app

InPace är en Arduino baserat fitness armband, med åtföljande iOS ansökan, som kan ge levande feedback på hur användaren pacing sig under en springa, gå eller cykla rutten. Det spår GPS lokaliseringarna och aktuella tider att jämföra användare nuvaran...

Montering av "Kloka klockan 2" (Arduino-baserad väckarklocka med massor av extra funktioner)

denna handledning visar hur du monterar kitet för Wise klockan 2, ett öppen källkodsprojekt (hårdvara och mjukvara).En komplett Klok klockan 2 kit kan köpas här.Sammanfattningsvis är detta vad Wise klockan 2 kan göra (i den aktuella öppna källa mjukv...

Spåra din bil med en Arduino-baserad Lojack

Bilstölder är en verklig dra! Öka dina chanser att få tillbaka din bil genom att installera denna enkla Arduino-baserad tracker i bilen.Detta projekt är ganska enkel, och skulle vara ett bra projekt för nya Arduino programmerare letar efter något lit...

Arduino-baserad robot med IR radar

robot prototypen i detta Instructable är min andra Arduino-baserad "slumbot" som är en autonom robot. Den är kopplad med husgeråd och skrotar. Roboten ser"" med en IR-scanning sensor roteras ett servo. Det ser vänster, framåt, och rätt...

Debricking Mobile Router med Arduino

steg för steg debricking mobile router TPLINK via seriell portSteg 1: Anslut SERIEPORTEN Anslutna seriella porten arduino och Mobile Router TP-LINKSteg 2: Anslut LAN-kabelnAnsluter din LAN kabeltelgram från Mobile Router till RJ45 datorSteg 3: Hämta...

Hur man bygger en Arduino WiFi 4 x 4 med Android Controller

RC bilar kan vara WiFi bilar...?RC bilar är cool, men billigt RC bilar har begränsat utbud och kan bara kontrolleras med viss controller som medföljer bilen.Jag köpte en RC jeep, komplett med 4 hjulsdrift, flexibel upphängning och off-road däck för c...

Bygga en Arduino Gripper Robot med en DynamixShield.

I detta instructable jag kommer att visa dig hur du snabbt och enkelt bygga en fjärrkontroll gripdon med hjälp av robot och Arduino noll och en DynamixShield. DynamixShield är en ny tillägg för antingen Arduino Due, noll eller Mega som jag är att frä...

Bygga en XBMC/KODI remote med Arduino, IR-Sensor sköld och VB.NET

Bygga en XBMC/KODI remote med Arduino och en IR-Sensor sköld, som kommer att arbeta med någon fjärrkontroll.Jag ville styra min XBMC/Kodi dator från min satellitdekoder avlägsen, eftersom jag antingen titta på filmer på XMBC/Kodi eller satellit-TV, s...

Sondering och fräsning ett kretskort med en Arduino-baserad CNC

Fram till nyligen PCB sondering genom att använda en Arduino var baserad CNC-maskin en ren dröm. Tack till folket på Chilipeppr.com vi har nu baserad ett webbaserat verktyg bänk för alla våra Arduino CNC produkter. Den bästa delen; Det är gratis och...

Att införa Climaduino - Arduino-baserad termostaten du styr från din telefon!

Uppdatering:Det finns en ny version av Climaduino och Climaduino Controller med några mycket väsentliga ändringar.Stöder flera zonerAnvänder Arduino YúnFungerar med Central luftkonditioneringKommunicerar med MQTT protokoll (kan integrera med andra sy...

GOduino III - skärbräda-vänlig Arduino-baserad robot controller

uppdateringar16 Nov 2012 med på DangerousPrototypes.com http://goo.gl/N4DIC3 okt 2012: Jag har designat en PCB-kortet att hjälpa position IR & ultraljudssensorer 90 graders till bakbord för att stödja GOduino III robot projektSep 1, 2012: Lagt till E...

Hur man bygger en Arduino Uno på en skärbräda

Om du är som och mig och njuta av elektroniska byggprojekten då du kanske har arbetat med Arduino Uno. Arduino uno är den mest populära micro controller i serien och har en stor samling bibliotek vilket göra att arbeta med det mycket lätt. Så det sku...

Arduino-baserad ledar-tar tid för skolor

om din skola, eller barn skola eller annan plats utnyttjar en central master klocka som är bruten, du kan ha en användning för den här enheten. Nya master klockor finns naturligtvis, men skolan budgetar är under extrema påfrestningar och det verklige...

BLDC Motor Control med Arduino, bärgades HD motor och hallgivare

det finns ett stort intresse dessa dagar bland hobbyister kontrollera borstlösa DC (BLDC) motorer, som har bättre prestanda och bättre energieffektivitet övertraditionella DC-motorer, är men svårare att använda. Många off-the-shelf produkter finns fö...

Arduino-baserad Bi-color LED Matrix Flappy fågeln spel

Vi har byggt en hel del projekt med Bi-färg (rött och grönt) LED Matrix drivrutinsmodulen Kit från jolliFactory och har publicerat dem som instructables här. Var och en av dessa moduler använder två MAX7219 Display Driver ICs för att driva en Bi-colo...

GEST kontrollerade Arduino baserade Rover (Wireless + linje följande)

Vad är det kan?1. det kan styras med gester.2. det kan skicka temperatur, objekt avstånd, batterinivå, etc. värden till handsken (LCD).3. kan köras på 45 + graders vinkel.4. Tx Rx par på både rover och handske (för dubbelriktad dataöverföring).Varför...