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【喵家创意分享】机电结合,恰如其分,一起来制作爬绳机器人

【喵家创意分享】机电结合,恰如其分,一起来制作爬绳机器人 KittenBot小喵
2023-03-30
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导读:关于爬绳的杂技我们并不少见,接下来,让我们一起来看看机器人是如何爬绳的,它又是怎么做到的呢?我们一起来看看吧~

喵家


导语


“爬绳”起源于古印度,叫“爬天梯”。中国的爬绳最早由西域传入,并逐渐成为了中国传统杂技项目的一部分,称为“绳技”,其内容和印度也有所不同,经过长期的融合发展,已经形成了中国特有的“绳技“艺术。


生活中很多人把爬绳当作一项运动来锻炼上肢和躯干,但想要爬的很远就很少有人能做到了。其实看似简单的爬绳也有很多动作要领,需要两手抓牢绳子,不能心急,需要一点点地往前移,最难的是爬的过程中绳子会晃来晃去,身体会失去平衡,这样就很难把握住身体的力量。从某种意义上来说,爬绳是需要技巧的。


关于爬绳的杂技我们并不少见,接下来,让我们一起来看看机器人是如何爬绳的,它又是怎么做到的呢?我们一起来看看吧~


工具准备

材料准备

未来板*1

Robotbit Edu扩展版*1

Geekservo 2KG电机*1

方糖激光测距模块*1

方糖按键模块*1

积木若干

公母头杜邦线3-4对

晾衣绳1-2米


编程软件使用

Kittenblock1.88


模块介绍

Geekservo 2KG电机:

在电机的基础上增加齿轮减速箱进行减速,以获得更大的输出扭矩,带动普通电机带不动的重物,在此次创意分享中适合用于做机器人的输出动力源。红色正极,黑色负极,但实际使用中可以不用区分,反接只会导致旋转方向改变,可以与Robotbit Edu进行连接。


方糖激光测距模块:

其基本原理是通过连续发射光脉冲(一般是红外线等不可见光)到被观测物体上,然后接收从物体反射回来的光脉冲,通过光脉冲的飞行(往返)时间来计算被测物体与模块之间的距离。被测距离的单位是毫米。

此模块的接线与其他模块略有不同,接线时采用4p端子线接在Robotbit Edu的I2C接口上。


 方糖按钮模块:

物理按键检测,常用于开关量切换或计数,触发后改变数字电平。默认状态是高电平,按下时输出低电平。



结构搭建

机器人部分

爬绳机器人采用Geekservo 2KG电机作为动能驱动,该电机带动蜗杆旋转,利用蜗杆可以改变传动方向的特性带动8齿小齿轮旋转,进而带动大齿轮旋转。机器人的手臂能够爬绳是结合了“摆动曲柄滑块机构”的特点,能够把齿轮的转动转化为往复摆动的运动。当电机开始工作时,呈现的效果看起来就像机器人的“手臂”一前一后往复摆动一样,模拟了人爬绳的动作。



搭建过程如下:

首先使用十字轴、蜗杆和8齿小齿轮等积木组装机器人的“躯干”,在顶部留下两个短销用来安装Geekservo 2KG电机:




再搭建一层,使其有足够的空间让机器人的手臂上下摆动:


在此基础上,使用大齿轮作为机构的曲柄。穿过最下面中间的孔放入一个十字轴当作机构的限位杆,同时使用轴套防止十字轴滑脱。十字轴的外侧加上滑轮是为了垫宽一层,与上面的大齿轮处于同一水平面,能更好的让“四肢”爬行:


搭建机器人的”四肢“,使用较长的连杆制作,上端连接机器人的“爪”,下端使用两个连杆搭建出滑槽的区域,使十字轴在滑槽内上下移动完成曲柄机构的运动,搭建视图如下:




搭建机器人的爪,用来抓绳子:


把爪子安装在四肢的最上面,同时制作出对称的另一半:


关键步骤来了,在机器人的两侧的大齿轮上插入一个销,安装的位置要相互以齿轮的圆心对称,例如:



现在把“四肢”安装到大齿轮的销上去,根据下图的步骤算好距离组装。插好一个销后顺带让限位杆穿过“四肢”的滑槽。由于滑槽的宽度比较宽,使用轴套无法将“四肢”限位,故使用12齿锥齿轮当作轴套使用。安装的视图如下所示:



上一步完成后可以拨动蜗杆使其旋转,看看两只“爪”是否可以一前一后做攀爬运动。待主要部件搭建好,再拼搭机器人的“腿”:




最后组装好即可,不要忘记安装Geekservo 2KG电机:


 未来板部分


搭建结构如下图所示:



程序编写&电路连接

程序不难,在开机时按下按键使其电机工作,让机器人开始爬绳,爬到终点时被激光测距模块检测到停止爬绳。

这里的表情和gif图需要在本地下载到未来板上,把正在爬绳的表情设为“tired”,爬到终点的表情设为“smile”


并把本地文件上传至未来板中:


最后完成一下程序:


电路连接如下:

未来板与Robotbit Edu连接;

Geekservo 2KG电机连接到Robotbit Edu的M1A+A-,红色接正极,黑色接负极;

方糖按键模块接在P0引脚;

方糖激光测距模块连接在I2C引脚;

注意:在爬绳过程中可能会因为Geekservo 2KG电机的线不够长而导致爬行失败,所以需要使用公母杜邦线延长电机线使其顺利爬行。


【效果展示】



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