制作一个简单的带有3D打印部件的四足蜘蛛机器人

在这个项目中，我将向您展示如何使用3D打印部件制作一个简单的4腿行走蜘蛛机器人。该设计主要由上下板、臂接插件、腿和伺服支架五个部分组成。机器人的4条腿由4个手臂部分和4个腿部分组成。机器人的运动总共使用了8个业余伺服电机，4个在手臂上，4个在腿上。

在电路方面，首选ESP32板，但该项目可以很容易地控制与Arduino板。ESP板的蓝牙功能是无线通信的首选，并创建了一个简单的应用程序来控制。这款应用程序允许你用简单的命令控制机器人的动作，比如行走、转弯和跳跃。

该项目易于组装和使用，使其成为学生，教师或任何对机器人感兴趣的人的绝佳选择。我们开始吧!

步骤1：将手臂伺服器放在基座上

首先，在组装伺服系统之前，要放在基座上的手臂伺服系统必须调整到90度起始位置。我已经分享了初始位置的基本代码。正如你所看到的，我已经固定了3个伺服电机，让我们一起安装第四个和最后一个伺服电机。

根据伺服电机的类型，伺服底座上的支架可能会保持松弛，在这种情况下，可以借助一些热熔胶使其固定。

本项目使用了8台SG90微型伺服电机(或近似尺寸等效)。

•产品：SG90伺服

•扭矩：2.0kg/cm(4.8V), 2.2kg/cm(6V)

•速度：0.09s/60°(4.8V)， 0.08s/60°(6V)

•旋转角度：180°

•工作电压：4.8 ~ 6V

•齿轮:塑料

•Dead band：7us

•重量:10.5克

•外形尺寸：22.8mm × 12.2mm × 28.5mm

步骤2：固定手臂和腿的连接器

在本节中，将由两个独立部分组成的“臂”和“腿”连接器用螺栓和螺母固定在一起。将固定连接器连接到伺服基座上。然后，与连接器成对角角，放置伺服喇叭，拧紧螺丝固定在伺服电机上。

最后，将伺服喇叭的末端固定到使用螺钉的连接器上，没有必要这样做，但固定它可以防止松动。现在手臂是完整的，让我们移动到腿组装。

步骤3：组装腿

在固定要在腿上使用的伺服电机之前，您需要将它们带到60度的起始角度。然后放置支架和支腿部分，用合适的螺钉将支腿部分固定在伺服电机上。

将支腿插入连接器并连接伺服喇叭，使支腿处于直角位置。然后用螺丝固定伺服喇叭。

现在准备其他三条腿，完成组装。现在手臂和腿的组装已经完成，我们可以继续到电路的电源部分。

步骤4：电路的电源

一个7.4伏的电池将是足够的电路，基础部分是设计为一个3S锂电池的大小，但电池在我的车间被损坏，我不得不使用11.1伏的电池。如果你打算使用7.4伏的电池，你可以跳过这一部分。

我把电池放在底座下面，用扎带固定。由于电池更换，我在电源电路中加入了一个电压降压模块。我借助模块上的调节螺丝将电压输出设置为7伏，并连接电池输入。

将模块放在底座上后，让我们继续组装电路板固定的上部底座。机器人的所有部件都组装好了，让我们来看看电路板!

步骤5：电路板

我设计了一个控制16个伺服电机的电路板，可以连接到ESP32板上。和往常一样，我选择pcb方式来打印高质量的电路板。您可以访问此链接订购PCB，电路和Gerber文件：

优先考虑易焊部件，具备基本的焊接知识即可。或者，您可以使用PCBWay的组装服务并订购现成的焊接电路。将所需组件安装在PCB上，并用烙铁和焊丝将其焊接到位。您可以在上传的图像中看到组件的位置。

•4个100uf 25V~16V电源电容

•4x 470uf 25V~16V伺服电机电容器

•1个SB560二极管用于电源

•1个7805CV电源稳压器

•2 x 3 mm-led

•16x 220欧姆伺服电机电阻

•2个330欧姆电阻，用于led

•1个2pin 5mm螺丝端子，用于电源输入

•2.54 ESP32板的母头

•2.54伺服电机连接公头

•做ESP32 Devkit V1开发板

步骤6：伺服电机的连接

我们把它放在机器人上，然后把伺服电机连接起来。以下是伺服电机连接的GPIO引脚：

机器人几乎准备好了，取出ESP32板并将其连接到您的计算机，然后打开共享源代码。现在是时候编写代码了!

步骤7：源代码

在Arduino IDE中打开代码

•首先，需要在Arduino IDE中打开所提供的代码。这将允许我们编辑和上传代码到ESP32板。

在“首选项”中添加ESP32单板的URL

•进入File > Preferences，添加ESP32板管理器URL

•此步骤确保我们可以安装必要的ESP32工具。

安装ESP32单板包

•进入Tools > Board > Board Manager，搜索“ESP32”，单击“Install”。

•此过程将ESP32板支持添加到Arduino IDE中。

包括所需的库

•代码包括两个库：

•用于处理蓝牙通信。

•ESP32Servo.h是一个专门设计用于控制带有ESP32板的伺服电机的库。

通过移动应用程序发送的命令

该应用程序通过蓝牙发送指定的数字来激活生成的命令，如上下行走等。这些数字在应用程序中定义，命令在代码中被解释以触发不同的机器人动作。

定义伺服电机的GPIO引脚

在本节中，我们指定伺服电机连接的GPIO引脚。机器人的每条手臂和腿都由单独的伺服电机控制。

设置移动限制和速度

机器人的动作被定义为手臂和腿的特定限制。这些动作的速度由speed变量控制。

蓝牙连接和数据处理

在循环部分，代码检查是否从蓝牙应用程序接收到任何数据。如果数据可用，则读取数据并将其存储在data变量中。基于这些数据，触发特定的机器人功能。

基于命令触发机器人动作

当接收到命令时，机器人会执行诸如行走-旋转或重置到稳定位置之类的动作。这就是代码的工作原理和要求，现在将代码上传到板子上，然后让我们转到应用程序端。

步骤8：蓝牙控制应用程序

我们将使用MIT App Inventor，这是一个用于开发Android应用程序的免费拖放工具。通过电子邮件登录App Inventor后，上传我创建的App的共享AIA文件。(这里不支持AIA扩展文件作为附件，所以我不得不将文件上传到PCB页面)这样你就可以检查模块并构建自己的Android安装文件，没有任何信任问题。然后你所需要做的就是在你的手机或平板电脑上安装应用程序!

现在我们来谈谈这个app的界面，有一个按钮列出蓝牙设备，在它下面我添加了一个Text Label显示连接状态。最后，我添加了6个按钮来触发机器人的运动功能。在块部分中，有几个条件在一开始就启动蓝牙通信。然后为每个移动按钮创建要发送的数据类型和数据函数。就是这么简单，现在我们有了一个应用程序!现在是控制机器人的时候了!

代码

#include

Servo servo_footA;

Servo servo_armA;

Servo servo_footB;

Servo servo_armB;

Servo servo_footC;

Servo servo_armC;

Servo servo_footD;

Servo servo_armD;

// Connect servos to pins

int srv_footA = 13;

int srv_armA = 12;

int srv_footB = 15;

int srv_armB = 2;

int srv_footC = 26;

int srv_armC = 25;

int srv_footD = 17;

int srv_armD = 5;

void setup() {

servo_footA.attach(srv_footA);

servo_armA.attach(srv_armA);

servo_footB.attach(srv_footB);

servo_armB.attach(srv_armB);

servo_footC.attach(srv_footC);

servo_armC.attach(srv_armC);

servo_footD.attach(srv_footD);

servo_armD.attach(srv_armD);

// Set mounting positions

setInitialPositions();

}

void loop() {

}

void setInitialPositions() {

// Leg servos: 60

servo_footA.write(60);

servo_footB.write(60);

servo_footC.write(60);

servo_footD.write(60);

// Arm servos: 90

servo_armA.write(90);

servo_armB.write(90);

servo_armC.write(90);

servo_armD.write(90);

}

本文编译自hackster.io