[文章]

老外牛人教你做变形机器人

南中南

2016-1-21 14:41:42

5890 直流电机蓝牙连接

老外牛人教你做变形机器人 这是一名叫Smudger_WTH的人用3D打印和基于Arduino的机器人程序开发做出了一个可以行走，也能可以变成成机器小车的“变形金刚”；他是通过安卓手机的蓝牙连接进行控制。

第一步：准备工作
电子组件：

ArduinoNano

12个EMAXES08MAII舵机

Adafruit16信道12位PWM/伺服驱动

蓝牙HC-05模组

电机驱动L293D

4个300RPM6VN20直流电机（带橡胶轮胎）

HobbywingUBEC-8A2-6S电子调速器（UBEC）

WildScorpion7.4V2200mAhLiPo电池和对应的电池接头

6cmx9.5cmPCB板

2个LED灯

线材等

结构材料：

50枚M2x10mm圆头螺丝

30枚M1.2x6mm沉头自攻螺钉

少量扎带

3D打印组件

第二步：3D打印结构

本项目的大部分结构部件都是利用3D打印技术制作完成的，具体的文件点击3D_Print_Parts_STL.rar下载，其中包含8个独立的文件，打印数量如下：

base.stl基板x1

cover.stl盖板x1

coxa.stl髋板x2

coxa_mirror.stl髋板固定x2

femur.stl股板x4

motorMount.stl电机安装板x4

tibia.stl胫板x2

tibia_mirror.stl胫板固定x2

第三步：安装结构

使用M1.2x6mm的螺丝将4个股板做好，并将舵机臂安装到基板上。

2.使用M2螺丝将舵机安装到髋板和胫板上。

3.将带轮子的N20直流电机安装到胫板上，这里使用M2螺丝和电机安装板进行固定。

注意电机和舵机的方向。

第四步：制作PCB并焊接电子件
电子组件的连接图如下，我们需要为这些连接制作一块PCB板。

PCB板的设计（下载PDF文件或PCB文件），其尺寸为6cmx9.5cm。

制作成功的PCB。

安装各个部件，这里安装了6条线：2条5V、2条接地、ArduinoRx<->HC-05Tx和ArduinoTx<->HC-05Rx。

安装开关。

将两个LED分别串联一个电阻后并联起来，它们将作为机器人的两只眼睛。

最后，将电子调速器（UBEC）连接到6V输出，并将UBEC的输出连接到16信道伺服驱动。

第五步：连接舵机和电机
将舵机连接到板上。舵机有三条线，其中棕色是地线，红色接V+，黄色是PWM。

为了和后面的程序匹配，这里选择的连接方式是：

左前腿舵机是0,1,2；

右前腿舵机是4,5,6；

左后腿舵机是8,9,10；

右后腿舵机是12,13,14；

另外，接口3,11,15空接；接口7用于LED的PWM调制。

然后将控制4个轮子的4个电机和PCB上的电机焊接起来，一共8个接口。

第六步：写入代码并调试
这里的代码需要用到Adafruit_PWMServoDriver舵机驱动库，其安装方法点击这里查看。

库安装完成后，就可以开始编译代码了。另外注意一点：在使用USB为ArduinoNano写入代码时，注意不要将其它供电组件连接到Arduino上。点击spiderbot_servo.rar下载代码。

代码上传完成后，接好断开的线就可以打开电源了。

设备启动时，所有的舵机都会回归到“0”位点，最后会呈现下图的模样：髋板与基板成45度角，股板与髋板成30度角，而胫板竖直略向外。如果样子不同，那就需要进行适当的调整，调整过程中不需要断电。另外，你也可以通过调节Arduino代码中的偏移值对其进行校准。

接下来在底面固定电池。

第七步：调试机器人的运动
你可以在Arduino代码的主循环函数中单独调用单个函数来对机器人进行调试。

voidloop(){
//去掉函数前面的双斜杠即可单独调用该函数
//forward();
//backward();
//left();
//right();
//vehicle();
}

如果运动方式不对，进行相应的调节即可。在汽车模式下，机器人的腿应该像下图一样折叠起来。注意折叠起来之后不要对舵机的运动构成阻碍，一旦你听到异常响亮的噪声，很可能是舵机负载过大，这时应该切断电源。

至于机器人的步态（creepgait），看起来有些奇怪，但机器人运动学不是本项目的主题，详情你可以点击这里了解。简单来说，就是在一只脚抬起的时候，另外三只脚必须在地面以保持平衡和稳定。你也可以在Arduino代码中对步态进行调节，让它看起来更优雅一点。

最后你也可以修改代码中mleft()和mright()函数中的参数修改汽车模式下机器人左转右转的角度。

第八步：安装安卓软件并连接蓝牙

本项目的安卓程序是作者自己编写的，界面比较简单，只有左下角的运动控制和右下角的变形按钮。另外需要注意的一点是，如果你没有进行修改，该蓝牙设备的初始名字应该是HC-05，初始密码是1234.

本安卓程序的源代码在这里下载，编译好的APK文件则可点击这里下载。

第九步：安装盖板，完成

将LED穿过盖板上的孔，盖紧盖板就完成了，接下来开始试玩，跑起来还真够奇葩的！