Мастер уже давно увлекается фигурами типа Strandbeest, Trotbot, проект с котом это его новое увлечение.
Основная цель проекта — робот должен выглядеть как кошка и вести себя как кошка.
Инструменты и материалы:
-Модуль камеры M5Stack PSRAM;
—16-канальный ШИМ/Серводвигатель
-Сервопривод EMAX ES08MA II;
-Lipo батарея 8,4 В;
—-Преобразователь напряжения MP1584 (для системы);
-Преобразователь напряжения LM2596 для сервоприводов;
-Кабель перемычка;
—3D-принтер;
-Мультиметр;
Шаг первый: бионика*
*Бионика — прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формах живого в природе и их промышленных аналогах.
Чтобы сделать робота, похожего на кошку, нужно сначала изучить кошачий скелет.
Кошка — дигиград, это означает, что она стоит или ходит на пальцах ног. Таким образом, у кошки есть заметные 3 сустава задних ног, в то время как у человека (плантиград) только 2 сустава. На передних лапах кошки пястные кости относительно короткие. Так что заметно два сустава для передних ног. Таким образом, робот-кошка имеет 2 сустава на передних ногах и 3 сустава на задних ногах, то есть 10 сервоприводов (у большинства других роботов-кошек и собак есть только 2 сустава для задних ног).
В голове и шее тоже должно быть много движущихся частей. В природе кошка наклоняет голову, шею, поворачивает и т.д. И хвост тоже довольно сложный орган в плане движения. Мастер решил не усложнять проект на данном этапе и будет устанавливать один сервопривод в хвост и два в шею.
Шаг второй: 3D-печать
Дальше мастер проектирует детали робота и распечатывает и на принтере. Скачать файлы можно ниже.
Шаг третий: электроника
По моему предыдущему опыту, сервоприводы с прямым приводом с MCU GPIO — не лучший выбор. Гораздо стабильней установить отдельную плату драйвера.
В данном проекте мастер использует плату драйвера PCA9685.
Для управления мастер использует модуль камеры M5Stack с встроенным чипом ESP32. Модуль поддерживает передачу изображений через Wi-Fi и отладку через порт USB Type-C, а также достаточно маленький, чтобы поместиться в голове робокошки.
ESP32 имеет связанный пример под названием FSBrowser. Это простой веб-сервер, на котором размещаются исходные веб-файлы, скопированные в SPIFFS. У него есть простой веб-редактор для изменения источника через Wi-Fi, а также простой API для чтения значений GPIO.
Мастер расширил его возможности:
Добавлен API сервоплаты PCA9685.
Добавлен сервер WebSocket
Добавлена веб-страница дизайна позы робота-кота.
Модуль камеры M5Stack работает от напряжения 5 В. Большинство крошечных сервоприводов работают при 5-6 В, и каждый может потреблять 200 мА и более. 13 сервоприводов одновременно работают с током более 2,6 А. Чтобы мозг робота не испытывал недостаток питания, лучше сделать индивидуальный регулятор постоянного тока для мозга и сервоприводов.
Перед сборкой робота мастер сначала проверяет сервоприводы. Ранее для таких целей он сделал специальный тестер. Посмотреть его предыдущую работу можно здесь.
Шаг четвертый: код
Загрузите и установите Arduino IDE:
https://www.arduino.cc/en/main/software
Следуйте инструкциям по установке, чтобы добавить ESP32:
arduino-esp32
Загрузите FSBrowserPlus: («Clone or Download» -> «Download ZIP»)
FSBrowserPlus
Загрузите последние библиотеки arduinoWebSockets: («Clone or Download» -> «Download ZIP»)
arduinoWebSockets
Импортируйте библиотеки в Arduino IDE. («Sketch» Menu -> «Include Library» -> «Add .ZIP Library» -> select downloaded ZIP file)
Подключите модуль камеры M5Stack с помощью USB-кабеля.
Откройте Arduino IDE
Открыть FSBrowserPlus
Измените ssid и пароль на свои собственные учетные данные точки доступа WiFi
Нажмите кнопку «Загрузить» в Arduino IDE.
Шаг пятый: сборка
Дальше мастер производит монтаж электроники.
Штекер Lipo Battery
Вывод + ve — вход регулятора постоянного тока 5 В + вывод ve
Регулятор постоянного тока 6В INPUT + ve pin
-ve контакт— ВХОД регулятора 5 В постоянного тока -ve контакт
Регулятор 6V DC INPUT -ve pin
Плата сервопривода PCA9685
Вывод GND — Вывод регулятора 5V DC -ve
ВЫХОД регулятора постоянного тока 6 В — вывод
провод черный контактный
разъем SCL -> разъем желтого кабеля Grove
разъем SDA -> разъем белого цвета кабеля Grove
Вывод VCC -> ВЫХОД регулятора постоянного тока 5 В + вывод ve
Кабель Grove красный контакт
Вывод V + -> Регулятор постоянного тока 6 В ВЫХОД + вывод ve
Шаг шестой: положение сервопривода и подключение
Программа FSBrowserPlus устанавливает все сервоприводы в среднее положение диапазона поворота. Перед установкой сервоприводов лучше подключить сервоприводы к плате драйвера, подключить разъем Grove к модулю камеры M5Stack и подключить батарею, чтобы установить все положения сервоприводов в среднее положение.
Ниже список сервоприводов ос схемой подключения.
Порт 0: соединение левой передней ноги 1
Порт 1: шарнир левой передней ноги 2
Порт 2: сустав 1 левой задней ноги
Порт 3: сустав левой задней ноги 2
Порт 4: сустав левой задней ноги 3
Порт 5: поворот головы
Порт 6: наклон головы
Порт 7: не подключен
Порт 8: не подключен
Порт 9: не подключен
Порт 10: Хвост
Порт 11: сустав правой задней ноги 3
Порт 12: сустав правой задней ноги 2
Порт 13: сустав правой задней ноги 1
Порт 14: сустав правой передней ноги 2
Порт 15: сустав правой передней ноги 1
Шаг седьмой: сборка
Чтобы лапы не скользили и не разъезжались нужно установить на ни резинки.
Для соединения узлов нужен винт M3 6 мм и нейлоновые прокладки.
.
В комплект сервопривода входит несколько типов нейлоновых рычагов. Нужно установить самый короткий нейлоновый рычаг на сервоприводы, кроме сервопривода отвечающего за поворот головы.
Дальше установить сервопривод в шарнир.
Подключите аккумулятор, чтобы убедиться, что положение сервопривода находится в середине диапазона поворота. Затем закрутите 2 крепежных винта с обеих сторон. Закрутите черный винт вместе с шарниром.
Повторите шаги установки шарнира и сервопривода для всех 10 суставов ног.
Сервопривод поворота головы может быть установлен как сверху, так и снизу, в зависимости от того, хотите ли мы иметь шею длиннее или короче.
Метод установки сервопривода наклона головы такой же, как и для суставов ног. Затем устанавливаем модуль камеры M5Stack с помощью двух винтов M4 12 мм.
Сервопривод хвоста должен быть установлен с нижней стороны и зафиксирован винтом M2 8 мм.
Аккумулятор крепится на спине с помощью двустороннего скотча.
Все торчащие провода нужно спрятать внутрь в ниши.
Дальше можно попробовать, как кошка двигается. Для этого Включаем питание. Переходим по ссылке . С помощью ползунков настраиваем движения устройства.
Все готово, но мастер собирается произвести некоторые улучшения. А именно:
сохранять данные о движении во флеш-память
добавить фактор ИИ (искусственный интеллект) для взаимодействия с окружающей средой
микрофон для прослушивания и даже распознавания речи
датчик баланса, чтобы избежать неожиданного падения (кошка должна иметь хороший баланс)
датчик касания стопы, чтобы гарантировать касание земли
веб-интерфейс дистанционного управления с потоковым изображением с камеры
уменьшить вес
Улучшить дизайн баланса (повысить устойчивость)
Увеличить количество движений головой и хвостом
Установить динамик, чтобы робокошка могла мяукать
